计算机的发展及应用(精)

计算机的发展及应用计算机的发展及应用(精精)第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页&1.1.1 1.1.1 计算机的发展历史计算机的发展历史&1.1.2 1.1.2 计算机的主要特点计算机的主要特点&1.1.3 1.1.3 计算机的分类计算机的分类&1.1.4 1.1.4 计算机的应用领域计算机的应用领域&1.1.5 1.1.5 计算机的发展趋势计算机的发展趋势1.1 计算机的发展及应用计算机的发展及应用第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.1.1 计算机的发展历史计算机的发展历史第一台计算机的诞生第一台计算机的诞生 计算机是一种能高速地、自动地进行算术和逻辑运算的电子机器。计算机的发展主要缘于“计算”的需要，飞机的设计、天气预报、导弹的发射、某些工程计算等许多方面都需要高精度和高速度的计算。1946年初，由美国宾夕法尼亚大学、穆尔工学院和美国陆军火炮公司联合研制而成研制出了世界上第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer 即电子数值积分计算机）。返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页 ENIAC计算机体积庞大，占地约170平方米，总重量达30多吨，使用了17468个真空电子管，耗电174千瓦，每秒钟可做5000次加减运算。ENIAC的诞生宣布了电子计算机时代的到来，具有划时代的意义。图图 1 1返本节返本节图图 2 2第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页返本节返本节图图 3 3第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.1.第一阶段：第一阶段：电子管电子管计算机计算机(1946(194619571957年年)2.2.第二阶段：第二阶段：晶体管晶体管计算机计算机(1958(195819641964年年)3.3.第三阶段：第三阶段：集成电路集成电路计算机计算机(1965(196519701970年年)4.4.第第四四阶阶段段：大大规规模模、超超大大规规模模集集成成电电路路计计算算机机(1971(1971年年至至今今)经历四个阶段经历四个阶段(四代四代)：返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页返本节返本节图图 4 4第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页 运算速度快运算速度快 计算精度高计算精度高 记忆能力强记忆能力强 具有逻辑判断能力具有逻辑判断能力 可靠性高可靠性高 通用性强通用性强 1.1.2 计算机的主要特点计算机的主要特点返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页 巨型机巨型机 大型机大型机 小型机小型机 微型机微型机 服务器服务器 工作站工作站1.1.3 计算机的分类计算机的分类返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页 可以从不同的角度对计算机进行分类。计算处理的信号有数字信号和模拟信号，按计算机处理的信号不同可分为数字计算、模拟计算机和数字模拟混合计算机。数字计算机处理数字信号数据，模拟计算机处理模拟信号数据，数字模拟混合计算机机可以处理数字信号也可以处理模拟信号。计算机按其功能可分为专用计算机和通用计算机。专用计算机功能单一、适应性差但是在特定用途下有效、经济、快速。通用计算机功能齐全、适应性强。目前所说的计算机都是指通用计算机。在通用计算机中又可根据运算速度、输入输出能力、数据存储能力、指令系统的规模和机器价格等因素将其划分为巨型机、大型机、小型机、微型机、服务器及工作站等。返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页返本节返本节.按综合性能按综合性能指指 标标 分分 类类巨型机：速度最快、处理能力最强，多用于高端巨型机：速度最快、处理能力最强，多用于高端 科研。科研。大型、通用、较快、较强大型、通用、较快、较强大型机：作大型机：作“客户机客户机/服务器服务器”的服务器的服务器作作“终端终端/主机主机”的主机的主机 小型机小型机：规模小，结构简单，设计试制周期短规模小，结构简单，设计试制周期短 工艺先进、使用维护简单。工艺先进、使用维护简单。工作站工作站：介于介于PCPC与小型机之间与小型机之间 ，高分辨率、大容，高分辨率、大容 量内外存，图形功能较强量内外存，图形功能较强微型计算机微型计算机：小、巧、轻、使用方便、价格便宜小、巧、轻、使用方便、价格便宜 适合普通用户。适合普通用户。服务器：大容量的存储设备和丰富的外部设备。运服务器：大容量的存储设备和丰富的外部设备。运 行速度较快，可供网络用户共享访问。行速度较快，可供网络用户共享访问。第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页 科学计算科学计算 数据处理数据处理 计算机辅助设计计算机辅助设计/辅助制造辅助制造(CAD/CAM)过程控制过程控制 多媒体技术多媒体技术 计算机网络计算机网络 人工智能人工智能1.1.4 计算机的应用领域计算机的应用领域返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页 巨型化巨型化 微型化微型化 网络化网络化 智能化智能化1.1.5 计算机的发展趋势计算机的发展趋势返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页巨型化巨型化 天文、军事、仿真等领域需要进行大量的计算要求计算机有更高的运算速度、更大的存储量这就需要研制功能更强的巨型计算机。(我国的大型计算机：神威、银河系列、曙光)返本节返本节图图 5 5第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页微型化微型化 专用微型机已经大量应用于仪器、仪表和家用电器中。通用微型机已经大量进入办公室和家庭，但人们需要体积更小、更轻便、易于携带的微型机，以便出门在外或在旅途中均可使用计算机。应运而生的便携式微型机(笔记本型)和掌上型微型机正在不断涌现，迅速普及。返本节返本节图图 6 6Altair8800第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页网络网络化化 将地理位置分散的计算机通过专用的电缆或通信线路互相连接就组成了计算机网络。网络可以使分散的各种资源得到共享，使计算机的实际效用提高了很多。计算机联网不再是可有可无的事，而是计算机应用中一个很重要的部分。人们常说的因特网(INTERNET国际互联网)就是一个通过通信线路联接、覆盖全球的计算机网络。通过因特网人们足不出户就可获取大量的信息与世界各地的亲友快捷通信进行网上贸易等等。返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页智能智能化化 目前的计算机已能够部分地代替人的脑力劳动因此也常称为“电脑”。但是人们希望计算机具有更多的类似人的智能，比如：能听懂人类的语言、能识别图形、会自行学习等等这就需要进一步进行研究。近年来通过进一步的深入研究发现，由于电子电路的局限性，理论上电子计算机的发展也有一定的局限，因此人们正在研制不使用集成电路的计算机例如：生物计算机、量子计算机、超导计算机等。返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2 计算机系统简介计算机系统简介1.2.1 1.2.1 1.2.1 1.2.1 计算机系统的组成计算机系统的组成计算机系统的组成计算机系统的组成1.2.2 1.2.2 1.2.2 1.2.2 计算机硬件系统计算机硬件系统计算机硬件系统计算机硬件系统1.2.3 1.2.3 1.2.3 1.2.3 计算机软件系统计算机软件系统计算机软件系统计算机软件系统1.2.4 1.2.4 1.2.4 1.2.4 程序设计语言程序设计语言程序设计语言程序设计语言第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页冯冯冯冯诺依曼型计算机的基本结构诺依曼型计算机的基本结构诺依曼型计算机的基本结构诺依曼型计算机的基本结构 19451945年年美美籍籍匈匈牙牙利利科科学学家家冯冯诺诺依依曼曼(Von(Von Neumann)Neumann)提提出出了了一一个个“存储程序存储程序”的计算机方案。这个方案包含的计算机方案。这个方案包含3 3个要点：个要点：采用二进制数的形式表示数据和指令。采用二进制数的形式表示数据和指令。将指令和数据存放在存储器中。将指令和数据存放在存储器中。计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和 输出设备输出设备5 5大部分组成。大部分组成。其其工工作作原原理理的的核核心心是是“程程序序存存储储”和和“程程序序控控制制”，就就是是通通常常所所说说的的“顺顺序序存存储储程程序序”概概念念。我我们们把把按按照照这这一一原原理理设设计计的的计计算算机机称称为为“冯冯诺依曼型计算机诺依曼型计算机”。1.2.1 计算机系统的组成计算机系统的组成返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页 .计算机系统的组成图：计算机系统的组成图：计算机系统的组成图：计算机系统的组成图：计算机系统计算机系统硬硬 件件软软 件件主主 机机外外 设设系统软件系统软件 应用软件应用软件中央处理器中央处理器(CPU)内存储器内存储器(ROM、RAM)外存储器外存储器输入设备输入设备输出设备输出设备图图 7 7返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.1.计算机硬件系统的组成计算机硬件系统的组成 计计算算机机的的硬硬件件系系统统是是指指构构成成计计算算机机系系统统的的所所有有实实体体部部件件的的集集合合。通通常常这这些些部部件件由由电电路路(电电子子元元件件)、机机械械等等物物理理部部件件组组成成，它它们们都都是是看看得得见见、摸摸得得着着的的，故故通通称称为为“硬硬件件”，是是进进行行一一切切工工作作的基础。的基础。计计算算机机的的硬硬件件系系统统由由运运算算器器、控控制制器器、存存储储器器、输输入入设设备备和和输出设备输出设备的设备的设备5 5部分组成。部分组成。2.2.计算机的工作原理计算机的工作原理 见图见图8 81.2.2 计算机硬件系统计算机硬件系统返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页计算机的基本硬件结构计算机的基本硬件结构 参见P8图图 8 8返本节返本节数据、程序处理结果第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页3.3.计算机的工作过程计算机的工作过程 4.4.计算机的性能指标计算机的性能指标 1)主频 2)字长 3)内存容量 4)运算速度 5)存取周期 通常把运算器和控制器做在一块半导体芯片上，称通常把运算器和控制器做在一块半导体芯片上，称为中央处理器为中央处理器(微处理器微处理器)，简称，简称返本节返本节CPUCPUCPUCPU(Center Processing Unit)。第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页几种类型的CPUCPU（奔腾、奔腾、Cyrix686、K6-2）几个常用的硬件几个常用的硬件几个常用的硬件几个常用的硬件图图 9 9 CPU CPU字长：内部各寄存器之间一次能够传递的数据位字长：内部各寄存器之间一次能够传递的数据位 位宽位宽 与外部设备之间一次能够传递的数据位与外部设备之间一次能够传递的数据位 X位位CPU CPU 通常用通常用CPUCPU字长和位宽来称呼字长和位宽来称呼CPUCPU。例如，例如，Pentium CPUPentium CPU字长是字长是3232位，位宽位，位宽是是6464位，称为超位，称为超3232位位CPUCPU。CPU CPU外频：外频：CPUCPU总线频率总线频率 CPU CPU主频：主频：CPUCPU内核电路的实际工作频率内核电路的实际工作频率 生产工艺技术：通常用微米数字来描述生产工艺技术：通常用微米数字来描述 早期的芯片CPUP4 微处理器内部结构国产“龙芯龙芯”返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页补充：补充：我国我国CPUCPU的发展的发展图图 10 10返本节返本节龙芯龙芯龙芯龙芯（Loongson，旧称GODSON1）于2002年8月10日，中国科学院计算所自主开发的通用CPU，采用简单指令集，类似于MIPS指令集。第一型的速度是266MHz，最早在2002年开始使用。龙芯2号速度最高为1GHz。龙芯3号还未有成品，而设计的目标则在多核心的设计。龙芯龙芯1号号（Godson-1）于2002年研发完成，是一颗32位元的处理器，内频（也称：主频）是 266 MHz。龙芯龙芯2号号（Godson-2）于2003年正式完成并发布。龙芯2号是64位元 处理器，内频为300MHz至500MHz，500MHz版约与1GHz 版的Intel Pentium III、Pentium 4拥有相近的效能水平。第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页返本节返本节曙光曙光曙光曙光50005000 2008年8月底，由中国科学院计算技术研究所、曙光信息产业有限公司自主研发制造的百万亿次超级计算机曙光曙光5000A，近日已经在天津高新区的曙光公司产业基地成功下线。曙光曙光5000A高性能计算机是国家863计划高性能计算机及其核心软件重大专项支持的研究项目，是面向网格的高性能计算机，可以为网格提供计算服务，同时也是面向信息服务的超级服务器，可以提供多目标的系统服务。曙光5000A采用网格技术,体系结构以构件性(Component)、标准性(Standard)、协作性(Coordinate)为基准,采用服务化(Service)、安全化(Security)、专业化(Specialization)、智能化(Intellengce)的3SI技术路线。其设计浮点运算速度峰值为每秒230万亿万亿次，采用最新的四核AMD Barcelona(主频2.0GHz)处理器，采用基于刀片架构的HPP体系架构,共有约30000颗计算核心,大于100TB海量内存，700TB数据存储能力，采用低延迟的20Gb的网络互联，Linpack测试速度预测将达到160T，效率大于70%，是目前国内运算速度最快的高性能计算机。曙光5000一天完成的工作量，相当于全中国所有人每天24小时、每年365天利用手持计算机不停地进行计算，46年时间的工作量。图图 11 11第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页存储器：存储器：存储器：存储器：存储器是用来存储程序和数据的部件。存储器是用来存储程序和数据的部件。存储器又分为存储器又分为内存储器内存储器(主存储器主存储器)和和外存储器外存储器(辅助存储器辅助存储器)两类。两类。内存储器简称内存储器简称内存内存内存内存，用来存储当前要执行的程序和数据以，用来存储当前要执行的程序和数据以及中间结果和最终结果。及中间结果和最终结果。内存储器又分成随机存储器内存储器又分成随机存储器RAMRAM(Random Access Memory)、只、只读存储器读存储器ROMROM(Random Only Memory)和高速缓冲存储器和高速缓冲存储器CacheCache。外存储器简称外存储器简称外存外存外存外存，用来存储大量暂时不参与运算的数据，用来存储大量暂时不参与运算的数据和程序以及运算结果。和程序以及运算结果。后援存储器（磁带库、光盘）辅助存储器（软盘、硬盘、光盘）主存储器（DRAM）Cache存储器ALU寄存器存储器层次结构图存储器层次结构图 返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页常见的几种内存条常见的几种内存条图图 12 12返本节返本节用于台式机内存条用于台式机内存条用于笔记本电脑内存条用于笔记本电脑内存条 内存内存是程序存储的基本要素，存取速度快，但价格较贵，容量不可能配置的非常大；而外存响应速度相对较慢但容量可以做得很大（如一张3.5英寸软盘片容量1.44MB，一张光盘片容量640MB,硬盘容量可达几百GB及以上）。外存外存价格比较便宜并且可以长期保存大量程序或数据，是计算机中必不可少的重要设备。第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页常见的外存设备常见的外存设备图图 11 11返本节返本节硬 盘移动硬盘光 盘数码伴侣(存储卡)软 盘U 盘图图 13 13第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页 输输输输入入入入设设设设备备备备：输输入入设设备备是是将将用用户户的的程程序序、数数据据和和命命令令输输入入到到计计算算机机的的内内存的设备。存的设备。最最常常用用的的输输入入设设备备是是键键盘盘，常常用用的的输输入入设设备备还还有有鼠鼠标标器器、扫扫描描仪仪、手手写板等。写板等。输出设备：输出设备：输出设备是显示或硬拷贝计算机运算和处理结果的设备。最常用的输出设备是显示器和打印机，常用的输出设备还有绘图仪等。返本节返本节图图 14 14图图 15 15第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2.3 计算机软件系统计算机软件系统 计算机的软件系统是计算机系统中不可缺少的组成部分，没有软件，计算机是无法正常工作的。只有硬件系统而没有软件系统的计算机称为“裸机裸机”，裸机是无法工作的，必须配备相应的软件系统，计算机才能完成一项项工作。软件是提高计算机使用效率、扩大计算机功能的各类程序程序、数据数据和有关文档文档(docu-ment)的总称。1.1.1.1.系统软件系统软件系统软件系统软件 系统软件是管理、监控和维护计算机资源的软件，是计算机必备的软件。2.2.2.2.应用软件应用软件应用软件应用软件 应用软件是为了解决各种实际问题而设计的程序，包括各种管理软件、办公自动化软件、工业控制软件、计算机辅助设计软件包、数字信号处理及科学计算程序包等。返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页 用户操作系统 操作系统 多用户操作系统 网络操作系统 汇编程序 系统软件系统软件 语言处理程序 解释程序 编译程序 软件软件软件软件 数据库管理系统 诊断与维护程序 工具软件 调试程序 编辑程序 装配链接程序 应用软件应用软件 软件包 用户程序返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2.4 程序设计语言程序设计语言 1.1.机器语言机器语言机器语言机器语言2.2.汇编语言汇编语言汇编语言汇编语言3.3.高级语言高级语言高级语言高级语言返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.3 计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 zz1.3.1 1.3.1 1.3.1 1.3.1 计算机中的数制计算机中的数制计算机中的数制计算机中的数制zz1.3.2 1.3.2 1.3.2 1.3.2 不同进制之间的转换不同进制之间的转换不同进制之间的转换不同进制之间的转换zz1.3.3 1.3.3 1.3.3 1.3.3 二进制数的算术运算和逻辑运算二进制数的算术运算和逻辑运算二进制数的算术运算和逻辑运算二进制数的算术运算和逻辑运算zz1.3.4 1.3.4 1.3.4 1.3.4 计算机数据的表示计算机数据的表示计算机数据的表示计算机数据的表示zz1.3.5 1.3.5 1.3.5 1.3.5 字符编码字符编码字符编码字符编码第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.3.1 1.3.1 计算机中的数制计算机中的数制 1 1 1 1数制的概念数制的概念数制的概念数制的概念 在一种数制中，只能使用一组固定的数字符号来表示数目的大小，这种在一种数制中，只能使用一组固定的数字符号来表示数目的大小，这种数字符号被称为该数制的数码，如在十进制中，用数字符号被称为该数制的数码，如在十进制中，用0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9的有效组合来表示一个十进制数的大小，这里的的有效组合来表示一个十进制数的大小，这里的1010个数字符号个数字符号0 09 9被称为十进制的数码。每种数制中数码的个数称为该数制的基数，如十被称为十进制的数码。每种数制中数码的个数称为该数制的基数，如十进制中有进制中有1010个数码，基数是个数码，基数是1010；二进制中有两个数码；二进制中有两个数码0 0和和1 1，基数是，基数是2 2；八；八进制数中有进制数中有8 8个数码个数码0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7，基数是，基数是8 8；十六进制数中有；十六进制数中有1616个数码个数码0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9、A A、B B、C C、D D、E E、F F，基数是，基数是1616。生活中有生活中有1212进制、进制、2424进制、进制、6060进制等，民间称一打进制等，民间称一打1212个个 对于进制数，有数字符号对于进制数，有数字符号0 0，1 1，2 2，共个数码，基数，共个数码，基数是。是。返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页2 2常用进位计数制常用进位计数制 在数制中有一个规则，就是N进制一定是“逢N进一”。如十进制就是“逢十进一”，二进制就是“逢二进一”，八进制就是“逢八进一”，十六进制就是“逢十六进一”等。1)1)二进制二进制 2)2)八进制八进制 3)3)十进制十进制 4)4)十六进制十六进制返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页返本节返本节二进制数二进制数十进制数十进制数八进制数八进制数十六进制数十六进制数0 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 01 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1101010102 2 2 22 2 2 22 2 2 2111111113 3 3 33 3 3 33 3 3 31001001001004 4 4 44 4 4 44 4 4 41011011011015 5 5 55 5 5 55 5 5 51101101101106 6 6 66 6 6 66 6 6 61111111111117 7 7 77 7 7 77 7 7 710001000100010008 8 8 8101010108 8 8 810011001100110019 9 9 9111111119 9 9 910101010101010101010101012121212A A A A10111011101110111111111113131313B B B B11001100110011001212121214141414C C C C11011101110111011313131315151515D D D D11101110111011101414141416161616E E E E11111111111111111515151517171717F F F F10000100001000010000161616162020202010101010第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页引入基本概念：引入基本概念：-1-m()n 1 -1-1-m-m 式中的是数码，是基数，i i是权。不同的基数，表示的是不同的进制数。为整数部分的位数，m为小数部分的位数。在基数为的进位计数制中，根据“逢进一”或“逢基进一”的原则进行计数。1.3.2 1.3.2 不同进制之间的不同进制之间的 1.1.二、八、十六进制二、八、十六进制(非十进制数非十进制数)转换为十进制数转换为十进制数2.2.十进制数转换为十进制数二、八、十六进制十进制数转换为十进制数二、八、十六进制(非十进制数非十进制数)3.3.二进制和八进制、十六进制间数的转换二进制和八进制、十六进制间数的转换返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页返本节返本节进位制进位制进位制进位制 二进制二进制二进制二进制八进制八进制八进制八进制 十进制十进制十进制十进制十六进制十六进制十六进制十六进制 规则规则规则规则逢二进一逢二进一逢二进一逢二进一逢八进一逢八进一逢八进一逢八进一逢十进一逢十进一逢十进一逢十进一逢十六进一逢十六进一逢十六进一逢十六进一基数基数R=2R=2r=8r=8r=10r=10r=16r=16数符数符0,10,10,1,70,1,70,1,90,1,90,1,9,A,F0,1,9,A,F位权位权2 2i i8 8i i1010i i1616i i形式表示形式表示B B（BinarySystemBinarySystem）O O（OctalSystemOctalSystem）D D（DecimalSystemDecimalSystem）H H（Hexadecimal Hexadecimal SystemSystem）第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页十进制转化成十进制转化成 r r 进制的方法：进制的方法：整数部分：除以 r取余数，直到商为0，余数从右到左排列，称为基数 除法。小数部分：乘以 r取整数，整数从左到右排列，称基数乘法。数值由十进制转换成二进制，要将整数部分和小数部分分别进行转换，然后再组合起来。十进制整数转换成二进制数的最简便方法是基数除法，也称“除2取余”法。十进制小数转换成二进制数的常用方法是基数乘法，也称“乘2取整”法。返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页 整数部分和小数部分的转换方法不同。整数整数部分的转换（除基除基2 2取余法取余法）:除以2取余数，直到商为0，余数从右到左排列。整数部分：25 除数 被除数 余数 2 25 2 12 1 2 6 0 2 3 0 2 1 1 0 1 (25)D=(11001)B 先取的余数为低位，后取的余数为高位。返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页 小数小数部分的转换（乘基2取整法）：乘以2取整数，整数从左到右排列。0.3125 乘2 整数 0.3125 2 0.6250 0 2 0.2500 1 2 0.5000 0 2 0.0000 1 (0.3125)D=(0.0101)B 先取的整数为高位，后取的整数为低位 则：(25.3125)D=(11001)B+(0.0101)B=(11001.0101)B返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页返本节返本节（1001.111）B=（）D（1234）O =（）D（4C）H =（）D答答答答 案案案案第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页返本节返本节（1001.111）B=（9.765 ）D（1234）O =（668 ）D（4C）H =（76 ）D第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.3.3 1.3.3 二进制数的算术运算和逻辑运算二进制数的算术运算和逻辑运算 1.1.1.1.算术运算算术运算算术运算算术运算 (加加)、(减减)、(乘乘)、(除除)2.2.2.2.逻辑运算逻辑运算逻辑运算逻辑运算 (或或)、(与与)、(非非)返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1 1.3 3.4 4 计算机数据的表示计算机数据的表示 1.1.1.1.数的浮点表示数的浮点表示数的浮点表示数的浮点表示 浮点数：数符浮点数：数符尾数尾数22阶符阶符阶码阶码2.2.2.2.机器数的表示机器数的表示机器数的表示机器数的表示 机器数：一个数及其符号在机器中的数值化表示。机器数：一个数及其符号在机器中的数值化表示。真真 值：机器数所代表的数。值：机器数所代表的数。1)1)原码原码 2)2)反码反码 3)3)补码补码返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1 1.3 3.5 5 字符编码字符编码 1.1.1.1.西文字符编码西文字符编码西文字符编码西文字符编码 1)ASCII 1)ASCII 1)ASCII 1)ASCII码码码码 A A A American merican merican merican S S S Standard Code for tandard Code for tandard Code for tandard Code for I I I Information nformation nformation nformation I I I Interchangenterchangenterchangenterchange (美国标准信息交换代码美国标准信息交换代码美国标准信息交换代码美国标准信息交换代码)，共，共，共，共128128128128个，个，个，个，0 0 0 0127127127127 2)EBCDIC 2)EBCDIC 2)EBCDIC 2)EBCDIC码码码码 E E E Extended xtended xtended xtended B B B Binary inary inary inary C C C Coded oded oded oded D D D Decimal ecimal ecimal ecimal I I I Interchange nterchange nterchange nterchange C C C Codeodeodeode 主要用在主要用在主要用在主要用在IBMIBMIBMIBM公司的计算机中。公司的计算机中。公司的计算机中。公司的计算机中。2.2.2.2.汉字编码汉字编码汉字编码汉字编码 1)1)1)1)汉字输入码汉字输入码汉字输入码汉字输入码 2)2)2)2)汉字内码汉字内码汉字内码汉字内码 3)3)3)3)汉字字形码汉字字形码汉字字形码汉字字形码 4)4)4)4)汉字地址码汉字地址码汉字地址码汉字地址码 5)5)5)5)其他汉字编码其他汉字编码其他汉字编码其他汉字编码返本节返本节第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1 1.4 4 本章小结本章小结 概括性介绍了计算机基础知识，计算机的发展及应用领域、计算机系统的硬件组成和软件组成、计算机中的数制与编码。第一台电子数字式计算机是1946年美国研制的ENIAC，几十年来，主要电子器件相继经历了真空电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模集成电路几个阶段。计算机系统由硬件系统硬件系统和软件系统软件系统组成，计算机硬件系统由运算器、运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备控制器、存储器、输入设备和输出设备5个部分组成，计算机软件系统分为系统软件和应用软件系统软件和应用软件。重点重点重点重点：计算机中使用二进制来表示数据，其运算规则简单，易于实现。掌握：各进制间的相互转换，数值型数据的定点和浮点表示方法。第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1 1.5 5 习题习题 1.1.计算机发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？计算机发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？2.2.简述当代计算机的主要应用。简述当代计算机的主要应用。3.3.计算机由哪几部分组成？各部分的作用是什么？计算机由哪几部分组成？各部分的作用是什么？4.4.简述计算机的工作原理。简述计算机的工作原理。5.5.存储器的容量单位有哪些？相互间的关系如何？存储器的容量单位有哪些？相互间的关系如何？6.6.试说明软件系统和系统软件的区别。试说明软件系统和系统软件的区别。7.7.试说明机器语言、汇编语言和高级语言的特点。试说明机器语言、汇编语言和高级语言的特点。8.8.进行下列数的数制转换。进行下列数的数制转换。(217)(217)D D=()=()B B=()=()H H=()=()O O (57.625)(57.625)D D=()=()B B=()=()H H=()=()O O (2A3E)(2A3E)H H=()=()B B=()=()O O (670)(670)O O=()=()H H=()=()D D (1010111001)(1010111001)B B=()=()O O=()=()H H (101011.11011)(101011.11011)B B=()=()O O=()=()H H9.9.试写出十进制数试写出十进制数5151和和-67-67的的1616位原码、反码和补码。位原码、反码和补码。第第 1 章章 计算机概述计算机概述上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页Thank you very much!欢迎联系：欢迎联系：欢迎联系：欢迎联系：syblt_总目录总目录下一章下一章结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！51