信息學奧賽計算機基

礎知識復習材料

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信息學奧賽計算機基礎知識復習材料

第一章計算機的概念、誕生與發展、應用、分類

一、計算機的概念：是一種能迅速而高效的自動完成信息處理的電子

設備，它能按照程序對信息進行加工、處理、存儲。

階段時間邏輯器件應用范圍

第一代1946——1958真空電子管科學計算、軍事研究

第二代1959——1964晶體管數據處理、事物處理

第三代1965——1970中小規模集成電路包括工業控制的各個領域

第四代1971——至今大規模或超大規模集成電路應用到了各個領域

三、計算機的主要特點

1、驚人的運算速度；2、很高的計算機精度；3、超強的存儲能力；

4、準確的邏輯判斷能力；5、自動控制能力。

四、計算機的主要應用：

1、數值計算：

2、數據和信息處理：其特點是數據量大，但計算相對簡單。其中數

據泛指計算機能處理的各種數字、圖形、文字，以及聲音、圖像等信息。

數據處理指對數據的收集、存儲、加工、分析和傳送的全過程。

3、過程控制：是生產自動化的重要技術內容和手段，是由計算機對

所采集到的數據按一定方法經過計算，然后輸出到指定執行機構去控制生

產的過程。

4、計算機輔助系統：是指利用計算機幫助人們完成各種任務，包括

計算機輔助設計0、計算機輔助制造()、計算機輔助測試0、計算機輔助

教學()等。

：即的縮寫，名稱為：計算機輔助設計。

：即的縮寫，名稱為：計算機輔助制造。

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:的縮寫，名稱為：計算機輔助教學。

:即的縮寫，名稱為：計算機輔助測試。

:即的縮寫，名稱為：計算機輔助工程。

5、人工智能：是指用計算機模擬人腦的思維過程，是計算機應用的

重要領域。

五、計算機分類：

1、按規模分：巨型、大型、中型、小型、微型計算機。我們學校和

家庭使用的計算機都微型計算機，簡稱微機，又稱個人計算機，或簡稱

機。

2、按用途分：專業計算機、通用計算機。

3、按原理分：模擬計算機、數字計算機。

六、微型機的主要技術指標

1、字長：指計算機能夠直接處理的二進制數據的位數。單位為位

()0

2、主頻：指計算機主時鐘在一秒鐘內發出的脈沖數，在很大程度上

決定了計算機的運算速度。

3、內存容量：是標志計算機處理信息能力強弱的一向技術指標。單

位為字節()。

811024110241

4、外存容量：一般指軟盤、硬盤、光盤。

七、微型計算機時代

1、第一代微型計算機通常把及其兼容機稱為第一代微型計算機。

2、第二代微型計算機286機及其兼容機被稱為第二代微型計算

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機。

3、第三代微型計算機386微機被稱為第三代微型計算機。

4、第四代微型計算機486微機被稱為第四代微型計算機。

5、第五代微型計算機1993年公司推出了芯片。

八、多媒體計算機

什么是多媒體技術？以前的個人電腦只能處理文字和數字，這就是單

媒體。現在，個人電腦不僅能處理文字和數字，而且還能處理圖像，文

本，音頻，視頻等多種媒介，這就是多媒體。多媒體是將計算機，電視

機，錄相機和游戲機等技術融為一體，形成電腦與用戶之間可以相互交流

的操作環境。它可以接收外部圖像，聲音，各種媒體信息，經計算機加工

處理后以圖片，文字，聲音，動畫等多種方式輸出，實現輸入輸出方式的

多元化，計算機只能輸入輸出文字，數據的局限，計算機開始能說會唱起

來。

一臺標準多媒體計算機包括主機，帶音頻視頻功能的顯示器，聲像輸

入輸出裝置，通信與控制端口，只光盤驅動器，多媒體操作系統及應用軟

件。多媒體計算機與現代通信技術的結合構成了多媒體通信。

二、計算機的誕生與發展

1、誕生：1946年，美國為計算彈道軌跡而研制成功了世界第一臺計

算機，名字叫（埃尼阿克）C在賓西法尼亞大學誕生。2、發展：

第二章計算機硬件系統

計算機系統由硬件系統r硬件系統

j操作系統

和軟件系統組成。硬件是軟計算機系統＜J語言處理程序

「系統軟件數據庫管理系統

，軟件系統，〔服務程序.

件賴以生存的驅殼，軟件卻

應用軟件

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是硬件的靈魂。光只有硬件的裸機是無法工作的，而軟件則必須存放在硬

件中。

圖2-1

一、馮?諾依曼式的計算機體系結構

1、存儲程序式計算機：先將解題步驟用計算機語言寫好，存儲到計

算機的存儲器中，然后在控制器的控制下按步驟執行。

2、集中順序過程控制：由控制器集中控制，嚴格按照程序的次序執

行。

二、硬件系統

「運算器［中央處理器(CPU)計算機硬件是指有形的物理設

控制器)］主機

《存儲器」’備，它是計算機系統中實際物理設備

I輸出設備)外部設備的總稱，由各種元器件和電子線路組

成。圖2-2計算機硬件系統主要包括運算器、控制器、存儲器(分為主

存儲器、輔助存儲器)、輸入設備、輸出設備，并且由總線將它們連接在

一起。其中：

1、運算器是對數據進行運算和加工，完成算術和邏輯運算的部件；

2、控制器是計算機的指揮中心，控制各部分協調工作，完成對指令的解

釋和執行；運算器和控制器被集成在一起，統稱為中央處理器，簡稱

(),是計算機的“中樞神經”。中央處理器是計算機的心臟，品

質的高低直接決定了計算機系統的檔次。能夠處理數據的位數是的一個最

重要的品質標志。人們通常所說的8位機、16位機、32位機即指可同時

處理8位、16位、32位的二進制數據。

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、主存儲器構成了計算機的主機，輸入/輸出設備和輔助存儲器則統

稱為外部設備，簡稱外設。

/士左，由左隨機存儲器（RAM）

主存（內存上只讀存儲器（ROM）圖2-3存儲器是記憶部件，用于存放

存儲器《

［輔存（外存）J需程序和數據。

硬盤

L光盤3、主存儲器又稱內存或主存，

它直接與交換信息，是計算機的工作存儲器，即當前正在運行的數據和程

序都必須存放在主存內，它的存取速度快但容量較小（容量太大，成本昂

貴）。

主存又可分為隨機存儲器（）和只讀存儲器（）兩類。隨機存儲器中

的內容可以進行讀寫操作，但斷電時中的信息會丟失。的內容只能反復讀

取，而不能重新寫入，因此在中存放固定不變的程序和數據，斷電后其內

容仍然保留。

4、輔助存儲器又稱外存，它需要通過內存才能與聯系，輔助存儲器

存取速度慢而容量較大。

硬磁盤（）：容量大、速度快、價格高。

軟磁盤（）：容量小，速度慢，便于攜帶、價廉。

光盤（）：容量較大、價格便宜、便于攜帶。

信息的輸入和輸出要通過輸入/輸出設備來完成。

5、輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀、數碼相機（）、數碼攝相機

O等向計算機輸入數據與指令的設備。

1）文字輸入設備：鍵盤、磁卡閱讀機、條形碼閱讀機、紙帶閱讀

機、卡片閱讀機等；

2）圖形輸入設備：光筆、鼠標器、數字化儀、觸摸屏等；

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3）圖像輸入設備：掃描儀、數字式照相機、攝像頭等；

4）音頻處理設備：聲卡。

6、輸出設備：顯示器、打印機、音箱等向操作提供輸出結果的設

1）顯示設備：分辨率：如800X600像素（）；顯示適配器（顯

卡）；

2）打印設備：擊打式：如點陣（針式）打印機；非擊打式：如噴墨

式打印機、激光打印機；

7、總線是連接計算機中各組成部件的一組物理信號線及相關的控制

電路，總線一般都指系統總線。系統總線上有三類信號：數據信號、地址

信號和控制信號。負責在部件間

外存儲器

傳輸數據的一組信號線稱為數據

程序數據f輸入設備f內存儲器+?運算器總線（）；負責指出數據存放的

輸入指令鬻命令操存儲位置的一組信號線（也可標

命令作

命識是哪一個I/O設備）稱為地址

令

?—輸出設備控制蟲-----------總線o；在傳輸與交換數據時

結果輸出命令

起控制作用的一組控制信號線稱

為控制總線（）。

由運算器、存儲器、控制器、輸入、輸出設備五大基本部件組成計算

機硬件系統，工作流程如圖：

圖2-4

三、多級存貯器體系

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為提高的處理速度，當今計算機中大都配有高速緩沖存儲器（），也

稱緩存，實際上是一種特殊的高速存儲器。緩存的存取速度比內存要快，

所以就提高了處理速度。

多數現代計算機都配有兩級緩存。一級緩存也叫做主緩存，或內部

緩存，直接設計在芯片內部。一級緩存容量很小，通常在8?64之間。

二級緩存也叫外部緩存，不在內部而是獨立的芯片，其速度比一級緩存稍

慢，但容量較大，多在64~2之間。人們討論緩存時，通常是指外部緩

存。

存貯速度最快的而容量最小的要算內部的寄存器。當需要指令或數據

時，實際檢索存儲器的順序是：首先檢索一級緩存，然后二級緩存，再往

后是。即寄存器一一級緩存一主存一二級緩存一輔存。

第三章計算機軟件系統

計算機軟件又稱計算機程序，是控制計算機實現用戶需求的計算機操

作以及管理計算機自身資源的指令集合，是指在硬件上運行的程序和相關

的數據及文檔，是計算機系統中不可缺少的主要組成部分，可分成兩大部

分：系統軟件和應用軟件。

一、系統軟件：是計算機最基本的軟件，它負責實現操作者對計算最

基本的操作，管理計算機的軟件與硬件資源，具有通用性，主要由計算機

廠家和軟件公司開發提供。主要包括操作系統、語言處理程序、數據庫管

理系統和服務程序。

①操作系統：是控制和管理計算機的軟硬件資源、合理安排計算機的

工作流程以及方便用戶的一組軟件集合，是用戶和計算機的接口。、、等

是操作系統，是最常用的操作系統。

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②語言處理程序：將用匯編語言和高級語言編寫的源程序翻譯成機器

語言目標程序的程序。

③數據庫管理系統：是對計算機中所存儲的大量數據進行組織、管

理、查詢并提供一定處理功能的大型計算機軟件。

④服務程序：為計算機系統提供各種服務性、輔助性的程序。

二、應用軟件：是為解決實際問題所編寫的軟件的總稱，涉及到計算

機應用的各個領域。絕大多數用戶都需要使用應用軟件，為自己的工作和

生活服務。如字表處理軟件、、等。

根據上述軟硬件資源的關系，人們通常把一臺完整的計算機劃分成四

個結構層次，稱為四個平臺。它們從底層到高層分別為硬件平臺、系統平

臺、應用支持平臺和應用平臺。與用戶直接相關、打交道最多的是應用平

臺。

三、幾個相關概念

1、指令：指令就是指揮機器工作的指示和命令，程序就是一系列按

一定順序排列的指令，執行程序的過程就是計算機的工作過程。

一條指令包含操作碼和地址碼兩個部分，操作碼指示計算機怎么操

作，地址碼指定操作對象或操作數據在存貯器中的存放位置。

格式：

操作碼操作數地址

指令：一組二進制代碼，是規定計算機執行程序的一步操作。

程序：為解決某一問題而設計的一系列指令。

指令系統：計算機能識別并能執行的全部指令的集合。

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2、把一系列的計算機指令組織起來，用來控制計算機完成每一項任

務的指令集合，被稱為計算機程序。許多計算機程序，就構成了計算機軟

件系統。

3、機器語言

機器指令：能直接被計算機接受并執行的指令。

機器語言：由全部的機器指令構成的二進制代碼語言。

機器語言程序：用機器語言編制的程序，機器語言程序可以直接在計

算機上運行。

缺點：不便于記憶、閱讀和書寫。

4、匯編語言

匯編語言：用助記符號表示二進制代碼的語言，是機器語言的符號

化。

匯編語言程序：用匯編語言編制的程序，匯編語言程序不能直接在計

算機上運行。

匯編過程：執行匯編程序，將匯編語言程序翻譯成機器語言程序的過

程。

特點：容易記憶、便于閱讀和書寫，克服了機器語言的缺點。

5.高級語言

高級語言：是同自然語言和數學語言比較接近的計算機程序設計語

言。同樣，用高級語言編制的程序也不能直接在計算機上運行，必須將其

翻譯成機器語言程序才能為計算機所理解并執行。如：、、C語言。

將高級語言編寫的程序翻譯成機器語言程序，其翻譯過程有編譯和解

釋兩種方式。

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6、編譯：是將用高級語言編寫的源程序整個翻譯成目標程序，然后

將目標程序交給計算機運行，編譯過程由計算機執行編譯程序自動完成。

解釋：是對用高級語言編寫的源程序逐句進行分析，邊解釋、邊執行

并立即得到運行結果。解釋過程由計算機執行解釋程序自動完成，但不產

生目標程序。

特點：高級語言容易被人們掌握，用來描述一個解題過程或某一問題

的處理過程十分方便、靈活。由于它獨立于機器，因此具有一定的通用

性。

例如,字長16位的雙地址指令：01100

第15?12位為操作碼，0110表示“加”操作；

第11?6位為操作數之一地址碼，000010代表示存儲器“B”；

第5?0位為目標操作數地址碼，000100代表示存儲器“A”。

該指令在運行時，執行將存儲器A中的內容與存儲器B中的內容相

加，結果存放在存儲器A中。

機器語言形式：00100

匯編語言形式：B,A

高級語言形式：A=A+B

第四章計算機的配置

1、中央處理器：的英文全稱是〃〃，翻譯成中文就是〃中央處理器單元

〃。它在機中的作用可以說相當于大腦在人體中的作用。所有的電腦程序

都是由它來運行的。是把運算器和控制器都集成在一起的、一塊大規模集

成電路。它的體積很小，表面積只有幾個平方厘米，但它的金屬引腳（金

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手指）卻多達幾十到幾百根。選購要確定的是型號和主頻，主頻是運算速

度的標志。

2、主板：因為在電腦系統中，、、存儲設備和顯示卡等所有部件都必須

通過主板相結合，主板性能和質量的好壞將直接影響整個系統。

3、內存條：內存條是計算機的主存中的部分，因其形狀呈條狀而得名。

電腦中可插1—4條，每條的容量通常有16、32、64、128、256、512多

種。

4、顯示器：目前主要有陰極射線管（）顯示器與液晶（）顯示器。

5、顯示卡：又稱顯示適配器，它插在主板擴展槽內，負責將送來的電信

號轉化為顯示器能顯示的可視信號，傳給顯示器械。它有自己的數據處理

器與顯示內存。通過對顯卡的參數調整，可改變顯示器的分辨率。現在一

般使用的分辨率是800X600、1024X768等。

6、硬盤：硬盤是計算機主要的外存設備，幾乎所有的計算機軟件都存貯

在硬盤上。

7、軟驅：軟驅驅動軟盤高速運轉，其內部有磁頭向軟盤讀出或寫入信

息。目前軟驅只有L44一種型號。

8、光驅：光驅驅動光盤高速運轉，其內部有一激光頭，可從光盤上讀取

數據。其中只能讀取信息，不能寫入數據。光驅才能既可讀，又能向可錄

寫光盤上寫入數據。

9、聲卡：它是將計算機內電信號轉換為音箱發聲電信號的設備。

10、網卡：網卡，也稱做（，網絡接口卡），作為局域網中最基本的部件

之一，是局域網連接的重要部分。按其傳輸速度劃分，可分為10M網卡，

10/100M自適應網卡以及1000M（千兆）網卡這三種。應用最廣泛的應屬第

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二種。

調制解調器（）:它的作用是對計算機的數字信號與電話線上的模擬

信號相互轉化，將計算機與互聯網相連。將計算機數字信號轉化為電話線

上的模擬信號的過程稱為調制，反過來的過程稱為解調。人們稱這兩個過

程為模數轉換或轉換。

11、機箱電源：

12、鼠標、鍵盤和音箱：

13、打印機：有點陣打印機、噴墨打印機和激光打印機。

1）點陣打印機分9針和24針打印機兩種，24針打印機比9針打

印機打印質量高。

優點：耗材便宜。

缺點：打印速度慢，噪聲大，打印質量差。

2）噴墨打印機

優點：設備價格便宜，打印質量高于點陣打印機，可彩色打印，無噪

聲。

缺點：打印速度慢，耗材貴。

3）激光打印機

優點：打印速度快，打印質量最好，無噪聲。

缺點：設備價格高，耗材貴。打印成本最高。

第五章數制的轉換二進制、八進制、十進制、十六進制

一、十進制數

十進制數是日常生活中使用最廣的計數制。組成十進制數的符號有

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9等共十個符號，我們稱這些符號為數

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碼。

在十進制中，每一位有。?9共十個數碼，所以計數的基數為10。超

過9就必須用多位數來表示。十進制數的運算遵循：加法時：“逢十進

一”；減法時：“借一當十”。

十進制數中，數碼的位置不同，所表示的值就不相同。如：

I?6X1000

?------------8x100

6834^2x；°式中，每個對應的數碼有一個系數I。。。，I。。，10,1與之

相對應，這個系數就叫做權或位權。十進制數的位權一般表示為：IO1

式中，10為十進制的進位基數；10的i次為第i位的權；n表示相對于

小數點的位置，取整數；當n位于小數點的左邊時，依次取1、2、

3……no位于小數點的右邊時，依次取1、-2、-3……因此,634.27可以

寫為：634.27=6X102+3X10^4X10°+2X10^+7X102

在正常書寫時，各數碼的位權隱含在數位之中，即個位、十位、百位

等。

二、二進制

電子計算機處理的信息，都是僅用“0”與“1”兩個簡單數字表示的

信息，或者是用這種數字進行了編碼的信息。這種數制叫做二進制。要了

解計算機，首先要了解計算機中數的表示方法。

為了區別不同數制表示的數，通常用右括另外下標數字或字母表示數

制，十進制數用D表示，二進制用B表示，十六進制數用H表示，八進制

用0表示。

二進制計算法的特點：①二進制數只有“0”和“I”兩個數碼，基數

是2,最大的數字是1；②采用逢二進一的原則。

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二進制的位權一般表示為：2'o各位的權為以2為底的累。例如，

(01101010)各位的權自至在依次為2‘、2\2\2\2\2\2\2°。

二進制數的算術四則運算規則，除進、借位外與十進制數相同。

■二進制加法規則

0+0=01+0=1

0+1=11+1=10(紅色為進位位)

■二進制減法規則

0-0=00-1=1-借位

1-0=11-1=0

■二進制乘法規則

0X0=01X0=0

0X1=01X1=1

為了區別于十進制數，在書寫時二進制數可以用兩種方法表示：例如：

(1011.01。或1011.IBo

例如:寫出(1011.01)2的十進制數表達式。

322

(1011.01)2=1x2+0X2+1X21+1X2°+0X2'+1X2=(11.25)10

二進制的優點是：

■二進制只有“0”和“1”兩數字，很容易表示。電壓的高和低、

晶體管的截止與飽和、磁性材料的磁化方向等都可以表示為“0”和“1”

兩種狀態。

■二進制數的每一位只有0和I兩狀態，只需要兩種設備就能表示，

所以二進制數節省設備。由于狀態簡單，所以抗干擾力強，可靠性高。

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二進制的主要缺點是數位太長，不便閱讀和書寫，人們也不習慣。為

此常用八進制和十六進制作為二進制的縮寫方式。為了適應人們的習慣，

通常在計算機內都采用二進制數，輸入和輸出采用十進制數，由計算機自

己完成二進制與十進制之間的相互轉換。

三、十六進制數

二進制數在計算機系統中處理很方便，但當位數較多時，比較難記憶

及書寫，為了減小位數，通常將二進制數用十六進制表示。

十六進制是計算機系統中除二進制數之外使用較多的進制，其計數法

的特點為：

①有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,F等共十六個數碼,其分別對應于十進

制數的。?15;

②十六進制數的加減法的進/借位規則為：借一當十六，逢十六進

O

十六進制數的位權一般表示為：161。其中16是十六進制的進位基

數，n表示相對小數點的位置。在書寫時，用加注16或H的方式表示十

六進制數，例如:(8.5”或&5H。

例如：寫出(8.5)3的十進制數表達式。

2

(8.5)—8X16+15X16'+10X16°+5X16]=(2298.3125)10

四、八進制數

八進制計數法的特點是：有八個不同的計算符號0、1、2、3、4、

5、6、7,這八個符號稱為數碼。采用逢八進一的原則。對應于十進制數

0、1、2、3、4、5、6、7、8,八進制數分別記作0、1、2、3、4、5、

6、7、8、10o

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下表列出了十進制。?16對應的二進制數和十六進制數。

十進制數二進制數十六進制數

000000

100011

200102

300113

401004

501015

601106

701117

810008

910019

101010A

111011B

121100C

131101D

141110E

151111F

161000010

五、十進制數轉化為非十進制數

十進制轉換數轉換為非十進制數時，可將其分為整數部分和小數部分

分別進行轉換，最后將結果合并為目的數。

?整數部分的轉換

整數部分的轉換是采用除基取余法。所謂除基取余法就是用欲轉換的

數據的基數去除十進制數的整數部分，第一次除取得的余數為目的數的最

低位，把得到的商再除以該基數，所得余數為目的數的次低位，依此類

推，繼續上面的過程，直到商為0時，所得余數為目的數的最高位。

例將十進制53D轉換為二進制數（5-2）。

53110101B

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?小數部分的轉換

小數部分的轉換是采用乘基取整法。所謂乘基取整法就是用該小數乘

上目的數制的基數，第一次乘得結果的整數部分為目的數的小數部分的最

高位，其小數部分再乘上基數，所得結果的整數部分為目的數的次高位，

依此類推，繼續上述的過程，直到小數部分為。或達到要求的精度為止。

例將十進制數7L34375D轉換為十六進制數（5-3）。

例將十進制數0.736D轉換為二進制數（結果最多保留4位小

數）。（5-4）

從上面可以看出該數在轉換為二進制時，盡管已經過了解5次相乘，

但其小數位還存在，由于題目要求保留小數后4位，故結果為：

0.736D^0.1011B或0.736D^0.1100Bo

六、非十制數轉換成十進制數

由于任一數都可以按權展開，于是很容易將一個非十進制數轉換為相

應的十進制數。具體的步驟是：將一個非十進制按權展開成一個多項式，

每項是該位的數碼與相應的權之積，把多項式按十進制數的規則進行計算

機求和，所得結果即是該數的十進制。

例將二進制數1011.011B轉換為十進制數。（5-5）

例將十六進制數4F.3轉換為十進制數。（5-6）

七、二進制與十六進制數的相互轉換

四位二進制數共有十六種組合，而十六種組合正好與十六進制的十六

種組合一致，故每四位二進制數對應于一位十六進制數，因此二進制數與

十六進制之間的轉換非常簡單。下面通過兩個例子來說其轉換：

例將二進制數11010110101.1100101B轉換為十六進制數。（5-7）

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例將十六進制數B2c.4轉換為二進制數。(5-8)

從上面例子可以總結出兩種進制轉換的方法：

★二進制轉換為十六進制時：只要將二進制數的整數部分自右向左每

四位一組，最后不足四位的用零補足；小數部分則自左向右每四位一組，

最后不足四位時在右邊補零。再把每四位二進制數對應的十六進制數寫出

來即可。

★十六進制數轉換為二進制數的正好與此相反，只要將每位的十六進

制數對應的四位二進制寫出來即行了。

一)、數制轉換：

1.二進制與十進制的轉換

(1)二進制轉十進制方法：“按權展開求和”

32-

例：(1011.01)2=(1X2+OX2+1X2'+1X2°+OX2

-2

'+1X2)10

=(8+0+2+1+0+0.25)10

=(11.25)10

(2)十進制轉二進制

?十進制整數轉二進制數：“除以2取余，逆序輸出”

例：(89)10=(1011001)2

289

2441

2220

2110

25...1

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22.......1

21.......0

0.......1

?十進制小數轉二進制數：“乘以2取整，順序輸出”

例：(0.625),0=(0.101)2

0.625

X2

1.25

X2

0.5

X2

1.0

2.八進制與二進制的轉換

例：將八進制的37.416轉換成二進制數：

37.416

011111.100001110

即：(37.416)8=(11111.10000111)2

例：將二進制的10H0.0011轉換成八進制:

010110.001100

26.14

即：(10110.011)2=(26.14)8

3.十六進制與二進制的轉換

例：將十六進制數5.9轉換成二進制：

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5DF.9

010111011111.1001

即：(5.9)16=(10111011111.1001)2

例：將二進制數1100001.111轉換成十六進制:

01100001.1110

61.E

即：(1100001.111)2=(61)16

(二)碼()

美國的標準信息交換代碼

將每個字符用7位的二進制數來表示，共有128種狀態

大小字母、0…9、其它符號、控制符

'0'——

48

'A'——65

‘a'-----

97

常用編碼

編碼

在數字系統中，各種數據要轉換為二進制代碼才能進行處理，而人們

習慣于使用十進制數，所以在數字系統的輸入輸出中仍采用十進制數，這

樣就產生了用四位二進制數表示一位十進制數的方法，這種用于表示十進

制數的二進制代碼稱為二一十進制代碼()，簡稱為碼。它具有二進制

數的形式以滿足數字系統的要求，又具有十進制的特點(只有十種有效狀

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態）。在某些情況下，計算機也可以對這種形式的數直接進行運算。常見

的碼表示有以下幾種。

8421編碼

這是一種使用最廣的碼，是一種有權碼，其各位的權分別是（從最有

效高位開始到最低有效位）8,4,2,lo

例寫出十進數563.97D對應的8421碼。

563.97010101100011.1

例寫出8421碼1101001.010118421對應的十進制數。

1101001.010118421=01101001.01011000842169.58D

在使用8421碼時一定要注意其有效的編碼僅十個，即：0000?

1001o四位二進制數的其余六個編碼1010,1011,1100,1101,1110,1111不

是有效編碼。

2421編碼

2421碼也是一種有權碼，其從高位到低位的權分別為2,4,2,1,其也

可以用四位二進制數來表示一位十進制數。其編碼規則如下表。

余3碼

余3碼也是一種碼，但它是無權碼，但由于每一個碼對應的8421碼

之間相差3,故稱為余3碼，其一般使用較少，故正須作一般性了解，具

體的編碼如下表。

常見編碼表

十進制數8421碼2421碼余3碼

0000000000011

1000100010100

2001000100101

3001100110110

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4010001000111

5010110111000

6011011001001

7011111011010

8100011101011

9100111111100

100001,00000001,00000100,0011

格雷反射碼（循環碼）

格雷碼是一種無權碼，其特點是任意兩個相鄰的碼之間只有一個數不

同。另外由于最大數與最小數之間也僅一個數不同，故通常又叫格雷反射

碼或循環碼。

十進制數二進制數格雷碼十進制數二進制數格雷碼

000000000810001100

100010001910011101

2001000111010101111

3001100101110111110

4010001101211001010

5010101111311011011

6011001011411101001

7011101001511111000

第六章原碼、反碼、補碼

我們已經知道計算機中，所有數據最終都是使用二進制數表達。我們

也已經學會如何將一個10進制數如何轉換為二進制數。不過，我們仍然

沒有學習一個負數如何用二進制表達。

對有符號數而言，符號的“正”、“負”機器是無法識別的，但由于

“正”、“負”恰好是兩種截然不同的狀態，如果用“0”表示“正”，

用“1”表示“負"，這樣符號也被數字化了，并且規定將它放在有效數

字的前面，這樣就組成了有符號數。把符號“數字化”的數叫做機器數，

而把帶“十”或“一”符號的數叫做真值。一旦符號數字化后，符號和數

值就形成了一種新的編碼。在運算過程中，符號位能否和數值部分一起參

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加運算？如果參加運算，符號位又需作哪些處理？這些問題都與符號位和

數值位所構成的編碼有關，這些編碼就是原碼、補碼、反碼和移碼。

比如，假設有一整型的數，值為5,那么，我們知道它在計算機中表

示為：

0000000000

5轉換成二制是101,不過整型的數占用4字節（32位），所以前面

填了一堆0。

現在想知道，-5在計算機中如何表示？在計算機中，負數以其正值

的補碼形式表達。什么叫補碼呢？這得從原碼，反碼說起。

原碼：一個整數，按照絕對值大小轉換成的二進制數，稱為原碼。

比如0000000000是5的原碼。

反碼：將二進制數按位取反，所得的新二進制數稱為原二進制數的反

碼。

取反操作指：原為1,得0；原為0,得1。（1變0;。變1）。

比如：將0000000000每一位取反,

得HHH111111111111111111HlllOlOo

稱:11111111111111111111111111111010是0000000000的反

碼。

反碼是相互的，所以也可稱：111111111111111111111111

11111010和

0000000000互為反碼。

補碼：反碼加1稱為補碼。也就是說，要得到一個數的補碼，先得到

反碼，然后將反碼加上1,所得數稱為補碼。

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比如:0000000000的反碼是:111111111111111111111111

lllllOlOo那么，補碼為：11111111111111111111111111111010+1

=11111111111111111111111111111011

所以，-5在計算機中表達為：111111111111111111111111

HlllOllo轉換為十六進制:0o

再舉一例，我們來看整數T在計算機中如何表示。

假設這也是一個整型，那么：

1、先取1的原碼：0000000000

2、得反碼：11111111111111111111111111111110

3、得補碼：11111111111111111111111111111111

可見，-1在計算機里用二進制表達就是1111111111111111

11111111llllllllo16進制為：0o

第七章計算機常用的單位

計算機內的所有數據都是以二進制形式存貯，所以，一位二進制數的

。或1就占用一個最小的數據單位，我們稱這個單位為1位，記作。

但是計算機里里最常用（最基本）的數據單位卻是字節（），每字節

含8位，即有

18

通常情況下，1字節的空間能存貯一個英文字符的編碼，而需2字節

才能存貯一個漢字的編碼。

隨著計算機技術的發展，字節這個單位用來描述計算機內的數據大小

或存貯空間的容量，實在太小，于是出現了千字節、兆字節和吉字節等數

據單位。且這些單位因與二進制關系密切，而具有與其它單位不同的換算

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關系，即又一種意義上的:

1千W1000,而是：1千=2X024。

請注意觀察下面換算關系：

1千字節()=1024字節。

1兆字節()=1024千字節()

1吉字節()=1024兆字節()

現在計算機的內存容量已達到幾十到幾百兆字節的容量，硬盤達到幾

十到幾百吉字節的容量，光盤一般能達到幾百兆字節的存貯容量。目前使

用的軟盤大都是L44容量這一種型號。如果用這樣的軟盤來貯存純文

字，即不帶排版格式的文本文件的話，大約能存貯70多萬漢字的內容。

磁道()、扇區()與磁盤容量：磁盤上的信息并非均勻地分布在磁

盤上。通常，磁盤上使用前要經過格式化操作，將磁盤的磁介質劃分成磁

頭容易對準的許多同心圓，稱為磁道，并從外向內順序編號，其中0磁道

是最大的同心圓。同時又把每個磁道劃分成等長的若干段，每個段稱為一

個扇區，每個扇區存貯相同的字節數。這樣，每個扇區的弧長不同，但存

貯的數據相同，即不同磁道的數據的密度不同。

例如，常用的軟磁盤，從外到內為。-79共80個磁道，每個磁道分為

0-18共19個扇區，每扇區存貯512個字節，磁盤兩面共存貯

(2X80X19X512)1.44。

而硬磁盤是由多個同軸的磁盤片和夾在各磁盤片之間的多個磁頭共同

組成的，各磁盤片的同一磁道組成該磁盤的一個柱面。又因硬盤容量較

大，讀寫時常常將幾個連續扇區作為一個基本數據單位，稱為簇()。硬

盤的幾個數據單位的關系如下：

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硬盤容量=512X磁頭數X柱面數X每磁道扇區數（單位為字節）。

第八章操作系統及其功能

操作系統（）

計算機如果在沒有安裝任何軟件之前，則被稱為“裸機”，裸機是無

法工作的。操作系統是直接運行在“裸機”上的最基本的系統軟件，是系

統軟件的核心。

操作系統是管理和控制計算機系統軟件、硬件和系統資源的大型程

序，是用戶和計算機之間的接口。

1）操作系統的主要作用

?提高系統資源的利用率；

?提供方便友好的用戶界面；

?提供軟件的開發與運行環境。

2）操作系統的主要功能

?處理器管理。當多個程序同時運行時，解決處理器0口寸間的分配問

題；

?存儲器管理。為各個程序及其使用的數據分配存儲空間，并保證它

們互不干擾；

?設備管理。根據用戶提出使用設備的請求進行設備分配，同時還能

隨時接受設備的請求（稱為中斷），如要求輸入信息；

?文件管理。主要負責文件的存儲、檢索、共享和保護，為用戶提供

文件操作的方便。

?接口管理。為用戶提供一個使用計算機的界面使其方便地運行自己

的作業，并對所有進入系統的作業進行調度和控制，盡可能高效地利用整

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個系統的資源；

3）操作系統的分類

（1）單用戶操作系統（）

一次只能支持運行一個用戶，計算機系統資源不能充分利用。如、

等。

（2）批處理操作系統（）

將若干用戶作業按一定的順序排列，統一交給計算機系統，由計算機

自動、順序地完成這些作業。是一種多任務系統。如的。

（3）分時操作系統（）

是一種多用戶系統。即多個用戶共享一臺計算機，操作系統分時地為

為每個用戶服務。分時的時間單位叫時間片，多個用戶按時間片輪轉。

如。

分時系統的特點：

?交互性。用戶通過終端向主機請求，主機執行后給出回答，即人機

對話。

?及時性。計算機對用戶的請求能在用戶比較滿意的時間范圍內作出

及時的響應。

?同時性。雖然計算機按時間片輪流地為每個用戶服務，但是用戶在

感覺上則同時在使用計算機。

?獨占性。用戶彼此之間感覺不到對方的存在，仿佛獨占了計算機。

（4）實時操作系統（）是對來自外界的作用和信息在規定時間內及

時響應并處理的系統。要求在信息產生的同時進行處理，即實時處理。實

時系統的特點：響應及時、高可靠性。

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（5）網絡操作系統（）將分散獨立的計算機系統通過通信設備和

線路互聯起來實現信息的交換、資源共享、互操作和協作處理的系統。

6）分布式操作系統

分布式系統是由多臺微機組成且滿足如下條件的系統：

①系統中任意兩臺計算機可以通過通信交換信息；

②系統中的計算機無主次之分；

③系統中的資源供所有用戶共享；

④一個程序可以分布在幾臺計算機上并行地運行,互相協作完成一個

共同的任務。

用于管理分布式系統資源的操作系統稱為分布式操作系統。

目前，操作系統代表性的有公司的操作系統、操作系統，公司的2操

作系統，公司的操作系統，還有一套免費使用和自由傳播的操作系統等。

現在最常見的是操作系統，版本有3.1、95、98、、、2000、、

2003等，家庭和辦公中最常用的是98、o

第九章98操作系統介紹

98的功能和特點

98集操作系統、多媒體、網絡通信、移動計算、硬件規范和娛樂

功能于一身，它給微機系統帶來了軟件開發技術的一次革命，并極大地方

便了用戶使用和管理微機系統。它的主要功能和特點如下：

1.單用戶多任務系統

在98中，用戶可以同時運行多個任務，在集成化的操作環境中完

成多任務需求，這有利于充分利用及其他系統資源（）。換言之，當用戶

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正在運行某一個程序時，還可以搶占運行另一個程序。例如，用戶可以在

欣賞盤播放音樂的同時，又可以給遠方的朋友發送電子郵件()。

2.真正的32位操作系統

98突破了只能管理640內存的限制，能對高達4的內存實施動態

管理，提高了內存管理能力和高速緩沖存儲器()的效率。這有利于充分利

用微機系統的內存資源，并使操作更為迅速與有效。同時，用戶完全不必

關心常規內存區()和上位內存區()的使用情況，也不必考慮內存的分配

情況，這樣為用戶開發應用程序提供了大容量的存儲空間。實際上，98

的應用程序大部分都是在擴充內存中運行的。

98是一個真正的32位操作系統，它能動態管理的內存空間最大

為：

232=4X1024X1024X10244

3.完全的圖形用戶界面

98提供了一種完全不同于命令行的操作手段，對微機系統的操作

是通過對諸如〃窗口〃、〃對話框〃、〃圖標〃、〃菜單〃等圖形畫面和符號進行

操作來實現的。用戶可以用鍵盤進行操作，而更多的場合是用鼠標來實

現，通過鼠標的移動和點擊，選擇、運行、移動等操作便輕松完成。

4.豐富的應用程序和附件

98提供了大量的實用程序和〃附件〃，如收發電子郵件和傳真、提

供上網和聯機服務、支持多媒體播放音頻和視頻光盤、進行輔助教學、游

戲、電話撥號、超級終端、文件寫字板、書寫器、畫圖、方式以及系統維

護的工具軟件等，使用戶能夠靈活自如地使用微機系統。

5.硬件即插即用的兼容性

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在98操作系統中，用戶增加新硬件只需在微機系統中插入硬件

后，開機啟動時，98就會自動識別和配置相應的硬件。在微機系統上添

加硬件是一件非常繁鎖的事情，如跳線、開關、驅動程序以及其他令人困

惑的技術問題經常令人望而生畏。98具有的〃即插即用〃功能使用戶擺脫

了安裝新設備的繁雜工作，只要在開機前把硬件插入機箱主板的擴展槽

內，開機之后98即可檢測新加入的設備，自動地進行設置，加載相應的

軟件。從而使新增的〃即插即用〃設備開機后即可使用，添加新設備變得十

分容易。

6.網絡與通信功能

98支持網絡進行操作系統的目錄服務，使用戶通過98環境能夠登

錄到運行4的服務器上，從而訪問文件資源和打印資源。另外，98支

持、、等網絡協議，運行、等多種網絡。

98內嵌4.0瀏覽器和電子郵件軟件，將因特網與微機用戶結合在

一起，可以實現信息瀏覽和收發電子郵件。

98的運行環境要求

盡管一臺486微機擁有8內存即可運行98,但是要很好地運行98,

這樣的配置是完全不夠的。要充分發揮98的性能，微機系統必須具有如

下的基本配置：

1）或更高檔的。雖然低檔的微機系統也可以運行98,但在運行程序

時會出現難以忍受的長時間等待。98中使用了大量的動畫效果，例如彈

出式的菜單、移動式對話框、滾動式的窗口，因此對有較高的要求。另

外，高性能的會使98充分發揮微機系統的多媒體功能。

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2）16或更多的內存。大容量（女如124、32、64）的內存才能使98正

常運行大型的應用程序，例如97中文版、5.0、6.0等。

3）300以上的硬盤空間。如果硬盤空間較小，可以只安裝部分組件，

并在安裝后需要保留50以上的磁盤空間作為虛似存儲（）空間使用。

4）一只或驅動器，一個三英寸高密軟盤驅動器。

5）標準或更高分辨率顯示器及相應的顯示卡。

6）一個鍵盤和一個雙按鈕模式的鼠標器。

除了上述基本硬件要求外，用戶還可以根據需求選擇以下硬件：

?用戶可以配置聲效卡、音箱、驅動器等設備，以便充分發揮98的

多媒體功能。

?用戶可以配置調制解調器（）、網絡適配器等部件，以便充分發揮

98的網絡與通信功能。

?用戶可以配置掃描儀、數碼相機等圖像輸入設備。

?用戶可以配置游戲桿。

98的安裝

安裝98可以在95下進行，也可以直接進行安裝。如果使用光盤版

的98進行直接安裝，則需要機器系統能夠從啟動。另外，在系統下安裝

98,或者直接使用98安裝盤來啟動計算機進行安裝與在95下安裝方法

相差不大。升級安裝過程如下：

1）在驅動器中插入98安裝光盤。

2）運行安裝光盤上的程序，就進入安裝向導，開始安裝98。

3）整個安裝過程分為五個階段：運行98安裝程序，檢索計算機的相

關信息，將98文件拷貝到計算機中，重新啟動計算機，安裝硬件的驅

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動程序并完成設置。在整個安裝過程中，用戶只要按照安裝向導的提示，

進行一些簡單的選擇，就可以成功安裝了。

啟動和退出98