信息处理技术员第一章 计算机硬件基础.

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1、信息处理技术员教程 全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试办公室 学时：72 主讲教师：刘爱国 电话：13720264596 QQ：709412000 第一章 计算机硬件基础 v计算机硬件基础知识历来都是信息处理技术员考 试的一个重点。 v考试大纲中涉及本章的考点如下： v（1）数据运算 v（2）数据表示 v（3）主板的结构 v（4）CPU的组成 v（5）存储器 v（6）常用I/O设备 1.1 计算机概述 v计算机是一种能自动、高速、正确地完成数 值计算、数据处理和实施控制等功能的电子 设备。 v1946年，世界上第一台计算机ENIAC诞生 在美国，经过60多年的发展，计算机的运 算能力

2、、外形结构及应用领域等都发生了极 大的变化。 v它的诞生、发展和应用彻底改变了人类社会 的生产、生活学习和娱乐方式。 1.1.1 计算机的组成部件 v一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统 组成。 v1、 冯诺依曼提出的设计思路。主要内容如下 ： v(1)计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输 出设备五大部分组成。 v(2)计算机内部采用二进制数来表示程序和数据。 v(3)采用“存储程序并顺序执行”的原理。 图 计算机系统的基本组成 计算机的系统结构 控制器 只读存储器（ROM） 随机读写存储器（RAM） 硬件系统 计算机系统 主机 外部设备 软件系统 系统软件（操作系统、语言处理程序

3、、数据 库管理程序、诊断维护程序等） 应用软件（各种MIS系统、Office、Photoshop等） 中央处理器 内存储器 运算器 输入设备（键盘、鼠标、扫描仪、其他） 输出设备（显示器、打印机、绘图仪等） 外存储器（硬盘、软盘、光盘） 2、计算机的硬件系统 v组成计算机的基本部件有运算器、存储器、控制器、 输入设备和输出设备，它们通过总线互连，就构成了计算 机的硬件系统。 v中央处理器（CPU）是运算器和控制器的合称，是硬件的 核心，主要厂家Intel和AMD。 v1、CPU。主要工作时执行指令，按照指令的要求对数据 进行运算和处理，这部分工作由运算器和控制器分工合作 完成。 v运算器：由算

4、术逻辑部件（ALU）、寄存器组以及一些控 制电路组成。 v控制器负责对指令进行译码，产生一系列控制信号，指挥 和协调计算机的各个部件有序工作。包括部件如下： v指令寄存器（IR）指令译码器（ID）程序 计数器（PC）微操作信号发生器 2、主存储器 简称主存，用于存放当前执行的程序和需要使用的数 据，存储速度快，CPU可直接访问。 v存储体 v地址译码器 v地址寄存器 v数据缓冲寄存器 v读/写控制电路 地 址 译 码 器 地 址 寄 存 器 数 据 缓 冲 寄 存 器 存储体 读/写控制电路 主存储器结构示意图 外存储器 v也称为辅助存储器，其特点是存储容量大、 成本低，可脱机保存信息，但CP

5、U不可以 直接访问。 v常见的外存储器包括软盘存储器、硬盘存储 器、光盘存储器、移动硬盘以及U盘等。 高速缓存存储器 Cache v它是位于CPU和主存储器之间，容量较小 但存取速度很高的存储器，用于保存主存储 器中一部分内容的副本。当主机读/写数据 时，首先访问Cache，只有在Cache中不含 所需数据时，CPU才会访问主存，从而很 好地解决了CPU和主存储器的速度不匹配 问题。 外部设备 v也称外围设备，简称外设，主要包括输入设 备和输出设备。常用外部设备包括键盘、鼠 标、显示器、打印机、绘图仪及扫描仪等。 v总线：连接计算机中各部件的数据通路。 v总线包括数据总线(DB)、地址总线(A

6、B)和 控制总线(CB)。 3.计算机的软件系统 v系统软件 v应用软件 1.1.2计算机的应用 v科学计算 v自动控制 v信息处理 v计算机辅助设计/辅助制造（ CAD/CAM） v辅助教学和医疗 v人工智能 1.1.3计算机的分类 v目前计算机种类非常多，按照用途 可以分为通用计算机和专用计算机 。按照运算速度可分为巨型机、大 型机、小型机、工作站和微型计算 机。按照所处理的数据类型可分为 模拟计算机、数字计算机和混合计 算机等。 1.2 数据运算 v二进制是计算机功能得以实现的数字基础， 任何计算机应用中的数据在机器内部都表示 为“0”和“1”组成的二进制代码串，数据处理 最终都将转换为

7、二进制基本运算。 1.2.1 数制及其转换 v1、进位计数制 数制：用一组固定的数字符号和一套统一的规则 来表示数目的方法。常用的进制有：2进制，8进 制，10进制，16进制。 基数：某进制所允许使用的基本数字符号。2，8 ，10，16。 位权(数的值不仅取决于数码的大小还取决于它所 在的位置）：基数的i次方。如： 132.5132.5 110231012100 5的10-1 v基数：10 位权：102，101，100，10-1 2、不同数制之间的转换 v一、R进制转十进制 v 方法：按权展开求和。 1、二进制转换为十进制 101B 1 220 211 20 5 D 10101B=124+02

8、3+122+021+120 =21D 111.11B=122+121+120+12-1+12-2 =7.75D 2、八进制转化为十进制 (172)8 1 827 812 80 (122)10 v3、十六进制转化为十进制 v(5C)16 516112160 (92)10 二、十进制转N进制 v方法: v将十进制数整数和小数分开转换,再将结果 合并。 v整数部分： 除以基数逆向取余法. v小数部分： 乘以基数顺向取整法. v1、十进制转换为二进制 v十进制整数转换：除以2逆向取余 v10D=1010B v十进制小数转换：乘2顺向取整 2 0.125 2 0.250 2 0.500 1.000结束标

9、志 0 . 0 0 1 取整 （10.125）10（1010.001）2 （0.125）10 （0.001）2 (172)8 1 827 812 80 (122)10 八进制(172)8172 O 172 Q (336)8？ 2、八进制转化为十进制 (5C)16 516112160 (92)10 十六进制(5C)165C H (A2)16？ (FF)16？ 3、十六进制转化为十进制 方法: 将十进制数整数和小数分开转换,再 将结果合并。 整数部分：整除（基数）逆向取余法 . 小数部分：乘基（数）顺向取整法. 二、十进制转R进制(P11) v1、十进制转换为二进制 v十进制整数转换：除以2逆向取

10、余 v10D=1010B v v 逆向取余 注：除到商为零停止 50 2 212 1 0 0 2 1 102 v十进制小数转换：乘2顺向取整 2 0.125 2 0.250 2 0.500 1.000结束标志 0 . 0 0 1 取整 （10.125）10（1010.001）2 （0.125）10 （0.001）2 练习题 v将下列十进制转为二进制，精确到4位小数 (54)10 (110110)2 (15.73)10 (1111.1011)2 2、十进制转换成八进制 整数部分：除8逆向取余 264D？ 3、十进制转换成十六进制 整数部分：除16逆向取余 287D？171D=? （71）10=(

11、 )2|8|16 三、二进制与八进制的转换 二进制八进制 0000 0011 0102 0113 1004 1015 1106 1117 1、二进制八进制 (三位一组法) 111101001B=111 101 001B=751Q 10110B=010 110B=26Q 11000.11=011 000. 110B=30.6Q 2、八进制二进制 (扩展三位法) 345Q=011 100 101B=11100101B 632Q=110 011 010B=110011010B 四、二进制与十六进制的转换 二进制十六进制二进制十六进制 0000010008 0001110019 001021010A

12、001131011B 010041100C 010151101D 011061110E 011171111F 1、二进制十六进制(四位一组法) 111001B=0011 1001B=39H 1111000111B=0011 1100 0111B=3C7H 2、十六进制二进制 (扩展四位法) 2CH=0010 1100B=101100B 62DH=0110 0010 1101B=11000101101B 典型错误典型错误 1D2H=001 1101 010B=11101010B 计算机中数据存储单位 1.位：一个二进制位，一个“1”，或者一 个“0”。最小单位，英文名bit 2.字节：八位为一个

13、字节。英文名Byte， 简写为B , 1Byte=8bit 千字节 KB 1 KB = 1024Byte = 210Byte 兆字节 MB 1 MB = 1024KB 吉字节 GB 1 GB = 1024MB 三、带符号数在计算机内部的表示（P13) 在计算机中，对于n位二进制数将其 最高位作为符号位，0表示正数，1表示负数 如： 带符号数（有符号数） 01101101 正数 11000110 负数 11101101 负数 01101101 正数 10001111 负数 01110001 正数 数的符号位连同该数值本身一起作为一个数称为机 器数，机器数的二进制编码有原码、反码、补码三 种。 原

14、码、反码、补码(P13-14) 1、 原码 v符号位除外（0正1负），数值部分为该数 绝对值的二进制 v用1个字节表示 v（12）原码 = 0000 1100 v（-12）原码= 1000 1100 v用2个字节表示 v（12）原码 = 00000000 00001100 v（-12）原码= 10000000 00001100 原码、反码、补码 2、反码 v正数的反码与原码相同，负数的反码符号 位不变，其余数位取反。 v（12）反码 = 0000 1100 v（-12）反码= 1111 0011 3、补码 v正数的补码与原码相同，负数的补码等于 反码加1 v（12）补码=0000 1100 v

15、（-12）补码=1111 0100 原码、反码、补码 正数：原码，反码，补码都相同 负数：原码，符号位除外，数值部分为该数绝 对 值的二进制 反码=原码除符号位外求反 补码=反码+1 v例1：十进制数5在微机内的存储形式是（D ） vA00000101 B10000101 vC11111010 D11111011 例2：用一个字节表示十进制数-15的补码是 :1111 0001 数值数据编码 非数值数据编码 定点数 浮点数 西文字符 中文字符 声音 图像 视频 整数 小数 有符号整数 无符号整数 计算机中数据的存储与编码 数值数据编码 （1）定点数的表示 定点整数的小数点位置约定在最低位后面 有符号整数： 最高位为符号位，0为正；1为负 无符号整数： 都是数值位，没有符号位。 例： 0010001110001111 8位有符号整数35 15(原码） 8位无符号整数35 143 下列数值能用8位二进制表示的是 A. 257 B. 300 C. 200 D. 29 定点小数的小数点约定在最高数值位的前面，符号位的后面。 浮点数由阶码和尾数两部分组成： 阶符阶码数符尾数 阶码部分