信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

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第一章信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

信息技術(shù)的研究始于20世紀(jì)40年代，電子計(jì)算機(jī)的誕生，為信息的采集、存儲(chǔ)、分類(lèi)

等提供了極為有效的手段，使信息在現(xiàn)代生活中成為不可缺少的資源，進(jìn)而把人類(lèi)社會(huì)推向

信息時(shí)代。

本章主要介紹信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，內(nèi)容包括信息的基本概念、計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展、

特點(diǎn)、應(yīng)用、計(jì)算機(jī)的軟硬件基礎(chǔ)、安全基礎(chǔ)和多媒體基礎(chǔ)。

第一節(jié)信息的基本概念

信息(Infbrmation)英文原意為通知或消息。信息是?種經(jīng)過(guò)加工處理后的數(shù)據(jù)，因而具

有知識(shí)的含義，而且是可以保存和傳遞的。信息是一個(gè)不斷變化和發(fā)展的概念，是一個(gè)多元

化、多層次、多功能的復(fù)雜綜合體。信息是人們對(duì)客觀事物存在的一切事物的反映，通過(guò)物

質(zhì)載體所產(chǎn)生的消息、情報(bào)、指令、數(shù)據(jù)所包含的?切可傳遞和可交換的內(nèi)容。從計(jì)算機(jī)科

學(xué)的角度考慮，信息包括兩個(gè)基本含義：一是經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)處理的資料和數(shù)據(jù)，如文字、

圖形、影像、聲音等；二是經(jīng)過(guò)科學(xué)采集、存儲(chǔ)、分類(lèi)、加工等處理后的信息產(chǎn)品的集合。

信息具有以下特點(diǎn)。

?信息的廣泛性：信息普遍存在于自然界、人類(lèi)社會(huì)利人類(lèi)思維活動(dòng)中。

?2-計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

?信息的時(shí)效性：在一定的時(shí)間里，抓住信息、利用信息，就可以增加經(jīng)濟(jì)效益，這

是信息的時(shí)效性。

?信息的滯后性：有些信息雖然當(dāng)前用不上，但它的價(jià)值卻仍然存在，因?yàn)橐院筮€可

能會(huì)有用，這是信息的滯后性。

?信息的可再生性：人類(lèi)可利用的資源可歸結(jié)為3類(lèi)：物質(zhì)、能源和信息。物質(zhì)和能

源都是不可再生的，屬于一次性資源，而信息是可再生的。信息的開(kāi)發(fā)意味著生產(chǎn)，

信息的利用又意味著再生產(chǎn)。

?信息的可傳遞性：可以通過(guò)不同的途徑完成信息的傳遞，因特網(wǎng)為信息的傳遞提供

了便捷的途徑。

信息是無(wú)形財(cái)富，是戰(zhàn)略資源。正確、有效地利用信息，是社會(huì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志

之一。

二、信息的特征與分類(lèi)

1.信息的主要特征

信息的特征主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)社會(huì)性

信息是一開(kāi)始就直接聯(lián)系于社會(huì)應(yīng)用，它只有經(jīng)過(guò)人類(lèi)加工、取舍、組合，并通過(guò)?定

的形式表現(xiàn)出來(lái)，才真正具有使用價(jià)值。信息化的發(fā)展表現(xiàn)為對(duì)國(guó)家或世界的社會(huì)、政治、

經(jīng)濟(jì)、文化和日常生活等各個(gè)方面的深刻影響或改變。

(2)傳遞性

信息的傳遞性是指任何信息只有從信源出發(fā)，經(jīng)過(guò)信息載體才能被信宿接收并進(jìn)行處理

和運(yùn)用。信息可以在時(shí)間上或空間上從一點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一點(diǎn)，可以通過(guò)語(yǔ)言、動(dòng)作、文獻(xiàn)、通

信、電子計(jì)算機(jī)等各種媒介來(lái)傳遞，而且信息的傳遞不受時(shí)間或空間限制。信息在空間中的

傳遞稱(chēng)為通信；信息在時(shí)間上的傳遞稱(chēng)為存儲(chǔ)。

(3)共享性

信息的共享性主要指信息作為一種資源，不同個(gè)體或群體在同一時(shí)間或不同時(shí)間均可共

同享有。

(4)不滅性

信息從信息源發(fā)出后其自身的信息量并沒(méi)有減少，它可以在量復(fù)制，長(zhǎng)期保存，重復(fù)

使用。

(5)時(shí)效性

時(shí)效性是指信息應(yīng)能反映事物最新的變化狀態(tài)。

(6)能動(dòng)性

信息的產(chǎn)生、存在和流通依賴(lài)于物質(zhì)和能量，反過(guò)來(lái)，信息控制和支配物質(zhì)和能量的流

動(dòng)，并對(duì)其改變價(jià)值產(chǎn)生影響。

(7)客觀性

信息的客觀性是指信息是客觀存在的。信息的產(chǎn)生源于物質(zhì)，信息產(chǎn)生后又必須依附于

第一章信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)?3-

物質(zhì)，因此信息包含于任何物質(zhì)中。

2.信息的分類(lèi)

按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，信息可分為如下幾種：

(1)信息按其不同內(nèi)容分為社會(huì)信息和非社會(huì)信息。

(2)信息按其存在形式分為內(nèi)儲(chǔ)信息和外化信息。

(3)信息按其狀態(tài)分為動(dòng)態(tài)信息和靜態(tài)信息。

(4)信息按符號(hào)種類(lèi)分為語(yǔ)言信息和非語(yǔ)言信息。

(5)信息按信息論方法分為未知信息和冗余信息。

(6)信息按價(jià)值觀念分為有害信息和無(wú)害信息。

第二節(jié)信息技術(shù)基本概念

一、信息技術(shù)的概念

信息技術(shù)因使用的目的、范圍、層次不同而有不同的表述。廣義而言，信息技術(shù)是指能

充分利用與擴(kuò)展人類(lèi)信息器官功能的各種方法、工具與技能的總和。狹義而言，信息技術(shù)是

指利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、廣播電視等各種硬件設(shè)備、軟件工具與科學(xué)方法，對(duì)文、圖、聲、像

等各種信息進(jìn)行獲取、加工、存儲(chǔ)、傳輸與使用的技術(shù)之和。綜述，可認(rèn)為信息技術(shù)的內(nèi)涵

包括兩個(gè)方面，一是手段，即各種信息媒體，是一種物化形態(tài)的技術(shù)；另一是方法，即運(yùn)用

信息媒體對(duì)各種信息進(jìn)行采集、加工、存儲(chǔ)、交流、應(yīng)用的方法，是一種智能形態(tài)的技術(shù)。

二、信息技術(shù)的分類(lèi)

(1)按表現(xiàn)形態(tài)分類(lèi)

信息技術(shù)按表現(xiàn)形態(tài)可分為硬技術(shù)與軟技術(shù)，硬技術(shù)指各種信息設(shè)備及其功能，如顯微

鏡、電話機(jī)、通信衛(wèi)星和多媒體電腦等。軟技術(shù)指有關(guān)信息獲取與處理的各種知識(shí)、方法與

技能，如語(yǔ)言文字技術(shù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)、規(guī)劃決策技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)等。

(2)按工作流程中的基本環(huán)節(jié)分類(lèi)

信息技術(shù)按工作流程中的基本環(huán)節(jié)可分為信息獲取技術(shù)、信息傳遞技術(shù)、信息存儲(chǔ)技術(shù)、

信息加工技術(shù)及信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。

(3)按使用的信息設(shè)備分類(lèi)

信息技術(shù)按使用的信息設(shè)備分為電話技術(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)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

(4)按技術(shù)的功能層次分類(lèi)

信息技術(shù)按技術(shù)的功能層次分為：

主體層次：信息技術(shù)的核心部分，主要是指直接地、具體地增強(qiáng)或延長(zhǎng)人類(lèi)信息器官，

提高或擴(kuò)展人類(lèi)信息能力的技術(shù)。

?4?計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

應(yīng)用層次：信息技術(shù)的延伸部分，主要是指主體層次的信息技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)貿(mào)

易、國(guó)防、運(yùn)輸、科學(xué)研究、文化教育、體育運(yùn)動(dòng)、文學(xué)藝術(shù)及家庭生活等各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)

所生成的各種具體的實(shí)用技術(shù)。

外圍層次：信息技術(shù)相關(guān)的各類(lèi)技術(shù)，一方面，信息技術(shù)在性能水平方面的進(jìn)步來(lái)源于

新材料技術(shù)和新能源技術(shù)的進(jìn)步，即基礎(chǔ)層次的信息技術(shù)。另一方面，信息的獲取、存儲(chǔ)、

處理及傳輸控制等需要借助的機(jī)械的、電子的(或微電子的)，激光的及生物的等技術(shù)手段來(lái)

實(shí)現(xiàn)，即支撐層次的信息技術(shù)。

三、1言息技術(shù)的特點(diǎn)

(1)高速化

計(jì)算機(jī)和通信的發(fā)展追求的均是高速度、大容量。

(2)網(wǎng)絡(luò)化

信息網(wǎng)絡(luò)分為電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)，三網(wǎng)有各自的形成過(guò)程，其服務(wù)對(duì)象、發(fā)展

模式和功能等有所交叉，又互為補(bǔ)充，信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展異常迅速，從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)，再到

國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)及有“信息高速公路”之稱(chēng)的高速信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代信息社會(huì)中

扮演了重要的角色。

(3)數(shù)字化

數(shù)字化就是將信息用電磁介質(zhì)或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器按二進(jìn)制編碼的方法加以處理和傳輸，在

信息處理和傳輸領(lǐng)域，廣泛采用的是只用“0”和“1”兩個(gè)基本符號(hào)組成的二進(jìn)制編碼，二

進(jìn)制數(shù)字信號(hào)是現(xiàn)實(shí)世界中最容易被表達(dá)、物理狀態(tài)最穩(wěn)定的信號(hào)。

(4)個(gè)人化

信息技術(shù)將實(shí)現(xiàn)以個(gè)人為目標(biāo)的通信方式，充分體現(xiàn)可移動(dòng)性和全球性，實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信

全球性、大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)容量和智能化的網(wǎng)絡(luò)功能。

(5)智能化

智能化的應(yīng)用體現(xiàn)在利用計(jì)算機(jī)模擬人的智能，例如機(jī)器人、醫(yī)療診斷專(zhuān)家系統(tǒng)及推理

證明、智能化的CA1教學(xué)軟件、自動(dòng)考核與評(píng)價(jià)系統(tǒng)、視聽(tīng)教學(xué)媒體以及仿真實(shí)驗(yàn)等。

四、信息技術(shù)的功能

信息技術(shù)的功能是多方面的，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

(1)輔人功能

信息技術(shù)能夠提高或增強(qiáng)人們的信息獲取、存儲(chǔ)、處理、傳輸與控制能力，使人們的素

質(zhì)、生產(chǎn)技能管理水平與決策能力等得到提高。

(2)開(kāi)發(fā)功能

利用信息技術(shù)能夠充分開(kāi)發(fā)信息資源，它的應(yīng)用不僅推動(dòng)了社會(huì)文獻(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)，而

且大大加快了信息的傳遞速度。

(3)協(xié)同功能

人們通過(guò)信息技術(shù)的應(yīng)用，可以共享資源、協(xié)同工作。

(4)增效功能

第一章信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)?5-

信息技術(shù)的應(yīng)用使得現(xiàn)代社會(huì)的效率和效益大大提高。

(5)先導(dǎo)功能

信息技術(shù)是現(xiàn)代文明的技術(shù)基礎(chǔ)，是高技術(shù)群體發(fā)展的核心，也是信息化、信息社會(huì)、

信息產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。

第三節(jié)計(jì)算機(jī)概論

一、計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生

世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)是1946年誕生的，它的名字是ENIAC(TheElectronicNumerical

IntegratorAndComputer),電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)。20世紀(jì)40年代初，在第二次世界大戰(zhàn)時(shí)，

為研究武器中復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算問(wèn)題，1943年，美國(guó)陸軍彈道研究室把研制任務(wù)交給了美國(guó)賓

西法尼亞州立大學(xué)，由物理學(xué)家莫奇利(JohnW.Mauchly)博士和?？颂?J.PresperEckert)博士

領(lǐng)導(dǎo)的研究小組設(shè)計(jì)制造。該機(jī)于1946年正式通過(guò)驗(yàn)收并投入運(yùn)行，這臺(tái)計(jì)算機(jī)共使用了

18000多個(gè)電子管，1500多只繼電器，7000多只電阻，重量超過(guò)30噸，占地170平方米，

每小時(shí)耗電150KW,運(yùn)算速度為5000次/秒加法運(yùn)算。ENIAC計(jì)算機(jī)最主要的缺點(diǎn)是存儲(chǔ)

容量太小，基本上不能存儲(chǔ)程序，只能依靠線路連接的方法，并且此臺(tái)計(jì)算機(jī)不具備計(jì)算機(jī)

主要的工作原理特征一存儲(chǔ)程序和程序控制。

第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮?諾依曼(VonNeuman)針對(duì)ENIAC在

存儲(chǔ)程序方面的弱點(diǎn)，提出了“存儲(chǔ)程序控制”的通用計(jì)算機(jī)方案，該方案在兩個(gè)方面進(jìn)行

了突出和關(guān)鍵性的改進(jìn)，就是采用了二進(jìn)制和存儲(chǔ)器，由此原理設(shè)計(jì)的第一臺(tái)計(jì)算機(jī)名叫

EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)?從t十算機(jī)的誕生至今已經(jīng)歷了半個(gè)

多世紀(jì)，但其基本體系結(jié)構(gòu)和基本的作用機(jī)理仍然沿用馮?諾依曼的最初構(gòu)想，所以現(xiàn)代的

計(jì)算機(jī)也稱(chēng)馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)。

世界匕第一臺(tái)投入運(yùn)行的存儲(chǔ)程序式電子計(jì)算機(jī)是EDSAC(TheElectronicDelayStorage

AutomaticCalculator),它是由英國(guó)劍橋大學(xué)的維爾克斯教授在接受了馮?諾依曼的存儲(chǔ)程序

思想后于1947年開(kāi)始領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)的，該機(jī)于1949年5月制成并投入運(yùn)行。

二、計(jì)算機(jī)的發(fā)展

電子計(jì)算機(jī)誕生之前，機(jī)械式計(jì)算機(jī)器和計(jì)算機(jī)已經(jīng)過(guò)了數(shù)百年的發(fā)展，為現(xiàn)代電子計(jì)

算機(jī)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。在電子計(jì)算機(jī)誕生后，其發(fā)展速度很快。若按計(jì)算機(jī)中所采用的電

子邏輯器件來(lái)劃分，可以分為4個(gè)階段，又稱(chēng)為四代。

第一代計(jì)算機(jī)從1946年到1958年。第一代計(jì)算機(jī)的主要特征是采用電子管作為基本器

件，用光屏或汞延時(shí)電路作存儲(chǔ)器，輸入輸出主要采用穿孔紙帶或卡片。軟件還處于初始階

段，使用機(jī)器語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序，幾乎沒(méi)有系統(tǒng)軟件。這類(lèi)機(jī)器運(yùn)算速度比較低(一般

為每秒數(shù)千次至數(shù)萬(wàn)次)、體積較大、重量較重、價(jià)格較高，存儲(chǔ)容量小，維護(hù)困難，應(yīng)用范

圍小，主要應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算。

?6?計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

第二代計(jì)算機(jī)，從1958年到1964年。第二代計(jì)算機(jī)的主要特征是采用晶體管作邏輯元

件，具有速度快、壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕、省電等優(yōu)點(diǎn)。代表產(chǎn)品有IBM公司的IBM7090、

IBM7094及IBM7040、7044等，這個(gè)時(shí)期出現(xiàn)了高級(jí)語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度大幅提高(可達(dá)

每秒數(shù)十萬(wàn)次至數(shù)百萬(wàn)次)，重量、體積也顯著減小，使用越來(lái)越方便，應(yīng)用也愈來(lái)愈廣泛，

不僅應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算，還用于數(shù)據(jù)處理和事務(wù)處理，并逐漸用于工業(yè)控制。

第三代計(jì)算機(jī)，從1964年到1970年。在20世紀(jì)60年代中期，半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展,

產(chǎn)生了集成電路，計(jì)算機(jī)開(kāi)始采用中小規(guī)模集成電路作為構(gòu)成計(jì)算機(jī)的主要元件，如IBM公

司的IBM360、370,DEC公司的PDP-11系列小型機(jī)等。這一時(shí)代的計(jì)算機(jī)除采用集成電路

外，還采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為主存儲(chǔ)器，外存儲(chǔ)器有磁盤(pán)和磁帶。這一時(shí)期軟件有了更進(jìn)一

步的發(fā)展，有了標(biāo)準(zhǔn)化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和人機(jī)會(huì)話式的Basic語(yǔ)言，操作系統(tǒng)出現(xiàn)并進(jìn)一步

完善，使計(jì)算機(jī)的功能越來(lái)越強(qiáng)，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。這類(lèi)機(jī)器的運(yùn)算速度可達(dá)每秒數(shù)百萬(wàn)

次至數(shù)千萬(wàn)次，并且，可靠性也有了顯著的提高，價(jià)格明顯下降。此外，產(chǎn)品的系列化，機(jī)

器的兼容性和互換性，以及逐漸形成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，都成了這一代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)不

僅應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算，還用于企業(yè)管理、自動(dòng)控制、輔助設(shè)計(jì)和輔助制造等領(lǐng)域。

第四代計(jì)算機(jī)，自1970年以后至今。大規(guī)模集成電路的制造成功，使計(jì)算機(jī)進(jìn)入了一

個(gè)新的時(shí)代——大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。計(jì)算機(jī)的體積進(jìn)一步縮小，性能進(jìn)

一步提高，機(jī)器的性能價(jià)格比大幅度躍升。發(fā)展了并行處理技術(shù)和多機(jī)系統(tǒng)，產(chǎn)品更新的速

度加快。軟件配置空前豐富，軟件系統(tǒng)工程化、理論化，程序設(shè)計(jì)自動(dòng)化。微型計(jì)算機(jī)的產(chǎn)

生、發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)涉及到人類(lèi)生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。第四代計(jì)算機(jī)的容量

之大，速度之快，都是前幾代機(jī)器無(wú)法比擬的。

三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展

隨著70年代大規(guī)模集成電路的發(fā)展及微處理器Intel4004和lntel8008的出現(xiàn)，誕生了微

型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)是以微處理器為核心的，是隨著微處理器的發(fā)展而發(fā)展的，從第代

個(gè)人微型計(jì)算機(jī)問(wèn)世到現(xiàn)在，微處理器芯片已經(jīng)發(fā)展到第五代產(chǎn)品。

第一代微處理器(1971—1972年)，以4位微處理器Intel4004、8位的Intel8008為代表。

第二代微處理器(1973—1977年)，以微處理器Intel8080>Zilog的Z80、Motorola的M6800

為代表。

第三代微處理器(1978—1984年)，以16位微處理器Intel8086、準(zhǔn)16位微處理器Intel8088、

zilogz8000、MotorolaM68000和16位微處理器80286、M68020、Z80000為代表。

第四代微處理器(1985—1999年)，1985年Intel公司研制了32位微處理器Intel80386,

接著推出了Intel80486、Pentium^PentiumII>PentiumllL現(xiàn)在發(fā)展到了PentiumlV,它的主

頻現(xiàn)在達(dá)到了2.53GHz。

第五代微處理器(2000年以后):新代64位微處理器Merced。在不斷完善Pentium系列

處理器的同時(shí)，Intel公司與HP公司聯(lián)手開(kāi)發(fā)了更先進(jìn)的64位微處理器一Merced。Merced

采用全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為IA-64,IA-64是一種采用長(zhǎng)指令字(LIW)、指令預(yù)測(cè)、

分支消除、推理裝入和其他一些先進(jìn)技術(shù)從程序代碼提取更多并行性的全新結(jié)構(gòu)。

第一章信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

四、計(jì)算機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)

由于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代。未來(lái)的計(jì)算機(jī)將向巨型化、微型化、

網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，將更加廣泛地應(yīng)用于我們的工作和生活中。

(1)巨型化

巨型化是指發(fā)展速度更快、存儲(chǔ)容量更大、功能更強(qiáng)、可靠性更高的巨型計(jì)算機(jī)。如美

國(guó)的“Star-100”和我國(guó)的“銀河”機(jī)。巨型機(jī)的發(fā)展集中體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)的水平。

(2)微型化

微型化是指發(fā)展體積更小、功能更強(qiáng)、集成度和可靠性更高、價(jià)格更便宜、適用范圍更

廣的計(jì)算機(jī)。

(3)網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)化是指利用現(xiàn)代通信技術(shù)把分部在不同地理位置的計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來(lái)，組成能實(shí)現(xiàn)硬

件、軟件資源共享和相互交流的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

(4)智能化

智能化是指使計(jì)算機(jī)模擬人的思維活動(dòng)，利用計(jì)算機(jī)的“記憶”和邏輯判斷能力，識(shí)別

文字、圖像和翻譯各種語(yǔ)言，使其具有思考、推理、聯(lián)想和證明等學(xué)習(xí)和創(chuàng)造的功能。

五、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類(lèi)

1.計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

電子計(jì)算機(jī)是能夠高速、精確、自動(dòng)地進(jìn)行科學(xué)計(jì)算及信息處理的現(xiàn)代電子設(shè)備。它與

過(guò)去的計(jì)算工具相比，有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)：

(1)計(jì)算速度快

計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度是用每秒執(zhí)行指令數(shù)來(lái)衡量的。指令即指揮計(jì)算機(jī)工作的一串命令，

通常由二進(jìn)制組成。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是以百萬(wàn)條指令來(lái)衡量的，數(shù)據(jù)處理的速度相當(dāng)快。計(jì)算機(jī)

這么高的數(shù)據(jù)處理速度是其他任何處理工具無(wú)法比擬的。如天氣預(yù)報(bào)問(wèn)題，如用手搖計(jì)算機(jī),

需花一、兩個(gè)星期，而用一臺(tái)中型計(jì)算機(jī)只需幾分鐘就能完成。

(2)計(jì)算精度高

數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部都是用二進(jìn)制數(shù)編碼的，數(shù)的精度主要由表示這個(gè)數(shù)的二進(jìn)制碼的位

數(shù)決定的?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的計(jì)算精度可達(dá)十幾位，甚至幾十位、幾百位以上的有效數(shù)字。

(3)存儲(chǔ)容量大

計(jì)算機(jī)可以存儲(chǔ)大量的佶息，存放在存儲(chǔ)器中。一臺(tái)普通的PHI型微機(jī)，內(nèi)存容量可以

達(dá)到64?128MB以上。

(4)工作自動(dòng)化

用戶(hù)只需把程序輸入，計(jì)算機(jī)就會(huì)在程序控制下自動(dòng)運(yùn)行完成全部的任務(wù)。

(5)具有可靠的邏輯判斷能力

馮?諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的基本思想，就是先將程序輸入并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，在程序執(zhí)行

過(guò)程中，計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)上一步的執(zhí)行結(jié)果，運(yùn)用邏輯判斷方法自動(dòng)確定下一步該做什么。計(jì)

?8-計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

算機(jī)能完成推理、判斷、選擇、歸納等操作。

(6)可靠性高

由于采用了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，計(jì)算機(jī)具有非常高的可靠性，可以連續(xù)無(wú)故障

運(yùn)行幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)小時(shí)以上。

2.計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

(1)按計(jì)算機(jī)的原理劃分

從計(jì)算機(jī)中信息的表示形式和處理方式(原理)的角度來(lái)進(jìn)行劃分，計(jì)算機(jī)可分為數(shù)字電

子計(jì)算機(jī)、模擬電子計(jì)算機(jī)以及數(shù)字模擬混合式計(jì)算機(jī)三大類(lèi)。

在數(shù)字電子計(jì)算機(jī)中，信息都是用“0”和“1”兩個(gè)數(shù)字構(gòu)成的二進(jìn)制數(shù)的形式，即不

連續(xù)的數(shù)字量來(lái)表示。

在模擬式電子計(jì)算機(jī)中，信息主要用連續(xù)變化的模擬量來(lái)表示。

(2)按計(jì)算機(jī)的用途劃分

計(jì)算機(jī)按其用途可分為通用機(jī)和專(zhuān)用機(jī)兩類(lèi)。

通用計(jì)算機(jī)適于解決多種一般問(wèn)題，該類(lèi)計(jì)算機(jī)使用領(lǐng)域廣泛、通用性較強(qiáng)，在科學(xué)計(jì)

算、數(shù)據(jù)處理和過(guò)程等多種用途中才都能適用。

專(zhuān)用計(jì)算機(jī)用于解決某個(gè)特定方面的問(wèn)題，配有為解決某問(wèn)題的，軟件和硬件。

(3)按計(jì)算機(jī)的規(guī)模劃分

計(jì)算機(jī)按規(guī)模即存儲(chǔ)容量、運(yùn)算速度等可分為七大類(lèi)：巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型

機(jī)、微型機(jī)、工作站和服務(wù)器等。

巨型計(jì)算機(jī)其運(yùn)算速度達(dá)每秒百萬(wàn)億次，我國(guó)的曙光3000系統(tǒng)計(jì)算速度可達(dá)到4000億

次/秒以上。美國(guó)IBM公司制造了速度為12.3萬(wàn)億次/秒的超級(jí)計(jì)算機(jī)。日本富士通公司在2002

研制成具有65萬(wàn)億次瞅浮點(diǎn)運(yùn)算能力的計(jì)算機(jī)。

大/中型計(jì)算機(jī)具有較高的運(yùn)算速度，每秒可以執(zhí)行幾千萬(wàn)條指令，而且有較大的存儲(chǔ)空

間。

小型計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)控制、測(cè)量?jī)x器、醫(yī)療設(shè)備中的數(shù)據(jù)采集等方面，其規(guī)

模較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行環(huán)境要求較低。

微型計(jì)算機(jī)采用微處理器芯片，體積小，價(jià)格低。

工作站是以個(gè)計(jì)算機(jī)環(huán)境和分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為前提的高性能計(jì)算機(jī)，工作站不單純是進(jìn)

行數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的工具，而且支持人工智能作業(yè)和作業(yè)機(jī)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接包含工作站

在內(nèi)的各種計(jì)算機(jī)機(jī)可以互相進(jìn)行信息的傳送，資源、信息的共享和負(fù)載的分配。

服務(wù)器是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為多個(gè)用戶(hù)提供服務(wù)的共享設(shè)備，一般分為文件服務(wù)器、打印服

務(wù)器、計(jì)算服務(wù)器和通信服務(wù)器等。

六、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，成本的不斷降低及軟件的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，

大致可歸納為以下幾個(gè)方面。

(1)科學(xué)計(jì)算

第一章信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)?9-

科學(xué)計(jì)算是計(jì)算機(jī)最為原始的應(yīng)用，主要是指計(jì)算機(jī)應(yīng)用于完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中

所提出的數(shù)學(xué)問(wèn)題。如大型水壩的工程設(shè)計(jì)、計(jì)算，氣象預(yù)報(bào)的數(shù)據(jù)處理等。

(2)數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理已成為計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，泛指非科技工程方面的所有計(jì)算、管理和

任何形式數(shù)據(jù)資料的處理，包括辦公自動(dòng)化、管理信息系統(tǒng)、專(zhuān)家系統(tǒng)等。利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

軟件，如工資管理系統(tǒng)、人事檔案系統(tǒng)等可以進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理。計(jì)算機(jī)應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理

的比重在逐年上升。

(3)實(shí)時(shí)控制

實(shí)時(shí)控制是計(jì)算機(jī)在過(guò)程控制方血的重要應(yīng)用。通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)控制，可

以節(jié)省勞動(dòng)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化。

(4)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)有計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造

(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)、計(jì)算機(jī)集成制造(CIMS)等系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)是指利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行教授、學(xué)習(xí)的教學(xué)系統(tǒng)，將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方

法以及學(xué)習(xí)情況等存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，使學(xué)生能夠直觀地從中看到并學(xué)習(xí)所需要的知識(shí)。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)是指利用計(jì)算機(jī)來(lái)幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。用輔助設(shè)計(jì)軟件

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，如飛機(jī)、汽車(chē)、船舶、機(jī)械、電子、土木建筑以及大規(guī)模集成電路等機(jī)械、

電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)是指利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制與操作，從而提高產(chǎn)

品質(zhì)量，降低成本，縮短生產(chǎn)周期，并且還大大改善制造人員的工作條件。

計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)是指利用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)化的測(cè)試工作。

計(jì)算機(jī)集成制造(CIMS),在產(chǎn)品制造中許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)都采用自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)，但每一環(huán)

節(jié)的優(yōu)化技術(shù)不一定就是整體的生產(chǎn)最佳化，CIMS就是將技術(shù)上的各個(gè)單項(xiàng)信息處理和制

造企業(yè)管理信息系統(tǒng)集成在一起，將產(chǎn)品生命周期中所有有關(guān)功能，包括設(shè)計(jì)、制造管理、

市場(chǎng)等的停息處理全部予以集成。其關(guān)鍵是建立統(tǒng)一的全局產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)管理及共享

的機(jī)制，以保證正確的信息在正確的時(shí)刻以正確的方式傳到所需的地方。CIMS的進(jìn)一步發(fā)

展方向是支持“并行工程”，即力圖使那些為產(chǎn)品生命周期單個(gè)階段服務(wù)的專(zhuān)家盡早地并行

工作，從而使全周優(yōu)化并縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。

(5)通信和文字處理

計(jì)算機(jī)在通信和文字處理方面的應(yīng)用，越來(lái)越顯示其巨大的潛力。依靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)

和傳送信息，多臺(tái)計(jì)算機(jī)、通信工作站和終端組成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息交換、信息共享、前端處

理、文字處理、語(yǔ)言和影像輸入、輸出等，是實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化、電子郵政、計(jì)算機(jī)出版等新

技術(shù)的必要手段。

(6)人工智能

人工智能是計(jì)算機(jī)模擬人類(lèi)的智能活動(dòng)、判斷、理解、學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別、問(wèn)題求解等。

其主要任務(wù)是建立智能信息處理理論,進(jìn)而設(shè)計(jì)可以展現(xiàn)某些近似人類(lèi)智能行為的計(jì)算系統(tǒng)。

人工智能學(xué)科包括：知識(shí)工程、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、智能機(jī)器人和神經(jīng)計(jì)

?10*計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

算等多方面的研究。

七、計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)

一臺(tái)計(jì)算機(jī)的性能是由多方面的指標(biāo)決定的，不同的計(jì)算機(jī)其側(cè)重面不同。主要性能指

標(biāo)包括以下幾個(gè)方面：

(1)字長(zhǎng)

計(jì)算機(jī)中的信息是用二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示的，最小的信息單位是位。

字長(zhǎng)是8位二進(jìn)制位的整數(shù)倍。它是指計(jì)算機(jī)的運(yùn)算部件能同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位

數(shù)，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，計(jì)算精度越高。同時(shí)，字長(zhǎng)決定了指令直接尋址的能力。一般機(jī)器的字長(zhǎng)都

是字節(jié)的1、2、4、8倍，微型計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)為8位、16位、32位和64位。字長(zhǎng)越長(zhǎng)計(jì)算機(jī)

的運(yùn)算速度越快。

(2)主頻

主頻指計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘頻率，即CPU每秒內(nèi)的平均操作次數(shù)，單位是兆赫茲(MHz),在很

大程度上決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。

(3)內(nèi)存容量

內(nèi)存容量即內(nèi)存儲(chǔ)器(一般指RAM)能夠存儲(chǔ)信息的總字節(jié)數(shù)。直接影響計(jì)算機(jī)的工作能

力，內(nèi)存容量越大，則機(jī)器的信息處理能力越強(qiáng)。

(4)存取周期

把信息代碼存入存儲(chǔ)器，稱(chēng)為“寫(xiě)"把信息代碼從存儲(chǔ)器中取出，稱(chēng)為“讀”。存儲(chǔ)

器完成一次數(shù)據(jù)的讀(取)或?qū)?存)操作所需要的時(shí)間稱(chēng)為存儲(chǔ)器的訪問(wèn)時(shí)間，連續(xù)兩次讀或?qū)?/p>

所需的最短時(shí)間稱(chēng)為存取周期。存取周期越短，則存取速度越快。

(5)硬盤(pán)性能

硬盤(pán)的主要性能指標(biāo)：硬盤(pán)的存儲(chǔ)容量和存取速度。

(6)外設(shè)配置

外設(shè)種類(lèi)繁多，要根據(jù)實(shí)際需要合理配置，如聲卡、顯示適配器等。

(7)軟件配置

通常是根據(jù)工作需要配置相應(yīng)的軟件。例如：操作系統(tǒng)、各種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言處理程序、

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信軟件、字處理軟件等。

(8)運(yùn)算速度

運(yùn)算速度是一項(xiàng)綜合性的性能指標(biāo)，其單位是MIPS(百萬(wàn)條指令/秒)。因?yàn)楦鞣N指令的

類(lèi)型不同，執(zhí)行不同指令所需的時(shí)間也不一樣。影響機(jī)器運(yùn)算速度的因素很多，主要是CPU

的主頻和存儲(chǔ)器的存取周期。

第四節(jié)計(jì)算機(jī)中的信息

信息是描述客觀事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)方式的數(shù)據(jù)，是以一定目的組織起來(lái)的，具有一定

結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)則是一組表示數(shù)量、行為和目標(biāo)的非隨機(jī)的可鑒別的符號(hào)。數(shù)據(jù)和信

第一章信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)?11.

息有著密切關(guān)系，信息來(lái)源于數(shù)據(jù)。

一、數(shù)據(jù)與信息

1.數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)是一組表示數(shù)量、行為和目標(biāo)的非隨機(jī)的可鑒別的符號(hào)，是現(xiàn)實(shí)世界存在的實(shí)體或

事物的屬性值。數(shù)據(jù)一般是未被加工、處理的，往往被稱(chēng)為原始數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以包括數(shù)值、

字符、符號(hào)、表格、聲音、圖像和圖形等。從數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和采集來(lái)看，數(shù)據(jù)具有離散性、變

化性和規(guī)律性的特點(diǎn)。

2.信息

信息是描述事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)方式的數(shù)據(jù)，它無(wú)處不在。信息以一定的方式和目的存

在，是具有一定結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集合。科學(xué)上所說(shuō)的信息是從原始數(shù)據(jù)中提煉出來(lái)的。

數(shù)據(jù)和信息有著密切的關(guān)系，數(shù)據(jù)是原材料，信息是產(chǎn)品，只有使用了正確的、可靠的

數(shù)據(jù)才能提煉出有用的信息。

二、信息的表示形式

1.信息的表示形式

計(jì)算機(jī)具有表現(xiàn)、處理、存儲(chǔ)各種媒體信息的能力，多媒體計(jì)算機(jī)應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)可

以對(duì)文字、圖像、圖形、聲音等信息以數(shù)字化的方式進(jìn)行綜合處理。

2.計(jì)算機(jī)中的數(shù)制

計(jì)算機(jī)是處理信息的工具，通常將計(jì)算機(jī)中的信息分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是計(jì)算機(jī)處理的對(duì)

象，泛稱(chēng)為數(shù)據(jù)；另一類(lèi)是計(jì)算機(jī)執(zhí)行的指令，即程序。計(jì)算機(jī)內(nèi)部的電子部件通常只有“導(dǎo)

通”和“截止”兩種狀態(tài)，所以在計(jì)算機(jī)中信息的表示只要有兩種狀態(tài)“0”和“1”即可，

由于二進(jìn)制數(shù)就可以表示“0”和“1”兩種狀態(tài)，所以在計(jì)算機(jī)中人們使用二進(jìn)制數(shù)。由于

人們習(xí)慣于使用十進(jìn)制數(shù)，對(duì)二進(jìn)制不熟悉，同時(shí)在一些程序設(shè)計(jì)中為方便表示數(shù)又要使用

八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)，這里存在著它們之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。

(1)進(jìn)位計(jì)數(shù)制的概念

所謂進(jìn)位計(jì)數(shù)制(簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)制)就是按進(jìn)位的方法計(jì)數(shù)。在不同的數(shù)制中，把某一進(jìn)位計(jì)數(shù)

制中涉及的數(shù)字符號(hào)的個(gè)數(shù)稱(chēng)為基數(shù)，用R表示，一個(gè)具體數(shù)用(S)R的形式表示。計(jì)算機(jī)中

經(jīng)常用到的數(shù)制有十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制和八進(jìn)制。

十進(jìn)制數(shù)有0?9十個(gè)數(shù)碼，逢十進(jìn)位。

二進(jìn)制數(shù)只有0和1兩個(gè)數(shù)碼，逢二進(jìn)位。

十六進(jìn)制只有0?9和A、B、C、D、E、F十六個(gè)數(shù)碼，其中A?F分別代表十進(jìn)制中

的數(shù)10?15。在計(jì)算機(jī)中為了區(qū)分它們，有兩種方式表示。

①在數(shù)字后面加英文字母作為標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)為：

B(Binary)表示二進(jìn)制數(shù)，如101IB；

?12,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

O(Octonary)表示八進(jìn)制數(shù)，如230；

D(Decimal)表示十進(jìn)制數(shù)，如18D；

H(Hexadecimal)表示十六進(jìn)制數(shù)，如1EH。

②在括號(hào)外面加數(shù)字下標(biāo)。

如：(1011)22表示二進(jìn)制數(shù)

(12)88表示八進(jìn)制數(shù)

(19)1010表示十進(jìn)制數(shù)

(1D)1616表示十六進(jìn)制數(shù)

(2)數(shù)制轉(zhuǎn)換

在十進(jìn)制中，?個(gè)十進(jìn)制數(shù)198.06可表示成下面的展開(kāi)形式：

2

(198.06),0=IxlO+9x10'+8x10°+0x10'+6x10以

這里，10稱(chēng)為十進(jìn)制的“基”數(shù)，10°、10：IO?……叫做十進(jìn)制各位的“權(quán)”數(shù)。1、

9、8、0、6叫做基為10的“系數(shù)”。這種展開(kāi)方法稱(chēng)為按權(quán)相加。

一般地，可將任何一種數(shù)制的展開(kāi)式表示成下面的形式：

m

N=dnXr^'+d,,.!XH...&Xr°+...Xf'+d.mXf

其中d為系數(shù)，r為基數(shù)。n、m為正整數(shù)，分別代表整數(shù)位和小數(shù)位的位數(shù)。

例如二進(jìn)制數(shù)1011.101、八進(jìn)制數(shù)476.667、十六制數(shù)B5A.E3的按權(quán)展開(kāi)式為：

321-2-3

(1011.101)2=lx2+0x2+1x2'+1x2°+1x2+0x2+lx2

2-2-3

(476.667)8=4x8+7x8'+6x8°4-6x8-'+6x8+7x8

(854E3)16=11X162+5X16'+10X16°+14X16"'+3X16^2

①其他進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制

計(jì)算機(jī)中表示存儲(chǔ)和處理數(shù)值常用的是二進(jìn)制數(shù)，人們常用的是十進(jìn)制數(shù)，因此在使用

計(jì)算機(jī)的過(guò)程中常要進(jìn)行其他進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換。用二進(jìn)制數(shù)表示數(shù)值，位數(shù)太長(zhǎng)，

不易識(shí)別，書(shū)寫(xiě)麻煩，于是人們?cè)跁?shū)寫(xiě)二進(jìn)制數(shù)值時(shí)，常用相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)或八進(jìn)制數(shù)替

換之，因此二進(jìn)制與相應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換也經(jīng)常要遇到。

任何兩個(gè)有理數(shù)如果相等的話，那這兩個(gè)數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分一定會(huì)分別相等。因

此，在進(jìn)行各計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換時(shí)，可以把其整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

只要采用按權(quán)相加法就可將其他進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。

例1：W(11001.1001月轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。

第一章信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)?13?

(11001.1001)2

=lx24+lx23+0x22+0x2'+1x2°+lx2-1+0x2*2+0x2-3+lx2~4

=16+8+1+0.5+0.0625

=(25.5625)l0

例2：將(123%轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。

2

(123)g=lx8+2x8'+3x8°=(83)10

例3：將（1/2D）16轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。

3

(U2￡>)16=1X16+10x16?+2x16'+13x160=(6701),0

②十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二、八、十六進(jìn)制

十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)的原理相同，轉(zhuǎn)換時(shí)，整數(shù)部分和小

數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

1）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成其他進(jìn)制整數(shù)

通常采用“除基取余法”。所謂除基取余法，就是將已知十進(jìn)制數(shù)反復(fù)除以轉(zhuǎn)換進(jìn)制的

基數(shù)r,第一次除后的商作為下次的被除數(shù)，余數(shù)作為轉(zhuǎn)換后的相應(yīng)的進(jìn)制數(shù)的一個(gè)數(shù)碼。

第次相除得到的余數(shù)是該進(jìn)制數(shù)的低位（冷），最后一次余數(shù)是該進(jìn)制數(shù)的高位（Kz）。從低

位到高位逐次進(jìn)行，直到商是0為止，則K.K々…KN即為所求轉(zhuǎn)換后的數(shù)。

例4：將（236?0轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。

計(jì)算過(guò)程如下：

0二m擻的低位

0

1

1

0

1

二^微的高位

1

1

所以：（236）10=（11101100）2

2）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成其他進(jìn)制小數(shù)，通常采用“乘基取整法”。

所謂乘基取整法，就是將已知十進(jìn)制小數(shù)反復(fù)乘以轉(zhuǎn)換進(jìn)制的基數(shù)r,每次乘r后，所

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

得乘積有整數(shù)部分和小數(shù)部分，整數(shù)部分作為轉(zhuǎn)換后的相應(yīng)的進(jìn)制數(shù)的一個(gè)數(shù)碼，小數(shù)部分

繼續(xù)乘r。從高位向低位依次進(jìn)行，直到其滿(mǎn)足精度要求或乘r后小數(shù)部分為0時(shí)停止。最后

一次乘r所得的整數(shù)部分為Km。所得的小數(shù)為O.K.,K.2-K.ni,

例5：將(0.78125)1。轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。

計(jì)算過(guò)程如下：純小數(shù)乘二乘積后的純小數(shù)部分乘積后的整數(shù)部分

0.78125X20.562501

0.5625X20.1251

0.125X20.250

0.25X20.50

0.5X20.01

則(0.78125)KH0KK2KJCJK一5尸(0.11001)2

如果十進(jìn)制小數(shù)在轉(zhuǎn)換時(shí)，乘積取整不為0或產(chǎn)生循環(huán)，只要保留所要求的精度即可。

例6：將(0.425)1。轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制

純小數(shù)乘八乘積后的純小數(shù)部分乘積后的整數(shù)部分

0.425X80.4003

0.400X80.2003

0.200X80.6001

0.600X80.8004

0.800X80.4006

如果取5位小數(shù)能滿(mǎn)足精度要求，則得

(0.425)1()^(0.33146)a

可見(jiàn)，十進(jìn)制小數(shù)不一定能轉(zhuǎn)換成完全等值的其他進(jìn)制小數(shù)。遇到這種情況時(shí)，根據(jù)精

度要求，取近似值。

例7：將(236.6531)1。轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

因?yàn)?(236)u)=(ll101100)2

(0.6531),0^(0.101001)2

所以：(236.6531)2^(11101100.101001)2

③二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八、十六進(jìn)制數(shù)

二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)依據(jù)2?=8,將二進(jìn)制數(shù)整數(shù)部分從低位到高位，每3位對(duì)應(yīng)1

位八進(jìn)制數(shù)(表121),不足3位時(shí)在前面補(bǔ)0；小數(shù)部分則從最高位開(kāi)始，每3位對(duì)應(yīng)1位

八進(jìn)制數(shù)，不足3位時(shí)在后面補(bǔ)0。

表1-2-1十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制對(duì)照表

十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制

000000081000108

100011191001119

200102210101012A

第一章信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)?15?

300113311101113B

401004412110014C

501015513110115D

601106614111016E

701117715111117F

二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)依據(jù)24=16,將二進(jìn)制數(shù)整數(shù)部分從低位到高位，福4位對(duì)

應(yīng)1位十六進(jìn)制數(shù)(表121),不足4位時(shí)在前面補(bǔ)0；小數(shù)部分則從最高位開(kāi)始，每4位對(duì)

應(yīng)1位十六進(jìn)制數(shù)，不足4位時(shí)在后面補(bǔ)0。

例8：把(1101001)2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。

因?yàn)椋?001101001)2

III

(151)8

所以:(1101001)2=(151)8

例9：把二進(jìn)制小數(shù)(0.010011)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制小數(shù)。

因?yàn)椋?0.010011100)2

III

(0.234)g

所以：(0.0100111)2=(0.234)8

例10：把(10110001.0100101)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。

因?yàn)椋?000101101101.01001010)2

IIIII

(16D.4A)16

所以：(101101101.0100101)2=(16D.4A)16

④八、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制

八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)只需將八進(jìn)制數(shù)的每I位展開(kāi)成對(duì)應(yīng)的3位二進(jìn)制

數(shù)；十六進(jìn)制數(shù)的每1位展開(kāi)成對(duì)應(yīng)的4位二進(jìn)制數(shù)即可。

例11：把八進(jìn)制數(shù)(643.503)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。

因?yàn)椋?643.503N

IIIIII

(110100011.101000011)2

所以：(643.503)8=(110100011.101000011)2

例12：將(1863.5B%6轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。

因?yàn)椋?1863.5B)e

IIII!I

(0001100001100011.01011011)2

所以：(1863.5B)I6=(1100001100011.01011011)2

(3)二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)則

?16?計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

①在計(jì)算機(jī)中，采用二進(jìn)制數(shù)可實(shí)現(xiàn)各種算術(shù)運(yùn)算。

二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算規(guī)則類(lèi)似于十進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算。

加法規(guī)則：0+0=00+1=11+0=11+1=10

減法規(guī)則：0-0=00-1=1(向高位借位)1-0=11-1=0

例：1110-1010=0100

1110

-1010

0100

乘法規(guī)則：0X0=00X1=01X0=01X1=1

除法規(guī)則：0+1=01+1=1

三、信息的計(jì)量單位

1.幾個(gè)基本概念

位(Bit)：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的最小單位是“位”，是指二進(jìn)制數(shù)中的一個(gè)數(shù)位，一般我們

稱(chēng)之為比特(Bit),其中的值為“0”或“為。

字節(jié)(Byte)：字節(jié)在計(jì)算機(jī)中作為計(jì)量單位，一個(gè)字節(jié)由8個(gè)二進(jìn)制位組成，其最小值

為0,最大值為(11111111)2=(FF)|6=255。?個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)的一個(gè)存儲(chǔ)單元，它可存儲(chǔ)

一定的內(nèi)容，例如存儲(chǔ)一個(gè)英文字母“A”編碼，其對(duì)應(yīng)的內(nèi)容“01000001”。有時(shí)我們又

將兩個(gè)字節(jié)合稱(chēng)為一個(gè)字(Word)。

2.擴(kuò)展存儲(chǔ)單位

為便于衡量計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的容量，還有以下度量單位：

KB：千字節(jié)11<8=2%=10248

MB：兆字節(jié)1MB=22°B=1O24KB

GB：吉字節(jié)1GB=23°B=1O24MB

TB：太字節(jié)1TB=24°B=IO24GB

四、數(shù)值在計(jì)算機(jī)中的表示

數(shù)值在計(jì)算機(jī)中是以二進(jìn)制形式表示的，除了要表示一個(gè)數(shù)的值外，還要考慮符號(hào)、小

數(shù)點(diǎn)的表示。正負(fù)號(hào)用0、1表示，小數(shù)點(diǎn)的表示隱含在某一位置上(定點(diǎn)數(shù))或浮動(dòng)(浮點(diǎn)數(shù))。

1.整數(shù)二進(jìn)制數(shù)的原碼、補(bǔ)碼和反碼

在計(jì)算機(jī)中所有數(shù)、指令都是用二進(jìn)制代碼表示的。一個(gè)數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示形式稱(chēng)為

機(jī)器數(shù)，機(jī)器數(shù)所對(duì)應(yīng)的原來(lái)數(shù)值稱(chēng)為真值。由于采用二進(jìn)制，計(jì)算機(jī)也只能用“0”、“I”

來(lái)表示數(shù)的正、負(fù)，即把符號(hào)數(shù)字化，“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)。原碼、反碼和補(bǔ)碼

是把符號(hào)位和數(shù)值位一起編碼的表示方法。

(1)0原碼

第一章信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)?17?

規(guī)定符號(hào)位為“0”時(shí)表示正數(shù)，為“1”時(shí)表示負(fù)數(shù)，數(shù)值部分用二進(jìn)制數(shù)的絕對(duì)值表

示，稱(chēng)為原碼表示方法。例如，假設(shè)機(jī)器數(shù)的位數(shù)是8位，最高位是符號(hào)位，其余7位是數(shù)

值位，則+9和-9的原碼表示為：［+外卡00001001

［-9］Ki=10001001

應(yīng)注意，數(shù)0的原碼有兩個(gè)值，有‘'正零”和“負(fù)零”之分，機(jī)器遇到這兩種情況都當(dāng)

作0處理。［+0］原=00000000,［—0］原=10000000

(2)反碼

反碼是另一種表示有符號(hào)數(shù)的方法。對(duì)于正數(shù)，其反碼與原碼相同；對(duì)于負(fù)數(shù)，在求反碼

的時(shí)候，是將其原碼除符號(hào)位外，其余各位按位取反，即“1”都換成“0”，“0”都換成“1”。

例如［+9］反=00001001

［-9］fi=11110110

數(shù)0的反碼也有兩種形式，［+0］反=00000000,［—0］反=11111111

⑶補(bǔ)碼

對(duì)補(bǔ)碼進(jìn)行定義，首先看一個(gè)生活中的例子。假如現(xiàn)在時(shí)間是上午8點(diǎn)，如果你的手表

停在12點(diǎn)，如何調(diào)表？有兩種方法：一種是將時(shí)針順時(shí)針?lè)较驌?格，即向前撥8個(gè)小時(shí),

另一種方法是時(shí)針逆時(shí)針?lè)较驌?格，即向后撥4個(gè)小時(shí)。從這里可以看出對(duì)于鐘表，向前

撥8個(gè)小時(shí)和向后撥4個(gè)小時(shí)的結(jié)果是一樣的，這是因?yàn)殓姳硎?2進(jìn)位，12就是它的“?！薄?/p>

對(duì)模12來(lái)說(shuō)，-4與+8是同余的，也就是-4與+8對(duì)于模12互為補(bǔ)數(shù)。計(jì)算機(jī)中的加法器是

以2為模的有模器件，因此可以引入補(bǔ)碼，把減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。

補(bǔ)碼的求法是，正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是先求其反碼，然后在最低位加

k例如:

［+9］fr=00001001

［-9］?=11110111

數(shù)0的補(bǔ)碼只有利表示形式即：［+0］補(bǔ)=［-0］補(bǔ)=00000000

2.數(shù)的小數(shù)點(diǎn)表示法

(1)定點(diǎn)數(shù)表示法

定點(diǎn)數(shù)表示法通常把小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)值部分的最高位之前，或把小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)值部分

的最后面。前者將數(shù)表示成純小數(shù)，后者把數(shù)表示成整數(shù)。

純小數(shù)表示法整數(shù)表示法

符號(hào)位數(shù)值部分.符號(hào)位數(shù)值部分.

(2)數(shù)的浮點(diǎn)表示法

浮點(diǎn)數(shù)表示法是指在數(shù)的表示中，其小數(shù)點(diǎn)的位置是浮動(dòng)的。任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)N可以

表示成：N=2E,式中M——數(shù)的尾數(shù)或數(shù)碼，E——指數(shù)(是數(shù)N的階碼，是一個(gè)二

進(jìn)制數(shù))。將一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)表示為階碼和尾數(shù)兩部分，尾數(shù)是純小數(shù)，其形式為：

階符，階碼；尾符，尾數(shù)

例如：限2.5)|()=(10.10)2=0.1010X2'°的浮點(diǎn)表示為：

?18?計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

0,10；0,1010

階符階碼尾符尾數(shù)

在上例中的階碼和尾數(shù)都用原碼表示，實(shí)際上往往用補(bǔ)碼表示。浮點(diǎn)數(shù)的表示方法比定

點(diǎn)數(shù)表示數(shù)的范圍大，數(shù)的精度也高。

綜上所述，計(jì)算機(jī)中使用二進(jìn)制數(shù)，引入補(bǔ)碼把減法轉(zhuǎn)化為加法，簡(jiǎn)化了運(yùn)算；使用浮

點(diǎn)數(shù)擴(kuò)大了數(shù)的表示范圍，提高了數(shù)的精度。

3.二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)

在計(jì)算機(jī)的輸入輸出時(shí).，通常采用十進(jìn)制數(shù)，十進(jìn)制數(shù)要讓計(jì)算機(jī)理解就必須進(jìn)行二進(jìn)

制編碼。常用的有BCD碼，即用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)。

例如，8421碼表示十進(jìn)制數(shù)：

(8765)10-(1000011101100101)842i

五、文字、字符的編碼

由于計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)、傳送及處理的信息只有二進(jìn)制信息，因此各種文字、符號(hào)也就必

須用二進(jìn)制編碼表示。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部處理字符信息的編碼統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)內(nèi)碼，機(jī)內(nèi)碼有內(nèi)部碼、

地址碼、字形碼等多種。其中內(nèi)部碼是字符在計(jì)算機(jī)內(nèi)部最基本的表達(dá)形式，是在計(jì)算機(jī)中

存儲(chǔ)、處理和傳送字符用的編碼。字形碼是表示字符形態(tài)的字模數(shù)據(jù)，是為輸出字符給人看

而準(zhǔn)備的編碼?？紤]到處理漢字的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要中西文兼容和其他原因，漢字的內(nèi)部碼與其

交換碼不完全相同。

1.ASCII碼

美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼(ASCII：AmericanStandardCodeforInformationInterchange),已

為世界所公認(rèn)。這種字符標(biāo)準(zhǔn)編碼是由7位二進(jìn)制數(shù)碼“0”和“1”組成，共27=128種，包

括10個(gè)十進(jìn)制數(shù)碼、52個(gè)英文大小寫(xiě)字母、32個(gè)通用控制字符、34個(gè)專(zhuān)用符號(hào)。見(jiàn)表1-2-2

所示。在計(jì)算機(jī)中常用1個(gè)字節(jié)來(lái)表示1個(gè)字符，多出的1位(最高位)常用作奇偶校驗(yàn)位，

主要用來(lái)驗(yàn)證計(jì)算機(jī)在進(jìn)行信息傳輸時(shí)的正確性，在字符編碼中一般置為0?

字符通過(guò)輸入設(shè)備轉(zhuǎn)換為用ASCH碼表示的字符數(shù)據(jù)，送入計(jì)算機(jī)；再由輸出設(shè)備把要

輸出的ASCH碼轉(zhuǎn)換為字符傳送給用戶(hù)。

___________________表1-2-2ASCH字符編碼表__________________________________

高三位代碼

低四位代碼

000001010011100101110111

第一章信息與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)?19?

、

0000NULDLESP0@PP

0001SOHDC1j1AQaq

，，

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2.漢字編碼

計(jì)算機(jī)通過(guò)包含漢字在內(nèi)的字符集與用戶(hù)進(jìn)行信息交換，這些信息由計(jì)算機(jī)處理時(shí)，首

先要把它變成計(jì)算機(jī)能接受的代碼形式，最終計(jì)算機(jī)處理的信息又必須將內(nèi)部代碼形式轉(zhuǎn)換

成漢字的字形，才能被用戶(hù)所理解。

3.Unicode

Unicode(UniversalMultiple-octetCodedCharacterSet)是一種由國(guó)際組織設(shè)計(jì)的編碼方法,

可以容納全世界所有文字的字符編碼方案。

計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字，在處理字母或其他字符時(shí)，需指定一個(gè)數(shù)字來(lái)表示，在Unicode

前，有數(shù)百種指定這些數(shù)字的編碼系統(tǒng)，這些編碼系統(tǒng)會(huì)相互沖突，也就是說(shuō)，兩種編碼可

能使用相同的數(shù)字代表兩個(gè)不同的字符，或使用不同的數(shù)字代表相同的字符。例如，在筒體

中文(GB)、繁體中文(BIG5)、日文中，同一字"文”的編碼各不相同，在不同的編碼或平臺(tái)

之間會(huì)產(chǎn)生亂碼。Unicode解決了這個(gè)問(wèn)題，由于采用統(tǒng)一的編碼，每個(gè)字符的編碼各不相

同且是唯一的，不必管它在哪種文字里。

Unicode給每個(gè)字符提供了一個(gè)唯一的數(shù)字，不論是什么平臺(tái)，不論是什么程序，不論

什么語(yǔ)言。它將世界上使用的所有字符都列出來(lái)，并給每一個(gè)字符一個(gè)唯一的特定數(shù)值。

Unicode標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被業(yè)界主要廠商Apple、HP、IBM、JustSystem,MicrosoftOracle>SAP、

Sun、Sybase、Unisys和其他許多公司所采用，許多操作系統(tǒng)，所有最新的瀏覽器和許多其他

產(chǎn)品都支持Unicode。Unicode標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)和支持它工具的存在，是近年來(lái)全球軟件技術(shù)最重

要的發(fā)展趨勢(shì)。

Unicode中采用兩個(gè)字節(jié)的編碼方案，可以表示-1=65535個(gè)字符，前128個(gè)字符是

標(biāo)準(zhǔn)ASCII字符，接下來(lái)是128個(gè)擴(kuò)展ASCII字符，其余字符供不同語(yǔ)言的文字和符號(hào)使用。