計算機科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)

BasisofComputerScience&Technology

劉一靜

liuyijing@

計算機導(dǎo)論

王玉龍主編

電子工業(yè)出版社

書籍：

?《計算機導(dǎo)論》祁亨年主編

清華大學(xué)出版社北方交通大學(xué)出版社

?《計算機科學(xué)概論》（第8版）

J.GlennBrookshear著清華大學(xué)出

版社

（學(xué)校圖書館）

?網(wǎng)站:>^>/\<>/\<.|3（：0111皿6.（；0[11?。11（太平洋電腦網(wǎng)）

?雜志：《微型計算機》

《微電腦世界》

?成績：

平時成績：10分

實驗成績：20分

期末考試：70分

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

本章要點與學(xué)習(xí)要求：

?計算機產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用（了解）

?計算機的基本組成（掌握）

?進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換（熟悉）

?二進(jìn)制數(shù)定點及浮點表示（掌握）

?二進(jìn)制數(shù)原碼反碼及補碼（掌握）

?計算機常用編碼（熟悉）

?補碼加減運算（掌握）

?常用邏輯運算（掌握）

?邏輯代數(shù)的初步知識（掌握）

?基本邏輯電路和邏輯元件（了解）

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1

計算機的發(fā)展概述

_________________________________________________________________________________________________J

d2

i計算機基本組成及工作原理

教學(xué)章節(jié)數(shù)制與編碼

4

運算基礎(chǔ)

4

—邏輯代數(shù)及邏輯電路

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1.1計算機發(fā)展概述

?教學(xué)目的：

卷了解計算機的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用

?教學(xué)重點：

⑥計算機的發(fā)展

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

教學(xué)

引入

現(xiàn)在，計算機在我們的日常生活中無處不

在，你了解計算機的發(fā)展史嗎？

（下一頁日返回。

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1.1計算機發(fā)展概^述P1

1.1.1計算機的產(chǎn)生

計算機與一般計算工具的差別

⑥存儲器的大小

⑥運算能力

{?定義

?電子計算機是一種能按預(yù)先存儲的程序，對以數(shù)字形式出現(xiàn)的信息

!進(jìn)行處理的電子裝置。

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

與計算機誕生有關(guān)技術(shù)的發(fā)展

1.從算籌到算盤

?結(jié)繩計數(shù)是計算機的“遠(yuǎn)古史”

?算籌是計算機的“古代史”

?中國算盤

c上一頁下一頁n返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

|2.機械計算器|

!?1614年，耐普爾利用對數(shù)原理制造一臺乘法機。奧托里把對數(shù)刻:

:在木板上，后發(fā)展為現(xiàn)在的計算尺。：

，C1642年，法國數(shù)學(xué)家布萊斯?帕斯卡發(fā)明簡易機械計算機。!

?1671年，德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨把帕斯卡機器加以改進(jìn)，使它既可:

：以做加減法，又可以做乘除法運算。：

上一頁下一頁返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

2.機械計算器（序）

?1820年，英格蘭的查爾斯?巴貝奇設(shè)計了“差分機”

?英國數(shù)學(xué)家喬治?布爾1854年提出符號邏輯（布爾

代數(shù)）

巴貝奇

第一臺差分機上一頁下一頁返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

第一臺數(shù)字電子計算機P1

?ENIAC是世界公認(rèn)的第一臺通用電子數(shù)字計算機。

?1946年2月由美國賓州大學(xué)的莫克萊和?？颂匮兄?；

?18000多個電子管、1500多個繼電器、占地170平方米、重

量30噸、計算速度5千次/秒；每次至多只能存儲20個十進(jìn)制

數(shù)；存儲容量小，尚未采用“程序存儲”方式；電子管太多。

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

現(xiàn)代計算機發(fā)展的杰出人物p1

?20世紀(jì)30年代末期，英國數(shù)學(xué)家艾倫?圖靈描述了假想機

器（圖靈機）

?馮?諾依曼貢獻(xiàn)：建立現(xiàn)代計算機基本結(jié)構(gòu)，即馮?諾依曼

結(jié)構(gòu)。

擊6人力今日Lk國大基本I3nr/X/,r-tLP-運算器、控制器、存儲器、：

1設(shè)備組

支用機器《作篇來完成簡單的操作；；

勺酬，削期控制。:

_―_■"_"_■"_?__■■_■■_■■_?_■■_■■_■■_?_■"__■■_■■_■■_■■_?_■■_■■_■■_

火

二上一頁下一頁返回。

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1.1.2計算機的發(fā)展P2

?所謂現(xiàn)代計算機是指采用先進(jìn)的電子技術(shù)來代替陳|

舊落后的機械或繼電器技術(shù)。

rI

?以構(gòu)成計算機硬件的邏輯元件為標(biāo)志，大致經(jīng)歷了

從電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電子路到大規(guī)模1

超大規(guī)模集電路計算機等四個發(fā)展階段。i

上一頁下一頁返回

?外部設(shè)備采用紙帶、卡片、磁帶等;

?使用機器語言，50年代中期開始使用匯編語言，但

沒有操作系統(tǒng)

體積龐大、、速度慢、

維護困難

典型機器：ENIAIBM650

應(yīng)用：科學(xué)計算

C上一頁下一頁返回

⑥輸入輸出方式有了很大改進(jìn)；

令開始使用操作系統(tǒng)，有了各種計算機高級語言。

＜體積減小、重量減輕、耗電量減少、速度加快、可靠性

增強；

?典型機器

?IBM的7090、7094、7040、7044

?應(yīng)用：數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制、科學(xué)計汽—下雨坂口

Q上一頁下一頁口返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

3.第三代電子計算機

?特點

使用中、小規(guī)模集成電路作為邏輯開3

開始使用半導(dǎo)體存儲器。輔存仍以磁盤，蝕

外部設(shè)備種類和品種增加；

開始走向系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化；

操作系統(tǒng)進(jìn)一步完善，高級語言數(shù)量增多。

計算機的體積、重量進(jìn)一步減小，運算速度和可靠

性進(jìn)一步提高

?典型機器

?IBM370系列、IBM360系列、富士通F230系列等。

?應(yīng)用:系統(tǒng)模擬、系統(tǒng)設(shè)計、大型科學(xué)計算、科廿1黃某工門返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

4.第四代電子計算機

x3cXXXXX3c5cX

?特點

金使用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路作為邏輯開關(guān)元件；

?主存采用半導(dǎo)體存儲器，輔存采用大容量的軟、硬磁盤,

并開始引入光盤；

合外部設(shè)備有了很大發(fā)展，開始采用光字符閱讀器

(OCR)，掃描儀、激光打印機和各種繪圖儀；

⑥操作系統(tǒng)不斷發(fā)展和完善，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展。

⑥計算機的體積、重量、功耗進(jìn)一步減小，運算速度、存

儲容量、可靠性等大幅度提高。

?典型機器：

IBM的4300系列、3080系列、3090系列，以及IBM9000系列

?應(yīng)用：事務(wù)處理、智能模擬、普及到社會生活相?匕返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

計算機分類

?按應(yīng)用

?通用計算機(GeneralPurposeComputer)

?專用計算機(SpecialPurposeComputer)

?綜合性能指標(biāo)

?巨型機(SuperComputer)

?大型機(MainFrameComputer)

?小型機(MiniComputer)

?微型機(MicroComputer)

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

???

巨型機

?巨型機（Supercomputer）又稱超級計算機，它的價格

昂貴、功能強大，多用于戰(zhàn)略武器、空間技術(shù)、石油

勘探、天氣預(yù)報、社會模擬等。

?它從技術(shù)上朝兩個方向發(fā)展：

?開發(fā)高性能器件，縮短時鐘周期，提高單機性能

?采用多處理器結(jié)構(gòu)，提高機器性能，用于尖端領(lǐng)域,

代表國家的計算機科學(xué)水平。

?典型巨型計算機：

?如美國的ILLIAC-IV型計算機（每秒L5億次）、CRAY-1型計算機（每秒1億次）。

?“銀河”系列計算機和“曙光一號”并行計算機等，標(biāo)志著我國是世界上少數(shù)幾個能

獨立研制出巨型機的國家之一。

上一頁下一頁返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

運算速度可達(dá)5000億次的“神威”計算機

C上一頁下一頁口返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

微型計算機的發(fā)展P2?3

?微型計算機的分代是以微處理器的位數(shù)為依據(jù)的，共分

四代。

今第一代微型計算機

⑥第二代微型計算機

卷第三代微型計算機

⑥第四代微型計算機

c上一頁下一頁n返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

???

1.第一代微型計算機

?特點

⑥字長：4位/8位

⑥芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：1200~2000

⑥時鐘頻率：0.5?0.8MHz

⑥基本指令執(zhí)行時間：10?15〃S

卷地址總線：4/8條

?CPU舉例

c上一頁下一頁n返回

卷字長：8位

⑥芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：5000?9000

爭時鐘頻率：1—2.5MHz

⑥基本指令執(zhí)行時間：1?2as

⑥地址總線：16條

?微處理器（CPU）舉例

>Intel8080、Intel8085、M6800、Z-80

8080■MU壬歌，上一頁下一頁返回）

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

3.第三代微型計算機

?特點

⑥字長：16位

⑥芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：2萬，萬

卷時鐘頻率：510MHz

合基本指令執(zhí)行時間：0.O.75//S

卷地址總線：20/24條

?微處理器（CPU）舉例：

⑥Intel8086、Intel8088、Intel80286、M68000

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

4.第四代微型計算機

?特點

⑥字長：32/64位

⑥芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：10萬以上

6時鐘頻率：25?150MHz

⑥基本指令執(zhí)行時間：0.125//S

⑥地址總線：24/32條

?微處理器（CPU）舉例

⑥Intel80386、Intel80486、奔騰系列等

C上一頁下一頁口返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

其他微型計算機

?筆記本電腦：一種體積更小、重量更輕的便攜式微

型機

?單片計算機：微型計算機的主要部件集成在一塊芯

片上，也稱單片微型計算機，簡稱單片機。

C上一頁下一頁口返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

現(xiàn)代計算機與微型機“分代”的標(biāo)準(zhǔn)有什么不同？

L現(xiàn)代計算機：電子器件不同

?微型機：微處理器的位數(shù)

上一頁下一頁返回二》

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1.1.3計算機應(yīng)用的發(fā)展趨勢P6-7

?綜合化、智能化

?網(wǎng)絡(luò)化、高速化、整體化、協(xié)同化

?多樣化、大眾化

?微小化、低能耗、低污染、縮微化、綠色化

?商品化

?集成化、高效化

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

課堂

交互

_***.

按計算機采用的電子器件來劃分計算機的發(fā)展，經(jīng)歷了（）代。

A)4B)6C)7D)3

分析：按計算機采用的電子器件來劃分，計算機的發(fā)展經(jīng)歷了四代。

庭結(jié)論：答案應(yīng)選A）

C上一頁下一頁返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

數(shù)學(xué)小結(jié)

?計算工具的演進(jìn)與發(fā)展；計算機科學(xué)家

?現(xiàn)代計算機發(fā)展4階段；

?微型計算機發(fā)展4階段，各個階段特點；

?計算機的應(yīng)用

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

課后思考

1.馮諾依曼計算機的主要特征是什么？

2.計算機和微型計算機分別是根據(jù)什么劃代的?

計算機和微型計算機這幾代各是什么？

上一頁返回D

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1.2計算機的基本組成及工作原理

?教學(xué)目的

?掌握計算機系統(tǒng)的組成成分及各組成成分的功能

?了解計算機的工作過程

?教學(xué)重點

計算機硬件組成及各部分功能

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

教學(xué)

引入

現(xiàn)在，我們已經(jīng)了解計算機的發(fā)展，那么

計算機的內(nèi)部有哪些部件組成？

‘下一頁1返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1.2.1計算機的基本組成P7

?硬件系統(tǒng)：指由電子部件和機電裝置組成的計算

機實體。

概念?軟件系統(tǒng)：指為計算機工作服務(wù)的全部技術(shù)資料

和各種程序。

?硬件的功能：接受計算機程序，并在程序的控制下

完成數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和輸出結(jié)果等任務(wù)。

?軟件的功能：保證計算機硬件的功能得以充分發(fā)

揮，并為用戶提供一個寬松的工作環(huán)境。

。二者缺一不可，沒有軟件的計算機稱為“裸機”裸

關(guān)系機不能做任何工作。

，硬件是組成計算機的物質(zhì)基礎(chǔ),軟件則是其靈魂

上一頁下一頁返回9

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1.2.1計算機的基本組成P7

/負(fù)責(zé)對整

,實現(xiàn)記憶/負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)個運算過程

,實現(xiàn)計算

功能的部件的算術(shù)運算進(jìn)行控制

用來存放計/實現(xiàn)計算

和邏輯運算,并協(xié)調(diào)輸程序和原始

算程序及參

入、輸出操結(jié)果的輸出

與運算的各即數(shù)據(jù)的加數(shù)據(jù)的輸入

作或內(nèi)存訪

種數(shù)據(jù)。工處理

問

<)_______)

上一頁下一頁口返回?

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

內(nèi)存儲器

控制器

中央處理器

CPU

上一頁下一頁返回

馮?諾依曼型計算機兩大特征?

?程序存儲

?采用二進(jìn)制

上一頁下一頁已返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1.2.2計算機的基本工作原理P9

?指令

?定義：能夠被計算機識別的命令，是對計算機進(jìn)行程序控制的最小

單位

⑥組成：

?操作碼：計算機應(yīng)該執(zhí)行的某種操作的性質(zhì)和功能；

?地址碼：被操作的數(shù)據(jù)存放在何處，即指明操作數(shù)的地址

?程序

卷是由完成某一特定任務(wù)的一組指令所組成。

?機器指令:

卷是要計算機執(zhí)行某種操作的命令，它們?nèi)坑蒾和1這樣的二進(jìn)制編碼

組成，其操作通過硬件邏輯電路實現(xiàn)。

c上一頁下一頁口返回

計算機的工作過程

?先編寫出完成這一算題的計算程序；:

?程序和數(shù)據(jù)送入計算機內(nèi)存；：

?控制器從存儲器中取指令；：

?控制器分析、執(zhí)行指令，為取下一條指令做準(zhǔn)備；：

?取下一條指令，分析執(zhí)行，如此重復(fù)操作，直至執(zhí)行完程序書

的全部指令，便可獲得最終結(jié)果。

.......:......；.....:..........w二

輸入設(shè)備“內(nèi)存儲器”輸出設(shè)備幺士城4：

---------------——--工----結(jié)禾?

▼地址/指令/數(shù)據(jù)1：

L一一一■微處理器—一一一」工作

取指令分析指令^=＞執(zhí)行指令

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1.2.2計算機的基本工作原理P11

?計算機的自動計算過程就是執(zhí)行一段預(yù)先編制好

的計算程序的過程;

?計算程序是指令的有序集合。

?指令的執(zhí)行是由計算機的硬件實現(xiàn)的，可歸結(jié)為

取指令、分析指令、執(zhí)行指令所規(guī)定的操作，并

為取下一條指令準(zhǔn)備好指令地址。

色上一頁下一頁二返回少

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

數(shù)學(xué)小結(jié)

?計算機系統(tǒng)的組成，及硬件各部分的功能

?計算機的工作過程

課后思考

P434

返回。

上一頁

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1.3數(shù)制與編碼

?教學(xué)目的

?學(xué)習(xí)計算機中數(shù)據(jù)信息的表示方式和各種表示方式之

間的內(nèi)在聯(lián)系、二進(jìn)制的定點與浮點表示及其原碼反碼

補碼表示、計算機中非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼，使大家對數(shù)值

數(shù)據(jù)的表示方式有所了解。

?教學(xué)重點

⑥不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

⑥二進(jìn)制的定點與浮點表示

⑥二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補碼表示

⑥字符編碼

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

計算機可以處理各種各樣的數(shù)據(jù)，如文本、

圖像、聲音、動畫等，那么這些信息在計算機

內(nèi)部是如何保存的？

下一頁U返回01

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

表示數(shù)據(jù)信息的兩種基本方法

引入：

定點數(shù),

浮點數(shù)

引入：

機器數(shù)

（原碼,

反碼，按形表示

補碼）

C上一頁下一頁返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

十進(jìn)制數(shù)

1.特點:⑴10個有序的數(shù)字符號:0,123,4,5,6,7,8,9

⑵小數(shù)點符號:“，，

⑶“逢十進(jìn)一”的計數(shù)規(guī)則

其中：“十”為進(jìn)位基數(shù)(Base/Ka而:),

簡稱基數(shù)(氏)。

2.表示法：井百\\表無丫去PositionalNotation

多項式表示法PolynomialNotation

上一頁下一頁返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

百

十

千

萬

分

分

分

分

萬千百十個分

位

位

位

位

位

①并列表示法位位位位位

10410310210110°1O-1610-271O-38310-4O10-59

例：十進(jìn)制數(shù)12345

小數(shù)點

如上所示，處在不同位置的數(shù)字具有不同的“權(quán)”，并列計數(shù)法，也稱

位置表示法。

②多項式表示法：將并列式按“權(quán)”展開為按權(quán)展開式，稱為多

項式表示法。如下例：

12345.67809=1X104+2X103+3X102+4X101+5X100

+6X10-1+7X10-2+8X10-3+0X10-4+9X10-5

C上一頁下一頁返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1.3.1進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換P12

?進(jìn)位制數(shù)

＞所謂“數(shù)制”，即各種進(jìn)位計數(shù)制。

今在R進(jìn)制中，具有R個數(shù)字符號，它們是0,1,2,(R-1)

?在R進(jìn)制中，由低位向高位是按“逢R進(jìn)一”的規(guī)則進(jìn)行計數(shù)。

合R進(jìn)制的基數(shù)(base)是R,R進(jìn)制數(shù)的第i位的權(quán)(weight)為

“Ri”，并約定整數(shù)最低位的位序號i=o(i=n,…2,1,0,-1,

-2…)o

⑥小數(shù)點右移一位擴大R倍，左移一位縮小為原來的1/R倍。

e上一頁下一頁n返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1.3.1進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換（序）

1）

京進(jìn)位計數(shù)制方式：每

在數(shù)碼的右下角注

種數(shù)制使用數(shù)碼個數(shù)R

稱為基數(shù)，進(jìn)位計數(shù)明數(shù)制或在數(shù)的后面

制編碼符合“逢R進(jìn)位”加一個字母。

規(guī)則。

二進(jìn)制數(shù)

十位權(quán)表示法：數(shù)制中B:

每一■固定位置對應(yīng)的:八進(jìn)制數(shù)

單位值稱為權(quán)，處于:十進(jìn)制數(shù)

不同位置數(shù)碼代表的

值與它所在位置權(quán)值:十六進(jìn)制數(shù)

有關(guān)?！癑,U

不同數(shù)制特點不同數(shù)制表示

C上一頁下一頁工返回。

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

計算機中常用進(jìn)制數(shù)的表示

G上一頁下一頁口返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換P13

R進(jìn)制數(shù)一十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)—R進(jìn)制數(shù)

的轉(zhuǎn)換:采用除R

使用安權(quán)相加法，即取余法。從最后一次除

得余數(shù)讀起（即從高位

將各位進(jìn)制數(shù)碼與它到低位）。

對應(yīng)的權(quán)相乘，其積部分的轉(zhuǎn)換:采

相加，和數(shù)即為與該用乘R取整法，揩所得

R進(jìn)制數(shù)相對應(yīng)的十小數(shù)從第一次乘得整數(shù)

進(jìn)制數(shù)。讀起，就是這個十進(jìn)制

小數(shù)所對應(yīng)的R進(jìn)制小

數(shù)

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

例1：求(1100101.101)2的等值十進(jìn)制數(shù)。

分析：使用按權(quán)相加法，即將各位進(jìn)制數(shù)碼與它對應(yīng)的權(quán)相乘，其積相加，：

和數(shù)即為與該R進(jìn)制數(shù)相對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。[

I

65432

(1100101.101)2=1X2+lX2+0X2+0X2+lX2+0X2^1X2°

+1X2T+OX2-2+1X2-3

=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125二(101.625)10

即(H0010L101)尸(101.625)

乙J1L0

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例2：求（66.625）io等值二進(jìn)制數(shù)

分析：將此數(shù)分成整數(shù)和小數(shù)兩部分分別轉(zhuǎn)換，然后再拼接起來。

：解:先求（66）I。等值二進(jìn)制數(shù)

高使

余數(shù)：0.625X2=1.2501：

2辭…0：0.250X2=0.5000：

：331:0.500X2=1.0001▼=

：即(0.625)io二(0.101)2低氣

：160

?.???

：80所以：

。=

:(66.625)I(1000010.101)2:

：20

士）士174匕木+J幺

高位注意：十進(jìn)制小數(shù)不一

0成完全等值的0.6

S即(66)10二(1000010)2時要取近似值，有換算IDI-L.O

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

000001010011100101110111

01234567

二進(jìn)制數(shù)一八進(jìn)制數(shù)

立。八進(jìn)制數(shù)一二進(jìn)制數(shù)

ESI“三位并一位”

ESI匕Z

KU，整數(shù)部分從右至左，每三位一組,必“一位拆三位”

最高位不足三位時，添補足三位；匕Z

0k!”把一位八進(jìn)制寫成對應(yīng)的三位二進(jìn)制，然后按權(quán)連

尊小數(shù)部分從左至右，每三位?組最低有效位不足三

即可

位時，添0補足三位。

尊各組三位二進(jìn)制數(shù)按22,212。權(quán)展開后相加J

得到一個八進(jìn)制數(shù)

二進(jìn)制數(shù)一十六進(jìn)制數(shù)

，，四位并一位”

六進(jìn)制數(shù)f二進(jìn)制數(shù)

整數(shù)部分從右至左，每四6

最高位不足四位時，添0補足四位；

尊小數(shù)部分從左至右，每四位一組最低有效位不足四

位時，添0補足四位。

磴各組四位二進(jìn)制數(shù)有

得名0000000100100011010001010110011110001001

0123456789

101010111100110111101111

ABCDEF返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

???

例3：將(1010111011.0010111)2轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)

分析：按照“三位并一位”的原則，對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。

M001010111011.001011100

1273.134

即：

(1010111011.0010111)2=(1273.134)8

例4：將(2754.41)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

分析：按照“一位拆三位”的原則，對八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。

解：2754.41

010111101100.100001

即：

(2754.41)8=(10111101100.100001)2

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

???

例5：將(1011010101.011101)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)

分析：按照“四位并一位”的原則，對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。

W：001011010101-01110100

2D5.74

即：(1011010101.011101)2=(2D5.74)16

例6：將(5A0B?0C)i6轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

分析：按照“一位拆四位”的原則，對八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。

解：5A0B-0C

0101101000001011.00001100

即：(5A0B.0C)l6=(101101000001011.000011)2

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

2.二進(jìn)制數(shù)的定點表示P15

概念指計算機中的小數(shù)點位置固定不變的數(shù)的表示方式。

⑥定點整數(shù)：小數(shù)點固定在數(shù)的最低位之后。設(shè)字長為8位，

能表示的正數(shù)范圍為：00000000-01111111即0-(27-1)

分類⑥定點小數(shù)：小數(shù)點固定在數(shù)的最高位之前。設(shè)字長為8位，

能表示的正數(shù)范圍為:0.0000000^0.1111111即0-(1-2-

7)

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

二進(jìn)制數(shù)的浮點表示P16

?浮點表示法:指計算機中的小數(shù)點位置不是固定的，或

者說是“浮動”的。

?數(shù)的表示方式：通過階碼和尾數(shù)表示：N二2±EX（士S）

⑥E稱為階碼，它是一個二進(jìn)制正整數(shù)；

卷E前的土為階碼的符號，稱為階符（EQ；飛二￡^

卷S稱為尾數(shù)，它是一個二進(jìn)制正小數(shù)；

<S前的土為尾數(shù)的符號，稱為尾符（S，；

⑥“2”是階碼E的底數(shù)。上一頁下一頁返回

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

七五為十

-+-1O1.1=2+11x<-HD.1O11>

Sf為+

E=1OEf為十

—IO.11=2+1°X<—O.1O11)

S=O.1O11Sf為一

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

3.二進(jìn)制的原碼、反碼及補碼表示P17

，一府號化）_、

好處）\

可以方便的存儲；在

一個數(shù)的正號用十表以o表示正數(shù)的符做乘法或除法時，才巴

示；負(fù)號用“一“表號，以1表示負(fù)數(shù)數(shù)的符號位按位相加

示，即為該數(shù)的真值的符號，并且每一后，就得到結(jié)果的符

例如：十進(jìn)制數(shù)號位。其規(guī)則是正數(shù)

o位的數(shù)值也用0和1

+13.5-二進(jìn)制的真乘正數(shù)，符號按位相

表示之后，這樣的

值為+1101.1;十進(jìn)加得0;正數(shù)乘負(fù)數(shù),

數(shù)叫機器數(shù)，有時

制數(shù)-13.5T二進(jìn)制符號按位相加得1;

的真值為-1101.1也叫做機器碼負(fù)數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號按

7

數(shù)符（+/-）+符號（+/-）數(shù)碼化;機器數(shù)的分類

尾數(shù)（數(shù)值的絕對值）最高位：“o”表示“+”，“1”表示“原碼、反碼、補碼

c上一頁下一頁n返回分

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

■■蜘嬲|

?原碼是一種機器數(shù)。數(shù)的原碼表示是在機器中用符號

位的。和1表示數(shù)的正號和負(fù)號，而其余位表示數(shù)的本身。

?真值X=+Xn_2Xn_3...Xo）則原碼為：[X]^=0Xn_2Xn_3...xo

?真值X=-Xn_2Xn_3……X。，則原碼為：[X]M=ixn_2xn_3……x0

?原碼表示法的特點：

⑥優(yōu)點:簡單易懂，與真值的轉(zhuǎn)換方便。

。缺點:異號相加時機器首先應(yīng)判斷數(shù)的符號，然后比較兩數(shù)的絕對值，

增加了機器的復(fù)雜程度。

c上—頁下—頁n返回》

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

"表示方法

?對于正數(shù)：其反碼與原碼相同；

+

X-Xn-2Xn_3......Xo,則反碼為：［X］^-0Xn_2Xn_3.......x0=［X］原

?對于負(fù)數(shù)，符號位不變，數(shù)值各位取反，即0變?yōu)?,1變?yōu)?。

x=-xn-2xn_3.......x0,則反碼為［X］反=177二3

?特點：

⑥在計算機中容易實現(xiàn)，如觸發(fā)器，一邊表示原碼，另一邊表示反碼。

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

?(+4)稱為(-8)對12的補碼，

?數(shù)學(xué)公式表示為：-8三+4(mod12)

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

?表示方法

?對于正數(shù)：其補碼與原碼相同；

X二+X『2X『3……X。，則補碼為：［X］補=OX"Xn-3……X。=［X］原=［X］反

?對于負(fù)數(shù)：除了符號位之外數(shù)值各位取反，末尾位加1。

對于X=一Xn.2Xn.3……X。，則補碼為：［X］補一1Xn-lXn-3X0+1

?特點：

④負(fù)數(shù)用補碼表示時，可把減法轉(zhuǎn)化成加法，可以用加法器實現(xiàn)減法，簡

便、經(jīng)濟

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

解碼、「區(qū).碼「補耳叵用舉例

例7：已知計算機字長為8位，試寫出二進(jìn)制+

101010和一101010的機器中表示的原碼、反

碼和補碼。

■解：設(shè)該機器采用定點整數(shù)表示，則其真值形式為:

BX=+0101010￥=-0101010

「的=「

LX」］原LX」］反L=X］補=00101010

［Y］原=10101010

［Y］反=11010101

［Y］補=11010110

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

例8：已知［X］補=101101,求真值X

解：由以］原=［［x］補一補，求出［x］原，再得X:

I［X］補］補=［X］補求補=110011

故［X］原=110011,

故x=-10011

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

信息的存儲單位

□位（Bit）：度量數(shù)據(jù)的最小單位

|1|o|o|1I。|1b□字節(jié)(Byte)：最常用的基本單位

742

b7b6b5b4b3b2瓦b0—2+2+2+2°—149

K(kilobyte)字節(jié)1KB=21OB=1O24Byte

M(megabyte)字節(jié)1MB=22OB=1O24KB

?G(gigabyte)字節(jié)1GB=230B=1024MB

?T(terabyte)字節(jié)1TB=240B=1024GB

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

4.數(shù)據(jù)的編碼表示P18

?什么是編碼？

⑥所謂編碼（code），是指按一定規(guī)則組合而成二進(jìn)制數(shù)碼序列來表示

數(shù)、字符或其他符號。

⑥計算機中常用的編碼有十進(jìn)制編碼（BCD碼）、可靠性編碼（校驗

碼）、字符編碼及漢字編碼等。

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

BCD碼（十進(jìn)制數(shù)編碼）一8421碼P18

用四位二進(jìn)制代碼對一位十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，它既具有

二捷前而而形式（所立二證曲碼），又有十進(jìn)制數(shù)的特點

（每四位二進(jìn)制碼是一位十進(jìn)制數(shù)）。

例1（931）（？）8421

解：（931）10

III

=（100100110001）

O84d2乙1JL

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

十進(jìn)制數(shù)與8421碼的對照表

十進(jìn)制8421碼十進(jìn)制8421碼

0000050101

1000160110

2001070111

3001181000

4010091001

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

問題:已知（H01.01）2,求其對應(yīng)的8421編碼？

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

可靠性編碼（校驗碼）

?目的：解決代碼在形成或傳輸過程中可能會發(fā)生的錯誤,

提高系統(tǒng)的安全性

?作用：

卷不易出錯

⑥若出錯時易發(fā)現(xiàn)錯誤

⑥出錯時易查錯且易糾錯

?分類：

④格雷碼、奇偶校驗碼和海明碼等。

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

可靠性編碼分類

任何兩個相鄰的代碼只有1個二進(jìn)制位的狀態(tài)不同其余

格雷碼的二進(jìn)制位必須相同。這種編碼的好處是從一個編碼

變到下一個相鄰的編碼的時候，只有一位的狀態(tài)發(fā)生

變化.

海明碼是一種既能檢測出錯位并能校正出錯位的可靠性代碼

它由若干信息位加一個校驗位所組成，其中校驗位的

取值將使整個代碼中“1”的個數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。若

“1”的個數(shù)為奇數(shù)，則稱奇校驗碼；否則稱偶校驗

碼.

第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

奇偶校驗碼示例

十進(jìn)制BCD碼奇校驗碼偶校驗碼

000000000100000

100010001000011

200100010000101

300110011100110

401000100001001

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

1.3.2字符的表示P19

?對文字和符號進(jìn)行編碼的二進(jìn)制代碼稱為字符代碼。

?計算機中常用的字符編碼有：

?ASCH編碼：用一個字節(jié)表示，最高位置0,只用低七

位，收集了128個字符和符號。當(dāng)ASCH碼的最高位取1

時，又可表示128個字符，這種編碼稱為擴展ASCH碼，

主要是一些制符。

?EBCDIC碼：主要用在大型機器中，采用8位二進(jìn)制編

碼，有256個編碼狀態(tài)，但只選用其中一部會

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第1章計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識

ASCII碼表P19-20

高3位

000001010Oillo@o

低4位A

-

0000NULLDCI間隔而