計算機(jī)基礎(chǔ)知識

關(guān)于計算機(jī)基礎(chǔ)知識1.計算機(jī)的發(fā)展歷史 2.計算機(jī)的發(fā)展趨勢3.計算機(jī)中信息的表示3.1常用計數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換3.2定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)3.3負(fù)數(shù)的表示法3.4字符編碼及其輸入輸出 主要內(nèi)容第2頁,共82頁，星期六，2024年，5月1.計算機(jī)的發(fā)展歷史歷史上的計算工具機(jī)械式手動計算機(jī)中國的算盤我國古代發(fā)明創(chuàng)造的重要成就之一，至今已有一千多年的歷史。第3頁,共82頁，星期六，2024年，5月人類追求的計算工具1642（帕斯卡）Pascal加法器從手工到手動機(jī)械——每一步運(yùn)算都需要人工干預(yù)，沒有突破手工操作的局限。四則運(yùn)算計算機(jī)1673

萊布尼茲帕斯卡的計算機(jī)采用一種齒輪系統(tǒng)，其中一小輪轉(zhuǎn)十個數(shù)字，下一個小輪便轉(zhuǎn)動一個數(shù)字，通過齒輪系的聯(lián)動，可以進(jìn)行加法和減法的運(yùn)算第4頁,共82頁，星期六，2024年，5月CharlesBabbage1823差分機(jī)1834分析機(jī)從手動機(jī)械到機(jī)械自動以齒輪作為元件，以蒸汽機(jī)為動力，能夠預(yù)先把計算步驟和數(shù)據(jù)存入機(jī)器。結(jié)構(gòu)精細(xì)復(fù)雜，對加工精度要求很高，成本昂貴。運(yùn)算速度不理想。第5頁,共82頁，星期六，2024年，5月從機(jī)械計算到電動計算1886第一臺電動計算機(jī)HermanHollerrith(赫爾曼·霍列瑞斯)采用穿孔卡和弱電流技術(shù)處理數(shù)據(jù)。參與1890年美國的人口普查。僅用6周得出數(shù)據(jù)。第6頁,共82頁，星期六，2024年，5月1944MARKI（馬克1號）HowardAiken機(jī)電式計算機(jī)主要元件為繼電器執(zhí)行一次乘法6秒，除法10秒第7頁,共82頁，星期六，2024年，5月阿塔納索夫依阿華州立大學(xué)物理數(shù)學(xué)教授。是提出采用電子技術(shù)制造計算機(jī)的第一人。阿塔納索夫提出了計算機(jī)的三條原則：1）以二進(jìn)制的邏輯基礎(chǔ)來實現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算，以保證精度；2）利用電子技術(shù)來實現(xiàn)控制、邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算，以保證計算速度；3）采用把計算功能和二進(jìn)制數(shù)更新存儲功能相分離的結(jié)構(gòu)。ABC（1940年）第8頁,共82頁，星期六，2024年，5月

電子計算機(jī)（ENIAC）5000次加法/秒1000次乘法/3秒體重28噸占地170m218800只電子管1500個繼電器功率150KW電子計算機(jī)時代第9頁,共82頁，星期六，2024年，5月1.計算機(jī)的發(fā)展歷史

——第一臺計算機(jī)：ENIACENIAC

(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)1946，美國賓夕法尼亞大學(xué)占地1500平方英尺，重達(dá)30噸每秒5000次加法運(yùn)算用于計算炮彈的彈道軌跡缺點(diǎn)：沒有存儲器用布線板進(jìn)行控制，控制效率極低第10頁,共82頁，星期六，2024年，5月1.計算機(jī)的發(fā)展歷史

——第一臺現(xiàn)代意義上的計算機(jī)：EDVACEDVAC

(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)1945年提出設(shè)計方案，1951年完成占地面積和消耗電力只有ENIAC的1/3每秒2000次乘法運(yùn)算，或10000次加法運(yùn)算特點(diǎn)：采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和程序使用“存儲程序”的方式對計算機(jī)進(jìn)行控制馮·諾依曼（主要設(shè)計者）第11頁,共82頁，星期六，2024年，5月1.計算機(jī)的發(fā)展歷史

——第一臺現(xiàn)代意義上的計算機(jī)：EDVAC現(xiàn)代計算機(jī)的結(jié)構(gòu)：“馮·諾依曼”結(jié)構(gòu)第12頁,共82頁，星期六，2024年，5月計算機(jī)發(fā)展的四代歷程從1946年美國賓夕法尼大學(xué)研制出世界上第一臺電子數(shù)字計算機(jī)ENIAC（電子數(shù)字積分計算機(jī)的英文縮寫）至今，短短五十多年的時間內(nèi)，計算機(jī)系統(tǒng)和計算機(jī)應(yīng)用得到了飛速發(fā)展。元件制作工藝水平的不斷提高是計算機(jī)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此以計算機(jī)元器件的變革作為標(biāo)志，將計算機(jī)的發(fā)展劃分為四個階段，這四個階段通常稱為計算機(jī)發(fā)展的四個時代。第13頁,共82頁，星期六，2024年，5月第一代（1946~1956）電子管5千~4萬（次/秒）第二代（1957~1964）晶體管幾十萬~百萬（次/秒）第三代（1965~1970）集成電路百萬~幾百萬（次/秒）第四代（1971~90年代）大規(guī)模集成電路幾百萬~幾億（次/秒）

計算機(jī)發(fā)展的四代歷程第14頁,共82頁，星期六，2024年，5月1.

第1代計算機(jī)(1946～1957)1946年，賓夕法尼亞大學(xué)ENIAC（埃尼爾克）1949年，劍橋大學(xué)EDSAC1952年，馮·諾伊曼EDVAC第1代計算機(jī)的特點(diǎn):采用電子管作為主要電器元件，體積大，能耗高，發(fā)熱量大。第15頁,共82頁，星期六，2024年，5月2.第2代計算機(jī)(1958～1964)特點(diǎn)：用晶體管代替電子管，體積小，速度快，壽命長，性能穩(wěn)定。IBM7094，CDC1640第16頁,共82頁，星期六，2024年，5月3.第3代計算機(jī)(1965～1971)特點(diǎn)：使用了中小規(guī)模集成電路。IBM360第17頁,共82頁，星期六，2024年，5月4.第4代計算機(jī)(1972至今)特點(diǎn)：其主要特征是以大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路為計算機(jī)的主要功能部件。微機(jī)1975年，Altair1977年，APPLE-Ⅱ1980年，IBM-PC第18頁,共82頁，星期六，2024年，5月5.第5代計算機(jī)研究方向：①超越馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)②生物計算機(jī)③光學(xué)計算機(jī)④量子計算機(jī)第19頁,共82頁，星期六，2024年，5月計算機(jī)發(fā)展歷史上的兩個重要的人物圖靈(A.MTuring英國數(shù)學(xué)家)1936年，提出了一種理想的計算機(jī)器的數(shù)學(xué)模型——圖靈機(jī)（TuringMachine）。1943年，參與研制破譯德軍密碼的計算機(jī)“巨人”。1950年，發(fā)表論文《計算機(jī)能思考嗎》馮·諾依曼(JohnVonNeumann美國數(shù)學(xué)家)提出了“存儲程序（StoredProgram）”這一現(xiàn)代電子計算機(jī)的最基本的概念，并給出了解決方案。存儲程序式計算機(jī)——馮·諾依曼結(jié)構(gòu)。第20頁,共82頁，星期六，2024年，5月計算機(jī)界最具影響的兩大國際性學(xué)術(shù)組織InstituteofElectrical&ElectronicEngineers，ComputerSociety電氣和電子工程師協(xié)會計算機(jī)協(xié)會，于1946年成立ACMAssociationforComputerMachinery美國計算機(jī)協(xié)會，于1947年成立IEEEComputerSociety第21頁,共82頁，星期六，2024年，5月計算機(jī)界的“諾貝爾獎”——圖靈獎ACM于1966年設(shè)立的第一個獎項，是計算機(jī)界的“諾貝爾獎”，主要獎勵在計算機(jī)科學(xué)理論和軟件方面作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家。華裔美國科學(xué)家姚期智(AndrewChi-chihYao)由于在計算理論方面做出了諸多“根本性的、意義重大的”貢獻(xiàn)，獲得2000年度圖靈獎。這是首位（也是目前唯一一位）獲得圖靈獎的華裔科學(xué)家。姚目前是清華的客座教授。第22頁,共82頁，星期六，2024年，5月2.計算機(jī)的發(fā)展趨勢

——計算機(jī)的現(xiàn)在體積越來越小性能越來越高多種多樣用途廣泛第23頁,共82頁，星期六，2024年，5月計算機(jī)發(fā)展——微型化計算機(jī)不再是單一的計算機(jī)器，而是一種信息機(jī)器，一種個人的信息機(jī)器。第24頁,共82頁，星期六，2024年，5月CRAY-Ⅱ計算機(jī)發(fā)展——巨型化運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百億次運(yùn)算的超級計算機(jī)1975年世界上第一臺超級計算機(jī)“Cray-I”超級計算機(jī)應(yīng)用：天氣預(yù)報、地震機(jī)理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計算的高科技領(lǐng)域。中國超級計算機(jī)：國防科技大學(xué)研制的“銀河1號”、“銀河2號”和“銀河3號”國家智能計算機(jī)中心推出的“曙光1000”、“曙光2001”和“曙光3000”運(yùn)算速度達(dá)3800億次銀河Ⅱ199210億次第25頁,共82頁，星期六，2024年，5月計算機(jī)發(fā)展——網(wǎng)絡(luò)化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動力：使用遠(yuǎn)程資源，共享程序、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶的通訊和合作。第26頁,共82頁，星期六，2024年，5月計算機(jī)發(fā)展——智能化DeepblueGarryKasparov1997年國際象棋人機(jī)大戰(zhàn)能存儲大量信息和知識,會推理(包括演繹與歸納),具有學(xué)習(xí)功能,能以自然語言、文字、聲音、圖形、圖像和人交流信息和知識的通用高速并行處理計算機(jī)。計算機(jī)智能化是21世紀(jì)信息產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。智能計算機(jī)技術(shù)還很不成熟，現(xiàn)主要在做模式識別、知識處理及開發(fā)智能應(yīng)用等方面的工作。第27頁,共82頁，星期六，2024年，5月計算機(jī)科學(xué)定義研究計算機(jī)及其周圍各種現(xiàn)象和規(guī)律的科學(xué)，亦即研究計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、程序系統(tǒng)（即軟件）、人工智能以及計算本身的性質(zhì)和問題的學(xué)科。基本問題：什么能有效地自動進(jìn)行？第28頁,共82頁，星期六，2024年，5月計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)本專業(yè)培養(yǎng)具有良好的科學(xué)素養(yǎng)，系統(tǒng)地、較好地掌握計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)包括計算機(jī)硬件、軟件與應(yīng)用的基本理論、基本知識和基本技能與方法，能在科研部門、教育單位、企業(yè)、事業(yè)、技術(shù)和行政管理部門等單位從事計算機(jī)教學(xué)、科學(xué)研究和應(yīng)用的計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的高級科學(xué)技術(shù)人才。第29頁,共82頁，星期六，2024年，5月計算機(jī)領(lǐng)域的主要研究范疇計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)程序設(shè)計語言軟件工程圖形圖像處理編譯原理算法設(shè)計與分析數(shù)理邏輯計算復(fù)雜性理論人工智能…第30頁,共82頁，星期六，2024年，5月計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程計算機(jī)基礎(chǔ)及C語言程序設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法匯編語言和微機(jī)接口技術(shù)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計編譯原理計算機(jī)組成原理與體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)介紹一種計算機(jī)語言的語法內(nèi)容。主要目的是了解程序設(shè)計思想為了更好的使用語言去解決問題，就必須學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)知識和算法講授計算機(jī)硬件的知識計算機(jī)基本部件的的構(gòu)造和組織方式、基本運(yùn)算的原理，以及單元和部件的設(shè)計思想這門課程是講OS是如何設(shè)計的，或者說是如何實現(xiàn)一個OS系統(tǒng)的介紹網(wǎng)絡(luò)方面的知識，如TCP、UDP，HTTP等。這門課里講的更多的是上層原理與協(xié)議介紹編譯器是如何工作的，是讓計算機(jī)理解計算機(jī)語言的一種方法和理論這門課講的多是些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計方面的原則，例如如何解決關(guān)系問題或者SQL語言等在實際開發(fā)中正被廣泛應(yīng)用的面向?qū)ο蠹夹g(shù)C++或者Java第31頁,共82頁，星期六，2024年，5月3.信息在計算機(jī)內(nèi)的表示方式自然界中，信息：數(shù)值、字符、聲音、圖像、動畫……計算機(jī)內(nèi)：二進(jìn)制各種信息二進(jìn)制轉(zhuǎn)換規(guī)則第32頁,共82頁，星期六，2024年，5月3.1常用數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換十進(jìn)制 R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二進(jìn)制 R=2，可使用0,1八進(jìn)制 R=8，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六進(jìn)制 R=16，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,FR進(jìn)制的計數(shù)原則：“逢R進(jìn)一，借一當(dāng)R”進(jìn)制的概念——按進(jìn)位的原則進(jìn)行計數(shù)稱為進(jìn)位計數(shù)制，簡稱數(shù)制。R——基數(shù)權(quán)——基數(shù)的冪次（冪次由每個數(shù)字的位決定）第33頁,共82頁，星期六，2024年，5月（1）十進(jìn)制十進(jìn)制記數(shù)法有兩個特點(diǎn)：它有十個不同的記數(shù)符號：0、1、2、…、9。它采用逢十進(jìn)一的原則計數(shù)。各個數(shù)碼由于所在數(shù)位不同而乘以10的若干次冪稱為相應(yīng)數(shù)位的“權(quán)”。如果用ai表示某一位的不同數(shù)碼，對任意一個十進(jìn)制數(shù)A，可用多項式表示為：

A＝an10n＋…＋a1101＋a0100＋a－110－1＋…＋a－m10―m例如:666.66＝6×102＋6×101＋6×100＋6×10－1＋6×10－2第34頁,共82頁，星期六，2024年，5月（2）二進(jìn)制

二進(jìn)制記數(shù)法也有兩個特點(diǎn)：它有兩個不同的記數(shù)符號，即數(shù)碼：0和1。它采用逢二進(jìn)一的原則計數(shù)。也就是說，進(jìn)位基數(shù)是2。數(shù)碼在不同的數(shù)位的“權(quán)”是以2為底的冪。第35頁,共82頁，星期六，2024年，5月任意一個二進(jìn)制數(shù)B，可以展開成多項式之和,即

B=bn2n+bn－12n－1+…+b121+b020+b－12－1+…+b－m2－m

例如：（1011.0101）2

＝1×2

3＋0×22＋1×21＋1×20

＋0×2－1＋1×2-2＋0×2-3＋1×2-4＝（11.3125）10

第36頁,共82頁，星期六，2024年，5月（3）八進(jìn)制數(shù)

八進(jìn)制記數(shù)法的兩個特點(diǎn)是：采用八個不同的記數(shù)符號，即數(shù)碼：0～7。采用逢八進(jìn)一的進(jìn)位原則。數(shù)碼在不同的數(shù)位的“權(quán)”是以8為底的冪次。例如：（7654.345）8＝7×83＋6×82＋5×81＋4×80＋3×8－1＋4×8－2＋5×8－3＝（4012.447）10第37頁,共82頁，星期六，2024年，5月（4）十六進(jìn)制十六進(jìn)制記數(shù)法也有兩個特點(diǎn)：采用十六個不同的記數(shù)符號，即數(shù)碼：0～9及A、B、C、D、E、F。采用逢十六進(jìn)一的進(jìn)位原則，各位數(shù)的“權(quán)”是以16為底數(shù)的冪。例如：（5A8F）16＝5×163＋A×162＋8×161＋F×160＝（23183）10第38頁,共82頁，星期六，2024年，5月數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換（1）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成非十進(jìn)制數(shù)（2）非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)（3）二進(jìn)制數(shù)與八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換第39頁,共82頁，星期六，2024年，5月（1）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成非十進(jìn)制數(shù)

分為整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換。整數(shù)部分“除基取余法”，先余為低，后余為高。

余數(shù)2551227121312602312110例:將十進(jìn)制數(shù)55轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)結(jié)果：（55）10＝（110111）2第40頁,共82頁，星期六，2024年，5月

例2將十進(jìn)制數(shù)55轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)（55）10＝（67）8

余數(shù)

85578660例3將十進(jìn)制數(shù)55轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制（55）10＝（37）16

余數(shù)

1655716330第41頁,共82頁，星期六，2024年，5月小數(shù)部分“乘基取整法”，先整為高，后整為低。

例4（0.625）10＝（0.101）2

0.625整數(shù)

×21.2510.25×20.5

0×2 1.0 1注意：十進(jìn)制小數(shù)不一定能準(zhǔn)確地?fù)Q算為等值二進(jìn)制或其他進(jìn)制小數(shù)，這時，應(yīng)根據(jù)精度要求轉(zhuǎn)換到一定位數(shù)為止。第42頁,共82頁，星期六，2024年，5月（2）非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)位權(quán)法——把各進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開，然后求和。例5

把二進(jìn)制數(shù)10101.101轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制(10101.101)2=1×24+0×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=（21.625）10第43頁,共82頁，星期六，2024年，5月

例6

把八進(jìn)制數(shù)1207轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制(1207)8=1×83+2×82+0×81+7×80=(647)10例7

把十六進(jìn)制數(shù)1B2E轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制(1B2E)16=1×163+11×162+2×161+14×160=(6958)10第44頁,共82頁，星期六，2024年，5月二進(jìn)制數(shù)與八、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換（1）二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換（2）二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換第45頁,共82頁，星期六，2024年，5月1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)

因為23＝8，所以三位二進(jìn)制數(shù)位相當(dāng)于一個八進(jìn)制數(shù)位，它們之間存在簡單直接的關(guān)系。三位一并法：從待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)的小數(shù)點(diǎn)開始，分別向左、右兩個方向進(jìn)行，將每三位合并為一組，不足三位的以0補(bǔ)齊（注意：整數(shù)部分在前面補(bǔ)0，小數(shù)部分在末尾補(bǔ)0）。然后每三位二進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)的八進(jìn)制碼（0～7）表示，即完成二－八轉(zhuǎn)換工作。第46頁,共82頁，星期六，2024年，5月例7將（10111001010.1011011）2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。首先以小數(shù)點(diǎn)為中心，分別向左右兩個方向每三位劃分成一組：

010111001010.101101100然后，每三位用一個相應(yīng)八進(jìn)制數(shù)碼代替，即得：（10111001010.1011011）2＝（2712.554）8第47頁,共82頁，星期六，2024年，5月2）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

此為上述轉(zhuǎn)換的逆過程。將每一位八進(jìn)制數(shù)碼用三位二進(jìn)制數(shù)碼代替，即“一分為三”。

例8將（456.174）8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。

將八進(jìn)制數(shù)的每位數(shù)碼依次用三位二進(jìn)制數(shù)代替，即得：

456.174100101110.

001111100

（456.174）8＝（100101110.001111）2第48頁,共82頁，星期六，2024年，5月1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)因為24＝16，因此四位二進(jìn)制數(shù)與一位十六進(jìn)制數(shù)是完全對應(yīng)的。四位一并法：從待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)的小數(shù)點(diǎn)開始，分別向左、右兩個方向進(jìn)行，將每四位合并為一組，不足四位的以0補(bǔ)齊。然后每四位二進(jìn)制數(shù)用一個相應(yīng)的十六進(jìn)制碼（0～F）表示，即完成二－十六轉(zhuǎn)換工作。第49頁,共82頁，星期六，2024年，5月

例9將（10111001010.1011011）2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。首先以小數(shù)點(diǎn)為中心，分別向左右兩個方向每四位劃分成一組：

010111001010.10110110

然后，每四位用一個相應(yīng)十六進(jìn)制數(shù)碼代替，即得：（010111001010.10110110）2＝（5CA.B6）16第50頁,共82頁，星期六，2024年，5月

2）十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

與八－二轉(zhuǎn)換類似，采用“一分為四”的方法，把每個十六進(jìn)制數(shù)碼用四位二進(jìn)制數(shù)代替就完成了十六－二轉(zhuǎn)換工作。

例10將（1A9F.1BD）16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。

1A9F.1BD0001101010011111.000110111101即：（1A9F.1BD）16＝（1101010011111.000110111101）2

第51頁,共82頁，星期六，2024年，5月3.2定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)

（1）定點(diǎn)數(shù)表示法在機(jī)器中，小數(shù)點(diǎn)位置固定的數(shù)稱為定點(diǎn)數(shù)。定點(diǎn)小數(shù)表示法：小數(shù)點(diǎn)固定在符號位與最高位之間。定點(diǎn)整數(shù)表示法：小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最低位的后面。定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算規(guī)則比較簡單，但不適宜對數(shù)值范圍變化比較大的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。第52頁,共82頁，星期六，2024年，5月（2）浮點(diǎn)數(shù)表示法一個數(shù)N用浮點(diǎn)數(shù)表示可以寫成：

N＝M·ReM為尾數(shù)，e為指數(shù)，R表示基數(shù)。由于機(jī)器所采用的基數(shù)是不變的，因此，在浮點(diǎn)數(shù)表示中基數(shù)不出現(xiàn)，是隱含的。浮點(diǎn)數(shù)由兩部分組成，尾數(shù)——表示數(shù)據(jù)的有效位；階碼——表示該數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置。階碼用整數(shù)表示，尾數(shù)大多用小數(shù)表示。且通常規(guī)定尾數(shù)的最高位必須是非零的有效位，這稱為規(guī)格化形式。浮點(diǎn)數(shù)可以擴(kuò)大數(shù)的表示范圍。第53頁,共82頁，星期六，2024年，5月當(dāng)浮點(diǎn)數(shù)用一定字長存在機(jī)器中時，分為三部分：符號、階碼、尾數(shù)。符號階碼（8位）尾數(shù)（23位）決定數(shù)的精度決定數(shù)的范圍舉例：在一個8位存儲單元中存儲浮點(diǎn)數(shù)，階碼占3位，尾數(shù)占4位，則如下的存儲所表示的十進(jìn)制數(shù)是什么？00101011（2.75）10第54頁,共82頁，星期六，2024年，5月3.3負(fù)數(shù)的表示法1．正數(shù)與負(fù)數(shù)的表示2．原碼、補(bǔ)碼、反碼

第55頁,共82頁，星期六，2024年，5月1．正數(shù)與負(fù)數(shù)

在計算機(jī)中數(shù)的符號也是用數(shù)碼來表示的，一般用“0”表示正數(shù)的符號，“1”表示負(fù)數(shù)的符號，并放在數(shù)的最高位。01011110符號位第56頁,共82頁，星期六，2024年，5月2．原碼、補(bǔ)碼、反碼

在計算機(jī)中一個數(shù)可以采用原碼、補(bǔ)碼或反碼表示，上面講到的正數(shù)與負(fù)數(shù)表示法即為原碼表示法。一個正數(shù)的原碼、補(bǔ)碼、反碼是相同的，而負(fù)數(shù)就不同了。第57頁,共82頁，星期六，2024年，5月?íì<≥）+）（＝原0X(

(最高位取1)

X0

X

]

X

[

X

1.原碼最高位為符號位，其余位表示數(shù)值。例：+62原碼為：00111110-62原碼為：10111110第58頁,共82頁，星期六，2024年，5月?íì<

0(X

最高位取1

X

]

X

[

）＋＝反X一2.反碼正數(shù)的反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼為對原碼各位取反。例：+62反碼表示：00111110-62反碼表示：11000001≥）（

X0第59頁,共82頁，星期六，2024年，5月?íì<

0X1X

]

X

[

)3(）（＋＝補(bǔ)[X]反3.補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為對原碼各位取反后加1。例：+62補(bǔ)碼表示：00111110-62補(bǔ)碼表示：11000010≥）（

X0第60頁,共82頁，星期六，2024年，5月3.4字符的幾種編碼

計算機(jī)只能識別1和0，因此在計算機(jī)內(nèi)表示的數(shù)字、字母、符號等都要以二進(jìn)制數(shù)碼的組合來代表，這就是二進(jìn)制編碼。根據(jù)不同的用途，有各種各樣的編碼方案，較常用的有ASCII碼、BCD碼、漢字編碼等。2．ASCII碼1．二－十進(jìn)制編碼（BCD碼）

3．漢字編碼

第61頁,共82頁，星期六，2024年，5月

1．二－十進(jìn)制編碼（BCD碼）

由于人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖鞘M(jìn)制，而機(jī)器內(nèi)使用的是二進(jìn)制，所以，需要把十制數(shù)表示成二進(jìn)制碼。用4位二進(jìn)制編碼來表示一位十進(jìn)制數(shù)字，可以有多種方法，但常用的是BCD碼。四位二進(jìn)制數(shù)表示24即16種狀態(tài)。只取前10種狀態(tài)來表示0～9，從左到右每位二進(jìn)制數(shù)的權(quán)分別為8，4，2，1，因此又叫8421碼。

例：十進(jìn)制數(shù)5678的BCD碼為0101011001111000第62頁,共82頁，星期六，2024年，5月

2．ASCII碼

ASCII碼（AmericanStandardCodeForInformationInterchange）即美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼，在計算機(jī)界，尤其是在微型計算機(jī)中得到了廣泛使用。這一編碼最初是由美國制訂的，后來由國際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）確定為國際標(biāo)準(zhǔn)字符編碼。為了和國際標(biāo)準(zhǔn)兼容，我國根據(jù)它制定了國家標(biāo)準(zhǔn)，即GB1988。其中除了將貨幣符號轉(zhuǎn)換為人民幣符號外，其他相同。

第63頁,共82頁，星期六，2024年，5月ASCII碼采用七位二進(jìn)制位編碼，共可表示27＝128個字符。計算機(jī)中常以8位二進(jìn)制，即一個字節(jié)為單位表示信息，因此通常以一個字節(jié)存儲一個ASCII碼，其最高位取0。第64頁,共82頁，星期六，2024年，5月 字符編碼：ASCII碼A：(01000001)2/(65)10第65頁,共82頁，星期六，2024年，5月3．漢字編碼中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼GB2312-80收錄漢字6763個，二字節(jié)編碼：用兩個7位二進(jìn)制數(shù)表示一個漢字或字符，每個字節(jié)的最高位為0。第66頁,共82頁，星期六，2024年，5月

國標(biāo)碼用二個字節(jié)（2×8＝16位）來表示一個漢字。二個字節(jié)的最高位均不使用，置0。故漢字編碼采用雙七位方案，大約可以表示128×128種狀態(tài)。由于每個字節(jié)的低七位中不能再用控制字符位，因而雙七位能表示94×94＝8836種可見字符編碼。

采用行、列形式，第一字節(jié)為行號，其行號叫區(qū)號；第二個字節(jié)為列號，列號叫位號，01區(qū)至09區(qū)為各種符號，16區(qū)到55區(qū)為一級字庫，56區(qū)到87區(qū)為二級字庫。88區(qū)到94區(qū)為空。

第67頁,共82頁，星期六，2024年，5月國標(biāo)碼：國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼。國標(biāo)碼采用雙字節(jié)的編碼方式。國標(biāo)碼收入6763個漢字，682個西文字符、圖符，構(gòu)成94×94的矩陣。（每一行為“區(qū)”，每一列為“位”：國標(biāo)區(qū)位碼）第68頁,共82頁，星期六，2024年，5月機(jī)內(nèi)碼:用于漢字在計算機(jī)內(nèi)部存儲、交換的機(jī)內(nèi)代碼。機(jī)內(nèi)碼由國標(biāo)碼的兩個字節(jié)最高位置1構(gòu)成?！扒伞保簢鴺?biāo)碼“3941H”“巧”：機(jī)內(nèi)碼“B9C1H”1國標(biāo)碼第一字節(jié)1國標(biāo)碼第二字節(jié)例：漢字的輸入輸出可以有不同編碼，但存儲在計算機(jī)內(nèi)編碼是統(tǒng)一的，采用機(jī)內(nèi)碼。00111001010000011011100111000001第69頁,共82頁，星期六，2024年，5月