信息学奥赛基础知识

1、按规模分：巨型机、大型机、中型机、小型机、1疋巳=1MTTR = 7；/Mi=l 1计算机概述 世界第一台电子数字式计算机于1946年美国宾夕 法尼亚大学正式投入运行，它的名称叫ENIAC（埃 尼阿克），是电子数值积分计算机的缩写。它使用 了 17468个真空电子管，耗电174千瓦，占地170 平方，重30吨，每秒钟可进行5000次加法运算 被西方人誉为“计算机之父”的美籍匈牙利 科学家、数学家冯诺依曼于1945年发表了一个 全新的存储程序通用电子计算机方案一EDVAC。 EDVAC方案提出了著名的“冯诺依曼体系结 构”理论：（1）采用二进制形式表示数据和指令在存储程序的计算机中，数据和指令都是以 二进制形式存储在存储器中的。从存储器存储的 内容来看两者并无区别.都是由0和1组成的代 码序列，只是各自约定的含义不同而已。计算机 在读取指令时，把从计算机读到的信息看作是指 令；而在读取数据时，把从计算机读到的信息看 作是操作数。数据和指令在软件编制中就已加以 区分，所以正常情况下两者不会产生混乱。有时 我们也把存储在存储器中的数据和指令统称为数 据，因为程序信息本身也可以作为被处理的对象, 进行加工处理，例如对照程序进行编译，就是将 源程序当作被加工处理的对象。（2）采用存储程序方式这是冯诺依曼思想的核心内容。如前所述, 它意味着事先编制程序，事先将程序（包含指令和 数据）存入主存储器中，计算机在运行程序时就能 自动地、连续地从存储器中依次取出指令且执行。 这是计算机能高速自动运行的基础。计算机的工 作体现为执行程序，计算机功能的扩展在很大程 度上也体现为所存储程序的扩展。计算机的许多 具体工作方式也是由此派生的。冯诺依曼机的这种工作方式，可称为控制 流（指令流）驱动方式。即按照指令的执行序列， 依次读取指令，然后根据指令所含的控制信息， 调用数据进行处理。因此在执行程序的过程中， 始终以控制信息流为驱动工作的因素，而数据信 息流则是被动地被调用处理。为了控制指令序列 的执行顺序，设置一个程序（指令）计数器 PC（ProgramCounter）,让它存放当前指令所在的 存储单元的地址。如果程序现在是顺序执行的， 每取出一条指令后PC内容加1,指示下一条指令 该从何处取得。如果程序将转移到某处，就将转 移的目标地址送入PC,以便按新地址读取后继指 令。所以，PC就像一个指针，一直指示着程序的 执行进程，就是指示控制流的形成。虽然程序与 数据都采用二进制代码，仍可按照PC的内容作为 地址读取指令，再按照指令给出的操作数地址去 读取数据。由于多数情况下程序是顺序执行的， 所以大多数指令需要依次地紧挨着存放，除个别 即将使用的数据可以紧挨着指令存放外、一般将 指令和数据分别存放在该程序区的不同区域内。（3）由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出 设备五大部件组成计算机系统，并规定了这五部 分的基本功能。上述这些概念奠定了现代计算机的基本结构 思想，到目前为止，绝大多数计算机仍沿用这一 体制，即冯诺依曼型计算机体制。计算机的发展过程发展阶段发展时间组成元件特征第一代(1946-1957)电子管第二代(1958-1964)晶体管第三代(1965-1971)中小规模集成电路第四代(1972-.)大规模、超大规模集成 电路计算机的发展方向:巨型化、微型化、多媒体化、网络化、智能化 计算机的特点：1运算速度快：最快可以达到上万亿次/s。2精确度高：微型机可达到十几位有效数字。3存储功能（有记忆功能）：能存储程序和数据。4. 能进行逻辑运算。5. 在程序的控制下能自动工作计算机的主要应用：1、科学计算：密码破译，天气预报，地质勘探,卫星轨道计算2、数据处理：数据库管理，企业信息管理，统计汇总、办公自动化3、自动控制：机器人以及各种自动化装备4、计算机辅助设计/分析/制造/教学：机械CAD, 建筑CAD，计算机辅助教学CAI5、智能模拟：人工智能、专家系统、自学习6、电子商务：7、休闲娱乐：计算机分类: 微型机2、按用途分：专用机、通用机3、按处理方式分：模拟计算机、数字计算机以 及数字模拟混合计算机4、照其工作模式分：服务器、工作站计算机的主要性能技术指标1. 字长字长是计算机运算部件一次能处理的二进制数据 的位数。字长愈长，计算机的处理能力就愈强。早期的微型计算机的字长为16位，如: 80286等。 现在的微型计算机的字长为32位，如80386, 80486, PIV等。对于数据，字长愈长，运算精度 愈高；对于指令，字长愈长，则功能愈强，而寻 址的存储空间也愈大。2. 速度不同配置微型计算机按相同的算法执行相同的任 务所需要的时间可能是不同的，这和微型计算机 的速度有关。微型计算机速度指标可以用主频和运算速度来评 价。主频也称时钟频率，是指CPU工作时的频率。 主频是衡量微型机运行速度的主要参数，主频越 高，执行一条指令的时间就越短，因而速度就愈 快。主频一般以兆赫兹（MHz）为单位。目前的微 机的主频在500MHz左右，高的可达1000MHz左右, 甚至更高。运算速度是以每秒百万指令数（MIPS）为单位。 这个指标较主频更能直观的反映微型计算机的运 算速度。速度是一个综合指标，影响微型计算机速度的因 素还有许多，如存储器的存取时间系统总线的时 钟频率等。3. 存储系统容量存储系统主要包括主存储器（也称内存）和辅助 存储器（也称外存）。内存储器容量是指为计算 机系统所配置的内存总字节数，CPU可直接访问的 大部分存储空间。存储容量以字节（B）为单位，一个字节由8位 进制位组成。用KB, MB, GB, TBlB=Eb1MB=1024KB=1Ci24x 1024B=22(B1GB=1O2MB=1O24X 1024X 1024B=25BlTB=ia2-4GB=1024X 1024X 1024X 1024B2tflB等表示，具体换算公式为：目前，软件系统的体积越来越大，对存储空间要 求也越来越高，很多复杂的软件，要有足够大的 硬盘空间才能装得下，要有足够大的内存空间才 能运行。4.系统可靠性 计算机的可靠性以平均无故障时间（MTBF）表示:其中：Ti：第i次无故障时 间；N：故障总次数。MTBF 愈大，系统性能愈好。5. 系统可维护性 计算机的可维护性以平均 修复时间（MTTR）表示：其中：Ti：第i次故障修复时间； M：修复总次数。MTTR愈大，系统性能愈好。6. 性价比 性价比是用来衡量计算机产品优劣的概括性指 标。性：指性能，代表计算机的使用价值，它包 括计算机的运算速度、存储器容量、存取周期。通道信息流量速率、输入输出设备的配置和计算 机的可靠性。价：指价格，代表计算机的售价。 性价比愈大，表明计算机系统愈好。2计算机系统的基本组成完整的计算机系统系统包括：硬件系统和软 件系统。两个部分又由若干个部件组成（如图）。 硬件系统是计算机的“躯干”，是物质基础。 而软件系统则是建立在这个“躯干”上的“灵 魂”。（一）计算机硬件 计算机硬件系统由五大部分组成：运算器、控制 器、存储器、输入设备、输出设备。（如下图所 示）谟件系統一叽.-轶件荼紙一逗Ei炜 円#5冷-.-L具他p ： =二半岚 zny 斗：*中央处理器（CPUCen tr alProcessingUni t）CPU由运算器、控制器和一些寄存器组成；弓尹1运算器运算器是计算机中进行算术运算和逻 辑运算的部件，通常由算术逻辑运算部件（ALU）、 累加器及通用寄存器组成。2. 控制器 控制器用以控制和协调计算机各部 件自动、连续地执行各条指令，通常由指令部件、 时序部件及操作控制部件组成。运算器和控制器是计算机的核心部件，这两 部分合称中央处理单元（Cen treProcessUni t,简 称 CPU），如果将CPU集成在一块芯片上作为一个 独立的部件，该部件称为微处理器 （Microprocessor，简称 MP）。运算器进行各种算术运算和逻辑运算；控制器是 计算机的指挥系统；CPU的主要性能指标是主频和字长。字长表示CPU每次计算数据的能力。如80486 及Pen ti um系列CPU 一次可处理32位二进制数据。 时钟频率主要以MHz为单位来度量，通常时钟频 率越高，其处理速度也越快。目前的主流CPU的 时钟频率已发展到500MHz以上甚至达2 GHz以上。 *存储器存储器的主要功能是用来保存各类程序的数据 信息。存储器可分为主存储器和辅助存储器两类。 主存储器（也称内存储器），属于主机的一部 分。用于存放系统当前正在执行的数据和程序， 属于临时存储器。辅助存储器（也称外存储器），它属于外部设 备。用于存放暂不用的数据和程序，属于永久存 储器。存储器与CPU的关系可用（图1）来表示。（1）内存储器一个二进制位（bi t）是构成存储器的最小单 位。实际上，常将每8位二进制位组成一个存储 单位，简称字节（Byte）。字节是数据存储的基 本单位。为了能存取到指定位置的数据，给每个 存储单元编上一个号码，该号码称为内存地址。 度量内存主要性能指标是存储容量和存取时间。存储容量是指存储可容纳的二进制信息量， 描述存储容量的单位是字节。存取时间指存储器收到有效地址到在输出端 出现有效数据的时间间隔。存取时间用纳秒 （ns,电）为单位。时间愈短，其性能愈好。内存储器按其工作方式可分为随机存储器 （RandomAcessMemory，简称RAM）和只读存储器 （ReadOnlyMemory,简称 Rom）两类。 RAMRAM在计算机工作时，既可从中读出信息，也可随时写入信息，所以，RAM是一种在计算 机正常工作时可读/写的存储器。在随机存储器 中，以任意次序读写任意存储单兀所用时间是相 同的。目前所有的计算机大都使用半导体随机存 储器。半导体随机存储器是一种集成电路，其中 有成千上万个存储单元。根据元器体结构的不同，随机存储器又可分 为静态随机存储器（Stat icRAM，简称SARM）和动 态随机存储器（DynamicRAM，简称DRAM）两种。静态随机存储器（SARM）集成度低，价格高。但存取速度快，它常用作高速缓冲存储器（Cache）。Cache是指工作速度比一般内存快得多的存储器，它的速度基本上与CPU速度相 匹配，它的位置在CPU与内存之间（如图2所示）。 在通常情况下，Cache中保存着内存中部分数据映 像oCPU在读写数据时，首先访问Cache。如果Cache 含有所需的数据，就不需要访问内存；如果Cache 中不含有所需的数据，才去访问内存。设置Cache 的目的，就是为了提高机器运行速度。动态随机存储器使用半导体器件中分布电容 上有无电荷来表示“0”和“1”的，因为保存在 分布电容上的电荷会随着电容器的漏电而逐步消 失，所以需要周期性的给电容充电，称为刷新。 这类存储器集成度高、价格低、存储速度慢。 随机存储器存储当前使用的程序和数据，一旦机 器断电，就会丢失数据，而且无法恢复。因此， 用户在操作计算机过程中应养成随时存盘的习 惯，以免断电时丢失数据。二幻出二胴歸=埼谧（图2） ROM 只读存储器（ROM）只能做读出操作而 不能做写入操作。只读存储器中的信息是在制造 时用专门的设备一次性写入的，只读存储器用来 存放固定不变重复执行的程序，只读存储器中的 内容是永久性的，即使关机或断电也不会消失。目前，有多种形式的只读存储器，常见的有 如下几种：PRO M：可编程的只读存储器。EPROM :可擦除的可编程只读存储器。EEPRO M：可用电擦除的可编程只读存储器。CPU （运算器和控制器）和主存储器组成了计 算机的主机部分。（2）外存储器外存储器大都采用磁性和光学材料制成。与 内存储器相比，外存储器的特点是存储容量大， 价格较低，而且在断电的情况下也可以长期保存 信息，所以称为永久性存储器。缺点是存取速度 比内存储器慢，常见的外存储器有以下几种： 磁盘磁盘是微型计算机系统中最重要的外部存储 器，同时定它又是重要的输入输出设备，它即可作 为输入设备，又可作为输出设备。它一般包括软 磁盘存储器和硬磁盘存储器。磁盘属于磁表面存 储设备。它的信息存储是一种电磁转换过程，它 是通过磁头与磁盘片的相对运动来实现。软盘驱动器软盘驱动器简称软驱。软驱是数据和程序进 入微型计算机的门户。软驱所用的软盘直径通常 有3.5英寸和5.25英寸两中.现在的微型计算机 一般都配置3.5英寸驱动器一个，其容量为 1.44MB，盘符为 “A：”。软盘存储信息是按磁道和扇区组织存储的， 软盘在使用前必须进行格式化。格式化就是对软 磁盘划分磁道和扇区。格式化时将磁盘面划分成 若干个同心圆，每个同心圆称为一个磁道，3.5英 寸的软盘有80个磁道，磁道的编址是由外向内的 编号的，最外层的一个同心圆为0号磁道，最内 层的同心圆为第79磁道，每个磁道又被划分为若 干区域，每个区域称为扇区（如图3所示），目前 常用的软盘都划分为18个扇区，每个扇区可存放 512个字节，每张盘片又可分为A、B两面。因此, 可以得出512*80*18*1=1474560（B）=1.44（MB）软盘在格式化后会产生四个区:引导区（BOOT）、文件分配表（FAT）、文件目录表和数据区。 引导区用于存放引导程序。文件分配表用于描述文件在磁盘上存放的位 置以及整个软盘扇区的使用情况。文件目录表区用来存放软盘根目录下所有子目 录文件文件属性、文件在软盘上的存放的开始位 置、文件长度以及文件建立和修改的日期和时间。数据区是存放文件内容的区域。引导区和文件分配表这些供系统使用和管理 软盘的重要信息存放在软盘的0磁道上，所以如 果磁盘的0磁道损坏会导致整个软盘无法使用。 软盘的特点是成本低，重量轻，价格便宜， 便于携带，缺点是存储容量小，且软盘容易损坏。 硬盘 硬盘也称固定盘。硬盘的存储容量，读/写 速度均比软盘高得多。磁盘是按柱面磁头号和扇 区的格式组织存取信息的，（如图4所示）的柱面 由一组盘片的同一磁道在纵向上所形成的同心圆 柱面构成。柱面从外想内编号，同一柱面上的各 个磁道和扇区的划分与软盘基本相同。 数据在硬盘上的位置通过柱面号，磁头号和扇区 号三个参数来确定的，硬盘与硬盘驱动器固定在 一起，硬盘格式化后，其使用方式与软盘一样， 也是通过盘符标识符来确认。硬盘的盘符通常为 “C： ”，若系统配有多个硬盘或将一个物理硬盘 划分为多个逻辑硬盘，则盘符可依次为“ C：”、（图4）目前微型计算机中普遍使用了 3英寸和5英 寸硬盘，大都采用温切斯特（wenchester）技术, 所以有时称这类硬盘为温盘。硬盘的特点是可靠性高，存储容量大，读写 速度快，对环境要求不高。缺点是不便于携带， 切工作时应避免振动。光盘 光盘是用光学的方式制成的，光盘盘片 上有一层可塑材料。写入数据时，永高能激光束 照射光盘片，可在可塑层上灼出极小的坑，并以 有无小坑表示数字“0”和“1”，当数据全部写 入光盘后，再在可塑层上喷涂一层金属材料，这 样光盘就不能再写入数据。再读出数据时，永低 能激光束入射光盘，利用盘表面上的小坑和平面 处的不同反射来区分“0”和“1”。目前微型计算机中大都配有只读式光盘 （COMPACTDISKREADONLYMEMORY，简称 CD-ROM）， 每张关盘容量可达650MB，可存放程序，文本，图 象，音乐和电影等各种信息。光盘需要语光盘驱动器配合使用。光盘驱动 器（简称光驱）是多媒体电脑的重要输入设备。 光驱的盘符一般为紧邻着硬盘盘符后的那一个英 文字母来表示。根据使用方式及性能不同，光盘分为三类： 只读式关盘（CD-ROM ）：用户只能读取而无法 修改其中的数据。 一次性写入光盘（WriteOnceReadManytime,简 称WORM）:用户可以写入一次，但可多次读取。 可擦除光盘：用户可以像用软盘一样对其进行 多次读/写操作。 光盘的特点：1）存储容量大，价格低；2）不怕电磁干扰，存储密度高,可靠性高；3）存取速度在不断增高。大输入设备键盘（Keyboard）： 104、107 键盘 鼠标（Mouse）:机械和光电鼠标两种 手写笔触摸屏麦克风扫描仪（Scanner） 视频输入设备条形码扫描 大输出设备显示器：CRT和液晶显示器。打印机：针式、喷墨、激光打印机。绘图仪音箱*总线计算机总线是一组连接各个部件的公共通信 线。计算机中的各个部件是通过总线相连的，因 此各个部件间通信关系变成面向总线的单一关系 （如图所示）。但是任一瞬间总线上只能出现一个 部件发往另一个部件的信息，这意味着总线只能 分时使用，而这是需要加以控制的。总线使用权 的控制是设计计算机系统时要认真考虑的重要问 题。总线是一组物理导线，并非一根。根据总线上传送的信息不同，分为地址总线、数据总 线和控制总线。. .r ；SlK(S +K.1 K.2 XS.+K -m=V KpS- 式口心(I=斑.丄-1,Q天字F i-n3. 二进制二进制计数制由0和1共2个数字符号组成。 相同数字符号在不同的数位上表示不同的数值， 每个数位计满二就向高位进一，即“逢二进一”。如: (1011.1)2 = 1X8+0X4+1X2+1X1+1X (1/2)一个任意的二进制数都可以表示成：大数制之间的转换：%穿抵；二申:十“沙“珂十好机内部使用的数字符号hli-n只有“0”和“1”两 个。也就是说计算机内部使用的是二进制数所有 式中一地品-的加和两个数的数值数据和非数值数据，都是由“0”和“1” 这两个数字符号加以组合而成的，我们称之为 “二进制代码”。1. 为什么要采用二进制 尽管二进制数不符合人们的习惯。但是计算机内 部仍采用二进制表示信息，主要原因有以下几点:1) 容易实现计算机是由逻辑电路组成，逻辑电路通常只 有两种状态。例如：开关的接通与断开，电压电 平的高与低等。这两种状态正好用来表示二进制 数的两个数码0和1。2) 工作可靠两个状态代表的两个数码在数字传输和处理 中不容易出错，因而电路更加稳定可靠。3) 简化运算 二进制运算法则简单。两个一位二进制数的求和、求积运算组合仅有三种，即0+0 = 0, 0+1 =1，1+0=1，1 + 1 = 0(向高位进一)及 0*0 = 0, 0*1 = 1， 1*0 = 0, 1*1 = 1。而求两个一位十进制 的和与积的运算组合则各有55种之多，让计算机 去实现就困难的多。4) 逻辑性强计算机的工作是建立在逻辑运算基础上的， 逻辑代数是逻辑运算的理论依据。二进制只有两、1(个数码，正好代表逻辑代数中的“真”与“假”。5) 易于转换 二进制数与十进制数之间可以互相转换。这样，既有利于充分发挥计算机的特点，又不影响 人们使用十进制数的习惯。2. 数值间的转换计算机只用二进制的两个数码“0”和“1” 来实现算术和逻辑运算，而人们仍然用十进制的 形式向：4. 其他进制在日常生活和日常工作中还使用其他进制数 如：十二进制数、十六进制数、百进制数和千进 制数等。无论哪种进制数，表示的方法都是类似 的。如：十六进制数由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E和F共十六个符号组成，“逢 十六进一”。不同的是用A、B、C、D、E和F分 别表示10、11、12、13、14和15六个数字符号。5. 基数与权某进制计数制允许选用的基本数字符号的个 数称为基数。一般而言，J进制数的基数为J,可 供选用的基本数字符号有J个，分别为0到J 1, 每个数位计满J就向高位进一，即“逢J进一”。某进制计数制中各位数字符号所表示的数值 表示该数字符号值乘以一个与数字符号有关的常 数，该常数称为“位权”(简称“权”)。位权 的大小是以基数为底，数字符号所处的位置的序 号为指数的整数次幕。十进制数允许使用十个基本数字符号，所以 基数为10,每位数字符号代表的位数的大小是以 10为底，数字符号所处位置的序号为指数的整数 次幕。十进制数的百位、十位、个数和十分位的权分列为：10 故(555.5) 10可表示成：1 _1(555 10 = 5X10 +-5X10 +5X 10 +5x100;羚一:ii_+. . 、J出血点位登I21P=1:rm2=IS归4訥皿B*=S_1 = DL253010z= i10L= 010p= L0d= U.Ldlfiz=2MlfiL=5lfih=Li5=0JD62J进制数桂却两泣数相差J倍，若小數直向左穆n恆则整吟 良之，小数点向右穰11位，数值就放大厂倍 (如图所示)给出了任意进制数(K2K1K0K-1K-2), 当J分别为：2，8，10和16时各位权值对照。再自动将二进制结果转换为十进制数。为了表达方便起见，常在数字后加一缩写字 母后缀作为不同进制数的标识。各种进制数的后 缀字母分别为：B：二进制数。Q：八进制数。D：十进制数。H：十六进制数。对于十进制数通常不加后缀，也即十进制数 后的字母D可省略。(1) 将二进制数转换成对应的十进制数将二进制数转换成对应的十进制数的方法是 “按权展开求和”：利用二进制数按权展开的多项式之和的表达 式，取基数为2,逐项相加，其和就是对应的十进 制数。例1：将二进制数1011.1转换成对应的十进制解：1011.1B=1X23+0X22+1X21+1X20+1X2-1=8+0+2+1+ 0.5=11.5D 例2：(1011.01) 2 = (1X?-HOX22 + IX尹+1 説如+0-X2-1 +1X2 ? =(8+0+2+1 + 0+075.)-10 (11 10(2) 将十进制数转换成对应的二进制数 将十进制数转换为对应的二进制数的方法是：对于整数部分，用被除数反复除以2,除第一 次外，每次除以2均取前一次商的整数部分作被 除数并依次记下每次的余数。另外，所得到的商 的最后一位余数是所求二进制数的最高位。对于小数部分，采用连续乘以基数2,并依次 取出的整数部分，直至结果的小数部分为0为止。 故该法称“乘基取整法”。例：将十进制117.625D转换成二进制数 解：整数部分：“除以2取余，逆序输出”十算机中输入原始数据，并让计算机也用 十进制形式显示和打印运算结果。所以必须有一 种自动转换方法，即让数据输入计算机后，将十 进制转换成对应的二进制数，并在处理完毕后，211725S1%（摄惬也）2290ki2141ki270覘231%211kj01kt （最高位）小数部分:“乘以2取整，顺序输出”O.u2j1.2500.2521c匕1星吕伍：）0.500C J )0 5X J21.01C 1耳低術）所以 117.625D=1110101.101B例2：召9, 边 = C 1O1 LOO1 : E2德92442.心122-2c21 1ckJ25 12.2 121 0O1例3：4 65i- (0. 101牙0,525XN X1 r252:0,5X20特别提示：将十进制数转换成其他进制数方法与 次上述方法类似。（3）将二进制数转换为对应的八进制数由于1位八进制数对应3位二进制数，所以 二进制数转换成八进制数时，只要以小数点为界, 整数部分向左，小数部分向右每3位分成一组， 各组用对应的1位八进制数字表示，即可得到对 应的八进制数值。最左最右端分组不足3位时， 可用0补足。例：将1101101.10101B转换成对应 的八进制数。解：二进制数：001101 101-101 010八进制數：133. J 2所以，1101101.10101B=155.52Q。同理，用相反的方法可以将八进制数转换成 对应的二进制数。例岂将八进制的37.4V6转换成二进制数：37,416011 11： , 100 001 110 即:X37.416? s = Cr.lll.10000111 /is例：将二进制的1.0110：0011转换成典进制：.0.1 0 110.001 1.Q026 .14即：10110.0112 =8（4）将二进制数转为对应的十六进制数由于1位十六进制数对应4位二进制数，所 以二进制数转换为十六进制时，只要以小数点为 界，整数部分向左，小数部分向右每4位分成一 组，各组用对应的1位十六进制数字表示，即可 得到对应的十六进制数值。两端的分组不足4位 时，用0补足。例：将1101101.10101B转换成对应的十六进制数 二进制数：0110 1101 . 1010 1000解:所以 1101101.10101B=6D.8AH。同理，用相反的方法可以将十六进制数转换 成对应的二进制数。例：将十六进制数5DF.9转换成二进制：5DF , 90101 1101 1111 , 1001即；16 = CW11LQ11111.1001 J 2.例：将二进制数1100001.111转换成十六进制：OUD 0001.111C5I. H即：C 110000111J 2 = C61 Ej is至于其他的转换方法，如八进制到十进制， 十六进制到十进制之间的转换，同样可用按权展 开的多项式之和及整数部分用“除基取整数”来 实现的。只不过此时基数分别为8和16。当然， 更简单实用的方法是借用二进制数做桥梁，用“八一一二一一十”或“十六一一二一一八”的 转换方法来实现。大数据的编码表示1. 基本概念（1）编码计算机要处理的数据除了数值数据以外，还 有各类符号、图形、图像和声音等非数值数据。 而计算机只能识别两个数字。要使计算机能处理 这些信息，首先必须将各类信息转换成“0”和“1”表示的代码，这一过程成为编码。（2）数据能被计算机接受和处理的符号的集 合都称为数据。数据和信息是一对比较容易混淆的术语。数据是计算机处理的对象，是信息载体，或 称编码了的信息；信息是数据经过加工处理以后的结果，是有意 义的数据的内容。（3）比特 比特（Bit： BinaryDigit二进制数位）是指1位二进制的数码（即0或1）。 比特是计算机中表示信息的数据编码中的最小单 位。（4）字节字节表示被处理的一组连续的二进制数字。通常 用8位二进制数字表示一个字节，即一个字节由8 个比特组成。字节是存储器系统的最小存取单位。2. 数值数据的表示数值数据有大小和正负之分。通常在微型计算机中，用两个字节表示一个 整数，用四个字节表示一个实数。在二进制数的 最前面规定一个符号位：“0”表示正数，“1” 表示负数。数据表示方法通常有定点数表示和浮点数表 示两种。（1）定点数的表示 定点整数：小数点的位置在最低数值位的后面, 用于表示整数（如图1所示）数符 丨数值（图1） 定点小数：小数点的位置约定在最高数值位的 前面，用于表示小于1的纯小数（如图2所示）。数符一数值小数点的位置（图2）（2）浮点数的表示浮点数的表示来源于数学中的指数形式：N=MXRc式中R表示进制数的基数。N可以用下面两个 部分表示。 尾数M。尾数为小于1的小数。尾数长度影响数 据精度。 阶码c。阶码相当于数学中的指数。阶码的大小 影响浮点数可以表示的数据的大小范围。（如图3所示）给出了浮点数的表示方法。阶符I 阶码 I 尾符 丨尾数（图3）3字符的表示字符是人与计算机交互过程中不可缺少的重 要信息。要使计算机能处理、存储字符信息，首 先也必须用二进制“0”和“1”代码对字符进行 编码。下面以西文字符和汉字字符为例，介绍常用的编 码标准。（1）ASCII 编码ASCII编码是由美国国家标准委员会制定的 一种包括数字、字母、通用符号和控制符号在内 的字符编码集，全称叫美国国家信息交换标准代 码。ASCII码是一种7位二进制编码，能表示27= 128种国际上最通用的西文字符，是目前计算机 中，特别是微型计算机中使用最普遍的字符编码 集。详见表1.2。ASCII编码包括4类最常用的字符。 数字“0” “9”。ASCII编码的值分别为 0110000B0111001B，对应十六进制数为30H 39H。 26个英文字母。大写字母“A”“Z”的ASCII 编码值为41H5AH，小写字母“a”“z”的 ASCII编码值为61H7AH。 用字符。如“ + ”、“ ”、“ = ”、“*”和 “/”等共32个。 制符号。如空格符和车符等共34个。ASCII码是一种7位编码，它存时必须占全一 个字节，也即占用8位：b7b6b5b4b3b2b1b0，其 中b7恒为0,其余几位为ASCII码值。（2）汉字编码国家标准汉字编码集（GB2312-80）共收集和 定义了 7445个基本汉字。其中，使用频度较高的 3755个汉字定义为一级汉字。使用频率较低的 3008个汉字定义为二级汉字，共有6763个汉字。 另外还定义了拉丁字母、俄文字母、汉语拼音字 母、数字和常用符号等682个。GB2312 80规定每个汉字用2个字节的二进 制编码，每个字节最高位为0,其余7位用于表示 汉字信息。例如，汉字“啊”的国标码的2个字节的二 进制编码00110000B和00100001B，对应的十六进 制数为30H和21H。另外，计算机内部使用的汉字机内码的标准 方案是将汉字国标码的2个字节二进制代码的最 高位置为1,从而得到对应的汉字机内码。如汉字“啊”的机内码为10110000B、 10100001B （即 B0H、A1H）。计算机处理字符数据时，当遇到最高位为1 的字节，便可将该字节连同其后续最高位也为1 的另一个字节看作1个汉字机内码；当遇到最高 位为0的字节，则可看作一个ASCII码西文字符, 这样就实现了汉字、西文字符的共存与区分。2000年3月17 日，国家信息产业部和国家质 量技术监督局联合颁布了 GB18030 2000信息技 术信息交换用汉字编码字符集基本集的扩充。 在新标准中采用了单、双、四字节混合编码，收 录了 27000多个汉字和藏、蒙、维吾尔等主要的 少数民族文字，总的编辑空间超过了150万个码 位。新标准适用于图形字符信息的处理、交换、 存储、传输、显示、输入和输出，并直接与GB2312 80信息处理交换码所对应的事实上的内码标准 相兼容。所以，新标准与现有的绝大多数操作系 统、中文平台兼容，能支持现有的各种应用系统。 大汉字交换码汉字交换码是指不同的具有汉字处理功能的 计算机系统之间在交换汉字信息时所使用的代码 标准。自国家标准GB2312 80公布以来，我国一 直延用该标准所规定的国标码作为统一的汉字信 息交换码。GB2312 80标准包括了 6763个汉字，按其使用频 度分为一级汉字3755个和二级汉字3008个。一 级汉字按拼音排序，二级汉字按部首排序。此外, 该标准还包括标点符号、数种西文字母、图形、 数码等符号682个。区位码的区码和位码均采用从01到94的十进制, 国标码采用十六进制的21H到73H （数字后加H表 示其为十六进制数）。区位码和国标码的换算关 系是：区码和位码分别加上十进制数32。如“国” 字在表中的25行90列，其区位码为2590，国标 码是397AH。*由于GB231280是80年代制定的标准，在实际 应用时常常感到不够，所以，建议处理文字信息 的产品采用新颁布的GB18030信息交换用汉字编 码字符集，这个标准繁、简字均处同一平台，可 解决两岸三地间GB码与BIG5码间的字码转换不 便的问题。大汉字输入码汉字输入方法很多，如区位、拼音、五笔字 型等。不同输入法有自己的编码方案，所采用的 编码方案统称为输入码。输入码进入机器后必须 转换为机内码进行存储和处理。汉字输入方法大体可分为：区位码（数字码）、 音码、形码、音形码。区位码：优点是无重码或重码率低，缺点是难 于记忆；音码：优点是大多数人都易于掌握，但同音字 多，重码率高，影响输入的速度； 形码：根据汉字的字型进行编码，编码的规则较 多，难于记忆，必须经过训练才能较好地掌握； 重码率低音形码：将音码和形码结合起来，输入汉字, 减少重码率，提高汉字输入速度；如，以全拼输入方案键入“neng”，或以五 笔字型输入方案“ce”，都能得到“能”这个汉 字所对应的机内码。这个工作由汉字代码转换程 序依靠事先编制好的输入码对照表完成转换。大汉字字形码（字形存储码）字形存储码是指供计算机输出汉字（显示或 打印）用的二进制信息，也称字模。通常，采用的是数字 化点阵字 模。1X16点阵汉宇汉字字 形码是一 种用点阵表示字形的码，是汉字的输出形式。它 把汉字排成点阵。常用的点阵由16X16、24X24、 32X32或更高。每一个点在存储器中用一个二进 制位（bit）存储。例如，在16X16的点阵中， 需8X32bit的存储空间，每8bit为1字节，所 以，需32字节的存储空间；24X24点阵要占72 个字节（为什么？）。在相同点阵中，不管其笔 划繁简，每个汉字所占的字节数相等。为节省存储空间，普遍采用了字形数据压缩技 术。所谓的矢量汉字是指用矢量方法将汉字点阵 字模进行压缩后得到的汉字字形的数字化信息。所有不同的汉字字体的字形构成汉字库，般存储在硬盘上，当要显示输出时，才调入内存, 检索到要输出的字形送到显示器输出。（3）其他信息的编码大图像的表示一幅图像可认为是由一个个像点构成的，这 些像点称为像素。每个像素必须用若干二进制位 进行编码，才能表示出现实世界中的五彩缤纷的 图像。当将图像分解成一系列像点、每个点用若干 bit表示时，我们就把这幅图象数字化了。数字图像数据量特别巨大，假定画面上有 150000个点，每个点用24个bit来表示，则这幅 画面要占用450000个字节。如果想在显示器上播 放视频信息，一秒钟需传送25幅画面，相当与 11250000个字节的信息量。因此，用计算机进行 图像处理，对机器性能要求是很高的。图像文件的后缀名有：bmp、gif、jpg等； 大声音的表示声音是一种连续变化的模拟量，我们可以通 过“模/数”转换器对声音信号按固定的时间进 行采样，把它变成数字量。一旦转变成数字形式， 便可把声音储存在计算机中并进行处理了。声音文件的后缀名有：wav、mp3等；大视频信息的数字化视频信息可以看成连续变换的多幅图像构 成，播放视频信息，每秒需传输和处理25幅以上 的图像。视频信息数字化后的存储量相当大，所 以需要进行压缩处理。视频文件后缀名有：avi、mpg等；4 操作系统（OSOperatingSystem）操作系统是控制与管理计算机系统资源的软件， 是硬件的第一层扩充，任何应用软件的运行都必 须依靠操作系统的支持。微机的OS单饪务：DOS单用户多任务？ Wmdows3.0多片;户多任务；Window?I 多用户 WindowNT. WindowOOO Unix LinusWindows系列操作系统Windows是Microsoft公司开发的图形化界面的操 作系统。基本概念：图标、任务栏、标题栏、菜单栏、滚动条、工具 栏、对话框、开始菜单基本操作：（1）鼠标单击、双击、拖动，左键、右键功能；（2）窗口操作：最大（小）化、大小调整、拖动、 关闭、排列、切换；（3）菜单操作： 激活、选择；命令项的约定一一 正常显示和灰色显示；命令后带“”：执行命令则弹出对话框； 带快捷键：某些菜单命令的后面标有对应的键盘 命令，称为该命令的快捷键或热键； 选中标志：某些命令选项的左侧有用打勾表示的 选中标志，说明此命令功能正在起作用； 命令后带“”：级联：此命令后会有下一级的 子命令菜单弹出供用户作进一步选择；快捷菜单一一当鼠标位于某个对象上，单击鼠 标右键，可打开有关对象的快捷菜单；(4) 剪贴板：复制(CtrlC)、粘贴(CtrlV)、 剪切(Ct rlX)复制屏幕图像：可将当前屏幕图形以BMP格式传 送到剪贴板(5) 其它：查找、运行、切换Windows、进入DOS 环境、文件夹选项输入法切换，中、英文切换，半角/全角切换 软键盘：是在屏幕上显示的一个键盘图形，用户 可用鼠标点击其中某个键以替代实际的按键；各种文件的后缀名：com、 exe、 sys、 tmp、 zip、doc、 xls、 txt、 htm、bmp、 gif、 jpg、 psd、wav、avi、mp3、swf(三) DOS (DiskOperatingSystem)操作系统 由美国Microsoft公司发行的DOS称为MSDOS, 主要由 IO.sys、MSDOS.sys、COMMAND.sys 三个基 本文件和几十个内、外部命令文件组成。*主要命令：DIR显示磁盘文件目录，CD改变兰前目录 MD建立目录 ED一 I除目录DATE显示和设置系统日期,内卸命令TIME显示和设置系统时间COPY复制文件 DEL删除文件 REN文件重命名TYPE显示文本文件内容丿 F0機世格式化、 DISKCOPY全盘身制外孰葩令BAC：KUP文件备佶$ CHKDSK捡查陵盘5网络*什么是计算机网络1. 基本概念：计算机网络是指将不同地理位置且各自具备 独立功能的计算机，通过传输介质互相连接起来, 按照一定的网络协议相互通讯，并能够实现资源 (软件、硬件)共享。如图1T3所示。图1-1计算机网络计算机网络是计算机技术与通信技术紧密结 合而形成的一门交叉学科。计算机网络的应用与 发展已经成为当今发展最为快速的一个领域。计 算机网络的通信范围已覆盖全球，成为重要的信 息基础之一。广泛地应用于军事、教育、科研、 信息服务、金融、电子商务等各个方面。目前， 世界上许多国家都在加紧建设和提高信息基础设 施，人们通俗地称之为信息高速公路。计算机网络是现代通信技术与计算机技术相 结合络的发展联机阶段：主机终端 计算机网络的发展过程大致可以分为三个阶段：Internet 阶段： Internet大计算机网络的主要功能计算机网络的主要功能有四个方面，最基本 功能资源共享和实现数据通信。(1) 资源共享资源共享是人们建立计算机网络的主要目的 之一。计算机资源包括有硬件资源、软件资源和 数据资源。硬件资源的共享可以提高设备的利用 率，避免设备的重复投资。如利用计算机网络建 立网络打印机。软件资源和数据资源的共享可以 充分利用已有的信息资源，减少软件开发过程中 的劳动，避免大型数据库的重复设置。(2) 数据通讯数据通讯是指利用计算机网络实现不同地理 位置的计算机之间的数据传送。如人们通过电子 邮件(E-Mail)发送和接收信息，使用IP电话进 行相互交谈等。(3) 均衡负荷与分布处理是指当计算机网络中的某个计算机系统负荷 过重时，可以将其处理的任务传送到网络中的其 它计算机系统中，以提高整个系统的利用率。对 于大型的综合性的科学计算和信息处理，通过适 当的算法，将任务分散到网络中不同的计算机系 统上进行分布式的处理。如通过国际互联网中的 计算机分析地球以外空间的声音等。(4) 综合信息服务在当今的信息化社会中，各行各业每时每刻 都要产生大量的信息需要及时的处理，而计算机 网络在其中起着十分重要的作用。大计算机网络的应用计算机网络在资源共享和信息交换方面所具 有的功能，是其它系统所不能替代的。计算机网 络所具有的高可靠性、高性能价格比和易扩充性 等优点，使得它在工业、农业、交通运输、邮电 通信、文化教育、商业、国防以及科学研究等各 个领域、各个行业获得了越来越广泛的应用。我 国有关部门也已制订了金桥、金关和金卡 三大工程，以及其它的一些金字号工程，这些工 程都是以计算机网络为基础设施，为促使国民经 济早日实现信息化的主干工程，也是计算机网络 的具体应用。计算机网络的应用范围实在太广泛, 本节仅能涉及一些带有普遍意义和典型意