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1、第七讲计算机基础及系统原理,2,一、计算机的基础知识,二、计算机系统及原理,内容提要,3,一、计算机的基础知识,1.1 信息的表示,信息分类与表示,计算机中可以存储各种信息，包括数字、字符、图片、声音等。这些信息实质上可以分为两类：数值和非数值。,在计算机内部所有信息均以二进制形式存储。,数值：以等值形式转换为二进制。,非数值：以编码形式转换为二进制。即按照一定的对应关系，用二进制表示字符、像素等。,二进制的优点,1,1,1,1,1,0,0,0,（1）实现电路简单,（2）二进制运算简单,（3）机器可靠性高,（4）通用性强，易于表示非数值。,4,一、计算机的基础知识,1.2 数制及转换,生活中常
2、见的钟表（11:59:59）,对于分和秒只有0 1 2 59共60个数，而对于时却有0 1 2 23共24个数。,数制的基：使用的数码的个数。如60，24等。用R表示,123=1*100+2*10+3，也可理解为1位具有的值为102，2位具有的值为101，3位具有的值为100 。,数制的权：某一位所具有的值。如102，101等，不随位上的数字而改变，只是和位置有关。,对于不同的数制，基与权可以相应的改变。,日常使用,二进制,名称,基本数码,用途,十进制,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,0 1,计算机使用,八进制,简化书写,0 1 2 3 4 5 6 7,十六进制,0 1 2 3 4 5
3、 6 7 8 9 A B C D E F,D,B,O,H,R,10,2,8,16,逢R进一,借一当R,数制,5,一、计算机的基础知识,1.2 数制及转换,数制的转换,1. R进制数转换为十进制,按权展开,例1 1011B,例2 (1F)16,2. 十进制转换为R进制数,除R取余,= 11D,=15160+ 1161,=(31)10,23,2,11,1,2,5,1,2,2,1,2,1,2,0,0,1,高,低,例3 23D,=10111B,Rn,权:位值,十进制：,1 1 1 1,100,101,102,103,二进制：,1 1 1 1,20,21,22,23,=1*23+0*22+1*21+1*
4、20,6,一、计算机的基础知识,1.2 数制及转换,3. 二进制转换为八进制数,从低位开始三位一组，每组用一位八进制数表示,例4 1111101010,1 , 111 , 101 , 010,(1111101010) 2=,(1752) 8,4. 二进制转换为十六进制数,从低位开始四位一组，每组用一位十六进制数表示,例5 1010001010,10 , 1000 , 1010,(1010001010) 2,= (28A) 16,5. 八进制数转换为二进制,一位八进制数用三位二进制码表示,例6 (7432)8,2,010,3,011,4,100,7,111,=(111100011010)2,6.
5、十六进制数转换为二进制,一位十六进制数用四位二进码数表示,例7 (1EF)16,F,1111,E,1110,1,0001,=(111101111)2,数制的转换,7,一、计算机的基础知识,1.3 存储单位,基本存储单位,位（bit） 度量数据的最小单位 一个二进制位称为1bit，简称1b,字节（Byte） 最常用的基本单位,1Byte=8bit,简写：1B=8b,常用的换算单位,K字节,1KB = 1024 B = 210 B,M字节,1MB = 1024 KB = 220 B,G字节,1GB = 1024 MB = 230 B,T字节,1TB = 1024 GB = 240 B,如文本的大小
6、为45K,如电影的大小为450M,如硬盘的容量为320G,如磁盘阵列的大小为1024T,使用时常忽略B,8,一、计算机的基础知识,1.4 非数据信息的表示,用二进制编码来表示,（ASCII码）,西文信息,ASCII码是美国信息交换标准代码。 (American Standard Code for Information Interchange) 包括： 09十个数字字符 52个大小写英文字母 34个专用符号 32个控制符号,因为：27=128,128个元素,所以：ASCII码是7位码,6 5 4 3 2 1 0,COMPUTER,1000011,1101111,1101101,1110000,
7、1110101,1110100,1100101,1110010,0,0,0,0,0,0,0,0,高位补0，凑足8位(字节),9,1.4 非数据信息的表示,非字符,10,一、计算机的基础知识,1.4 非数据信息的表示,中文信息,汉字信息处理系统模型,输入码,国标码,汉字输入,汉字输出,输入码：音码及形码,如全拼、双拼、微软拼音、五笔字形等,国标码：,国标码规定：将汉字和符号组成94*94的矩阵，即94个区和94个位，由区号和位号(区中的位置)共同构成区位码。 每个汉字的编码为两个字节，最高位为0 如“啊”位于16区1位，则区位码：16 01，十六进制为10 01H 为了与ASCII码兼容，区位码
8、各加20H,(031为非图形字符),“啊”的国标码,0 011 0000,第一字节,0 010 0001,第二字节,0,0,“啊”的区位码,0 001 0000,第一字节,0 000 0001,第二字节,0,0,机内码,字形码,指1980年发布的中华人民共和国国家标准信息,交换汉字编码,代号GB2312-80，简称国标码。,各加20H,11,一、计算机的基础知识,1.4 非数据信息的表示,“啊”的国标码,0 011 0000,第一字节,0 010 0001,第二字节,0,0,汉字机内码,由国标码变换而来 将国标码的两个字节的最高位都变为1（和ASCII区分）,“啊”的机内码,1 011 000
9、0,第一字节,1 010 0001,第二字节,1,1,各加80H,例：查看汉字“啊”的机内码。,在“记事本”中输入“啊”并保存为D:test.txt。进入DOS模式，使用Debug test.txt调试，用D命令查看。,12,每个点用一位二进制码表示 占字节数（以1616）为例： 16*16bit/832B,汉字字型码,用于汉字在输出设备上输出。,如：1616“大”字字型点阵代码,汉字点阵类型,点阵,占用字节数,简易型,1616,32,普及型,2424,72,提高型,3232,128,精密型,4848,288,汉字字型码所占字节数计算,一、计算机的基础知识,1.4 非数据信息的表示,13,00
10、00,0011,0000,0000,0000,0011,0000,0100,1616点阵字型码,1616： 16点/行，共16行 每个点用一位二进制码表示,14,一、计算机的基础知识,二、计算机系统及原理,内容提要,15,二、计算机系统及原理,2.1 计算机系统,系统软件 应用软件,计算机系统=硬件系统+软件系统,硬件,软件,16,二、计算机系统及原理,2.1 计算机系统,计算机系统的组成,计算机系统,硬件系统,软件系统,控制器,运算器,内存,外存,存储器,输入设备(Input),输出设备(Output),系统软件,应用软件,CPU,主机,外设,用户与计算机系统的关系,硬件,系,统,软,件,应
11、,用,软,户,用,件,17,二、计算机系统及原理,2.2 计算机的硬件系统,计算机硬件包括主机和外设,主机,外设,输入设备,输出设备,外存设备,网络设备,18,二、计算机系统及原理,2.2 计算机的硬件系统,演示：计算机的五大部件,19,二、计算机系统及原理,2.2 计算机的硬件系统,中央处理器（CPU）,处 理 器,控制器,运算器,控制整个计算机所有部件的工作,执行算术运算和逻辑运算,存储器,存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合， 每个记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据。,存储器,存放大量信息的 外存储器,信息交流中心 内存储器,I/O,完成数据的输入与输出等。,20,二、计
12、算机系统及原理,2.2 计算机的硬件系统,程序存储控制原理,根据实际问题设计程序并存入存储器中，控制器逐条执行程序，完成需要解决的问题，也称冯诺依曼原理。,指令系统,程序,例如：某CPU的加法指令：10100001,每条指令表示一种基本操作 硬件结构不同，指令也不同,指令,计算机硬件能够识别和执行某种操作的命令,所有指令的集合,完成一项任务的一组指令序列,计算机由运算器、存储器、控制器、输入和输出五大部件组成 采用二进制编码形式表示数据和指令 要执行的指令和要处理的数据预先放入内存，计算机能够自动地从内存中取出指令执行,冯氏计算机的组成部分和工作方法,21,二、计算机系统及原理,2.3 计算机
13、的软件系统,软件: 程序、程序运行所需要的数据以及开发、使用和维护这些程序所需要的文档的集合。,语言处理程序,服务程序,应用软件,系统软件,应用软件,用户,操作系统,计算机与人交互的接口,不必了解计算机内部结构。 合理地使用系统内包含的各种软、硬件资源，提高整个系统的使用效率和经济效益。 目前典型的操作系统有：Windows、UNIX、Linux等，,应用在某一具体领域,22,二、计算机系统及原理,2.3 计算机的软件系统,程序设计语言,汇编语言程序 MOV A,0AH MOV B,04H ADD A,B HALT,高级语言 程序 A=10 B=4 C=A+B PRINT*,C END,机器语
14、言,例如：A=10，B=4，求A+B的值。,机器语言程序 00111110 00001010 00000110 00000100 10000000 01110110,用0、1代码表示的指令集合,汇编语言,执行速度快,难记忆不通用,用助记符表示指令,高级语言,不通用,便于记忆,类似自然语言和数学语言,便于记忆 通用性好,C、 Visual C+、BASIC 、FORTRAN等都是高级语言,？,类别,定义,特点,能直接执行,不能直接执行,不能直接执行,23,二、计算机系统及原理,2.3 计算机的软件系统,语言执行过程,将高级(汇编)语言源程序翻译成计算机能识别的机器语言程序的工具就是语言处理程序，
15、即翻译程序,语言处理程序,源程序,用非机器语言编写的程序称为源程序。 例如，用C语言编写的程序，称为C语言源程序,目标程序,源程序经过语言处理程序翻译后得到的机器语言程序称为目标程序。,高级语言程序 汇编语言程序,机器语言程序,翻译,高级语言源程序 汇编语言源程序,目标程序,语言处理程序,24,二、计算机系统及原理,2.3 计算机的软件系统,汇编程序将汇编语言源程序翻译成目标程序,汇编程序,编译程序,编译程序将高级语言源程序翻译成目标程序 这个翻译过程叫编译,汇编语言源程序,目标程序,语言处理程序,汇编程序,这个翻译过程叫汇编,高级语言源程序,目标程序,语言处理程序,编译程序,解释程序,高级语
16、言源程序,结果,语言处理程序,解释程序,解释程序对高级语言源程序逐个语句进行翻译并执行，即翻译一句执行一句,语言处理程序,25,二、计算机系统及原理,2.3 计算机的软件系统,高级语言处理过程,解释方式,高级语言源程序,结果,解释程序,翻译工作由解释程序完成,解释程序对源程序进行逐句分析，若没错就立即执行，不生成目标程序，有错就停止 BASIC，JAVA语言采用解释方式执行,编译方式,翻译工作由编译程序完成,编译程序对源程序进行编译处理，生成目标程序,目标程序经链接程序链接，形成可执行程序 C、C+等语言采用编译方式执行,编译程序,链接程序,可执行程序,目标程序,源程序,26,二、计算机系统及原理,2.4 计算机的工作过程,程序的执行过程是控制器取指令、分析指令并且指挥协调各部件执行指令的过程.,27,本讲小结,基础知识：信息分数值和非数
