大学计算机基础课件第一章概要

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1、计算机实用技术基础,任课教师：万少华 中南财经政法大学 信息与安全工程学院,我们所能体验的最美妙的东西是神秘，它是所有真正科学和艺术的源泉。 Albert Einstein,What I Believe,1930 摘自：美 David A.Patterson John L.Hennessy， Computer Organization 同理，计算机的运算结果应将二进制数转换成人们习惯的十进制数。这就产生了不同进制数之间的转换问题。,55,1.十进制数与二进制数之间的转换,（1）十进制整数转换成二进制整数 除以2取余法：把被转换的十进制整数反复地除以2，直到商为0，所得的余数（从未位读起）就是该

2、数的二进制表示。,56,例:将十进制数116转换为二进制数,2 116 2 580 2 290 2 141 2 70 2 3 1 2 11 01 反复的除以2 每次的商 每次的余数 所以 (116)10 = (1110100)2,(低位),(高位),108是“除以8取余法”； 10 16是“除以16取余法”。,57,（2）十进制小数转换成二进制小数,将十进制小数连续乘以2，选取进位整数，直到满足精度要求为止。简称“乘以2取整法”。例如：求 (0.625)10 =(?)2,(0.625)10 =(0.101)2,10 8是“乘以8取整法”; 10 16是“乘以16取整法”。,58,（3）二进制数

3、转换成十进制数,将二进制数按权（2i）展开求和即可 例如：(10001100.101)2 = ( ？)10 127+026+025+024+123+122+021+020+12-1+02-2+12-3 =128+0+0+0+8+4+0+0+0.5+0+0125=140.625 所以：(10001100.101)2 = (140.625)10,59,2. 二进制与八进制之间的转换,（1）二进制数转换成八进制数 二进制数和八进制数之间存在特殊关系，即8=23;具体转换方法是： 从小数点开始，整数部分从右向左3位一组，小数部分从左向右3位一组，不足三位用0补足，写成对应的八进制数即可。,60,例子：

4、 (1111011)2 = (?)8,(1111011)2 = (173)8,61,（2）八进制数转换成二进制数,以小数点为界，向左或向右每一位八进制数用相应的三位二进制数取代，然后将其连在一起即可。例如: (173)8 = ( ? )2,二进制数和16进制数之间存在特殊关系，即16=24,(173)8 = (001111011)2,62,数的二、十、十六进制数表示对照表 （表1-2）,63,64,练习题,进制的转换： 1）把二十进制数：（101.111）2 2）把十二进制数：（74.25）10 3）把二八进制数：（11011.10011）2 4）把二十六进制数：(11.11)2 5）把十六二

5、进制数: (1FFF)16,65,答案：,1）把二十进制数：（101.111）2 将二进制数按权（2i）展开求和 （101.111）2 = 122 + 021 + 120 + 12-1+12-2+12-3 = （5.875）10,66,2）把十二进制数：（74.25）10 整数部分：除以2取余法 小数部分：乘以2取整法 最后把2个部分的结果连接起来 （74.25）10 = （1001010.01) 2,67,3）把二八进制数：（11011.10011）2 3位一组对应法 （011 011.100 110）2 = （33.46) 8,68,4）把二十六进制数：(11.11)2 4位一组对应法 （

6、0011.1100）2 = （3.C) 16,69,5）把十六二进制数: (1FFF)16 4位一组对应法 （1FFF）16 = （1 1111 1111 1111) 2,70,1.2.3 数在计算机中的表示,在计算机中，所有的数据、指令以及一些符号等都是用特定的二进制代码表示的。 把一个数在计算机内二进制的表示形式称为机器数，该数称为这个机器数的真值。,71,机器数具有下列3个特点-1：,机器数有固定的位数 它所表示的数受到固定位数的限制，具有一定的范围，超过这个范围就会产生“溢出”。 例如，一个8位机器数，所能表示的无符号整数的最大值是全“1”：11111111，即十进制数255。如果超过

7、这个值，就会产生“溢出”。,72,机器数具有下列3个特点-2：,机器数把其真值的符号数字化 机器数中规定的符号位（一般是最高位）取0或1，来分别表示其值的正或负（0表示正数，1表示负数）。 例如，一个8位机器数，其最高位是符号位，那末对于00101110和10010011，其真值分别为十进制数+46和-19。,73,机器数中，采用定点和浮点2种方式来表示小数点的位置 定点表示法 定点表示是把小数点约定在机器数的某一个固定的位置上 定点纯小数（不含整数位的数）:小数点固定在符号位之后。0.0010011 定点整数:小数点固定在数值的最后一位之后。10011. 例如字长为16时，数据“-2-15”

8、和“+32767”用定点表示法如下。,机器数具有下列3个特点-3：,74,数的定点表示法 图1-13,-2-15,+32767,75,浮点表示法 浮点表示法是指表示一个数时，其小数点的位置是浮动的。它实际上是数的科学记数法（指数记数法）在计算机中的具体实现。 例如，1010.11=0.10101124 =0.1010112100。 100称为阶码，是一个二进制整数（定点整数），（100）2=(4)10 ； 0.101011称为尾数，是一个二进制小数（定点纯小数）。,76,1.2.4字符在计算机中的表示,1、西文字符在计算机中的表示 在计算机内必须要引入文字、字母以及某些专用符号，以便表示文字语

9、言、逻辑语言等信息如：英文字母、标点符号、十进制数以及诸如$、%、等符号。 在计算机内部，各种字符必须用一种二进制代码来表示。,77,目前国际上普遍采用的一种字符系统是7位的ASCII码: （American Standard Code for Information Interchange 美国标准信息交换代码） 包括10个十进制数码，26个英文字母和一定数量的专用符号，如$、%、*等总共约128个元素。 表1-3,78,79,2、汉字在计算机中的表示,由于汉字是象形文字，不同于英文、法文等拼音文字，因此用计算机进行汉字信息处理，远比进行西文信息处理要复杂得多。 必须要解决汉字的输入、输出以

10、及在计算机内部的编码问题，即汉字的输入码、字形码和机内码的问题。,80,（1）输入码,目前，有多种汉字输入编码，它们主要有以下几种类型： 数字编码:数字编码实质上是一种表格编码，如区位码、电报码等，它们都是用一定位数的数字作为汉字的输入编码。（例如：压4925）数字编码的优点是无重码，缺点是代码难以记忆。 字音编码：拼音码。优点是不需训练和记忆，缺点是输入重码率很高，必须进行同音字选择。 字形编码：字形编码是根据汉字字形的一种编码，如五笔字型码等。,81,（2）字形码,显示或打印输出汉字，必须提供汉字的字形码。 汉字字形码是汉字字符形状的表示，一般可用点阵表示。,82,汉字库,83,（3）机内

11、码,汉字机内码，又称汉字ASCII码、机内码，简称内码，指计算机内部存储、处理加工和传输汉字时所用的由0和l组成的两个字节的代码。输入码被接受后就由汉字操作系统的“输入处理模块”转换为机内码，与所采用的键盘输入法无关。 我国规定每个汉字或字符的二进制编码都占2个字节(16位二进制码)，也就是汉字内码由两个字节存储。 机内码是最基本的编码，不管是什么汉字系统和汉字输入方法，输入的汉字外码（输入码）到机器内部都要转换成机内码，才能被存储和进行各种处理。,84,1.3计算机系统,1.3.1计算机系统的组成 1.3.2计算机的工作原理 1.3.3计算机的硬件系统 1.3.4计算机的软件系统,85,1.

12、3.1 计算机系统的组成,一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的，如图1-17所示。 硬件（Hardware）也称硬设备，是指计算机的各种看得见、摸得着实实在在的装置，是计算机系统的物质基础。 软件（Software）是指所有应用计算机的技术，即看不见摸不着的程序和数据。,86,硬件和软件的关系,硬件是软件建立和依托的基础，软件是计算机系统的灵魂。而没有硬件对软件的物质支持，软件的功能则无从谈起。 没有软件的硬件是“裸机”，不能供用户直接使用。 所以把计算机系统当作一个整体来看，即含硬件，也包括软件，两者不可分割。硬件和软件相结合才能充分发挥计算机系统的功能。,87,88,1

13、.3.2 计算机的工作原理 到目前为止，几乎生产的所有计算机都是冯诺依曼体系结构（1946年）的计算机，这也是我们正在使用的微机的体系结构。,89,冯诺依曼体系结构的计算机,1: 采用二进制代码表示数据和指令。 2: 采用存储程序的工作方式，即： 事先编制程序； 存储程序； 自动、连续地、依次地执行指令。,90,冯诺依曼计算机必须具备以下5大功能：,输入功能：将程序和数据送到计算机存储器中。 存储功能：能长期记忆输入的程序、数据及各种结果。 运算功能：能完成各种算术运算、逻辑运算及数据传输等操作。 控制功能：能根据程序的规定或操作结果，控制程序的执行顺序及计算机各部件之间的协调工作。 输出功能

14、：能根据人们事先给出的格式要求，将程序、数据及结果输出给操作人员。,91,5大功能对应5大部件,92,1.3.3 计算机的硬件系统,一、运算器 主要功能是完成对数据的算术运算、逻辑运算和逻辑判断等操作。 在控制器控制下，它对取自存储器或其内部寄存器的数据进行算术或逻辑运算，其结果暂存在内部寄存器或送到存储器。,93,逻辑运算主要包括以下几种基本运算： （1）逻辑加法（又称“或”运算），符号“+”或“”， 运算规则 ： 0+0=0， 00=0 0+1=1， 01=1 1+0=1， 10=1 1+1=1， 11=1,逻辑运算,94,（2）逻辑乘法（又称“与”运算），符号“”或“”或“”，运算规则：

15、 00=0， 00=0， 00=0 01=0， 01=0， 01=0 10=0， 10=0， 10=0 11=1， 11=1， 11=1,逻辑运算,95,（3）逻辑否定（又称“非”运算），运算规则： 0=1 非0等于1，1=0 非1等于0 （4）异或逻辑运算（半加运算），符号“”，运算规则： 00=0，0同0异或，结果为0 01=1，0同1异或，结果为1 10=1，1同0异或，结果为1 11=0，1同1异或，结果为0,逻辑运算,96,二、控制器,主要功能是控制各部件工作，使计算机能自动地执行程序。 从存储器顺序取出指令，并对指令进行分析； 然后向有关部件发出相应的控制信号，使之引起部件协调动作

16、，完成指令所规定的操作。,取指令 分析指令 执行指令,97,控制器和运算器合在一起被称为CPU（Central Processing Unit，中央处理器）,98,三、存储器（Memory）,是用来存储程序和数据的部件。 用户先通过输入设备把程序和数据存储在存储器中； 运行时，控制器从存储器逐一取出指令并加以分析，发生控制命令以完成指令的操作。,99,存储器分成主存储器和辅助存储器,主存储器与运算器和控制器直接相连，存放当前正在运行的程序和有关数据，存取速度快。 辅助存储器存放计算机暂时不用的程序和数据，需要时才调入内存，它的存取速度相对较慢。,100,主存储器-内存,101,辅助存储器-外存,102,存储器的有关概念,二进制位，又称比特（bit）。每一个能代表0和1的电子线路称为一个二进制位。存贮器就是一个包含许许多多个二进制位的电子单元的所组成的庞大电路。 字节，又称拜特（Byte,B）。1Byte=8bit。 存储