信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

大學(xué)計(jì)算機(jī)根底第1章信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)根底信息技術(shù)概述1.1計(jì)算機(jī)概述1.22024/1/192計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理1.4微型計(jì)算機(jī)的硬件組成1.5計(jì)算機(jī)中信息的表示和存儲(chǔ)1.32024/1/19

1.1信息技術(shù)概述信息技術(shù)〔InformationTechnology，簡(jiǎn)稱：IT〕，是指主要用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)總稱。它主要是應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)和通信技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)、開發(fā)、安裝和實(shí)施信息系統(tǒng)及應(yīng)用軟件，也常被稱為信息和通信技術(shù)。2024/1/19信息與信息技術(shù)信息，泛指人類社會(huì)傳播的一切內(nèi)容廣義地說(shuō)，信息就是人類的一切生存活動(dòng)和自然存在所傳達(dá)出來(lái)的信號(hào)和消息。人們一般說(shuō)到的信息多指信息的交流。古代口耳、驛站近代郵政現(xiàn)代電報(bào)、電話當(dāng)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2024/1/19信息與信息技術(shù)凡是能擴(kuò)展人的信息功能的技術(shù)獲取、存貯、傳遞、處理、分析以及使信息標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)。能夠擴(kuò)展人類信息器官功能的一類技術(shù)的總稱。指在計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)支持下用以獲取、加工、存儲(chǔ)、變換、顯示和傳輸文字、數(shù)值、圖像以及聲音信息信息技術(shù)定義2024/1/19信息與信息技術(shù)感測(cè)技術(shù)傳輸技術(shù)控制技術(shù)存儲(chǔ)技術(shù)處理技術(shù)信息技術(shù)2024/1/19信息與信息技術(shù)信息技術(shù)分類表現(xiàn)形態(tài)硬技術(shù)軟技術(shù)工作流程信息獲取技術(shù)信息傳遞技術(shù)信息存儲(chǔ)技術(shù)信息加工技術(shù)信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)信息設(shè)備電話技術(shù)電報(bào)技術(shù)廣播技術(shù)電視技術(shù)復(fù)印技術(shù)縮微技術(shù)衛(wèi)星技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳播模式傳者信息處理技術(shù)信息通道技術(shù)受者信息處理技術(shù)信息抗干擾技術(shù)2024/1/19信息與信息技術(shù)信息技術(shù)開展階段創(chuàng)造語(yǔ)言文字造紙和印刷術(shù)電報(bào)電話電視計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代通信2024/1/19信息化和信息化社會(huì)信息化國(guó)外1963年：日本學(xué)者梅倬忠夫在《信息產(chǎn)業(yè)論》一書中描繪了“信息革命”和“信息化社會(huì)”的前景1967年：信息化是向信息產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)且在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中占優(yōu)勢(shì)地位的社會(huì)——信息社會(huì)前進(jìn)的動(dòng)態(tài)過程，它反映了由可觸摸的物質(zhì)產(chǎn)品起主導(dǎo)作用向難以捉摸的信息產(chǎn)品起主導(dǎo)作用的根本性轉(zhuǎn)變國(guó)內(nèi)1997年：首屆全國(guó)信息化工作會(huì)議信息化是指培育、發(fā)展以智能化工具為代表的新的生產(chǎn)力并使之造福于社會(huì)的歷史過程。國(guó)家信息化就是在國(guó)家統(tǒng)一規(guī)劃和組織下，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科學(xué)技術(shù)、國(guó)防及社會(huì)生活各個(gè)方面應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開發(fā)、廣泛利用信息資源，加速實(shí)現(xiàn)國(guó)家現(xiàn)代化進(jìn)程。2024/1/19信息化和信息化社會(huì)信息化社會(huì)概念指脫離工業(yè)化社會(huì)以后，信息起主要作用的社會(huì)特征經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的特征社會(huì)、文化、生活方面的特征社會(huì)觀念上的特征2024/1/19信息化和信息化社會(huì)信息化對(duì)社會(huì)的影響信息產(chǎn)業(yè)成為帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的引擎推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)正出現(xiàn)巨變促進(jìn)人類文明的進(jìn)步2024/1/19信息技術(shù)的開展趨勢(shì)信息化對(duì)社會(huì)的影響微電子技術(shù)和軟件技術(shù)是信息技術(shù)的核心三網(wǎng)融合互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用開發(fā)是一個(gè)持續(xù)的熱點(diǎn)2024/1/19

1.2計(jì)算機(jī)概述

現(xiàn)代的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)是一種能夠根據(jù)程序指令的要求，高速、準(zhǔn)確、自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，以完成對(duì)各種數(shù)字化信息的處理，并具有記憶存儲(chǔ)功能的電子設(shè)備。2024/1/19計(jì)算機(jī)的開展歷程計(jì)算工具的開展遠(yuǎn)古：手指、磊石春秋：籌算法唐代：算盤1622：計(jì)算尺1642：加法器1673：計(jì)算器1822：差分機(jī)（最早采用寄存器）1834：分析機(jī)1944：Mark-I（最早的通用型自動(dòng)機(jī)電式計(jì)算機(jī)）2024/1/19計(jì)算機(jī)的開展歷程現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的開展艾蘭·圖靈建立了圖靈機(jī)的理論模型，奠定了可計(jì)算理論的基礎(chǔ)。提出了定義機(jī)器智能的圖靈測(cè)試（TuringTest），奠定了人工智能的理論基礎(chǔ)馮·諾依曼參與研制EDVAC提出了“存儲(chǔ)程序”的概念，并以此概念為基礎(chǔ)確定了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2024/1/19計(jì)算機(jī)的開展歷程現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的開展電子管時(shí)代采用電子管作為基本邏輯開關(guān)部件運(yùn)算速度僅為每秒數(shù)千次至數(shù)萬(wàn)次內(nèi)存儲(chǔ)器容量?jī)H有幾KB。軟件在早期只有機(jī)器語(yǔ)言，50年代中期開始使用匯編語(yǔ)言，尚無(wú)操作系統(tǒng)晶體管時(shí)代半導(dǎo)體晶體管作為邏輯開關(guān)部件運(yùn)算速度達(dá)到每秒幾十萬(wàn)次內(nèi)存儲(chǔ)器容量達(dá)到了幾十KB軟件出現(xiàn)了多種高級(jí)語(yǔ)言并提出了操作系統(tǒng)的概念集成電路時(shí)代運(yùn)算速度達(dá)到了每秒幾百萬(wàn)次內(nèi)存儲(chǔ)器容量達(dá)到了幾千KB外存儲(chǔ)設(shè)備仍以磁帶、磁盤為主高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有很大發(fā)展大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路時(shí)代運(yùn)算速度已達(dá)到了每秒百萬(wàn)億次內(nèi)存儲(chǔ)器集成度越來(lái)越高，容量越來(lái)越大各種新型的輸入／輸出設(shè)備不斷涌現(xiàn)軟件行業(yè)已成為一種新型的現(xiàn)代化工業(yè)，各種操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件層出不窮2024/1/19計(jì)算機(jī)的開展歷程未來(lái)新型計(jì)算機(jī)光子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)2024/1/19計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)運(yùn)算速度快運(yùn)算精度高存儲(chǔ)容量大自動(dòng)化程度高、可靠性好嚴(yán)密的邏輯判斷能力聯(lián)網(wǎng)通信，共享資源通用性好2024/1/19計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類計(jì)算機(jī)的分類根據(jù)工作原理數(shù)字電子計(jì)算機(jī)模擬電子計(jì)算機(jī)根據(jù)用途通用計(jì)算機(jī)專用計(jì)算機(jī)根據(jù)性能指標(biāo)超級(jí)計(jì)算機(jī)大型計(jì)算機(jī)便攜式計(jì)算機(jī)平板計(jì)算機(jī)單片計(jì)算機(jī)2024/1/19計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類計(jì)算機(jī)的分類2024/1/19基于計(jì)算機(jī)的信息處理過程人類信息處理過程通過感官獲得過大腦和神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行傳遞與存儲(chǔ)通過言、行或其他形式發(fā)布把課本上的一段文字用拼音輸入法輸入到計(jì)算機(jī)用眼睛看這段文字（信息接收和輸入）大腦對(duì)文字進(jìn)行處理（信息的記憶或存儲(chǔ)、信息加工）大腦指揮手利用鍵盤輸入文字（輸出和發(fā)布）2024/1/19計(jì)算機(jī)的應(yīng)用科學(xué)計(jì)算也稱數(shù)值計(jì)算，其主要特點(diǎn)是計(jì)算量大、數(shù)據(jù)變化范圍廣主要解決科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)值計(jì)算問題信息處理又稱為數(shù)據(jù)處理對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，如收集、存儲(chǔ)、傳送、分類、檢測(cè)、排序、統(tǒng)計(jì)和輸出等，從中篩選出有用信息過程控制又稱實(shí)時(shí)控制，指用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集控制對(duì)象的數(shù)據(jù)（有時(shí)是非數(shù)值量），對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，按被控對(duì)象的系統(tǒng)要求對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制2024/1/19計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助工程利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力、邏輯判斷功能、大容量存儲(chǔ)和圖形處理功能來(lái)部分地代替或幫助人完成各種工作CADCAMCAECATCAP人工智能用計(jì)算機(jī)模擬人類的演繹推理和決策等智能活動(dòng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是計(jì)算機(jī)最具廣闊發(fā)展前途的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域不僅解決了一個(gè)地區(qū)、一個(gè)國(guó)家內(nèi)的計(jì)算機(jī)之間的通信和各種資源的共享，還可以促進(jìn)和發(fā)展國(guó)際間的數(shù)據(jù)通信和資源共享電子商務(wù)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)所進(jìn)行的商業(yè)活動(dòng)2024/1/19計(jì)算機(jī)新技術(shù)嵌入式技術(shù)將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)基本信息處理部件，嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)或設(shè)備中的一種技術(shù)嵌入式技術(shù)運(yùn)行的是固化的軟件，用術(shù)語(yǔ)表示就是固件所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備中均廣泛應(yīng)用了嵌入式技術(shù)網(wǎng)格計(jì)算專門針對(duì)復(fù)雜科學(xué)計(jì)算的一種新型計(jì)算模式利用Internet技術(shù)將分散在不同地理位置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組織成一個(gè)“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：一是數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)；二是能充分利用網(wǎng)絡(luò)上閑置的處理能力中間件技術(shù)介于應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)之間的一類系統(tǒng)軟件中間件技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為企業(yè)應(yīng)用的主流技術(shù)，并形成了各種不同的類別2024/1/19計(jì)算機(jī)新技術(shù)云計(jì)算技術(shù)基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需求提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)一般為無(wú)線網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)實(shí)世界數(shù)字化，應(yīng)用范圍十分廣泛智慧地球“智慧地球”是以“物聯(lián)網(wǎng)”和“互聯(lián)網(wǎng)”為主要運(yùn)行載體的現(xiàn)代高新技術(shù)的總稱2024/1/19

1.3信息的表示與存儲(chǔ)1.3.1計(jì)數(shù)制的概念數(shù)制又稱計(jì)數(shù)制,是指用一組固定的數(shù)碼和一套統(tǒng)一的規(guī)那么來(lái)表示數(shù)值大小的方法.根據(jù)計(jì)數(shù)規(guī)那么和特點(diǎn)的不同,數(shù)制可分為兩類:1.非進(jìn)位計(jì)數(shù)制表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在數(shù)中的位置無(wú)關(guān).羅馬數(shù)字,七個(gè)數(shù)碼:I(1),V(5),X(10),L(50),C(100),D(500),M(1000).不管其位置怎樣變化,七個(gè)數(shù)碼各自所代表的數(shù)不變.例:II=2,IV=4,VII=7,XII=122024/1/191.3.1計(jì)數(shù)制的概念2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在數(shù)中的位置有關(guān),采用進(jìn)位原那么的計(jì)數(shù)制.常用進(jìn)位計(jì)數(shù)法⑴十進(jìn)制計(jì)數(shù)法:有0~9十個(gè)數(shù)碼,逢十進(jìn)一.⑵六十進(jìn)制:計(jì)時(shí):時(shí)-分-秒;角度:度-分-秒.⑶十二進(jìn)制:計(jì)時(shí):年-月;晝/夜-時(shí);計(jì)量:打,籮;呎(英尺),吋(英寸).⑷二十四進(jìn)制:計(jì)時(shí):日-時(shí);⑸七進(jìn)制:星期-天;⑹十六進(jìn)制:舊制斤-兩;⑺二進(jìn)制:對(duì),雙,副.2024/1/191.3.2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換

構(gòu)成進(jìn)位計(jì)數(shù)制的三個(gè)要素:1.基數(shù)

進(jìn)位計(jì)數(shù)制使用R個(gè)數(shù)碼,R稱為該計(jì)數(shù)制的基數(shù),逢R進(jìn)一.

R等于幾即為幾進(jìn)制,逢幾進(jìn)一.如:十進(jìn)制數(shù)有0~9十個(gè)數(shù)碼,逢十進(jìn)一;

二進(jìn)制數(shù)有0和1兩個(gè)數(shù)碼,逢二進(jìn)一.2.數(shù)位數(shù)碼在一個(gè)數(shù)中的位置.如十進(jìn)制數(shù)中的個(gè)位,十位,百位…;十分位,百份位…等等.2024/1/193.位權(quán)

進(jìn)位計(jì)數(shù)制中,處于不同位置的相同數(shù)碼所代表的數(shù)值不同.某位數(shù)的數(shù)值大小等于該位的數(shù)碼乘以一個(gè)與所在位置相關(guān)的常數(shù).該常數(shù)稱為該數(shù)位的位權(quán).如十進(jìn)制數(shù)666.66表示為按位權(quán)展開表達(dá)式:666.66=6×102+6×101+6×100.+6×10-1+6×10-2位權(quán)值數(shù)碼基數(shù)小數(shù)點(diǎn)1.3.2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換2024/1/19

對(duì)任意一個(gè)R進(jìn)制數(shù)M均可表示為按其權(quán)展開的多項(xiàng)式之和,即:M=an-1×rn-1＋an-2×rn-2＋…＋a0×r0.＋a-1×r-1＋…＋a-m×r-mai稱為系數(shù),是R個(gè)數(shù)碼符號(hào)中的某一個(gè).系數(shù)與該位權(quán)值的乘積稱為加權(quán)系數(shù)(ai·ri),那么任意進(jìn)制的數(shù)值就是其基數(shù)的加權(quán)系數(shù)和。1.3.2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換2024/1/191.二-十進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換⑴二進(jìn)制→十進(jìn)制按權(quán)展開的多項(xiàng)式之和.即各位數(shù)碼乘以各自位權(quán)值所得積的和,例:(10101)B=1×24＋0＋1×22＋0＋1×20=21(11.11)B=1×21＋1×20.＋1×2-1＋1×2-2=5.75⑵十進(jìn)制→二進(jìn)制:整數(shù)、小數(shù)分別轉(zhuǎn)換整數(shù):除以2取余數(shù);小數(shù):乘以2取整數(shù).1.3.2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換2024/1/19100D例:100.345D1.3800.34520.690220.76021.5202

1.04取余低高≈1100100.01011B10025000252062112102取整高低=144O=64H八進(jìn)制888100121044110060461616十六進(jìn)制十進(jìn)制(整數(shù))→其他進(jìn)制1.3.2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換2024/1/19001

101

101

110.110

101B=1556.65O1556650011

0110

1110.1101

0100B=36E.D4H36ED42.二進(jìn)制→八/十六進(jìn)制整數(shù):從右向左按三／四位進(jìn)行分組小數(shù):從左向右按三／四位進(jìn)行分組兩端缺乏位者補(bǔ)零64H=0110

0100B64例:144O=001

100

100B144

一位八進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)三位二進(jìn)制數(shù)一位十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)四位二進(jìn)制數(shù)1.3.2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換2024/1/193.任意進(jìn)制→十進(jìn)制:

各位數(shù)碼乘以各自權(quán)值所得積的和.例:(10101)B=24+22+20=21(101.11)B=22+20+2-1+2-2=5.75(101)O=82+80=65(71)O=7

81+80=57(101A)H=163+161+10160

=4122進(jìn)制符號(hào):B

二進(jìn)制

O

八進(jìn)制

D

十進(jìn)制

H

十六進(jìn)制十進(jìn)制→任意進(jìn)制整數(shù):

除以基數(shù)取余數(shù);小數(shù):

乘以基數(shù)取整數(shù).1.3.2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換2024/1/19八進(jìn)制對(duì)應(yīng)二進(jìn)制十六進(jìn)制對(duì)應(yīng)二進(jìn)制十六進(jìn)制對(duì)應(yīng)二進(jìn)制0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F11114.計(jì)算機(jī)技術(shù)中的常用數(shù)制2024/1/195.計(jì)算機(jī)與二進(jìn)制計(jì)算機(jī)中只能使用二進(jìn)制數(shù)表示各種數(shù)據(jù)并進(jìn)行運(yùn)算.計(jì)算機(jī)為什么采用二進(jìn)制?表示方便:計(jì)算機(jī)由電子電路組成,而電子電路很容易實(shí)現(xiàn)兩個(gè)狀態(tài).運(yùn)算簡(jiǎn)單:二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算法那么簡(jiǎn)單.邏輯運(yùn)算:計(jì)算機(jī)工作原理建立在邏輯運(yùn)算的根底上,邏輯代數(shù)是邏輯運(yùn)算的理論依據(jù).1.3.2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換2024/1/19可靠性高:兩個(gè)狀態(tài)表示二進(jìn)制的兩個(gè)數(shù)碼,在進(jìn)行傳輸和處理時(shí)不容易出錯(cuò).轉(zhuǎn)換方便:二進(jìn)制與十進(jìn)制,八進(jìn)制,十六進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單方便.

101001011283264168瓦4瓦1瓦2瓦1.3.2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換2024/1/191.3.3.二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算1.二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算2.二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算

1101+111011011加法運(yùn)算法則0+0=00+1=1+0=11+1=0

(進(jìn)位)減法運(yùn)算法則0-0=1-1=01-0=10-1=1(借位)11011-1110

1101算術(shù)運(yùn)算2024/1/193.二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算乘法運(yùn)算法則0×0=00×1=1×0=01×1=1

1101×1010000011010000+1101100000101011011111011101111111011100除法運(yùn)算法則

0÷0=00÷1=01÷1=14.二進(jìn)制數(shù)的除法運(yùn)算1.3.3.二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算2024/1/191.邏輯非運(yùn)算短路開關(guān)AF=A0110邏輯非的真值表2.邏輯與運(yùn)算串聯(lián)開關(guān)邏輯與的真值表ABF=A·B000010100111邏輯運(yùn)算1.3.3.二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算2024/1/19邏輯或的真值表ABF=A+B0000111011113.邏輯或運(yùn)算并聯(lián)開關(guān)由與,或,非三種根本邏輯運(yùn)算可以組成各種復(fù)雜的邏輯運(yùn)算.如:異或,同或等.1.3.3.二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算2024/1/19計(jì)算機(jī)中信息(數(shù)據(jù))的表示內(nèi)存內(nèi)存數(shù)值十/二進(jìn)制轉(zhuǎn)換西文ASCII碼漢字輸入碼／機(jī)內(nèi)碼轉(zhuǎn)換聲音圖像模/數(shù)轉(zhuǎn)換輸入設(shè)備西文字形碼漢字字形碼數(shù)值二/十進(jìn)制轉(zhuǎn)換西文漢字聲音圖像數(shù)/模轉(zhuǎn)換輸出設(shè)備2024/1/191.3.4.數(shù)值數(shù)據(jù)的表示1.真值與機(jī)器數(shù)真值:

計(jì)算機(jī)外部用+,-號(hào)表示的數(shù)值.機(jī)器數(shù):

計(jì)算機(jī)內(nèi)部將+,-號(hào)數(shù)字化后的數(shù)值.2.定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)符號(hào)數(shù)的機(jī)器數(shù)表示:

00110101“0”表示正,“1”表示負(fù)符號(hào)位小數(shù)點(diǎn)

S定點(diǎn)小數(shù):2024/1/19定點(diǎn)整數(shù):S小數(shù)點(diǎn)無(wú)符號(hào)位浮點(diǎn)數(shù):尾數(shù)數(shù)符階碼階符定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)小數(shù)規(guī)格化的形式:

尾數(shù)絕對(duì)值大于等于0.1且小于1,唯一地規(guī)定了小數(shù)點(diǎn)位置.1.3.4.數(shù)值數(shù)據(jù)的表示2024/1/19N=(數(shù)符)尾數(shù)

2

(階符)階碼尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍110.011B=1.10011×2+10=0.110011×2+11=11001.1×2-1000001100110011001.3.4.數(shù)值數(shù)據(jù)的表示2024/1/19帶符號(hào)數(shù)的表示：設(shè)一個(gè)數(shù)在機(jī)器中占8位正數(shù):三碼相同;負(fù)數(shù):除符號(hào)位外,反碼按位取反,補(bǔ)碼那么等于反碼＋1,而原碼不變.0XX>=0+7:00000111;

+0:000000001|X|X<=0-7:10000111;

-0:10000000[X]原=[X]補(bǔ)=0XX>=0

+7:00000111;+0:000000001|X|+1X<=0

-7:11111001;-0:00000000[X]反=0XX>=0+7:00000111;+0:000000001|X|X<=0-7:11111000;-0:111111111.原碼3.補(bǔ)碼2.反碼2024/1/191.3.5.非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示1.BCD碼(二-十進(jìn)制編碼)

用四位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)的編碼方法.BCD碼二進(jìn)制十進(jìn)制BCD碼二進(jìn)制十進(jìn)制0000000001000100080001000111001100190010001020001000010101000110011300010001101111010001004000100101100120101010150001001111011301100110600010100111014011101117000101011111152024/1/192.ASCII字符編碼

(AmericanStandardCode

forInformationInterchange)128個(gè)常用字符,用7位二進(jìn)制編碼,對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)從0~127.控制字符:34個(gè),從0~32,127;

普通字符:94個(gè),從33~126.如:字母“a〞的編碼1100001,對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)97;換行符→0AH→10;回車符→0DH→13;空格符→20H→32; ‘0’~‘9’:→30H~39H→48~57‘A’~‘Z’:→41H~5AH→65~90‘a(chǎn)’~‘z’:→61H~7AH→97~1221.3.5.非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示2024/1/19⑴交換碼(國(guó)標(biāo)碼)GB2312-80規(guī)定:每個(gè)漢字符用兩個(gè)字節(jié)表示,第一字節(jié)稱區(qū)碼,第二字節(jié)稱位碼.為了與ASCII碼兼容,各字節(jié)最高位為0.

一級(jí)3755個(gè),二級(jí)3008個(gè),共計(jì)6763個(gè)漢字符.中文信息處理系統(tǒng)流程框圖輸入碼交換碼字形碼機(jī)內(nèi)碼漢字輸出漢字輸入3.中文字符編碼1.3.5.非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示2024/1/19⑵機(jī)內(nèi)碼

漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ),處理時(shí)的表示形式.為與ASCII碼區(qū)分,各字節(jié)最高位置為1.漢字符 國(guó)標(biāo)碼 機(jī)內(nèi)碼

中

(0101011001010000)B

(1101011011010000)B⑶輸入碼數(shù)字碼:區(qū)位碼,國(guó)標(biāo)碼,電報(bào)碼等.拼音碼:

全/雙拼,微軟拼音,智能ABC等.字形碼:五筆字型,鄭碼等.音形碼:拼音碼與字形碼相結(jié)合,自然碼,太極碼等.1.3.5.非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示2024/1/19⑷漢字字型碼漢字型點(diǎn)陣代碼:

有16×16;24×24;32×32;48×48等點(diǎn)陣編碼.存儲(chǔ)方式簡(jiǎn)單,無(wú)需轉(zhuǎn)換可直接輸出,但字型放大后效果較差.矢量代碼:

存儲(chǔ)的是描述漢字字型的輪廓特征.

字型放大后的效果好.1.3.5.非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示2024/1/19①GBK碼:國(guó)標(biāo)擴(kuò)充標(biāo)準(zhǔn),收錄了包括中,日,韓統(tǒng)一漢字符在內(nèi)的繁,簡(jiǎn)漢字和符號(hào)等二萬(wàn)七千余字.②BIG5碼:臺(tái)灣,香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字編碼標(biāo)準(zhǔn),包括440個(gè)符號(hào),一級(jí)5401個(gè);二級(jí)7652個(gè);共計(jì)13060個(gè)漢字符.③Unicode碼:一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),采用雙字節(jié)編碼統(tǒng)一地表示世界上的主要文字.其字符集內(nèi)容與UCS碼的BMP相同.(5)其他漢字編碼1.3.5.非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示2024/1/19根本多文種平面(BMP):00組00平面,包含字母文字,音節(jié)文字及表意文字等.如:‘A’→41H(ASCII)→00000041H(UCS)‘大’→3473H(GB2312)→00005927H(UCS)④UCS碼(Universal

Code

Set)

國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)多八位編碼字符集,是世界各種文字的統(tǒng)一編碼方案,每個(gè)字符占4個(gè)字節(jié),分為:組平面行字位1.3.5.非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示2024/1/191.3.6.數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)1KB=210B=1024B1MB=210KB=220B1GB=210MB=230B1TB=210GB=240B位(bit):一個(gè)二進(jìn)制數(shù).字節(jié)(Byte):8個(gè)二進(jìn)制位組成(容量根本單位).字長(zhǎng)(WordL):CPU一次能處理的二進(jìn)制位數(shù).地址(Address):確定內(nèi)存單元的標(biāo)識(shí).字節(jié)(Byte)b7b6b5b4b3b2b1b0位(bit)1.幾個(gè)計(jì)算機(jī)術(shù)語(yǔ)2024/1/19位模式:由假設(shè)干二進(jìn)制位組成的序列,長(zhǎng)度取決于要表示的數(shù)據(jù)數(shù)量.如表示128個(gè)符號(hào)需長(zhǎng)度7的位模式.字與字長(zhǎng)(WordLength):CPU一次能夠處理的數(shù)據(jù)單位,長(zhǎng)度取決于運(yùn)算器中的存放器.內(nèi)存地址(MemoryAddress):用于區(qū)分,識(shí)別內(nèi)存單元的標(biāo)識(shí).1.3.6.數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)2024/1/19數(shù)據(jù)在內(nèi)存儲(chǔ)器中以字為單位存儲(chǔ).當(dāng)計(jì)算機(jī)CPU字長(zhǎng)與內(nèi)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的字長(zhǎng)相同時(shí),那么每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù)(字).存儲(chǔ)單元和內(nèi)存地址內(nèi)存地址存儲(chǔ)單元0000H0001H34H0002H12H0003H……當(dāng)CPU字長(zhǎng)大于存儲(chǔ)單元的字長(zhǎng)時(shí),那么將一個(gè)字按存儲(chǔ)單元的字長(zhǎng)拆分后順序存儲(chǔ)到連續(xù)的存儲(chǔ)單元中.2.數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)1.3.6.數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)2024/1/19系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成:硬件系統(tǒng)+軟件系統(tǒng)硬件軟件

1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理2024/1/191.4.1.馮諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng):Windows、Unix、Linux語(yǔ)言處理程序:C,Pascal,VB,編譯程序等

實(shí)用程序:

診斷程序、排錯(cuò)程序等辦公軟件包、管理信息系統(tǒng)等軟件硬件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件內(nèi)存CPU輸入設(shè)備:

鍵盤,鼠標(biāo),掃描儀輸出設(shè)備:

顯示器,打印機(jī)(外存儲(chǔ)器:

軟盤,硬盤,光盤,閃存盤)(網(wǎng)絡(luò)設(shè)備:網(wǎng)卡,調(diào)制解調(diào)器)等外部設(shè)備主機(jī)控制器運(yùn)算器(寄存器)隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)只讀存儲(chǔ)器(ROM)(高速緩沖存儲(chǔ)器Cache)2024/1/19馮.諾依曼思想:二進(jìn)制;程序與數(shù)據(jù)同樣存放在內(nèi)存;硬件組成:控制器,運(yùn)算器,內(nèi)存儲(chǔ)器,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備五大功能局部.CPU存儲(chǔ)器運(yùn)算器輸出設(shè)備控制器輸入設(shè)備外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器控制流數(shù)據(jù)流1.4.1.馮諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)2024/1/19CPU控制器運(yùn)算器控制整個(gè)計(jì)算機(jī)所有部件的工作執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算中央處理器IntelCore2Duo3GAMDAthlonPentium1.4.1.馮諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)2024/1/19.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)1.控制器〔組成及其功能〕①程序計(jì)數(shù)器(PC):存放當(dāng)前要執(zhí)行的指令地 址;對(duì)程序中的指令進(jìn)行計(jì)數(shù),并能自動(dòng)加1.②指令存放器(IR):保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令. 指令從內(nèi)存取出經(jīng)數(shù)據(jù)存放器(DR)送往(IR).③指令譯碼器(ID):識(shí)別指令的功能,分析指令 的操作要求.④時(shí)序控制電路:生成時(shí)序信號(hào),協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī) 各部件在指令執(zhí)行周期的工作.⑤微操作控制電路:產(chǎn)生各種控制操作命令.2024/1/192.運(yùn)算器:算術(shù)運(yùn)算(加,減,乘,除); 邏輯運(yùn)算(與,或,非,關(guān)系比較).運(yùn)算器算術(shù)邏輯單元算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算累加器暫存操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果狀態(tài)寄存器存放算術(shù)邏輯單元工作中產(chǎn)生的狀態(tài)信息通用寄存器暫存操作數(shù)或數(shù)據(jù)地址.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)2024/1/19

存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器(主存)和外存儲(chǔ)器(輔存).存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)(磁盤,光盤,U盤)內(nèi)存儲(chǔ)器信息交流中心(ROM,RAM)3.存儲(chǔ)器：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的記憶

單元的集合.數(shù)據(jù)可從中讀出/寫入..計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)2024/1/19內(nèi)存儲(chǔ)器的分類：⑴只讀存儲(chǔ)器(ROM)信息只能讀出,正常情況下不能寫入,斷電不喪失所保存的信息.⑵隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)信息可隨意地讀出或?qū)懭?斷電其中保存的信息即喪失,是內(nèi)存儲(chǔ)器的主體.⑶高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)介于CPU和RAM之間的一種高速存儲(chǔ)器,用于解決CPU和內(nèi)存之間工作速度的匹配問題,以提高效率.CPUCacheRAM.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)2024/1/194.輸入設(shè)備鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字化儀等.5.輸出設(shè)備顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等..計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)2024/1/191.4.3.計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

是操作、運(yùn)行、管理、維護(hù)計(jì)算機(jī)所需要的各種應(yīng)用程序及其相關(guān)數(shù)據(jù)和技術(shù)文檔資料的集合.通常將軟件分為兩大類.1.系統(tǒng)軟件⑴操作系統(tǒng)(Operating

System,OS)

管理、控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有軟、硬件資源,提供用戶與計(jì)算機(jī)交流信息的界面,方便用戶操作，使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種資源和功能，以最大限度的發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用和效能的一組龐大的管理控制程序.2024/1/19功能完善的操作系統(tǒng),通常包括五個(gè)方面的功能:①處理機(jī)管理;②存儲(chǔ)管理;③設(shè)備管理;④文件管理;⑤用戶接口.(詳細(xì)介紹見第2章--操作系統(tǒng)根底)1.4.3.計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)2024/1/19⑵語(yǔ)言處理系統(tǒng)(程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言分為三大類：①機(jī)器語(yǔ)言計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠識(shí)別,能直接接收并執(zhí)行的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言.每一條語(yǔ)句就是一條由假設(shè)干位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成的指令代碼或數(shù)據(jù)代碼.例如:在某種8位的計(jì)算機(jī)中,機(jī)器指令: 00000101的功能是做加法運(yùn)算; 00000110的功能是做減法運(yùn)算.不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的機(jī)器語(yǔ)言程序不能通用,稱為面向機(jī)器的語(yǔ)言.1.4.3.計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)2024/1/19②匯編語(yǔ)言

采用一些符號(hào)(稱助記符)來(lái)表示機(jī)器語(yǔ)言中的指令和數(shù)據(jù).

用匯編語(yǔ)言編寫的程序(源程序)需要用匯編程序?qū)⑵浞g成機(jī)器指令(目標(biāo)程序)才能執(zhí)行.輸入?yún)R編語(yǔ)言源程序匯編程序進(jìn)行匯編機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序執(zhí)行目標(biāo)程序1.4.3.計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)2024/1/19③高級(jí)語(yǔ)言面向解題過程,易寫、易讀、易記、易改,且通用性強(qiáng).需翻譯成機(jī)器指令(目標(biāo)程序)才能執(zhí)行.翻譯方式可分為兩類:a.編譯方式:將源程序完整地翻譯成等價(jià)的目標(biāo)程序后,再執(zhí)行該目標(biāo)程序.大局部高級(jí)語(yǔ)言都是(或都具有)編譯方式,如:Fortran、Pascal、C/C++、VisualBasic等.輸入高級(jí)語(yǔ)言源程序編譯程序進(jìn)行編譯機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序執(zhí)行目標(biāo)程序1.4.3.計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)2024/1/19b.解釋方式:將源程序逐句翻譯并執(zhí)行,邊翻邊執(zhí)行,不產(chǎn)生目標(biāo)程序.如:Basic,Foxbase,開發(fā)階段的Foxpro,VisualBasic等.⑶

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

提供用戶按一定的結(jié)構(gòu)組織、管理、加工、處理各類數(shù)據(jù)的能力.如:Access,Dbase,FoxPor,VisualFoxPor,Oracle,SQLServer,Sybase,DB2等.輸入高級(jí)語(yǔ)言源程序解釋程序進(jìn)行解釋執(zhí)行程序1.4.3.計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)2024/1/192.應(yīng)用軟件

為某種專門應(yīng)用目的,在操作系統(tǒng)的支持下,利用系統(tǒng)軟件(程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言)設(shè)計(jì)編制的程序及相關(guān)文檔.如:

文字處理軟件、電子表格軟件、CAD軟件、各類管理信息系統(tǒng)、圖像處理軟件、音頻／視頻播放軟件、網(wǎng)頁(yè)制作軟件、瀏覽器軟件、防/殺病毒軟件等等.1.4.3.計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)2024/1/191.4.4.計(jì)算機(jī)的工作原理指令:

能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼,

規(guī)定了計(jì)算機(jī)能完成的某一種操作.指令系統(tǒng):

所有指令的集合(取決于CPU類型).程序:

是為完成一項(xiàng)特定任務(wù)而用某種語(yǔ)言 編寫的一組指令序列.1.指令和程序操作碼:

要完成的操作類型或性質(zhì).操作數(shù):

操作的數(shù)據(jù)或其所在的內(nèi)存地址.操作碼

操作數(shù)指令構(gòu)成:

2024/1/19數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)處理指令程序控制指令輸入/輸出指令其它指令I(lǐng)fGoto……

＋－×÷AndOr……CPU內(nèi)存I/O設(shè)備主機(jī)對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行管理等指令分類及其功能:1.4.4.計(jì)算機(jī)的工作原理2024/1/19指令執(zhí)行過程(4個(gè)步驟):①取指令:按照指令計(jì)數(shù)器中的地址,從內(nèi)存儲(chǔ)器中取出指令,并送往指令存放器.②分析指令:對(duì)指令存放器中存放的指令進(jìn)行分析,由譯碼器對(duì)操作碼進(jìn)行譯碼,將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制電位信號(hào);由地址碼確定操作數(shù)地址.③執(zhí)行指令:由操作控制線路發(fā)出完成該操作所需要的一系列控制信息,去完成該指令所要求的操作.④一條指令執(zhí)行完成,指令計(jì)數(shù)器加1或?qū)⑥D(zhuǎn)移地址碼送入程序計(jì)數(shù)器,然后返回到①.1.4.4.計(jì)算機(jī)的工作原理2024/1/191.4.4.計(jì)算機(jī)的工作原理2024/1/192.計(jì)算機(jī)的工作過程舉例：計(jì)算7+2=9

的計(jì)算程序計(jì)算步驟解題命令1從存儲(chǔ)器中取出7到運(yùn)算器的0號(hào)寄存器中;2從存儲(chǔ)器中取出2到運(yùn)算器的1號(hào)寄存器中;3將0號(hào)和1號(hào)寄存器中的數(shù)據(jù)相加,得和9;4將計(jì)算結(jié)果9存入存儲(chǔ)器中;5在輸出設(shè)備中打印計(jì)算結(jié)果9;6停機(jī).1.4.4.計(jì)算機(jī)的工作原理2024/1/19計(jì)算程序的簡(jiǎn)寫形式9存數(shù)4停機(jī)69打印57＋2加法32取數(shù)27取數(shù)1操作數(shù)操作碼指令順序指令操作碼表1111停機(jī)1000打印1010存數(shù)0101加法0100取數(shù)操作碼操作名稱操作數(shù)存放單元計(jì)算結(jié)果00110010(2)00100111(7)0001存放的數(shù)數(shù)的操作地址1.4.4.計(jì)算機(jī)的工作原理2024/1/19用二進(jìn)制表示的計(jì)算程序00110011000100100001地址碼

停機(jī)11111010

打印機(jī)←(D3)10001001D3←(R0)10101000R0←(R0)+(R1)01010111R1←(D2)01000110R0←(D1)01000101所完成的操作操作碼指令地址存儲(chǔ)器布局

計(jì)算結(jié)果001120000001000100100

取數(shù)指令010000010101

取數(shù)指令010000100110┇1011

停機(jī)指令11111010

打印指令100000111001

存數(shù)指令101000111000

加法指令0101000101117000001110001存儲(chǔ)單元內(nèi)容單元地址1.4.4.計(jì)算機(jī)的工作原理2024/1/19CPU

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內(nèi)存

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輸入／輸出設(shè)備硬盤驅(qū)動(dòng)器CD(DVD)-ROM(RW)驅(qū)動(dòng)器顯示器適配器(顯卡)網(wǎng)絡(luò)適配器(網(wǎng)卡)聲卡電源系統(tǒng)主板(母板)根本結(jié)構(gòu)仍屬于馮·諾伊曼型:五大局部

1.5微型計(jì)算機(jī)的硬件組成2024/1/19

微型計(jì)算機(jī)的主機(jī)內(nèi)存插槽I/O總線插槽接口卡CPU串行接口USB接口芯片組2024/1/19總線:CPU與各部件和外圍設(shè)備的信息傳輸線路.內(nèi)

存CPUI/O系統(tǒng)

微型計(jì)算機(jī)的主機(jī)2024/1/19內(nèi)部總線:

連接CPU的各個(gè)組成部件

(芯片內(nèi)部)系統(tǒng)總線:

連接計(jì)算機(jī)中各大部件外部總線:

連接計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備連接對(duì)象地址總線(AB):

傳輸?shù)刂沸畔?shù)據(jù)總線(DB):

傳輸數(shù)據(jù)信息控制總線(CB):

傳輸控制信息傳輸對(duì)象并行總線:通信速度快,實(shí)時(shí)性好串行總線:簡(jiǎn)易,方便,靈活通信方式

微型計(jì)算機(jī)的主機(jī)2024/1/19

常見的微機(jī)系統(tǒng)總線⑴ISA總線:

16位,8MHz,8MB/S.⑵PCI總線:

外部互聯(lián)總線,32~64位,33~66MHz,132~528MB/S.CPU微處理器地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線只讀存儲(chǔ)器(