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,*第一中学信息学奥赛课程,*第一中学,第一中学,2017,年秋学期信息学奥赛课程,第,1,课时：计算机组成原理及信息的表示与存储,2017.09.23,第一中学2017年秋学期信息学奥赛课程第1课时：计算机组成原,01,一、信息学奥赛简介（,NOI,）,二、计算机组成及工作原理,三、信息的表示与存储,课程内容,01 一、信息学奥赛简介（NOI）课程内容,02,学生可参加的竞赛很多，但大多数是没有什么作用的。只有数学、物理学、化学、信息学、生物学的全国奥林匹克分区联赛、全国奥林匹克竞赛是由国家教育部主办的，一般来说，在奥赛中获奖的同学才能得到国家教育部的表彰，才到得到著名大学的青睐。,获得提高组复赛一等奖的选手即可免试由大学直接录取。,一、信息学奥赛简介,02 学生可参加的竞赛很多，但大多数是没有什么作用的。,03,信息学竞赛就是计算机竞赛，考的是学生用计算机高级语言，利用各种算法解决问题的能力。它分普级组（,A,）、提高组（,B,）及初赛（,A1,、,B1,）及复赛（,B1,、,B2,）两个形式。初赛每年,10,月举行，形式为笔试，主要考计算机基础知识、数学知识、算法描述、程序阅读能力等。复赛在于,11,月举行，形式为上机考试，一般,4,个题目，只有在初赛中取得较好成绩的选手才能进入复赛。,初赛及复赛使用的计算机编程语言可以是,PASCAL,或,C+,，我们选择,C+,。,一、信息学奥赛简介,03 信息学竞赛就是计算机竞赛，考的是学生用计算机高级,04,二、计算机系统构成及工作原理,冯,诺依曼型计算机的基本结构,1945,年美籍匈牙利科学家冯,诺依曼,(Von Neumann),提出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含,3,个要点：,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。,计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备,5,大部分组成。,其工作原理的核心是“程序存储”和“程序控制”，就是通常所说的“顺序存储程序”概念。我们把按照这一原理设计的计算机称为“冯,诺依曼型计算机”。,04二、计算机系统构成及工作原理冯诺依曼型计算机的基本结构,05,二、计算机系统构成及工作原理,05二、计算机系统构成及工作原理,06,二、计算机系统构成及工作原理,计算机系统结构图：,06二、计算机系统构成及工作原理计算机系统结构图：,07,计算机内部是一个二进制数字世界,计算机的数字系统,信息存储单位,非数值信息的表示,信息的内部表示与外部显示,三、信息的表示与存储,07 计算机内部是一个二进制数字世界三、信息的表示与存储,08,二进制数字的优点：,二进制编码系统的优点,易于物理实现,二进制数运算简单,机器可靠性高,通用性强,三、信息的表示与存储,08二进制数字的优点：三、信息的表示与存储,09,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,概念：,按进位的原则进行计数称为进位计数制，简称数制。,进位记数制,：,表示数值大小的数码与它在数中的位置有关。例如，十进制数,123.45,。,进位记数制的要素：,基数：,指各种进位记数制中允许选用基本数码的个数。例如十进制的数码有：,0,，,1,，,2,，,3,，,4,，,5,，,6,，,7,，,8,，,9,基数是,10,。,位权：,每个数码所表示的数值等于该数码乘以一个与数码所在位置相关的常数，这个常数叫做权值。例如：,123.45,110,2,+210,1,+310,0,+410,-1,+510,-2,09三、信息的表示与存储计算机的数字系统：概念：按进位的,10,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,几种进位计数制：,10三、信息的表示与存储计算机的数字系统：几种进位计数制,11,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,二进制：,使用数字,0,和,1,等符号来表示数值且采用“逢二进一”的进位计数制,注意：,在计算机中，所有的信息（包括数据和指令）都是采用二进制编码。,二进制数制的特点：,仅使用,0,和,1,两个数字。,最大的数字为,1,，最小的数字为,0,。,每个数字都要乘以基数,2,的幂次，该幂次由每个数字所在的位置决定。,二进制加法运算规则：,0,0,0 0,1,1 1,0,1 1,1,10,11三、信息的表示与存储计算机的数字系统：二进制：使用数,12,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,八进制：,使用数字,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,等符号来表示数值的，且采用“逢八进一”的进位计数制。每一个数字的权由,8,的幂次决定，八进制的基数为,8,。,十六进制：,使用数字,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,、,9,和,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,等符号来表示数值，其中,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,分别表示数字,10,、,11,、,12,、,13,、,14,、,15,。十六进制的计数方法为“逢十六进一”。每一个数字的权由,16,的幂次决定，十六进制的基数为,16,。,八进制与十六进制：,12三、信息的表示与存储计算机的数字系统：八进制：使用数,13,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,十进制数转换为非十进制（二、八、十六进制）数：,整数部分转换口诀：,“除基取余倒着读”，即：,除基取余，先余为低（位），后余为高（位）,十进制二进制：,“除,2,取余倒着读”,十进制八进制：,“除,8,取余倒着读”,十进制十六进制：,“除,16,取余倒着读”,13三、信息的表示与存储计算机的数字系统：十进制数转换为,14,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,例：将（,35,）,10,转换为二进制数。,用除,2,取余法将整数部分,(35),10,转换为二进制整数：,2 35 ,余数为,1,低位,2 17 ,余数为,1,2 8 ,余数为,0,2 4 ,余数为,0,2 2 ,余数为,0,2 1 ,余数为,1,高位,0,故：,(35),10,=(100011),2,验证：,12,5,+0 2,4,+0 2,3,+0 2,2,+1 2,1,+1 2,0,=32+2+1=35,读,着,倒,14三、信息的表示与存储计算机的数字系统：例：将（3,15,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,例：将（,241,）,10,转换为十六进制数。,用除,16,取余法将整数部分,(241),10,转换为十六进制整数：,16 241 ,余数为,1,低位,16 15 ,余数为,15,（,F,）高位,0,故：,(241),10,=(F1),16,验证：,1516,1,+1 16,0,=240+1=241,读,着,倒,15三、信息的表示与存储计算机的数字系统：例：将（2,16,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,十进制小数转换为非十进制（二、八、十六进制）数：,小数部分转换口诀：,“乘基取整正着读”，即：乘基取整,，先整为高（位），后整为低（位）,16三、信息的表示与存储计算机的数字系统：十进制小数转换,17,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,用乘,2,取整法将,小数,(0.6875),10,转换为二进制形式：,0.6875,2,1.3750 ,整数部分为,1,高位,0.3750,2,0.7500 ,整数部分为,0,0.7500,2,1.5000 ,整数部分为,1,0.5000,2,1.0000 ,整数部分为,1,低位,(0.6875),10,=(0.1011),2,解释：,对被转换的小数乘以,2,，取其整数部分（,0,或,1,）作为二进制小数部分，取其小数部分再乘以,2,，又取其整数部分作为二制小数部分，然后取小数部分再乘以,2,，直到小数部分为,0,或者已经达到要求的精度，每次取的整数部分，按先后次序排列，就构成了二进制小数的序列。,17三、信息的表示与存储计算机的数字系统：用,18,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,非十进制数转换为十进制数：,位权法：,把各非十进制数按权展开，然后求和。,例,1,（,10110,）,2,12,4,02,3,12,2,12,1,02,0,16,0,4,2,0,（,22,）,10,例,2,（,1207,）,8,18,3,28,2,08,1,78,0,512,128,0,7,（,647,）,10,例,3,（,1B2E,）,16,116,3,B16,2,216,1,E16,0,14096,11256,216,141,（,6958,）,10,18三、信息的表示与存储计算机的数字系统：非十进制数转换,19,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,非十进制数转换为十进制数：,位权法：,把各非十进制数按权展开，然后求和。,例,1,（,10110,）,2,12,4,02,3,12,2,12,1,02,0,16,0,4,2,0,（,22,）,10,例,2,（,1207,）,8,18,3,28,2,08,1,78,0,512,128,0,7,（,647,）,10,例,3,（,1B2E,）,16,116,3,B16,2,216,1,E16,0,14096,11256,216,141,（,6958,）,10,19三、信息的表示与存储计算机的数字系统：非十进制数转换,20,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,二进制数与八进制数间的相互转换：,二进制数转换为八进制数：,2,3,=8,所以,1,个,8,进制数用,3,位二进制数表示，,将整数部分自右向左和小数部分自左向右分别按每三位为一组（不足三位用,0,补足），然后将各个三位二进制数转换为对应的一位八进制数。,例,4,（,10111001010,）,2,（,010 111 001 010,）,2,（,2712,）,8,八进制数转换为二进制数：,把每一位八进制数转换为对应的三位二进制数。,例,5,（,456,）,8,（,100 101 110,）,2,（,100101110,）,2,20三、信息的表示与存储计算机的数字系统：二进制数与八进,21,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,二进制数与十六进制数间的相互转换：,二进制数转换为十六进制数：,2,4,=16,所以,1,个,16,进制数用,4,位二进制数表示，,将整数部分自右向左和小数部分自左向右分别按每四位为一组，不足四位用,0,补足，然后将各个四位二进制数转换为对应的一位十六进制数。,例,6,（,10111001010,）,2,（,0101 1100 1010,）,2,（,5CA,）,16,十六进制数转换为二进制数：,把每一位十六进制数转换为对应的四位二进制数。,例,7,（,1A9F,）,16,（,0001 1010 1001 1111,）,2,（,1101010011111,）,2,21三、信息的表示与存储计算机的数字系统：二进制数与十六,22,三、信息的表示与存储,计算机的数字系统：,八进制数与十六进制数间的相互转换：,八进制数与十六进制数之间的转换，一般通过,二进制数作为桥梁,，即先将八进制或十六进制数转换为二进制数，再将二进制数转换成十六进制数或八进制数。,例,8,（,237,）,8,（,010,011,111,）,2,（,0000,1001,1111,）,2,=,（,9F,）,16,22三、信息的表示与存储计算机的数字系统：八进制数与十六,23,三、信息的表示与存储：,关于存储的几个重要概念：,位,：是计算机中存储数据的最小单位。指二进制数中的一个位数，其值为“,0”,或“,1”,，其英文名为“,bit,”,。,字节,：是计算机存储容量的基本单位，计算机存储容量的大小是用字节的多少来衡量的。其英文名为“,byte,”,，通常用“,B,”,表示。,字节经常使用的单位还有,KB,（千字节）、,MB,（兆字节）和,GB,（千兆字节）等，它们与字节的关系是：,23三、信息的表示与存储：关于存储的几个重要概念：位,24,三、信息的表示与存储：,关于存储的几个重要概念：,1 B=8 bit,1 KB=1 024 B,1 MB=1 024 K
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