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1、第二章 数据处理系统 把数据转换成有用的信息,Chapter 2 Processing Hardware Turning Data into Something You Can Use,计算机导论(2),http:/,2.1 数据和程序在计算机内部如何表示什么是二进制编码方案？ 2.2 处理器、主存储器和寄存器什么是计算机处理器，它由什么组成？ 2.3 如何评定计算机：内存容量，字长和处理器速度计算机的内存、字长和处理速度是如何计量的？ 2.4 打开微机机箱看看：里面有什么？购买微机前应该考虑哪些因素？ 2.5 挡不住的诱惑？未来我们将使用哪些处理技术？,本章主要内容 Key Question
2、s,2.1 数据和程序在计算机内部如何表示 How Data & Programs Are Represented in the Computer,现代社会：“数字世界”？,你是否曾经感到困惑：为什么会有人说我们正生活在一个“数字世界”中？答案很简单：因为在现代社会中几乎无所不在的计算机不能识别人类使用的信息，只能使用“数字化”的信息。 人们使用字母、数字和各种特殊符号来执行指令和处理数据。比如，如果我们要求某人做一个3和5的加法运算，并给出答案。我们可以这样说：“请将3和5相加，然后将运算结果写在一张纸上。” 可是计算机是一种电子装置，不能直接处理这样的请求。计算机必须使用电子数据和电子指令
3、。,电子数据与电子指令,如前所述，在计算机进行数据处理前，必须将人类能够理解的信息转换为计算机系统能够处理的电子数据与电子指令。 电子形式的数据与指令，可以有各种各样的形式。其中最简单最容易实现的是所谓“开关型”（on/off）的形式。计算机系统使用的就是这种形式的数据和指令。换言之，在计算机内部使用两种状态即所谓“二进制数”形式来表示各种数据和指令。,计算机与二进制,第一章中讨论过，计算机使用二进制最简单的理由是可以使用最简单的电路：或为ON(通)，或为OFF (断)。其实，计算机涉及的其他相关技术亦使用这种通/断型的双态模式：磁盘或磁带上的磁脉冲或为有，或为没有；电流或为高电平，或为低电平
4、；穿孔卡片或纸带或有孔，或无孔 计算机内部工作时的所有数据和程序都必须使用二进制形式来表示：用0表示状态“断”（或低电平，或无磁脉冲，或无孔），用1表示 “通”（或高电平，或有磁脉冲，或有孔）。,二进制编码方案,既然计算机内部只能使用只有1和0两个数字的二进制数，那么人们从键盘上输入的各种字符 字母 (az , A Z)、数码 (0 9) 和特殊符号(标点符号、数学符号、希腊字母等) 在计算机内又是如何表示的呢？ 在计算机中，使用各种二进制编码方案来表示各种字符（和其他一切信息，如图象、声音等）。 最常用的二进制编码方案有：EBCDIC和ASCII。它们都是用8位二进制数字来表示各种信息， 分
5、别可以表示256个常用西文字符。此外还有一种新的编码方案使用了16位二进制数字，可以表示多达65536个不同字符。,理解“编码”,所谓“编码”，就是用一定位数的若干数字组合（或字母等）来表示某个事物。 生活中我们经常遇到用“编码”表示一个人的实例，如编码420684198410071544（用18位09表示的身份证号）和 03420684150684（用14位09表示的考生号）分别来自湖北襄樊宜城的某位03级新生。同学们入学要还要被进行新的编码，如用22072238（8位学号）表示02级某位同学，用12表示某班第12号同学。 在计算机内部一切数据和指令都要用一定位数的两个数字（0和1）组合来表
6、示。,我们可以用007“表示”一个著名的特工，我们同样可以用0和1表示许多,007 = 詹姆斯邦德 0100 0001 = A 0100 0010 = B ,EBCDIC编码方案 扩充的二进制编码的十进制交换码,通常用于IBM大型计算机系统。EBCDIC编码方案使用8位二进制数 (一个字节) 表示一个字符，一共可以表示256个不同的字符。 对照P2.9图2.2，想一想： EBCDIC码为11000111和11110010分别表示什么字符？在IBM大型机的键盘上敲入字母“Z”和数字“0”，计算机内部对应的二进制代码是什么？,ASCII编码方案 美国信息交换标准码,广泛用于非IBM公司制造的大型计
7、算机及所有的微型计算机。标准ASCII编码方案使用7位二进制数，只能表示128个字符，扩展ASCII编码方案使用8位二进制数表示一个字符，一共可以表示256个字符。 对照P2.9图2.2，想一想： ASCII码为0100 0011和0011 0010分别表示什么字符？在个人计算机的键盘上敲入字母“Z”和数字“0” ,计算机内部对应的二进制代码是什么？,使用ASCII码作3+5运算时的转换情况,Unicode编码方案 统一的字符编码标准,ASCII编码方案可以实现用二进制形式表示英语和欧洲语言中的各种字符，但无法处理中国、日本等国的非字母类的文字字符。Unicode编码方案即于此类文字的编码。它
8、使用16位二进制数表示一个字符，一共可以表示65536个不同的字符。 你知道吗，字符“南”和“京”在计算机内部是如何表示的？,汉字字符在机内如何表示为二进制形式？,汉字是一种特殊的字符，同样采用编码的形式在计算机内表示和存储它。信息交换用汉字编码字符集 基本集即国家标准 GB2312 - 80 就是这样的编码表。汉字编码表比ASCII编码表要大得多，它由9494的表构成，即有94行，94列。每一行称为一个“区”，共有94区，编号为第01区、第02区、第94区； 每一列称为一个“位”， 共94位，编号为第01位、第02位、第94位。 汉字的表示就使用该编码表提供的编码，即用“区码“和“位码“作为
9、汉字的编码，“区码“为高位（在左），“位码“为低位（在右）。,区位码表（局部）,示例,从汉字编码表中求得的汉字编码称为汉字的“区位码 “。例如，“南京“二字，根据汉字编码表可知其编码分别为： 南 十进制码是：36 47 二进制码是：0100100 0101111 京 十进制码是：30 09 二进制码是：0011110 0001001,机内码,国标码 在区位码的基础上产生，方法是分别在“区”码和“位码”上各加“32”（即二进制00100000）得到。南 1000100 1001111 京 0111110 0101001 机内码 在国标码的基础上产生，分别在“高位“码和“低位“码上个各加“128“
10、（即二进制10000000）得到。 南 11000100 11001111 京 10111110 10101001,奇偶位：用于出错校验,在计算机内部保证数据的正确性是极其重要的。在传输后被改变、出现错误的信息是不可用的信息。 尘埃、电气干扰、气候条件和其他因素可能使电路或传输线路产生干扰。计算机是如何知道出现传输错误了？方法之一是使用 parity bit (奇偶位) 技术。所谓“奇偶位”(亦称“校验位”)是在一个“字节”的末尾添加一个专用于精度校验的二进制位。 奇偶校验技术方案有两种形式：偶校验 (even parity) 添加一位使1的个数为偶数奇校验 (odd parity) 添加一位
11、使1的个数为奇数示例：P2.6图2.3,奇偶校验技术示意图,奇偶校验可以检测出所有的1位差错，但只能检测差错数为奇数的多位差错。差错漏检率1/2。【例】原始数据000111011，采用偶校验。则发送端通过线路传输发出的码字为1000111011。若接收端接收到的是 1111111011 或0110111011或 1100010011将均被拒收。但若接收端接收到的是1110111011或1100011011或1000011010，仍会通过验收（漏检,奇偶校验的不足,机器语言：计算机本身的语言,仅仅采用ASCII码之类二进制编码方案还是不够。不同硬件平台（处理器）使用不同的机器语言，所以会出现诸如
12、在IBM PC类微型机上使用的字处理软件在Macintosh类微型机上不能使用的情况。这种不能通用的情况称为“不兼容” ( incompatible)。 机器语言是计算机可能直接执行的二进制编程语言。但用机器语言(只有0和1两种符号) 编写的程序，一则对大多数人来说犹如天书（可读性差，如同中国人读西文），二则不同机器语言编写的程序不能互相通用（可移植性差，如同英文和法文都用相同的26个字母，但写出来的东西互不通用）。,计算机的存储容量如何表示：按位,一台计算机的主存储器或辅助存储器（如硬盘）可以存储多少个0和1呢？通常使用以下单位来表示计算机的存储容量：Bit (位,比特) 一个二进制数字（问
13、题：01001 是几个bit ? )Byte (字节) 1 byte = 8 bitKilobyte (千字节，KB) 1 KB=1024 byteMegabyte (兆字节，MB) 1MB=1024KBGigabyte (吉字节，GB) 1GB=1024MBTerabyte (特字节，TB) 1TB=1024GBPetabyte (PB) 1PB=1024TB,补充内容：数制与数制转换,数值的构成一个数值各位数字（数码）表示的值不仅与该数字有关，且与所在位置有关。 【例】数32343.43可以分解为：31042103310241013100410 -1310 -2,一、常用数制,基数：相邻位
14、权之比,每个数位上的数字所表示的值=该数码位权,位权：基数的 i 次方 ( i 为与位置对应的自然数）,常用数制,K进制数的某些性质：小数点右移n 位相当于乘以K n（增加K n 倍）小数点左移n 位相当于除以K n （为K n 份之一）,可用 数码,进位,基数,0K-1,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ABCDEF,0 1 2 3 4 5 6 7,0 1,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,逢K进1,逢16进1,逢8进1,逢2进1,逢10进1,K,16,8,2,10,K进制,十六进制,八进制,二进制,十进制,二、K进制数转换为十进制数,位权展开法 【例一】将下列数值转换为十进制数
15、(101.01)2 (205.4)8 (AF.8)16解： (101.01)2= 12202112002 -112-2 =(5.25)10(205.4)8= 28208158 048 1 =(133. 5)10 (AF.8)16= 1016 1 15160816 -1 =(175. 5)10【思考】以下数值中最大的和最小的分别是哪个？ (1234)8 (1234)16 (1234)5 (1234)10 (11011011)2 (219)16 (210)8 (219)10Windows 98自带计算器（科学型）适合于整数部份, 其他进制向十进制转换时，小数部分亦可用计算机求出。,二进制转十进制简
16、便算法：1 1 0 1 1 0 1 1128 64 32 16 8 4 2 1 计算： 128+64+16+8+2+1= 219,将整数部份和小数部份分开来算，位权展开法 整数部份：除以K取余数，直到商为0，余数从自下而上排列小数部份：以小数部分乘以K取积的整数，并将其自上而下排列，直到小数部份为0或规定精度为止 【例】将(100.345)10 转换为二、八、十六进制 2 100 低位 2 50 0 8 100 0.345 2 25 0 8 12 4 2 高位 2 12 1 8 1 4 0.690 2 6 0 0 1 2 2 3 0 1.380 2 1 1 16 100 2 0 1 16 6 4 0.760高位 0 6 21.520 2 低位,
