1、計算機應用基礎計算機應用基礎任課教師：任課教師：中南財經政法大學中南財經政法大學 信息與安全工程學院信息與安全工程學院第第1 1章章 計算機基礎知識計算機基礎知識1.11.1計算機的產生與發展計算機的產生與發展1.21.2計算機中數和字符的表示計算機中數和字符的表示1.3 1.3 計算機系統計算機系統1.4 1.4 操作系統概述操作系統概述1.5 1.5 微型計算機的配置微型計算機的配置1.11.1 計算機的產生與發展計算機的產生與發展.1計算機的產生計算機的產生.2計算機的發展計算機的發展.3計算機的分類計算機的分類.4計算機的

2、應用計算機的應用概述概述計算機工具的發展計算機工具的發展1 1、算、算 籌籌“運籌帷幄”，意思是在軍營的幕帳中對戰爭的全局進行細密的策劃。張良“運籌策帷幄之中，決勝于千里之外 ” 2 2、算、算 盤盤 3 3、機械式、機械式計算機計算機機械計算機的產生機械計算機的產生l1671 年:德國數學家Gottfried Leibniz 設計了一架可以進行乘法運算，最終答案長度可達16位的計算工具。l 1822 年:英國人Charles Babbage 設計了差分機和分析機 ，其設計理論非常超前，類似于百年后的電子計算機，特別是利用卡片輸入程序和數據的設計被后人所采用。 4 4、乘法器、乘法器5 5、差

3、分機、差分機18321832年由英國數學家巴貝年由英國數學家巴貝奇首先提出了通用數字計奇首先提出了通用數字計算機的設計思想，并且設算機的設計思想，并且設計出了第一臺由外部指令計出了第一臺由外部指令驅動的計算機，可是由于驅動的計算機，可是由于缺乏資金和受當時技術水缺乏資金和受當時技術水平的限制，他未能制造出平的限制，他未能制造出這樣的機器。這樣的機器。1.1.1 1.1.1 計算機的產生計算機的產生著名的著名的IBMIBM公司公司l美國統計學家霍列瑞斯（H.Hollerith）發明了第一臺自動制表機。1890年在人口普查中獲得巨大成功，被譽為“數據處理之父”。1896年，他“下海”創辦了制表機公

4、司。l1924年2月，IBM創建。 6 6、制表機、制表機計算機的概念計算機的概念l1937 1937 年年: :英國劍橋大學的英國劍橋大學的Alan M. Alan M. Turing (1912 Turing (1912 1954 1954 年年) )出版了出版了他的論文他的論文 ，并提出了被后人稱之，并提出了被后人稱之為為“圖靈機圖靈機”的數學模型。的數學模型。l圖靈機：一個讀寫頭，一根紙帶圖靈機：一個讀寫頭，一根紙帶，讀寫頭不斷讀取紙帶上的符號，讀寫頭不斷讀取紙帶上的符號，并根據內在的狀態轉換規則轉，并根據內在的狀態轉換規則轉換當前狀態，同時進行一些動作換當前狀態，同時進行一些動作，如

5、：插除或改寫當前字符，向，如：插除或改寫當前字符，向前前/ /向后移動讀寫頭或保持不動等向后移動讀寫頭或保持不動等。圖靈圖靈電子管的誕生電子管的誕生l1906 年:美國人Lee De Forest 發明電子管，為電子計算機的發展奠定了基礎。l因發明新型電子管，德福雷斯特竟無辜受到美國紐約聯邦法院的傳訊。 l真空三極管，比繼電器快成千上萬倍。l帕洛阿托市的德福雷斯特故居真空三極管第一代電子管計算機（第一代電子管計算機（1946-19581946-1958）l使用的電子元器件主要是電子管，使用機器語言，運算速度為每秒幾千次至幾萬次，內存容量僅幾千字。l應用領域主要是科學計算歷史上第一臺電子計算機歷

6、史上第一臺電子計算機 ENIACENIACl1946 :ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer，電子數值積分計算機 )誕生在戰火紛飛的二次世界大戰，它的“出生地”是美國馬里蘭州阿貝丁陸軍試炮場。 l賓夕法尼亞大學負責人莫爾學院的兩位青年學者36歲 副教授莫契利莫契利J. J. MauchiyMauchiy和24歲的工程師埃埃克特克特P.EckertP.Eckert。l計算炮彈彈道只需要3秒鐘18000個電子管、占地170平方米、重達30噸、耗電174千瓦、保存80個字節每秒5千次加、減法運算價值40萬美元計算機之父計算機之父l19

7、40年，馮 諾依曼成為了莫爾小組的實際顧問。l101頁報告規定出計算機的五大部件： 運算器、 邏輯控制器、 存儲器、輸入裝置和輸出裝置，并描述了五大部件的功能和相互關系；運用二進制取代了十進制；存儲程序和程序控制l1951 EDVAC (The Electronic Discrete Variable Automatic Computer)l1952 用于選票計算 可應用于科學計算，而且可用于信息檢索等領域，主要緣于“存儲程序”的威力。 EDVAC只用了3563只電子管和1萬只晶體二極管，以1024個44比特水銀延遲線來儲存程序和 數據，消耗電力和占地面積只有ENIAC的1/3 第二代第二代

8、晶體管計算機（晶體管計算機（1958-19641958-1964）使用的電子元器件主要是晶體管，運算速度從每秒幾萬次提高到 幾十萬次，內存容量擴大到幾十萬字。l出現了算法和操作系統；l應用領域從科學計算到數值處理l肖克利在硅谷創辦了肖克利半導體實驗室，譽為“硅谷的摩西”。第一只晶體管與發明者肖克利第一臺晶體管計算機第一臺晶體管計算機TRADICTRADICl1955年， 貝爾實驗室研制出世界上第一臺全晶體管計算機TRADIC， 裝有800只晶體管，僅100瓦功率，占地也只有3立方英尺。l右邊照片，左蹲者為費爾科J.Felker，他正用插件板為TRADIC輸入指令；右立者是哈瑞斯J.Harris

9、，正撥動開關進行操作。l1997年TRADIC項目成員莫瑞歐文（M.Irvine）獲得美國計算機歷史博物館斯蒂比茲先驅人物獎。TRADIC集成電路的同時發明集成電路的同時發明l德州儀器公司1959年2月6日， 基爾比向美國專利局申報 “集成電路”（IC）。l仙童半導體，1959年7月30日，Robert Noyce申請到集成電路發明專利。l1968 1968 年年: :Robert Noyce、Moore創立Intel 。l摩爾（G. Moore）定律：集成電路上能被集成的晶體管數目，將會以每18個月翻一番的速度穩定增長，并在今后數十年內保持著這種勢頭。 八位杰出弟子硅谷歷史上著名的“八叛逆”

10、第三代集成電路（第三代集成電路（LSILSI）計算機）計算機 （1964-19711964-1971）l使用的電子元器件主要是小規模集成電路。這一時期的計算機開始使用操作系統，使得計算機在中心程序的控制協調下可以同時運行許多不同的程序。l速度幾十萬到幾百萬次/秒l朝小型和大型機發展l外圍設備發展迅速 Large Scale Integration4mm的硅片（silicon）上可以集成2000個晶體管第一個集成電路計算機第一個集成電路計算機l1964年: IBM/360發布，之后若干年占據80%市場。該系列有大，中，小，型計算機，共6個型號，它兼顧了科學計算和事務處理兩方面的應用,所以取名為3

11、60。l它的研制開發經費高達50億美元，是研制第一顆原子彈的曼哈頓計劃的2.5倍。 第四代超大規模計算機（1971-）l使用的電子元器件主要是大規模集成電路和超大規模集成電路。l速度幾百萬次-億次l微型機運算器、控制器集成在一個芯片上（CPU）l多機系統與網絡化大規模集成電路的集成度為1000-10萬，超大規模的集成度為10萬-100萬。PCPC機誕生機誕生微型計算機開發的先驅是Intel公司年輕的工程師馬西安霍夫 （M.E.Hoff），1969年他大膽的提出了一個設想，把計算機的全部電路做在四個芯片上1971世界上第一臺4位微型電子計算機MCS-4誕生。硬件技術對計算機更新換代的影響硬件技術

12、對計算機更新換代的影響 超大規模超大規模 集成電路集成電路 1978 1978現在現在幾百萬次至上億次幾百萬次至上億次 大規模大規模集成電路集成電路 19711977 19711977幾十萬次至幾百萬幾十萬次至幾百萬 中小規模中小規模 集成電路集成電路 19641971 19641971 幾萬次至幾十萬次幾萬次至幾十萬次 晶體管晶體管 19581964 19581964 幾千次至幾萬次幾千次至幾萬次 電子管電子管 19461958 19461958 速度（次速度（次/ /秒）秒） 硬件技術硬件技術時間時間 時代時代三三四四二二一一1.1.2 1.1.2 計算機的發展計算機的發展新一代（第五代）

13、計算機新一代（第五代）計算機l特點：新一代計算機是把信息技術、存儲處理、通特點：新一代計算機是把信息技術、存儲處理、通信和人工智能（信和人工智能（AIAI）結合在一起的計算機系統。）結合在一起的計算機系統。1.1.2 1.1.2 計算機的發展計算機的發展神經計算機神經計算機l用許多微處理機模仿人腦的神經元結構，采用大量用許多微處理機模仿人腦的神經元結構，采用大量的并行分布式網絡就構成了神經計算機。的并行分布式網絡就構成了神經計算機。l神經計算機除了有許多處理器之外，還有類似神經神經計算機除了有許多處理器之外，還有類似神經的節點，每個節點與許多點相連。若把每一步運算的節點，每個節點與許多點相連。

14、若把每一步運算分配給每臺微處理器，使它們同時運算，其信息處分配給每臺微處理器，使它們同時運算，其信息處理速度和智能會大大提高。理速度和智能會大大提高。1.1.2 1.1.2 計算機的發展計算機的發展超導計算機超導計算機l超導計算機的性能是目前電子計算機無法相比的。超導計算機的性能是目前電子計算機無法相比的。l目前制成的超導開關器件的開關速度，已達到目前制成的超導開關器件的開關速度，已達到1010-12-12秒秒（皮秒）的水平。超導計算機運算速度比現在的電子（皮秒）的水平。超導計算機運算速度比現在的電子計算機快計算機快100100倍，而電能消耗僅是電子計算機的千分倍，而電能消耗僅是電子計算機的千

15、分之一。之一。l如果目前一臺大中型計算機，每小時耗電如果目前一臺大中型計算機，每小時耗電1010千瓦，那千瓦，那么，同樣一臺超導計算機只需一節干電池就可以工作。么，同樣一臺超導計算機只需一節干電池就可以工作。1.1.2 1.1.2 計算機的發展計算機的發展光子計算機光子計算機l利用光子取代電子，通過光纖進行數據傳輸、運算和利用光子取代電子，通過光纖進行數據傳輸、運算和存儲。存儲。l光子計算機中，用不同波長的光表示數據光子計算機中，用不同波長的光表示數據l對復雜度高、計算量大的任務實現快速的并行處理對復雜度高、計算量大的任務實現快速的并行處理l光子不帶電荷，它們之間不存在電磁場相互作用；光子不帶

16、電荷，它們之間不存在電磁場相互作用；l超高速的運算速度；超高速的運算速度；l超大規模的信息存儲容量和信息傳輸能力；超大規模的信息存儲容量和信息傳輸能力；l能量消耗小，散發熱量低，是一種節能型產品能量消耗小，散發熱量低，是一種節能型產品l。1.1.2 1.1.2 計算機的發展計算機的發展量子計算機量子計算機l量子計算機是一種遵循量子力學規律進行高速數學和量子計算機是一種遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。l在量子計算機中，基本信息單位是量子比特，運算對在量子計算機中，基本信息單位是量子比特，運算對象是量子比特序列。象是量子

17、比特序列。l傳統計算機遵循著眾所周知的經典物理規律，而量子傳統計算機遵循著眾所周知的經典物理規律，而量子計算機則是遵循著獨一無二的量子動力學規律來實現計算機則是遵循著獨一無二的量子動力學規律來實現一種信息處理的新模式。一種信息處理的新模式。1.1.2 1.1.2 計算機的發展計算機的發展未來計算機的發展方向未來計算機的發展方向l巨型化巨型化運算速度更高運算速度更高存儲容量更大存儲容量更大功能更強功能更強 2008/06未來計算機的發展方向未來計算機的發展方向l微型化微型化體積小體積小性價比高性價比高靈活性靈活性未來計算機發展的方向未來計算機發展的方向網絡化網絡化信息

18、和資源共享信息和資源共享智能化智能化使機器具有人的一使機器具有人的一些智能行為些智能行為未來計算機的發展方向未來計算機的發展方向l人工智能人工智能 即用計算機模擬人的思維。即用計算機模擬人的思維。l具體應用：具體應用：機器人（工業機器人、智能機器人）機器人（工業機器人、智能機器人）定理證明定理證明模式識別（圖形識別、語音識別）模式識別（圖形識別、語音識別）專家系統（自然語言處理、機器翻譯、智能檢索）專家系統（自然語言處理、機器翻譯、智能檢索）我國計算機發展歷史我國計算機發展歷史l華羅庚和我國第一個計算機科研小組華羅庚和我國第一個計算機科研小組 l華羅庚教授是我國計算技術的奠基人和最主華羅庚教授

19、是我國計算技術的奠基人和最主要的開拓者之一。當馮要的開拓者之一。當馮諾依曼開創性地提諾依曼開創性地提出并著手設計存儲程序通用電子計算機出并著手設計存儲程序通用電子計算機EDVACEDVAC時，正在美國時，正在美國PrincetonPrinceton大學工作的華羅庚教大學工作的華羅庚教授參觀過他的實驗室，并經常與他討論有關授參觀過他的實驗室，并經常與他討論有關學術問題，華羅庚教授學術問題，華羅庚教授19501950年回國，年回國，19561956年年籌建中科院計算技術研究所時，華羅庚教授籌建中科院計算技術研究所時，華羅庚教授擔任籌備委員會主任。擔任籌備委員會主任。我國電子計算機的研究狀況我國電子

20、計算機的研究狀況 從從19531953年開始的，年開始的，19581958年研制出第一臺計算機，年研制出第一臺計算機，即即103103型通用數字電子計算機，它屬于第一代型通用數字電子計算機，它屬于第一代電子電子管管計算機。計算機。我國相繼研制出第二代、第三代計算機。我國相繼研制出第二代、第三代計算機。1.1.2 1.1.2 計算機的發展計算機的發展19831983年的年的“銀河銀河-”-”巨型計算機巨型計算機 (1(1億次億次s)s)1.1.2 1.1.2 計算機的發展計算機的發展19921992年的巨型計算機年的巨型計算機“銀河銀河-”-” (10 (10億次億次s)s)1.1.2 1.1.

21、2 計算機的發展計算機的發展20002000年的巨型計算機年的巨型計算機“神威神威-”-” (3840 (3840億次億次s)s)在當時世界上已投入商業運行的前在當時世界上已投入商業運行的前500500名高性能計算機中排名高性能計算機中排4848位位1.1.2 1.1.2 計算機的發展計算機的發展20042004年，上海超級計算中心的曙光年，上海超級計算中心的曙光4000A4000A運算速度達到每秒運算速度達到每秒1010萬億次，在世界前萬億次，在世界前500500名高性能計算機中排第名高性能計算機中排第1010位位1.1.2 1.1.2 計算機的發展計算機的發展超級計算機超級計算機“曙光曙光

22、5000”5000”研制成功研制成功2008-62008-6運算速度達到每秒運算速度達到每秒230萬億次萬億次1.1.2 1.1.2 計算機的發展計算機的發展l20102010年年1111月，國際月，國際TOP500TOP500組織公布了最新全球超級計算機前組織公布了最新全球超級計算機前500500強排行強排行榜，中國首臺千萬億次超級計算機系統榜，中國首臺千萬億次超級計算機系統“天河一號天河一號”雄居第一。雄居第一。l其實測運算速度可以達到每秒其實測運算速度可以達到每秒25702570萬億次。萬億次。1.1.2 1.1.2 計算機的發展計算機的發展l 目前（目前（20132013年年2 2月）

23、，國際超級計算機月），國際超級計算機TOP500TOP500組織公布了第組織公布了第3636屆世界超級屆世界超級計算機計算機500500強排名榜，強排名榜，“天河一號天河一號”超級計算機以峰值速度超級計算機以峰值速度47004700萬億次、萬億次、持續速度持續速度25662566萬億次每秒浮點運算的優異性能再次位居世界第一。萬億次每秒浮點運算的優異性能再次位居世界第一。l計算機的種類很多，通常按不同的標準有不同的分類：計算機的種類很多，通常按不同的標準有不同的分類：1.1.電子計算機從電子計算機從原理上原理上可分為三類：可分為三類： 模擬式計算機模擬式計算機：其處理的電信號在時間上是連續的，這

24、種信號：其處理的電信號在時間上是連續的，這種信號稱為模擬量。稱為模擬量。 數字式計算機數字式計算機：其處理的電信號在時間上是斷續的，這種信號：其處理的電信號在時間上是斷續的，這種信號稱為數字量。稱為數字量。 混合式計算機混合式計算機1.1.3 1.1.3 計算機的分類計算機的分類010011100數字信號模擬信號在電學中具有兩種穩定狀態以代表在電學中具有兩種穩定狀態以代表0 0和和1 1的東西很多。的東西很多。例如：電壓的高和低，開關的開和關，脈沖的有和例如：電壓的高和低，開關的開和關，脈沖的有和無，晶體管的導通和截止等等。無，晶體管的導通和截止等等。1.1.3 1.1.3 計算機的分類計算機

25、的分類2.2.按構成計算機的基本按構成計算機的基本元件元件可分為四類：電子管計算機；晶體可分為四類：電子管計算機；晶體管計算機；集成電路計算機；大規模或超大規模集成電路計管計算機；集成電路計算機；大規模或超大規模集成電路計算機。算機。3.3.按按用途用途可分為可分為專用計算機專用計算機( (為某種特定目的所設計制造的計算為某種特定目的所設計制造的計算機，其適用范圍窄機，其適用范圍窄) )和和通用計算機通用計算機( (目前廣泛應用的計算機，目前廣泛應用的計算機，可用于解決各種類型的問題可用于解決各種類型的問題) )兩大類。兩大類。4.4.根據計算機根據計算機運算速度運算速度的快慢、的快慢、存貯容

26、量存貯容量的大小、的大小、功能功能的強弱，的強弱，一般分為巨型機、大型機、中型機、小型機和微型機五類。一般分為巨型機、大型機、中型機、小型機和微型機五類。1.1.3 1.1.3 計算機的分類計算機的分類1 1、科學計算：完成數學問題的計算。、科學計算：完成數學問題的計算。2 2、數據處理：對大量的數據及時記錄、整理、統計并加工成人們所需要的、數據處理：對大量的數據及時記錄、整理、統計并加工成人們所需要的形式。形式。3 3、過程控制：指用計算機及時采集檢測數據，按最佳值迅速對控制對象進、過程控制：指用計算機及時采集檢測數據，按最佳值迅速對控制對象進行自動調節控制。行自動調節控制。4 4、計算機輔

27、助系統：主要包括計算機輔助設計、計算機輔助制造和計算機、計算機輔助系統：主要包括計算機輔助設計、計算機輔助制造和計算機輔助教育等。輔助教育等。5 5、人工智能：使計算機模擬人類的智能活動：學習、理解、判斷、識別、人工智能：使計算機模擬人類的智能活動：學習、理解、判斷、識別、推理和問題求解等。推理和問題求解等。6 6、多媒體技術：計算機對文本、圖形、圖像、音頻和視頻等多種媒體的數、多媒體技術：計算機對文本、圖形、圖像、音頻和視頻等多種媒體的數據信息，進行采集、存儲、傳送、編輯和再現等處理技術。據信息，進行采集、存儲、傳送、編輯和再現等處理技術。7 7、網絡應用、網絡應用1.1.4 1.1.4 計

28、算機的應用計算機的應用1.21.2 計算機中數和字符的表示計算機中數和字符的表示l.1數的進制數的進制l.2不同進制數之間的轉換不同進制數之間的轉換l.3計算機中數的表示計算機中數的表示l.4計算機中字符的表示計算機中字符的表示日常生活中，人們廣泛使用十進制數，任意一個十日常生活中，人們廣泛使用十進制數，任意一個十進制數進制數(1234)(1234)1010可表示為：可表示為：(1234)(1234)1010= 1= 110103 3+2+210102 2+3+310101 1+4+410100 0u(1234)(1234)101

29、0的下標的下標1010表示十進制，該數共有表示十進制，該數共有4 4位位u每位可以是每位可以是0 09 9十個數字中的任意一個十個數字中的任意一個u根據每位所處位置而賦以一個固定的單位值根據每位所處位置而賦以一個固定的單位值1010i i稱之為稱之為權權u式中的式中的1010稱為稱為基數基數或或“底底”1.2.1 1.2.1 數的進制數的進制數位、基數、位權數位、基數、位權l數位是指數碼在一個數中所處的位置；數位是指數碼在一個數中所處的位置；l基數是指在某種進位計數制中，每個數位上所基數是指在某種進位計數制中，每個數位上所能使用的數碼的個數。能使用的數碼的個數。 l對于對于N N進制數，整數部

30、分第進制數，整數部分第i i位的位權為位的位權為N Ni-1i-1，而小數部分第而小數部分第j j位的位權為位的位權為N N-j -j 1.1.十進制（十進位記數制）十進制（十進位記數制）l具有十個不同的數碼符號具有十個不同的數碼符號0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9，其基數為，其基數為1010；十進制數的特點是十進一。；十進制數的特點是十進一。l（10111011）1010 =1 =11010 3 3 +0+010102 2+1+110101 1+1+110100 01.2.1 1.2.1 數的進制數的進制2.2.八進制（八進位記數制）八進制（八進

31、位記數制）l具有八個不同的數碼符號具有八個不同的數碼符號0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7，其基數為其基數為8 8；八進制數的特點是逢八進一。；八進制數的特點是逢八進一。 l（10111011）8 8 =1 =18 8 3 3 +0+08 82 2+1+18 81 1+1+18 80 0 = =（521521）10101.2.1 1.2.1 數的進制數的進制3.3.十六進制（十六進位記數制）十六進制（十六進位記數制）l具有十六個不同的數碼符號具有十六個不同的數碼符號0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9、A A、B B、C C

32、、D D、E E、F F，其基數為，其基數為1616；十六進；十六進制數的特點是逢十六進一。制數的特點是逢十六進一。l（10111011）1616=1=116163 3 +0+016162 2+1+116161 1+1+116160 0 = =（41134113）10101.2.1 1.2.1 數的進制數的進制4.4.二進制（二進位二進制（二進位記數記數制）制）l二進制中只有兩個數：二進制中只有兩個數：0 0和和1 1。二進制數的基數為。二進制數的基數為2 2，其特點是逢二進一。其特點是逢二進一。32102(1011)1 20 21 21 2 1.2.1 1.2.1 數的進制數的進制進制表示進

33、制表示l在數字后加字母在數字后加字母B B表示二進制數表示二進制數l加字母加字母O O表示八進制數表示八進制數l加字母加字母D D表示十進制數表示十進制數l加字母加字母H H表示十六進制數。表示十六進制數。 1.2.2 1.2.2 不同進制數之間的轉換不同進制數之間的轉換l用計算機處理十進制數，必須把它轉化成二進制用計算機處理十進制數，必須把它轉化成二進制數才能被計算機接受數才能被計算機接受; ;l同理，計算機的運算結果應將二進制數轉換成人同理，計算機的運算結果應將二進制數轉換成人們習慣的十進制數。這就產生了不同進制數之間們習慣的十進制數。這就產生了不同進制數之間的轉換問題。的轉換問題。 1.

34、 1.十進制數與二進制數之間的轉換十進制數與二進制數之間的轉換 （1 1）十進制整數轉換成二進制整數）十進制整數轉換成二進制整數除以除以2 2取余法取余法：把被轉換的十進制整數反復地除：把被轉換的十進制整數反復地除以以2 2，直到商為，直到商為0 0，所得的余數（從未位讀起）就，所得的余數（從未位讀起）就是該數的二進制表示。是該數的二進制表示。 1.2.2 1.2.2 不同進制數之間的轉換不同進制數之間的轉換例例: :將十進制數將十進制數116116轉換為二進制數轉換為二進制數2 2 116 116 2 2 58 5800 2 2 29 2900 2 14 2 1411 2 7 2 700 2

35、 3 1 2 3 1 2 1 2 111 0 011反復的除以反復的除以2 2 每次的商每次的商 每次的余數每次的余數 所以所以 (116)(116)10 10 = (1110100)= (1110100)2 2(低位)(高位)108是是“除以除以8取取余法余法”；10 16是是“除以除以16取余法取余法”。（2 2）十進制小數轉換成二進制小數）十進制小數轉換成二進制小數將十進制小數連續乘以將十進制小數連續乘以2 2，選取進位整數，選取進位整數，直到滿足直到滿足精度要求為止。精度要求為止。簡稱簡稱“乘以乘以2 2取整法取整法”。例如：求。例如：求 (0.625)(0.625)1010 =(?)

36、 =(?)2 2 0.625 2(高位高位) 第一位小數第一位小數1. (十分位十分位) 250 2 第二位小數第二位小數0. (百分位百分位) 500 2(低位低位) 第三位小數第三位小數1. (千分位千分位) 000(0.625)10 =(0.101)2 10 8是是“乘以乘以8取取整法整法”;10 16是是“乘以乘以16取整法取整法”。（3 3）二進制數轉換成十進制數）二進制數轉換成十進制數l將二進制數按將二進制數按權（權（2 2i i）展開求和即可展開求和即可 例如：例如：(10001100.101)(10001100.101)2 2 = ( = ( ？) )1010 1 12 27

37、7+0+02 26 6+0+02 25 5+0+02 24 4+0+02 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+0+02 20 0+1+12 2-1-1+0+02 2-2-2+1+12 2-3-3 =128+0+0+0+8+4+0+0+0.5+0+0125=140.625=128+0+0+0+8+4+0+0+0.5+0+0125=140.625 所以：所以：(10001100.101)(10001100.101)2 2 = (140.625) = (140.625)10101.2.2 1.2.2 不同進制數之間的轉換不同進制數之間的轉換 2. 2. 二進制與八進制之間的轉換二進制與

38、八進制之間的轉換 （1 1）二進制數轉換成八進制數）二進制數轉換成八進制數l 二進制數和八進制數之間存在特殊關系，即二進制數和八進制數之間存在特殊關系，即8=28=23 3; ;具體轉換方法是：具體轉換方法是：從小數點開始，從小數點開始，整數部分從右向左整數部分從右向左3 3位一組位一組，小數部分小數部分從左向右從左向右3 3位一組位一組，不足三位用，不足三位用0 0補足，寫成對應的八進補足，寫成對應的八進制數即可。制數即可。1.2.2 1.2.2 不同進制數之間的轉換不同進制數之間的轉換例子：例子： (1111011) (1111011)2 2 = (?)= (?)8 8 001111011

39、 二二 進進 制制173八八 進進 制制(1111011)2 = (173)8 1.2.2 1.2.2 不同進制數之間的轉換不同進制數之間的轉換（2 2）八進制數轉換成二進制數）八進制數轉換成二進制數 l以小數點為界，向左或向右每一位八進制數用相應以小數點為界，向左或向右每一位八進制數用相應的的三位二進制數取代三位二進制數取代，然后將其連在一起即可。例，然后將其連在一起即可。例如如: (173): (173)8 8 = ( ? )= ( ? )2 2 173 八 進 制001111011二 進 制二進制數和二進制數和16進進制數之間存在特殊制數之間存在特殊關系，即關系，即16=2 24 4 (

40、173)8 = (001111011)2數的二、十、十六進制數表示對照表（表數的二、十、十六進制數表示對照表（表1-21-2） 二進制二進制 十進制十進制 十六進制十六進制二進制二進制 十進制十進制 十六進制十六進制0000 0 01001 9 90001 1 11010 10 A0010 2 21011 11 B0011 3 31100 12 C0100 4 41101 13 D0101 5 51110 14 E0110 6 61111 15 F0111 7 71000 8 8練習題練習題 l進制的轉換：進制的轉換： 1 1）把二）把二十進制數：（十進制數：（101.111101.111）2

41、 2 2 2）把十）把十二進制數：（二進制數：（74.2574.25）10103 3）把二）把二八八進制數：（進制數：（11011.1001111011.10011）2 2 4 4）把二）把二十六進制數：十六進制數：(11.11)(11.11)2 2 5 5）把十六）把十六二進制數二進制數: : (1FFF)(1FFF)1616 答案：答案：1 1）把二）把二十進制數：（十進制數：（101.111101.111）2 2 l將二進制數按將二進制數按權（權（2 2i i）展開求和展開求和l（101.111101.111）2 2 = 1= 12 22 2 + 0+ 02 21 1 + 1+ 12 2

42、0 0 + + 1 12 2-1-1+1+12 2-2-2+1+12 2-3-3 = = （5.8755.875）10102 2）把十）把十二進制數：（二進制數：（74.2574.25）1010l整數部分：除以整數部分：除以2 2取余法取余法l小數部分：乘以小數部分：乘以2 2取整法取整法l最后把最后把2 2個部分的結果連接起來個部分的結果連接起來l（74.2574.25）10 10 = = （1001010.01)1001010.01) 2 23 3）把二）把二八八進制數：（進制數：（11011.1001111011.10011）2 2 l3 3位一組對應法位一組對應法l（011011 01

43、1011. .100100 110110）2 2 = = （33.46)33.46) 8 84 4）把二）把二十六進制數：十六進制數：(11.11)(11.11)2 2 l4 4位一組對應法位一組對應法l（00110011. .11001100）2 2 = = （3.C)3.C) 16 165 5）把十六）把十六二進制數二進制數: : (1FFF)(1FFF)1616 l4 4位一組對應法位一組對應法l（1FFF1FFF）1616 = = （1 1 11111111 11111111 11111111) ) 2 21.2.3 1.2.3 數在計算機中的表示數在計算機中的表示l在計算機中，所有的

44、數據、指令以及一些符號等都在計算機中，所有的數據、指令以及一些符號等都是用特定的是用特定的二進制代碼二進制代碼表示的。表示的。l把一個數在計算機內二進制的表示形式稱為把一個數在計算機內二進制的表示形式稱為機器數機器數，該數稱為這個機器數的該數稱為這個機器數的真值真值。 機器數具有下列機器數具有下列3 3個特點個特點-1-1：1.1.機器數有固定的位數機器數有固定的位數l它所表示的數受到固定位數的限制，具有一定的范它所表示的數受到固定位數的限制，具有一定的范圍，超過這個范圍就會產生圍，超過這個范圍就會產生“溢出溢出”。l例如，一個例如，一個8 8位機器數，所能表示的無符號整數的位機器數，所能表示

45、的無符號整數的最大值是全最大值是全“1”1”：1111111111111111，即十進制數，即十進制數255255。如。如果超過這個值，就會產生果超過這個值，就會產生“溢出溢出”。機器數具有下列機器數具有下列3 3個特點個特點-2-2：2.2.機器數把其真值的符號數字化機器數把其真值的符號數字化l機器數中規定的符號位（一般是最高位）取機器數中規定的符號位（一般是最高位）取0 0或或1 1，來分別表，來分別表示其值的正或負（示其值的正或負（0 0表示正數，表示正數，1 1表示負數）。表示負數）。l例如，一個例如，一個8 8位機器數，其最高位是符號位，那末對于位機器數，其最高位是符號位，那末對于0

46、010111000101110和和1001001110010011，其真值分別為十進制數，其真值分別為十進制數+46+46和和-19-19。3.3.機器數中，采用定點和浮點機器數中，采用定點和浮點2 2種方式來表示小數點的位置種方式來表示小數點的位置定點表示法定點表示法定點表示是把定點表示是把小數點約定在機器數的某一個固定的位置上小數點約定在機器數的某一個固定的位置上定點純小數定點純小數（不含整數位的數）（不含整數位的數）: :小數點固定在符號位之后。小數點固定在符號位之后。0 0. .00100110010011定點整數定點整數: :小數點固定在數值的最后一位之后。小數點固定在數值的最后一位

47、之后。1001110011. .例如字長為例如字長為1616時，數據時，數據“-2-2-15-15”和和“+32767”+32767”用定用定點表示法如下。點表示法如下。機器數具有下列機器數具有下列3 3個特點個特點-3-3：數的定點表示法數的定點表示法-2-2-15-15+32767+32767浮點表示法浮點表示法浮點表示法是指表示一個數時，其浮點表示法是指表示一個數時，其小數點的位置是浮動的小數點的位置是浮動的。它實際上是數的它實際上是數的科學記數法（指數記數法）科學記數法（指數記數法）在計算機中的具在計算機中的具體實現。體實現。例如，例如，1010.11=0.1010111010.11=

48、0.1010112 24 4 =0.101011=0.1010112 2100100。100100稱為稱為階碼階碼，是一個二進制整數（，是一個二進制整數（定點整數定點整數），（），（100100）2 2=(4)=(4)1010 ；0.1010110.101011稱為稱為尾數尾數，是一個二進制小數（，是一個二進制小數（定點純小數定點純小數）。）。l在數的浮點表示中，一個數由兩部分組成：在數的浮點表示中，一個數由兩部分組成：l其一是其一是階碼階碼部分（表示數的指數記數法中的指數，記為部分（表示數的指數記數法中的指數，記為E E）；）；l其二是其二是尾數尾數部分（相當于指數記數法中的尾數，記為部分（

49、相當于指數記數法中的尾數，記為M M），），l因此對于一個數因此對于一個數N N， 通過浮點表示法可以表示通過浮點表示法可以表示 （注意：（注意：E E和和M M中都包含有各自的符號位）為：中都包含有各自的符號位）為：N N=2=2E EM M3232位浮點數的結構位浮點數的結構N=2EM其中，階碼占其中，階碼占8位，尾數占位，尾數占24位位2-50.1110.4字符在計算機中的表示字符在計算機中的表示1 1、西文字符在計算機中的表示、西文字符在計算機中的表示 在計算機內必須要引入文字、字母以及某些專用符號，以便在計算機內必須要引入文字、字母以及某些專用符號，以便表示文字語

50、言、邏輯語言等信息如：英文字母、標點符號、表示文字語言、邏輯語言等信息如：英文字母、標點符號、十進制數以及諸如十進制數以及諸如$ $、% %、 等符號。等符號。 在計算機內部，各種字符必須用一種在計算機內部，各種字符必須用一種二進制二進制代碼來表示。代碼來表示。l 目前國際上普遍采用的一種字符系統是目前國際上普遍采用的一種字符系統是7 7位的位的ASCIIASCII碼碼: :（American Standard Code for Information American Standard Code for Information Interchange Interchange 美國標準信息交換

51、代碼）美國標準信息交換代碼）l 包括包括1010個十進制數碼，個十進制數碼，2626個英文字母和一定數量的專個英文字母和一定數量的專用符號，如用符號，如$ $、% %、 、* *等總共約等總共約128128個元素。個元素。l 表表1-3 1-3 空振鈴回車2 2、漢字在計算機中的表示、漢字在計算機中的表示l 由于漢字是象形文字，不同于英文、法文等拼音文由于漢字是象形文字，不同于英文、法文等拼音文字，因此用計算機進行漢字信息處理，遠比進行西字，因此用計算機進行漢字信息處理，遠比進行西文信息處理要復雜得多。文信息處理要復雜得多。l 必須要解決漢字的輸入、輸出以及在計算機內部的必須要解決漢字的輸入、

52、輸出以及在計算機內部的編碼問題，即漢字的編碼問題，即漢字的輸入碼、字形碼和機內碼輸入碼、字形碼和機內碼的問的問題。題。（1 1）輸入碼）輸入碼 l 目前，有多種漢字輸入編碼，它們主要有以下幾種類型：目前，有多種漢字輸入編碼，它們主要有以下幾種類型：數字編碼數字編碼: :數字編碼實質上是一種表格編碼，如區位碼、電報碼等，數字編碼實質上是一種表格編碼，如區位碼、電報碼等，它們都是用一定位數的數字作為漢字的輸入編碼。（例如：壓它們都是用一定位數的數字作為漢字的輸入編碼。（例如：壓49254925）數字編碼的優點是無重碼，缺點是代碼難以記憶。數字編碼的優點是無重碼，缺點是代碼難以記憶。字音編碼字音編碼

53、：拼音碼。優點是不需訓練和記憶，缺點是輸入重碼率很高，：拼音碼。優點是不需訓練和記憶，缺點是輸入重碼率很高，必須進行同音字選擇。必須進行同音字選擇。字形編碼字形編碼：字形編碼是根據漢字字形的一種編碼，如五筆字型碼等。：字形編碼是根據漢字字形的一種編碼，如五筆字型碼等。l為了解決漢字的編碼問題，我國陸續公布了多個中文編碼標為了解決漢字的編碼問題，我國陸續公布了多個中文編碼標準，其中準，其中GB2312GB23128080是目前使用最多的是目前使用最多的漢字編碼標準漢字編碼標準。該標。該標準是基于準是基于區位碼區位碼設計的，一個漢字的編碼由它所在的區號和設計的，一個漢字的編碼由它所在的區號和位號組

54、成，稱為區位碼。其中共含有位號組成，稱為區位碼。其中共含有67636763個簡化漢字和個簡化漢字和682682個個漢字符號。漢字符號。l在該標準的漢字編碼表中，漢字和符號按區位排列，共分成在該標準的漢字編碼表中，漢字和符號按區位排列，共分成了了9494個區個區，每個區有，每個區有9494個位個位。其中。其中01-0901-09區是符號、數字區，區是符號、數字區，16-8716-87區是漢字區，區是漢字區，10-1510-15和和88-9488-94是未定義的空白區。是未定義的空白區。l例如：例如：“啊啊”字區位碼為字區位碼為“1601”1601” 。區位碼區位碼 國標漢字區位碼表國標漢字區位碼

55、表區位碼區位碼 2 2）漢字的機內碼）漢字的機內碼l保存一個漢字的區位碼要占用保存一個漢字的區位碼要占用兩個字節，區號、位號各占一個字節。兩個字節，區號、位號各占一個字節。l為了避免漢字區位碼與為了避免漢字區位碼與ASCIIASCII碼無法區分，漢字在計算機內的保存采用碼無法區分，漢字在計算機內的保存采用了機內碼，也稱了機內碼，也稱漢字的內碼漢字的內碼。目前占主導地位的漢字機內碼是將區碼和位碼。目前占主導地位的漢字機內碼是將區碼和位碼分別加上數分別加上數A0HA0H作為機內碼。作為機內碼。l例如：例如：“啊啊”字的區位碼（字的區位碼（1616 0101）的十六進制表示為）的十六進制表示為100

56、11001H H，而，而“啊啊”字的機內碼則為字的機內碼則為B0A1B0A1H H。這樣漢字機內碼的兩個字節的。這樣漢字機內碼的兩個字節的最高位均為最高位均為“1”1”（B0H=B0H=1 101100000110000，A1H=A1H=1 101000010100001），很容易與西文的，很容易與西文的ASCIIASCII碼區分。碼區分。l以以GB2312GB23128080國家標準制定的漢字機內碼也稱為國家標準制定的漢字機內碼也稱為GB2312GB2312碼。它和國標區碼。它和國標區位碼的換算關系是：位碼的換算關系是： 機內碼機內碼= =區位碼區位碼+A0A0H+A0A0H 3 3）字形碼

57、）字形碼 顯示或打印輸出漢字，必須提供漢字的字形碼。顯示或打印輸出漢字，必須提供漢字的字形碼。漢字字形碼是漢字字符形狀的表示，一般可用漢字字形碼是漢字字符形狀的表示，一般可用點點陣陣表示。表示。常見的漢字點陣有：常見的漢字點陣有：1616點陣（占點陣（占32字節）、字節）、2424點陣點陣（占（占72字節）、字節）、4848點陣（占點陣（占648字節）等。字節）等。字模點陣的信息量很大，只能用于構成漢字庫，不能用于機字模點陣的信息量很大，只能用于構成漢字庫，不能用于機內存儲，當顯示或打印輸出時才檢索字庫，得到字模點陣，內存儲，當顯示或打印輸出時才檢索字庫，得到字模點陣，輸出字形至輸出設備。輸出

58、字形至輸出設備。第一、第二字節第一、第二字節: 1FH、7FH(0001,1111，0111,1111)第三、第四字節：第三、第四字節：09、02第五、第六字節：第五、第六字節：09、02第七、第八字節：第七、第八字節：0A、3A 第第29、第、第30字節：字節：第第31、第、第32字節：字節：08、064 4）漢字處理的過程）漢字處理的過程l計算機對漢字的輸入、保存和輸出過程中這樣的：計算機對漢字的輸入、保存和輸出過程中這樣的：在輸入漢字時，操作者在鍵盤上鍵入在輸入漢字時，操作者在鍵盤上鍵入輸入碼輸入碼通過通過輸入碼找到漢字的輸入碼找到漢字的國標區位碼國標區位碼，再計算出漢字的，再計算出漢字

59、的機機內碼內碼后內碼保存后內碼保存而當顯示或打印漢字時，則首先而當顯示或打印漢字時，則首先從指定地址取出漢字的內碼，根據內碼從字模庫中從指定地址取出漢字的內碼，根據內碼從字模庫中取出漢字的取出漢字的字形碼字形碼，再通過一定的軟件轉換，將字，再通過一定的軟件轉換，將字形輸出到屏幕或打印機上。形輸出到屏幕或打印機上。1.31.3 計算機系統計算機系統l.1計算機系統的組成計算機系統的組成l.2計算機的工作原理計算機的工作原理l.3計算機的硬件系統計算機的硬件系統l.4計算機的軟件系統計算機的軟件系統1.3.1 1.3.1 計算機系統的

60、組成計算機系統的組成l一個完整的計算機系統是由一個完整的計算機系統是由硬件系統硬件系統和和軟件系統軟件系統兩兩大部分組成的，如圖所示。大部分組成的，如圖所示。硬件（硬件（HardwareHardware）也稱硬設備，是指計算機的各種看得見、也稱硬設備，是指計算機的各種看得見、摸得著實實在在的裝置，是計算機系統的物質基礎。摸得著實實在在的裝置，是計算機系統的物質基礎。軟件（軟件（SoftwareSoftware）是指所有應用計算機的技術，即看不見是指所有應用計算機的技術，即看不見摸不著的程序和數據。摸不著的程序和數據。 硬件和軟件的關系硬件和軟件的關系 硬件是軟件建立和依托的基礎，軟件是計算機系