第2章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1

一第2章

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

主要內(nèi)容

2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理

2.2數(shù)制轉(zhuǎn)換及運(yùn)算

2.3數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示

2.4多媒體和流媒體概述

一

基本要求

＞理解計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)基本工作方式

＞理解數(shù)值轉(zhuǎn)換及運(yùn)算

＞理解信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示與存儲(chǔ)方式

＞了解多媒體與流媒體技術(shù)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

一2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與T作原理

2.1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

2.1.2計(jì)算機(jī)硬件的組成

2.1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件的組成

2.1.4計(jì)算機(jī)的基本工作原理

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2.1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

一

統(tǒng)軟件

用軟件

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為：硬件+軟件

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2.1.2計(jì)算機(jī)硬件的組成

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

計(jì)算機(jī)硬件包括主機(jī)和外設(shè)\______________________________

輸輸

入出

設(shè)設(shè)馮?諾依曼思想：

備備?五大模塊

?程序與數(shù)據(jù)一

樣存放在內(nèi)存

?二進(jìn)制

數(shù)據(jù)流—?控制流---------

，

高

八

I

、一十”一

、L

一皆算機(jī)I勺^極

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oi.處理器

A寄存器

寄存器是處理器內(nèi)部的葡沙存隔孽元，用來存

放一些數(shù)據(jù)。如指令寄存器，指令計(jì)數(shù)器等。

A控制器

控制整個(gè)計(jì)算機(jī)所有部件的工作。

A運(yùn)算器

執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。

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2.存儲(chǔ)器

?存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)榔口程序的記憶單元集合。

?每個(gè)記憶單元由8位二進(jìn)制位組成。

?存儲(chǔ)器通常分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。

?存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)：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

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一存儲(chǔ)器的訪問過程：向［0001］單元寫數(shù)據(jù)

地址0001>

0000111101101111011011000

000110000000111011011001

001011101101110011011010

00111110100110001101noJlooooooo

01001110110111101101

010110001101111011011101

011011101101100011011110

控制:寫

011111101101111011011111

I八高，

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輸入輸出設(shè)備

?輸入設(shè)備負(fù)責(zé)把用戶命令包括程序和數(shù)據(jù)輸入

到計(jì)算機(jī)。

?輸出設(shè)備負(fù)責(zé)將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果顯示或打印

出來。

12.L3計(jì)算機(jī)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(wù)程序

件

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

應(yīng)

工具軟件

用

應(yīng)用軟件包軟

用戶程序一J件

I八;至J

Ji.

:；2L4計(jì)算機(jī)的基本工作原理

1.指令和程序

■指令是能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的的二進(jìn)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(nèi)容或所

型或性質(zhì)在的地址

■指令系統(tǒng)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)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?

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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(shù)

-執(zhí)行指令

-存放結(jié)果

(2)程序執(zhí)行過程

-不斷地執(zhí)行各條指令的過程

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程序

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°3.計(jì)算機(jī)的工作原理

原始數(shù)據(jù)

命令/程序i讀取數(shù)

I/O設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器

結(jié)果▲'寫」尸存數(shù)

指令;存取命令

輸入/輸出命運(yùn)算命令

控制線:

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第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

2.2數(shù)制轉(zhuǎn)換及運(yùn)算

2.2.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制

2.2.2不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

2.2.3二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算

第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

一、常見的數(shù)制

1s數(shù)制：指用一組固定的符號(hào)和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)的方法，也稱計(jì)數(shù)制。

2、進(jìn)位計(jì)數(shù)制：按進(jìn)位的方法進(jìn)行計(jì)數(shù)，如十進(jìn)制、二進(jìn)制等，日常生活和計(jì)算機(jī)中均采用進(jìn)位計(jì)數(shù)

制-進(jìn)位計(jì)數(shù)制包括三個(gè)要素：數(shù)位、基數(shù)、位權(quán)

①、數(shù)位：指數(shù)中各數(shù)字的位置；

②、基數(shù)：指進(jìn)位計(jì)數(shù)制中數(shù)字的個(gè)數(shù)。

③、位權(quán)：某數(shù)位上數(shù)字所代表的數(shù)值大小等于該數(shù)字乘以一個(gè)固定的數(shù)，這個(gè)固定的數(shù)就是這個(gè)數(shù)

位的位權(quán)口

例3n：常見進(jìn)位計(jì)數(shù)制的三要素基本情況如下.

進(jìn)數(shù)位一百位十位個(gè)位?十分位百分位千分位

位^

計(jì)進(jìn)基數(shù)103?十進(jìn)制有0~9共10個(gè)數(shù)字）

工制

制位權(quán)……10L10°-10'110-210-3.....

二

?

?進(jìn)數(shù)位第3位第2位第1位?第1位第2位第3位…

?

±位

京基數(shù)2（，?二進(jìn)制有。?1共2個(gè)數(shù)字）

計(jì)

數(shù)制

制位權(quán)...222120-2'12'22'3……

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221進(jìn)位計(jì)數(shù)制

1.數(shù)制：指用一組固定的符號(hào)和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)的方法

定義:

?按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)

?逢N進(jìn)1

.采用位權(quán)表示法

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2.常用進(jìn)位計(jì)數(shù)制表示方法

用用計(jì)數(shù)制的基數(shù)和數(shù)字符號(hào)

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

基數(shù)10216

數(shù)字符號(hào)0~90,10~70*9,A,B,

C,D,E,F

表示符號(hào)D0H

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第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

余數(shù)法:除基數(shù)取余數(shù)、由下而上排列。

示例:將(236)10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。

22364

21180二進(jìn)制數(shù)的低位F

結(jié)果為：

11101100

27...................0

23...................1

二進(jìn)制數(shù)的高位

21...................1說明

0...................1

第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

二十進(jìn)制小數(shù)—A非十進(jìn)制小型二

進(jìn)位法:用十進(jìn)制小數(shù)乘基數(shù)，當(dāng)積為0或達(dá)到

所要求的精度時(shí)，將整數(shù)部分由上而下排列。

示例:將0.8125轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)。

0.8125

X2

1.625r

X2結(jié)果為：0.1101,

1.25

X2

0-5說明

X2

1.0

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位權(quán)法:把各非十進(jìn)制數(shù)按衣展矛求和

轉(zhuǎn)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(xí)：

(456.45)8=(302.8125)10

(2AF)16=(687)10

第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

余電1100110110111.010100

IIIXII

(4667.24)8

000110110111.0100

IIIX

總結(jié)

(1B7.4)16

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223二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算

1.二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算

(1)加法運(yùn)算

0+0=00+1=11+0=11+1=10

【例】101

+110

11000

(1011)2乙+(1101)乙2=(11000)乙2

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(2)減法運(yùn)算

0-0=00-1=11-0=11-1=0

【例】1011

101

110

(1011)廣(101)廣(110),

乙乙乙

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(3)乘法運(yùn)算

0x0=00x1=01x0=01x1=1

【例】1011

X1101

1011

0000

1011

1011

10001111

(1011)2x(1101)尸(10001111),

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(3)除法運(yùn)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

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2.二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算

邏輯變量之間的運(yùn)算稱為邏輯運(yùn)算。

邏輯變量值：真(I)氮假(0)

(1)遺輯非

■對(duì)一個(gè)邏輯變量進(jìn)行求反運(yùn)算。

■布爾代數(shù)表達(dá)式：F=A

第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

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2.3數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示

2.3.1數(shù)值

2.2.2字符

2.2.3聲音

2.2.4圖形和圖像

2.2.5視頻

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231數(shù)值

1.整數(shù)的表示

?整數(shù)是以定,點(diǎn)舞的形式表示。

S

?刀笈二透制戲表示的不帶符號(hào)整數(shù)其取值

范圍是2-乙

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?帶符號(hào)整數(shù)必須使用一個(gè)二進(jìn)制位作為其

符號(hào)位，0表示立數(shù)、1表示員數(shù)。

例如：8位二進(jìn)制數(shù)：10101011

帶符號(hào)數(shù)為-43；不帶符號(hào)數(shù)為171

?刀/二遺制數(shù)表示的帶符號(hào)整數(shù)其取值

n1n

范圍是-(2~-l)?2一1一1o

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?帶符號(hào)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)有原碼、反碼、補(bǔ)碼和BCD

碼多種表示方法，對(duì)于正數(shù)，它的二進(jìn)制原碼、

反碼、補(bǔ)碼的表示形式是一樣的，對(duì)于負(fù)數(shù)，則

有不同的定義。

?原碼：將數(shù)的最高位置為1,表示負(fù)號(hào)，其余各

位不變，用來表示數(shù)值的大小。

(-43)原碼二(-00101011)2=10101011

?反碼：對(duì)數(shù)各位求反，此時(shí)最高位為1,表示負(fù)

號(hào)。(-43)反碼=11010100

?補(bǔ)碼：對(duì)數(shù)各位求反，再在最低位加1,最高位

為1,表示負(fù)號(hào)。(-43)反碼=11010101

第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

2.實(shí)數(shù)的表示

?實(shí)數(shù)一般用浮,點(diǎn)戮來表示。

?浮點(diǎn)數(shù)由兩部分組成,一部分用以表示數(shù)

據(jù)的有效位，稱為尾數(shù)；一部分用于表示該

數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置，稱為階碼。

階符階碼數(shù)符尾數(shù)

例如：

110.011B=1.10011X2+1°=11001.1X2lo=O.llOOllX2+n

0110110011

第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

?浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化的形式：尾數(shù)尾數(shù)部分的

最高位必須為1,數(shù)的實(shí)際大小可以通過移動(dòng)

階碼進(jìn)行調(diào)整。

?的位數(shù)決定

?階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍。

任意一個(gè)實(shí)數(shù)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部都可以用指數(shù)

和尾數(shù)來表示，這種表示實(shí)數(shù)的方法叫做浮

點(diǎn)表示法。

第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

3.帶符號(hào)數(shù)的表示

原碼一11001101

反碼0110010

補(bǔ)碼0110011

原碼

反碼

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232字符

1.西文字符

?ASCII碼（AmericanStandardCodeFor

InformationInterchange）。

?ASCII碼采用七位二進(jìn)制位編碼，共可表

示27=128個(gè)字符，0到127。

?控制字符：0?32；普通字符：94個(gè)。

?例如：“a”字符的編碼為1100001,對(duì)應(yīng)

的士

表

?、卜，?P37231

第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

2.漢字編碼?GB2312-80

I漢字輸?每個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)

音碼類：全拼、微■?一級(jí)漢字:3755個(gè)

輸入碼二級(jí)漢字:

軟拼音和智能ABC等?3008個(gè)。

W?漢字分區(qū),每個(gè)區(qū)94

形碼類：五筆字（八個(gè)漢字。

型法、鄭碼輸入法國(guó)標(biāo)碼

等。

每個(gè)漢字字形碼在漢

將國(guó)標(biāo)碼的的每機(jī)內(nèi)碼字字庫(kù)中的相對(duì)位移

個(gè)字節(jié)的最高位地址

由o變?yōu)?

地址碼點(diǎn)陣：漢字字形點(diǎn)陣的

16x16點(diǎn)陣漢字，代碼。有16X16、

需要16x16/8=32個(gè)字形碼24X24、32X328等

字節(jié)表示一個(gè)點(diǎn)陣矢量：存儲(chǔ)的是描述漢

信息I漢字輸4字字形的輪廓特征

第2章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

233聲音

1.模擬音頻的數(shù)字化

復(fù)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(shí)間間隔對(duì)模擬波形上取一

ono1

個(gè)幅度值。1

oloJ

i

on11

量化：將每個(gè)采樣點(diǎn)u1

on1

u*

noo1

得到的幅度值以數(shù)字存儲(chǔ)u1

ooo

Ino1

編碼：將采樣和量化uA

1n1n

uu

in11

后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以一定的u41

n1oJ

1

格式記錄下來。I1o1

11

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2.聲音文件

?Wave格式文件(.WAV)

記錄了真實(shí)聲音的二進(jìn)制采樣數(shù)據(jù)，通

常文件較大。

?MIDI格式文件(.MID)

數(shù)字音樂的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn).記錄的是音符

數(shù)字，文件小。

?MPEG音頻文件(.MP1/.MP2/.MP3)

采用MPEG音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮的文件。

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2.3.4圖形和圖像

1.圖形(Graphics)

?圖形是由點(diǎn)、笏等組成的有龍界窗曲，以

矢量圖形文件存儲(chǔ)。中存放描述圖形的指令。

?矢量圖形文件中存儲(chǔ)的層一期般加各個(gè)圖元

的大小、位置、形狀、顏色、維數(shù)等屬性的指

令集合。

?圖形設(shè)計(jì)軟件有Autodesk公司的4/%C4。、

COREL公司的CorelDraw0

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2.圖像(Image)

?圖像是由圖像段備輸入的無力界顏必，數(shù)

字化后以作圖形才存儲(chǔ)。

?圖像的數(shù)字化

?采樣

?量化

?編碼