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文檔簡介
一第2章
計算機基礎知識
主要內容
2.1計算機系統(tǒng)的組成與工作原理
2.2數制轉換及運算
2.3數據在計算機中的表示
2.4多媒體和流媒體概述
一
基本要求
>理解計算機系統(tǒng)的基本組成
>理解軟件的分類及常用軟件的功能
>理解計算機基本工作方式
>理解數值轉換及運算
>理解信息在計算機內的表示與存儲方式
>了解多媒體與流媒體技術
大學計算機基礎
一2.1計算機系統(tǒng)的組成與T作原理
2.1.1計算機系統(tǒng)的組成
2.1.2計算機硬件的組成
2.1.3計算機系統(tǒng)軟件的組成
2.1.4計算機的基本工作原理
大學計算機基礎
2.1.1計算機系統(tǒng)的組成
一
統(tǒng)軟件
用軟件
計算機系統(tǒng)分為:硬件+軟件
大學計算機基礎
2.1.2計算機硬件的組成
網絡設備
計算機硬件包括主機和外設\______________________________
輸輸
入出
設設馮?諾依曼思想:
備備?五大模塊
?程序與數據一
樣存放在內存
?二進制
數據流—?控制流---------
,
高
八
I
、一十”一
、L
一皆算機I勺^極
大學計算機基礎
oi.處理器
A寄存器
寄存器是處理器內部的葡沙存隔孽元,用來存
放一些數據。如指令寄存器,指令計數器等。
A控制器
控制整個計算機所有部件的工作。
A運算器
執(zhí)行算術運算和邏輯運算。
大學計算機基礎
2.存儲器
?存儲器是計算機存儲數榔口程序的記憶單元集合。
?每個記憶單元由8位二進制位組成。
?存儲器通常分為內存儲器和外存儲器。
?存儲器的技術指標:速度和容量
字節(jié)BYTE1KB=21OB=1O24B
,A、
1MB=210KB=1024KB
1GB=210MB=1024MB
1TB=210GB=1024GB
位Bit
1PB=210TB=1024TB
大學計算機基礎
一存儲器的訪問過程:向[0001]單元寫數據
地址0001>
0000111101101111011011000
000110000000111011011001
001011101101110011011010
00111110100110001101noJlooooooo
01001110110111101101
010110001101111011011101
011011101101100011011110
控制:寫
011111101101111011011111
I八高,
大學計算機基礎
輸入輸出設備
?輸入設備負責把用戶命令包括程序和數據輸入
到計算機。
?輸出設備負責將計算機處理的結果顯示或打印
出來。
12.L3計算機系統(tǒng)軟件的組成
操作系統(tǒng)系
---______________—
語言處理程序統(tǒng)
軟
服務程序
件
數據庫管理系統(tǒng)
應
工具軟件
用
應用軟件包軟
用戶程序一J件
I八;至J
Ji.
:;2L4計算機的基本工作原理
1.指令和程序
■指令是能被計算機識別并執(zhí)行的的二進制代碼,完成
一種操作。
■指令的組成
要完成的操作類操作的內容或所
型或性質在的地址
■指令系統(tǒng):一臺計算機的所有指令的集合。=
、■程序:按一定順序組織在一起的指令序列。卜
_42-_--_---------------_------------------------------_--------_-_--、--------叼而?
大學計算機基礎
O2.執(zhí)行過程
(1)指令執(zhí)行過程
-取指令
-分析指令
-讀取操作數
-執(zhí)行指令
-存放結果
(2)程序執(zhí)行過程
-不斷地執(zhí)行各條指令的過程
大學計算機基礎
程序
大學計算機基礎
°3.計算機的工作原理
原始數據
命令/程序i讀取數
I/O設備內存儲器運算器
結果▲'寫」尸存數
指令;存取命令
輸入/輸出命運算命令
控制線:
大學計算機基礎
第2章計算機基礎知識
2.2數制轉換及運算
2.2.1進位計數制
2.2.2不同進位計數制之間的轉換
2.2.3二進制數的運算
第2章計算機基礎知識
一、常見的數制
1s數制:指用一組固定的符號和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數的方法,也稱計數制。
2、進位計數制:按進位的方法進行計數,如十進制、二進制等,日常生活和計算機中均采用進位計數
制-進位計數制包括三個要素:數位、基數、位權
①、數位:指數中各數字的位置;
②、基數:指進位計數制中數字的個數。
③、位權:某數位上數字所代表的數值大小等于該數字乘以一個固定的數,這個固定的數就是這個數
位的位權口
例3n:常見進位計數制的三要素基本情況如下.
進數位一百位十位個位?十分位百分位千分位
位^
計進基數103?十進制有0~9共10個數字)
工制
制位權……10L10°-10'110-210-3.....
二
?
?進數位第3位第2位第1位?第1位第2位第3位…
?
±位
京基數2(,?二進制有。?1共2個數字)
計
數制
制位權...222120-2'12'22'3……
第2章計算機基礎知識
221進位計數制
1.數制:指用一組固定的符號和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數的方法
定義:
?按進位的原則進行計數
?逢N進1
.采用位權表示法
第2章計算機基礎知識
2.常用進位計數制表示方法
用用計數制的基數和數字符號
進制十進制二進制八進制十六進制
基數10216
數字符號0~90,10~70*9,A,B,
C,D,E,F
表示符號D0H
第2章計算機基礎知識
第2章計算機基礎知識
余數法:除基數取余數、由下而上排列。
示例:將(236)10轉換成二進制。
22364
21180二進制數的低位F
結果為:
11101100
27...................0
23...................1
二進制數的高位
21...................1說明
0...................1
第2章計算機基礎知識
二十進制小數—A非十進制小型二
進位法:用十進制小數乘基數,當積為0或達到
所要求的精度時,將整數部分由上而下排列。
示例:將0.8125轉換為二進制小數。
0.8125
X2
1.625r
X2結果為:0.1101,
1.25
X2
0-5說明
X2
1.0
第2章計算機基礎知識
位權法:把各非十進制數按衣展矛求和
轉換公式?.11111-2
(F)x=an_xXx_+an_2Xx+...+
11
axXx+a0Xx°+a.Xx+…
示例:
3211
(1011.1)2=1X2+0X2+1X2+1X2°+lX2'
=8+0+2+1+05
=(U.5)io
練習:
(456.45)8=(302.8125)10
(2AF)16=(687)10
第2章計算機基礎知識
第2章計算機基礎知識
余電1100110110111.010100
IIIXII
(4667.24)8
000110110111.0100
IIIX
總結
(1B7.4)16
第2章計算機基礎知識
223二進制數的運算
1.二進制數的算術運算
(1)加法運算
0+0=00+1=11+0=11+1=10
【例】101
+110
11000
(1011)2乙+(1101)乙2=(11000)乙2
第2章計算機基礎知識
(2)減法運算
0-0=00-1=11-0=11-1=0
【例】1011
101
110
(1011)廣(101)廣(110),
乙乙乙
第2章計算機基礎知識
(3)乘法運算
0x0=00x1=01x0=01x1=1
【例】1011
X1101
1011
0000
1011
1011
10001111
(1011)2x(1101)尸(10001111),
第2章計算機基礎知識
(3)除法運算
0.000-1=01+0無意義1+1=1
[例]100010
101/10101011
101___________
0101
101
01
(10101011)2+(101)2
=(100010)2…(1)2
第2章計算機基礎知識
2.二進制數的邏輯運算
邏輯變量之間的運算稱為邏輯運算。
邏輯變量值:真(I)氮假(0)
(1)遺輯非
■對一個邏輯變量進行求反運算。
■布爾代數表達式:F=A
第2章計算機基礎知識
第2章計算機基礎知識
2.3數據在計算機中的表示
2.3.1數值
2.2.2字符
2.2.3聲音
2.2.4圖形和圖像
2.2.5視頻
第2章計算機基礎知識
231數值
1.整數的表示
?整數是以定,點舞的形式表示。
S
?刀笈二透制戲表示的不帶符號整數其取值
范圍是2-乙
第2章計算機基礎知識
?帶符號整數必須使用一個二進制位作為其
符號位,0表示立數、1表示員數。
例如:8位二進制數:10101011
帶符號數為-43;不帶符號數為171
?刀/二遺制數表示的帶符號整數其取值
n1n
范圍是-(2~-l)?2一1一1o
第2章計算機基礎知識
?帶符號數在計算機內有原碼、反碼、補碼和BCD
碼多種表示方法,對于正數,它的二進制原碼、
反碼、補碼的表示形式是一樣的,對于負數,則
有不同的定義。
?原碼:將數的最高位置為1,表示負號,其余各
位不變,用來表示數值的大小。
(-43)原碼二(-00101011)2=10101011
?反碼:對數各位求反,此時最高位為1,表示負
號。(-43)反碼=11010100
?補碼:對數各位求反,再在最低位加1,最高位
為1,表示負號。(-43)反碼=11010101
第2章計算機基礎知識
2.實數的表示
?實數一般用浮,點戮來表示。
?浮點數由兩部分組成,一部分用以表示數
據的有效位,稱為尾數;一部分用于表示該
數的小數點位置,稱為階碼。
階符階碼數符尾數
例如:
110.011B=1.10011X2+1°=11001.1X2lo=O.llOOllX2+n
0110110011
第2章計算機基礎知識
?浮點數的規(guī)格化的形式:尾數尾數部分的
最高位必須為1,數的實際大小可以通過移動
階碼進行調整。
?的位數決定
?階碼的位數決定數的范圍。
任意一個實數,在計算機內部都可以用指數
和尾數來表示,這種表示實數的方法叫做浮
點表示法。
第2章計算機基礎知識
3.帶符號數的表示
原碼一11001101
反碼0110010
補碼0110011
原碼
反碼
第2章計算機基礎知識
232字符
1.西文字符
?ASCII碼(AmericanStandardCodeFor
InformationInterchange)。
?ASCII碼采用七位二進制位編碼,共可表
示27=128個字符,0到127。
?控制字符:0?32;普通字符:94個。
?例如:“a”字符的編碼為1100001,對應
的士
表
?、卜,?P37231
第2章計算機基礎知識
2.漢字編碼?GB2312-80
I漢字輸?每個漢字占兩個字節(jié)
音碼類:全拼、微■?一級漢字:3755個
輸入碼二級漢字:
軟拼音和智能ABC等?3008個。
W?漢字分區(qū),每個區(qū)94
形碼類:五筆字(八個漢字。
型法、鄭碼輸入法國標碼
等。
每個漢字字形碼在漢
將國標碼的的每機內碼字字庫中的相對位移
個字節(jié)的最高位地址
由o變?yōu)?
地址碼點陣:漢字字形點陣的
16x16點陣漢字,代碼。有16X16、
需要16x16/8=32個字形碼24X24、32X328等
字節(jié)表示一個點陣矢量:存儲的是描述漢
信息I漢字輸4字字形的輪廓特征
第2章計算機基礎知識
233聲音
1.模擬音頻的數字化
復雜的聲波由許許多具有不同振幅和頻率
的正弦波組成。
采樣:每隔一定時間間隔對模擬波形上取一
ono1
個幅度值。1
oloJ
i
on11
量化:將每個采樣點u1
on1
u*
noo1
得到的幅度值以數字存儲u1
ooo
Ino1
編碼:將采樣和量化uA
1n1n
uu
in11
后的數字數據以一定的u41
n1oJ
1
格式記錄下來。I1o1
11
第2章計算機基礎知識
2.聲音文件
?Wave格式文件(.WAV)
記錄了真實聲音的二進制采樣數據,通
常文件較大。
?MIDI格式文件(.MID)
數字音樂的國際標準.記錄的是音符
數字,文件小。
?MPEG音頻文件(.MP1/.MP2/.MP3)
采用MPEG音頻壓縮標準進行壓縮的文件。
第2章計算機基礎知識
2.3.4圖形和圖像
1.圖形(Graphics)
?圖形是由點、笏等組成的有龍界窗曲,以
矢量圖形文件存儲。中存放描述圖形的指令。
?矢量圖形文件中存儲的層一期般加各個圖元
的大小、位置、形狀、顏色、維數等屬性的指
令集合。
?圖形設計軟件有Autodesk公司的4/%C4。、
COREL公司的CorelDraw0
第2章計算機基礎知識
2.圖像(Image)
?圖像是由圖像段備輸入的無力界顏必,數
字化后以作圖形才存儲。
?圖像的數字化
?采樣
?量化
?編碼
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