第1章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1、計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)任課教師：任課教師：中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué) 信息與安全工程學(xué)院信息與安全工程學(xué)院第第1 1章章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.11.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展1.21.2計(jì)算機(jī)中數(shù)和字符的表示計(jì)算機(jī)中數(shù)和字符的表示1.3 1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.4 1.4 操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)概述1.5 1.5 微型計(jì)算機(jī)的配置微型計(jì)算機(jī)的配置1.11.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展.3計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類.4計(jì)算機(jī)的

2、應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用概述概述計(jì)算機(jī)工具的發(fā)展計(jì)算機(jī)工具的發(fā)展1 1、算、算 籌籌“運(yùn)籌帷幄”，意思是在軍營(yíng)的幕帳中對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)的全局進(jìn)行細(xì)密的策劃。張良“運(yùn)籌策帷幄之中，決勝于千里之外 ” 2 2、算、算 盤盤 3 3、機(jī)械式、機(jī)械式計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)機(jī)械計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生機(jī)械計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生l1671 年:德國(guó)數(shù)學(xué)家Gottfried Leibniz 設(shè)計(jì)了一架可以進(jìn)行乘法運(yùn)算，最終答案長(zhǎng)度可達(dá)16位的計(jì)算工具。l 1822 年:英國(guó)人Charles Babbage 設(shè)計(jì)了差分機(jī)和分析機(jī) ，其設(shè)計(jì)理論非常超前，類似于百年后的電子計(jì)算機(jī)，特別是利用卡片輸入程序和數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)被后人所采用。 4 4、乘法器、乘法器5 5、差

3、分機(jī)、差分機(jī)18321832年由英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝年由英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇首先提出了通用數(shù)字計(jì)奇首先提出了通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，并且設(shè)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，并且設(shè)計(jì)出了第一臺(tái)由外部指令計(jì)出了第一臺(tái)由外部指令驅(qū)動(dòng)的計(jì)算機(jī)，可是由于驅(qū)動(dòng)的計(jì)算機(jī)，可是由于缺乏資金和受當(dāng)時(shí)技術(shù)水缺乏資金和受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，他未能制造出平的限制，他未能制造出這樣的機(jī)器。這樣的機(jī)器。1.1.1 1.1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生著名的著名的IBMIBM公司公司l美國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家霍列瑞斯（H.Hollerith）發(fā)明了第一臺(tái)自動(dòng)制表機(jī)。1890年在人口普查中獲得巨大成功，被譽(yù)為“數(shù)據(jù)處理之父”。1896年，他“下?！眲?chuàng)辦了制表機(jī)公

4、司。l1924年2月，IBM創(chuàng)建。 6 6、制表機(jī)、制表機(jī)計(jì)算機(jī)的概念計(jì)算機(jī)的概念l1937 1937 年年: :英國(guó)劍橋大學(xué)的英國(guó)劍橋大學(xué)的Alan M. Alan M. Turing (1912 Turing (1912 1954 1954 年年) )出版了出版了他的論文他的論文 ，并提出了被后人稱之，并提出了被后人稱之為為“圖靈機(jī)圖靈機(jī)”的數(shù)學(xué)模型。的數(shù)學(xué)模型。l圖靈機(jī)：一個(gè)讀寫頭，一根紙帶圖靈機(jī)：一個(gè)讀寫頭，一根紙帶，讀寫頭不斷讀取紙帶上的符號(hào)，讀寫頭不斷讀取紙帶上的符號(hào)，并根據(jù)內(nèi)在的狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則轉(zhuǎn)，并根據(jù)內(nèi)在的狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則轉(zhuǎn)換當(dāng)前狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)行一些動(dòng)作換當(dāng)前狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)行一些動(dòng)作，如

5、：插除或改寫當(dāng)前字符，向，如：插除或改寫當(dāng)前字符，向前前/ /向后移動(dòng)讀寫頭或保持不動(dòng)等向后移動(dòng)讀寫頭或保持不動(dòng)等。圖靈圖靈電子管的誕生電子管的誕生l1906 年:美國(guó)人Lee De Forest 發(fā)明電子管，為電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。l因發(fā)明新型電子管，德福雷斯特竟無(wú)辜受到美國(guó)紐約聯(lián)邦法院的傳訊。 l真空三極管，比繼電器快成千上萬(wàn)倍。l帕洛阿托市的德福雷斯特故居真空三極管第一代電子管計(jì)算機(jī)（第一代電子管計(jì)算機(jī)（1946-19581946-1958）l使用的電子元器件主要是電子管，使用機(jī)器語(yǔ)言，運(yùn)算速度為每秒幾千次至幾萬(wàn)次，內(nèi)存容量?jī)H幾千字。l應(yīng)用領(lǐng)域主要是科學(xué)計(jì)算歷史上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)歷

6、史上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) ENIACENIACl1946 :ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer，電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī) )誕生在戰(zhàn)火紛飛的二次世界大戰(zhàn)，它的“出生地”是美國(guó)馬里蘭州阿貝丁陸軍試炮場(chǎng)。 l賓夕法尼亞大學(xué)負(fù)責(zé)人莫爾學(xué)院的兩位青年學(xué)者36歲 副教授莫契利莫契利J. J. MauchiyMauchiy和24歲的工程師埃?？颂乜颂豍.EckertP.Eckert。l計(jì)算炮彈彈道只需要3秒鐘18000個(gè)電子管、占地170平方米、重達(dá)30噸、耗電174千瓦、保存80個(gè)字節(jié)每秒5千次加、減法運(yùn)算價(jià)值40萬(wàn)美元計(jì)算機(jī)之父計(jì)算機(jī)之父l19

7、40年，馮 諾依曼成為了莫爾小組的實(shí)際顧問(wèn)。l101頁(yè)報(bào)告規(guī)定出計(jì)算機(jī)的五大部件： 運(yùn)算器、 邏輯控制器、 存儲(chǔ)器、輸入裝置和輸出裝置，并描述了五大部件的功能和相互關(guān)系；運(yùn)用二進(jìn)制取代了十進(jìn)制；存儲(chǔ)程序和程序控制l1951 EDVAC (The Electronic Discrete Variable Automatic Computer)l1952 用于選票計(jì)算 可應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算，而且可用于信息檢索等領(lǐng)域，主要緣于“存儲(chǔ)程序”的威力。 EDVAC只用了3563只電子管和1萬(wàn)只晶體二極管，以1024個(gè)44比特水銀延遲線來(lái)儲(chǔ)存程序和 數(shù)據(jù)，消耗電力和占地面積只有ENIAC的1/3 第二代第二代

8、晶體管計(jì)算機(jī)（晶體管計(jì)算機(jī)（1958-19641958-1964）使用的電子元器件主要是晶體管，運(yùn)算速度從每秒幾萬(wàn)次提高到 幾十萬(wàn)次，內(nèi)存容量擴(kuò)大到幾十萬(wàn)字。l出現(xiàn)了算法和操作系統(tǒng)；l應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計(jì)算到數(shù)值處理l肖克利在硅谷創(chuàng)辦了肖克利半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室，譽(yù)為“硅谷的摩西”。第一只晶體管與發(fā)明者肖克利第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)TRADICTRADICl1955年， 貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上第一臺(tái)全晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC， 裝有800只晶體管，僅100瓦功率，占地也只有3立方英尺。l右邊照片，左蹲者為費(fèi)爾科J.Felker，他正用插件板為TRADIC輸入指令；右立者是哈瑞斯J.Harris

9、，正撥動(dòng)開關(guān)進(jìn)行操作。l1997年TRADIC項(xiàng)目成員莫瑞歐文（M.Irvine）獲得美國(guó)計(jì)算機(jī)歷史博物館斯蒂比茲先驅(qū)人物獎(jiǎng)。TRADIC集成電路的同時(shí)發(fā)明集成電路的同時(shí)發(fā)明l德州儀器公司1959年2月6日， 基爾比向美國(guó)專利局申報(bào) “集成電路”（IC）。l仙童半導(dǎo)體，1959年7月30日，Robert Noyce申請(qǐng)到集成電路發(fā)明專利。l1968 1968 年年: :Robert Noyce、Moore創(chuàng)立Intel 。l摩爾（G. Moore）定律：集成電路上能被集成的晶體管數(shù)目，將會(huì)以每18個(gè)月翻一番的速度穩(wěn)定增長(zhǎng)，并在今后數(shù)十年內(nèi)保持著這種勢(shì)頭。 八位杰出弟子硅谷歷史上著名的“八叛逆”

10、第三代集成電路（第三代集成電路（LSILSI）計(jì)算機(jī)）計(jì)算機(jī) （1964-19711964-1971）l使用的電子元器件主要是小規(guī)模集成電路。這一時(shí)期的計(jì)算機(jī)開始使用操作系統(tǒng)，使得計(jì)算機(jī)在中心程序的控制協(xié)調(diào)下可以同時(shí)運(yùn)行許多不同的程序。l速度幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)次/秒l朝小型和大型機(jī)發(fā)展l外圍設(shè)備發(fā)展迅速 Large Scale Integration4mm的硅片（silicon）上可以集成2000個(gè)晶體管第一個(gè)集成電路計(jì)算機(jī)第一個(gè)集成電路計(jì)算機(jī)l1964年: IBM/360發(fā)布，之后若干年占據(jù)80%市場(chǎng)。該系列有大，中，小，型計(jì)算機(jī)，共6個(gè)型號(hào)，它兼顧了科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理兩方面的應(yīng)用,所以取名為3

11、60。l它的研制開發(fā)經(jīng)費(fèi)高達(dá)50億美元，是研制第一顆原子彈的曼哈頓計(jì)劃的2.5倍。 第四代超大規(guī)模計(jì)算機(jī)（1971-）l使用的電子元器件主要是大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路。l速度幾百萬(wàn)次-億次l微型機(jī)運(yùn)算器、控制器集成在一個(gè)芯片上（CPU）l多機(jī)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)化大規(guī)模集成電路的集成度為1000-10萬(wàn)，超大規(guī)模的集成度為10萬(wàn)-100萬(wàn)。PCPC機(jī)誕生機(jī)誕生微型計(jì)算機(jī)開發(fā)的先驅(qū)是Intel公司年輕的工程師馬西安霍夫 （M.E.Hoff），1969年他大膽的提出了一個(gè)設(shè)想，把計(jì)算機(jī)的全部電路做在四個(gè)芯片上1971世界上第一臺(tái)4位微型電子計(jì)算機(jī)MCS-4誕生。硬件技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)更新?lián)Q代的影響硬件技術(shù)

12、對(duì)計(jì)算機(jī)更新?lián)Q代的影響 超大規(guī)模超大規(guī)模 集成電路集成電路 1978 1978現(xiàn)在現(xiàn)在幾百萬(wàn)次至上億次幾百萬(wàn)次至上億次 大規(guī)模大規(guī)模集成電路集成電路 19711977 19711977幾十萬(wàn)次至幾百萬(wàn)幾十萬(wàn)次至幾百萬(wàn) 中小規(guī)模中小規(guī)模 集成電路集成電路 19641971 19641971 幾萬(wàn)次至幾十萬(wàn)次幾萬(wàn)次至幾十萬(wàn)次 晶體管晶體管 19581964 19581964 幾千次至幾萬(wàn)次幾千次至幾萬(wàn)次 電子管電子管 19461958 19461958 速度（次速度（次/ /秒）秒） 硬件技術(shù)硬件技術(shù)時(shí)間時(shí)間 時(shí)代時(shí)代三三四四二二一一1.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展新一代（第五代）

13、計(jì)算機(jī)新一代（第五代）計(jì)算機(jī)l特點(diǎn)：新一代計(jì)算機(jī)是把信息技術(shù)、存儲(chǔ)處理、通特點(diǎn)：新一代計(jì)算機(jī)是把信息技術(shù)、存儲(chǔ)處理、通信和人工智能（信和人工智能（AIAI）結(jié)合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。）結(jié)合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。1.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展神經(jīng)計(jì)算機(jī)神經(jīng)計(jì)算機(jī)l用許多微處理機(jī)模仿人腦的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，采用大量用許多微處理機(jī)模仿人腦的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，采用大量的并行分布式網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了神經(jīng)計(jì)算機(jī)。的并行分布式網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了神經(jīng)計(jì)算機(jī)。l神經(jīng)計(jì)算機(jī)除了有許多處理器之外，還有類似神經(jīng)神經(jīng)計(jì)算機(jī)除了有許多處理器之外，還有類似神經(jīng)的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)與許多點(diǎn)相連。若把每一步運(yùn)算的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)與許多點(diǎn)相連。

14、若把每一步運(yùn)算分配給每臺(tái)微處理器，使它們同時(shí)運(yùn)算，其信息處分配給每臺(tái)微處理器，使它們同時(shí)運(yùn)算，其信息處理速度和智能會(huì)大大提高。理速度和智能會(huì)大大提高。1.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展超導(dǎo)計(jì)算機(jī)超導(dǎo)計(jì)算機(jī)l超導(dǎo)計(jì)算機(jī)的性能是目前電子計(jì)算機(jī)無(wú)法相比的。超導(dǎo)計(jì)算機(jī)的性能是目前電子計(jì)算機(jī)無(wú)法相比的。l目前制成的超導(dǎo)開關(guān)器件的開關(guān)速度，已達(dá)到目前制成的超導(dǎo)開關(guān)器件的開關(guān)速度，已達(dá)到1010-12-12秒秒（皮秒）的水平。超導(dǎo)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度比現(xiàn)在的電子（皮秒）的水平。超導(dǎo)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度比現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī)快計(jì)算機(jī)快100100倍，而電能消耗僅是電子計(jì)算機(jī)的千分倍，而電能消耗僅是電子計(jì)算機(jī)的千

15、分之一。之一。l如果目前一臺(tái)大中型計(jì)算機(jī)，每小時(shí)耗電如果目前一臺(tái)大中型計(jì)算機(jī)，每小時(shí)耗電1010千瓦，那千瓦，那么，同樣一臺(tái)超導(dǎo)計(jì)算機(jī)只需一節(jié)干電池就可以工作。么，同樣一臺(tái)超導(dǎo)計(jì)算機(jī)只需一節(jié)干電池就可以工作。1.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展光子計(jì)算機(jī)光子計(jì)算機(jī)l利用光子取代電子，通過(guò)光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、運(yùn)算和利用光子取代電子，通過(guò)光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、運(yùn)算和存儲(chǔ)。存儲(chǔ)。l光子計(jì)算機(jī)中，用不同波長(zhǎng)的光表示數(shù)據(jù)光子計(jì)算機(jī)中，用不同波長(zhǎng)的光表示數(shù)據(jù)l對(duì)復(fù)雜度高、計(jì)算量大的任務(wù)實(shí)現(xiàn)快速的并行處理對(duì)復(fù)雜度高、計(jì)算量大的任務(wù)實(shí)現(xiàn)快速的并行處理l光子不帶電荷，它們之間不存在電磁場(chǎng)相互作用；光子不帶

16、電荷，它們之間不存在電磁場(chǎng)相互作用；l超高速的運(yùn)算速度；超高速的運(yùn)算速度；l超大規(guī)模的信息存儲(chǔ)容量和信息傳輸能力；超大規(guī)模的信息存儲(chǔ)容量和信息傳輸能力；l能量消耗小，散發(fā)熱量低，是一種節(jié)能型產(chǎn)品能量消耗小，散發(fā)熱量低，是一種節(jié)能型產(chǎn)品l。1.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)l量子計(jì)算機(jī)是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和量子計(jì)算機(jī)是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。l在量子計(jì)算機(jī)中，基本信息單位是量子比特，運(yùn)算對(duì)在量子計(jì)算機(jī)中，基本信息單位是量子比特，運(yùn)算對(duì)象是量子比特序列。象是量子

17、比特序列。l傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)遵循著眾所周知的經(jīng)典物理規(guī)律，而量子傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)遵循著眾所周知的經(jīng)典物理規(guī)律，而量子計(jì)算機(jī)則是遵循著獨(dú)一無(wú)二的量子動(dòng)力學(xué)規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)則是遵循著獨(dú)一無(wú)二的量子動(dòng)力學(xué)規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)一種信息處理的新模式。一種信息處理的新模式。1.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向l巨型化巨型化運(yùn)算速度更高運(yùn)算速度更高存儲(chǔ)容量更大存儲(chǔ)容量更大功能更強(qiáng)功能更強(qiáng) 2008/06未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向l微型化微型化體積小體積小性價(jià)比高性價(jià)比高靈活性靈活性未來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展的方向未來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展的方向網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化信息

18、和資源共享信息和資源共享智能化智能化使機(jī)器具有人的一使機(jī)器具有人的一些智能行為些智能行為未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向l人工智能人工智能 即用計(jì)算機(jī)模擬人的思維。即用計(jì)算機(jī)模擬人的思維。l具體應(yīng)用：具體應(yīng)用：機(jī)器人（工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人）機(jī)器人（工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人）定理證明定理證明模式識(shí)別（圖形識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別）模式識(shí)別（圖形識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別）專家系統(tǒng)（自然語(yǔ)言處理、機(jī)器翻譯、智能檢索）專家系統(tǒng)（自然語(yǔ)言處理、機(jī)器翻譯、智能檢索）我國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史我國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史l華羅庚和我國(guó)第一個(gè)計(jì)算機(jī)科研小組華羅庚和我國(guó)第一個(gè)計(jì)算機(jī)科研小組 l華羅庚教授是我國(guó)計(jì)算技術(shù)的奠基人和最主華羅庚教授

19、是我國(guó)計(jì)算技術(shù)的奠基人和最主要的開拓者之一。當(dāng)馮要的開拓者之一。當(dāng)馮諾依曼開創(chuàng)性地提諾依曼開創(chuàng)性地提出并著手設(shè)計(jì)存儲(chǔ)程序通用電子計(jì)算機(jī)出并著手設(shè)計(jì)存儲(chǔ)程序通用電子計(jì)算機(jī)EDVACEDVAC時(shí)，正在美國(guó)時(shí)，正在美國(guó)PrincetonPrinceton大學(xué)工作的華羅庚教大學(xué)工作的華羅庚教授參觀過(guò)他的實(shí)驗(yàn)室，并經(jīng)常與他討論有關(guān)授參觀過(guò)他的實(shí)驗(yàn)室，并經(jīng)常與他討論有關(guān)學(xué)術(shù)問(wèn)題，華羅庚教授學(xué)術(shù)問(wèn)題，華羅庚教授19501950年回國(guó)，年回國(guó)，19561956年年籌建中科院計(jì)算技術(shù)研究所時(shí)，華羅庚教授籌建中科院計(jì)算技術(shù)研究所時(shí)，華羅庚教授擔(dān)任籌備委員會(huì)主任。擔(dān)任籌備委員會(huì)主任。我國(guó)電子計(jì)算機(jī)的研究狀況我國(guó)電子

20、計(jì)算機(jī)的研究狀況 從從19531953年開始的，年開始的，19581958年研制出第一臺(tái)計(jì)算機(jī)，年研制出第一臺(tái)計(jì)算機(jī)，即即103103型通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，它屬于第一代型通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，它屬于第一代電子電子管管計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)。我國(guó)相繼研制出第二代、第三代計(jì)算機(jī)。我國(guó)相繼研制出第二代、第三代計(jì)算機(jī)。1.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展19831983年的年的“銀河銀河-”-”巨型計(jì)算機(jī)巨型計(jì)算機(jī) (1(1億次億次s)s)1.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展19921992年的巨型計(jì)算機(jī)年的巨型計(jì)算機(jī)“銀河銀河-”-” (10 (10億次億次s)s)1.1.2 1.1.

21、2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展20002000年的巨型計(jì)算機(jī)年的巨型計(jì)算機(jī)“神威神威-”-” (3840 (3840億次億次s)s)在當(dāng)時(shí)世界上已投入商業(yè)運(yùn)行的前在當(dāng)時(shí)世界上已投入商業(yè)運(yùn)行的前500500名高性能計(jì)算機(jī)中排名高性能計(jì)算機(jī)中排4848位位1.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展20042004年，上海超級(jí)計(jì)算中心的曙光年，上海超級(jí)計(jì)算中心的曙光4000A4000A運(yùn)算速度達(dá)到每秒運(yùn)算速度達(dá)到每秒1010萬(wàn)億次，在世界前萬(wàn)億次，在世界前500500名高性能計(jì)算機(jī)中排第名高性能計(jì)算機(jī)中排第1010位位1.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展超級(jí)計(jì)算機(jī)超級(jí)計(jì)算機(jī)“曙光曙光

22、5000”5000”研制成功研制成功2008-62008-6運(yùn)算速度達(dá)到每秒運(yùn)算速度達(dá)到每秒230萬(wàn)億次萬(wàn)億次1.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展l20102010年年1111月，國(guó)際月，國(guó)際TOP500TOP500組織公布了最新全球超級(jí)計(jì)算機(jī)前組織公布了最新全球超級(jí)計(jì)算機(jī)前500500強(qiáng)排行強(qiáng)排行榜，中國(guó)首臺(tái)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)榜，中國(guó)首臺(tái)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“天河一號(hào)天河一號(hào)”雄居第一。雄居第一。l其實(shí)測(cè)運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒其實(shí)測(cè)運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒25702570萬(wàn)億次。萬(wàn)億次。1.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展l 目前（目前（20132013年年2 2月）

23、，國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)月），國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500TOP500組織公布了第組織公布了第3636屆世界超級(jí)屆世界超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)500500強(qiáng)排名榜，強(qiáng)排名榜，“天河一號(hào)天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)以峰值速度超級(jí)計(jì)算機(jī)以峰值速度47004700萬(wàn)億次、萬(wàn)億次、持續(xù)速度持續(xù)速度25662566萬(wàn)億次每秒浮點(diǎn)運(yùn)算的優(yōu)異性能再次位居世界第一。萬(wàn)億次每秒浮點(diǎn)運(yùn)算的優(yōu)異性能再次位居世界第一。l計(jì)算機(jī)的種類很多，通常按不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的分類：計(jì)算機(jī)的種類很多，通常按不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的分類：1.1.電子計(jì)算機(jī)從電子計(jì)算機(jī)從原理上原理上可分為三類：可分為三類： 模擬式計(jì)算機(jī)模擬式計(jì)算機(jī)：其處理的電信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)的，這

24、種信號(hào)：其處理的電信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)的，這種信號(hào)稱為模擬量。稱為模擬量。 數(shù)字式計(jì)算機(jī)數(shù)字式計(jì)算機(jī)：其處理的電信號(hào)在時(shí)間上是斷續(xù)的，這種信號(hào)：其處理的電信號(hào)在時(shí)間上是斷續(xù)的，這種信號(hào)稱為數(shù)字量。稱為數(shù)字量。 混合式計(jì)算機(jī)混合式計(jì)算機(jī)1.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類010011100數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)在電學(xué)中具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)以代表在電學(xué)中具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)以代表0 0和和1 1的東西很多。的東西很多。例如：電壓的高和低，開關(guān)的開和關(guān)，脈沖的有和例如：電壓的高和低，開關(guān)的開和關(guān)，脈沖的有和無(wú)，晶體管的導(dǎo)通和截止等等。無(wú)，晶體管的導(dǎo)通和截止等等。1.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)

25、的分類2.2.按構(gòu)成計(jì)算機(jī)的基本按構(gòu)成計(jì)算機(jī)的基本元件元件可分為四類：電子管計(jì)算機(jī)；晶體可分為四類：電子管計(jì)算機(jī)；晶體管計(jì)算機(jī)；集成電路計(jì)算機(jī)；大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路計(jì)管計(jì)算機(jī)；集成電路計(jì)算機(jī)；大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。算機(jī)。3.3.按按用途用途可分為可分為專用計(jì)算機(jī)專用計(jì)算機(jī)( (為某種特定目的所設(shè)計(jì)制造的計(jì)算為某種特定目的所設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)，其適用范圍窄機(jī)，其適用范圍窄) )和和通用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)( (目前廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)，目前廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)，可用于解決各種類型的問(wèn)題可用于解決各種類型的問(wèn)題) )兩大類。兩大類。4.4.根據(jù)計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度運(yùn)算速度的快慢、的快慢、存貯容

26、量存貯容量的大小、的大小、功能功能的強(qiáng)弱，的強(qiáng)弱，一般分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)五類。一般分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)五類。1.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類1 1、科學(xué)計(jì)算：完成數(shù)學(xué)問(wèn)題的計(jì)算。、科學(xué)計(jì)算：完成數(shù)學(xué)問(wèn)題的計(jì)算。2 2、數(shù)據(jù)處理：對(duì)大量的數(shù)據(jù)及時(shí)記錄、整理、統(tǒng)計(jì)并加工成人們所需要的、數(shù)據(jù)處理：對(duì)大量的數(shù)據(jù)及時(shí)記錄、整理、統(tǒng)計(jì)并加工成人們所需要的形式。形式。3 3、過(guò)程控制：指用計(jì)算機(jī)及時(shí)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，按最佳值迅速對(duì)控制對(duì)象進(jìn)、過(guò)程控制：指用計(jì)算機(jī)及時(shí)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，按最佳值迅速對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。4 4、計(jì)算機(jī)輔

27、助系統(tǒng)：主要包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造和計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)：主要包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造和計(jì)算機(jī)輔助教育等。輔助教育等。5 5、人工智能：使計(jì)算機(jī)模擬人類的智能活動(dòng)：學(xué)習(xí)、理解、判斷、識(shí)別、人工智能：使計(jì)算機(jī)模擬人類的智能活動(dòng)：學(xué)習(xí)、理解、判斷、識(shí)別、推理和問(wèn)題求解等。推理和問(wèn)題求解等。6 6、多媒體技術(shù)：計(jì)算機(jī)對(duì)文本、圖形、圖像、音頻和視頻等多種媒體的數(shù)、多媒體技術(shù)：計(jì)算機(jī)對(duì)文本、圖形、圖像、音頻和視頻等多種媒體的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、傳送、編輯和再現(xiàn)等處理技術(shù)。據(jù)信息，進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、傳送、編輯和再現(xiàn)等處理技術(shù)。7 7、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用1.1.4 1.1.4 計(jì)

28、算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1.21.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)和字符的表示計(jì)算機(jī)中數(shù)和字符的表示l.1數(shù)的進(jìn)制數(shù)的進(jìn)制l.2不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換l.3計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示l.4計(jì)算機(jī)中字符的表示計(jì)算機(jī)中字符的表示日常生活中，人們廣泛使用十進(jìn)制數(shù)，任意一個(gè)十日常生活中，人們廣泛使用十進(jìn)制數(shù)，任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)(1234)(1234)1010可表示為：可表示為：(1234)(1234)1010= 1= 110103 3+2+210102 2+3+310101 1+4+410100 0u(1234)(1234)101

29、0的下標(biāo)的下標(biāo)1010表示十進(jìn)制，該數(shù)共有表示十進(jìn)制，該數(shù)共有4 4位位u每位可以是每位可以是0 09 9十個(gè)數(shù)字中的任意一個(gè)十個(gè)數(shù)字中的任意一個(gè)u根據(jù)每位所處位置而賦以一個(gè)固定的單位值根據(jù)每位所處位置而賦以一個(gè)固定的單位值1010i i稱之為稱之為權(quán)權(quán)u式中的式中的1010稱為稱為基數(shù)基數(shù)或或“底底”1.2.1 1.2.1 數(shù)的進(jìn)制數(shù)的進(jìn)制數(shù)位、基數(shù)、位權(quán)數(shù)位、基數(shù)、位權(quán)l(xiāng)數(shù)位是指數(shù)碼在一個(gè)數(shù)中所處的位置；數(shù)位是指數(shù)碼在一個(gè)數(shù)中所處的位置；l基數(shù)是指在某種進(jìn)位計(jì)數(shù)制中，每個(gè)數(shù)位上所基數(shù)是指在某種進(jìn)位計(jì)數(shù)制中，每個(gè)數(shù)位上所能使用的數(shù)碼的個(gè)數(shù)。能使用的數(shù)碼的個(gè)數(shù)。 l對(duì)于對(duì)于N N進(jìn)制數(shù)，整數(shù)部

30、分第進(jìn)制數(shù)，整數(shù)部分第i i位的位權(quán)為位的位權(quán)為N Ni-1i-1，而小數(shù)部分第而小數(shù)部分第j j位的位權(quán)為位的位權(quán)為N N-j -j 1.1.十進(jìn)制（十進(jìn)位記數(shù)制）十進(jìn)制（十進(jìn)位記數(shù)制）l具有十個(gè)不同的數(shù)碼符號(hào)具有十個(gè)不同的數(shù)碼符號(hào)0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9，其基數(shù)為，其基數(shù)為1010；十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是十進(jìn)一。；十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是十進(jìn)一。l（10111011）1010 =1 =11010 3 3 +0+010102 2+1+110101 1+1+110100 01.2.1 1.2.1 數(shù)的進(jìn)制數(shù)的進(jìn)制2.2.八進(jìn)制（八進(jìn)位記數(shù)制）八進(jìn)制（八進(jìn)

31、位記數(shù)制）l具有八個(gè)不同的數(shù)碼符號(hào)具有八個(gè)不同的數(shù)碼符號(hào)0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7，其基數(shù)為其基數(shù)為8 8；八進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是逢八進(jìn)一。；八進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是逢八進(jìn)一。 l（10111011）8 8 =1 =18 8 3 3 +0+08 82 2+1+18 81 1+1+18 80 0 = =（521521）10101.2.1 1.2.1 數(shù)的進(jìn)制數(shù)的進(jìn)制3.3.十六進(jìn)制（十六進(jìn)位記數(shù)制）十六進(jìn)制（十六進(jìn)位記數(shù)制）l具有十六個(gè)不同的數(shù)碼符號(hào)具有十六個(gè)不同的數(shù)碼符號(hào)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

32、、D D、E E、F F，其基數(shù)為，其基數(shù)為1616；十六進(jìn)；十六進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是逢十六進(jìn)一。制數(shù)的特點(diǎn)是逢十六進(jìn)一。l（10111011）1616=1=116163 3 +0+016162 2+1+116161 1+1+116160 0 = =（41134113）10101.2.1 1.2.1 數(shù)的進(jìn)制數(shù)的進(jìn)制4.4.二進(jìn)制（二進(jìn)位二進(jìn)制（二進(jìn)位記數(shù)記數(shù)制）制）l二進(jìn)制中只有兩個(gè)數(shù)：二進(jìn)制中只有兩個(gè)數(shù)：0 0和和1 1。二進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為。二進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為2 2，其特點(diǎn)是逢二進(jìn)一。其特點(diǎn)是逢二進(jìn)一。32102(1011)1 20 21 21 2 1.2.1 1.2.1 數(shù)的進(jìn)制數(shù)的進(jìn)制進(jìn)制表示進(jìn)

33、制表示l在數(shù)字后加字母在數(shù)字后加字母B B表示二進(jìn)制數(shù)表示二進(jìn)制數(shù)l加字母加字母O O表示八進(jìn)制數(shù)表示八進(jìn)制數(shù)l加字母加字母D D表示十進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制數(shù)l加字母加字母H H表示十六進(jìn)制數(shù)。表示十六進(jìn)制數(shù)。 1.2.2 1.2.2 不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換l用計(jì)算機(jī)處理十進(jìn)制數(shù)，必須把它轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制用計(jì)算機(jī)處理十進(jìn)制數(shù)，必須把它轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)才能被計(jì)算機(jī)接受數(shù)才能被計(jì)算機(jī)接受; ;l同理，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算結(jié)果應(yīng)將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成人同理，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算結(jié)果應(yīng)將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成人們習(xí)慣的十進(jìn)制數(shù)。這就產(chǎn)生了不同進(jìn)制數(shù)之間們習(xí)慣的十進(jìn)制數(shù)。這就產(chǎn)生了不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。 1.

34、 1.十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 （1 1）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù)）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù)除以除以2 2取余法取余法：把被轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制整數(shù)反復(fù)地除：把被轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制整數(shù)反復(fù)地除以以2 2，直到商為，直到商為0 0，所得的余數(shù)（從未位讀起）就，所得的余數(shù)（從未位讀起）就是該數(shù)的二進(jìn)制表示。是該數(shù)的二進(jìn)制表示。 1.2.2 1.2.2 不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換例例: :將十進(jìn)制數(shù)將十進(jìn)制數(shù)116116轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)2 2 116 116 2 2 58 5800 2 2 29 2900 2 14 2 1411 2 7 2 700 2

35、 3 1 2 3 1 2 1 2 111 0 011反復(fù)的除以反復(fù)的除以2 2 每次的商每次的商 每次的余數(shù)每次的余數(shù) 所以所以 (116)(116)10 10 = (1110100)= (1110100)2 2(低位)(高位)108是是“除以除以8取取余法余法”；10 16是是“除以除以16取余法取余法”。（2 2）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)將十進(jìn)制小數(shù)連續(xù)乘以將十進(jìn)制小數(shù)連續(xù)乘以2 2，選取進(jìn)位整數(shù)，選取進(jìn)位整數(shù)，直到滿足直到滿足精度要求為止。精度要求為止。簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱“乘以乘以2 2取整法取整法”。例如：求。例如：求 (0.625)(0.625)1010 =(?)

36、 =(?)2 2 0.625 2(高位高位) 第一位小數(shù)第一位小數(shù)1. (十分位十分位) 250 2 第二位小數(shù)第二位小數(shù)0. (百分位百分位) 500 2(低位低位) 第三位小數(shù)第三位小數(shù)1. (千分位千分位) 000(0.625)10 =(0.101)2 10 8是是“乘以乘以8取取整法整法”;10 16是是“乘以乘以16取整法取整法”。（3 3）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)l將二進(jìn)制數(shù)按將二進(jìn)制數(shù)按權(quán)（權(quán)（2 2i i）展開求和即可展開求和即可 例如：例如：(10001100.101)(10001100.101)2 2 = ( = ( ？) )1010 1 12 27

37、7+0+02 26 6+0+02 25 5+0+02 24 4+0+02 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+0+02 20 0+1+12 2-1-1+0+02 2-2-2+1+12 2-3-3 =128+0+0+0+8+4+0+0+0.5+0+0125=140.625=128+0+0+0+8+4+0+0+0.5+0+0125=140.625 所以：所以：(10001100.101)(10001100.101)2 2 = (140.625) = (140.625)10101.2.2 1.2.2 不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 2. 2. 二進(jìn)制與八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與

38、八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 （1 1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)l 二進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制數(shù)之間存在特殊關(guān)系，即二進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制數(shù)之間存在特殊關(guān)系，即8=28=23 3; ;具體轉(zhuǎn)換方法是：具體轉(zhuǎn)換方法是：從小數(shù)點(diǎn)開始，從小數(shù)點(diǎn)開始，整數(shù)部分從右向左整數(shù)部分從右向左3 3位一組位一組，小數(shù)部分小數(shù)部分從左向右從左向右3 3位一組位一組，不足三位用，不足三位用0 0補(bǔ)足，寫成對(duì)應(yīng)的八進(jìn)補(bǔ)足，寫成對(duì)應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)即可。制數(shù)即可。1.2.2 1.2.2 不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換例子：例子： (1111011) (1111011)2 2 = (?)= (?)8 8 001111011

39、 二二 進(jìn)進(jìn) 制制173八八 進(jìn)進(jìn) 制制(1111011)2 = (173)8 1.2.2 1.2.2 不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換（2 2）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) l以小數(shù)點(diǎn)為界，向左或向右每一位八進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)以小數(shù)點(diǎn)為界，向左或向右每一位八進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)的的三位二進(jìn)制數(shù)取代三位二進(jìn)制數(shù)取代，然后將其連在一起即可。例，然后將其連在一起即可。例如如: (173): (173)8 8 = ( ? )= ( ? )2 2 173 八 進(jìn) 制001111011二 進(jìn) 制二進(jìn)制數(shù)和二進(jìn)制數(shù)和16進(jìn)進(jìn)制數(shù)之間存在特殊制數(shù)之間存在特殊關(guān)系，即關(guān)系，即16=2 24 4 (

40、173)8 = (001111011)2數(shù)的二、十、十六進(jìn)制數(shù)表示對(duì)照表（表數(shù)的二、十、十六進(jìn)制數(shù)表示對(duì)照表（表1-21-2） 二進(jìn)制二進(jìn)制 十進(jìn)制十進(jìn)制 十六進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制 十進(jìn)制十進(jìn)制 十六進(jìn)制十六進(jìn)制0000 0 01001 9 90001 1 11010 10 A0010 2 21011 11 B0011 3 31100 12 C0100 4 41101 13 D0101 5 51110 14 E0110 6 61111 15 F0111 7 71000 8 8練習(xí)題練習(xí)題 l進(jìn)制的轉(zhuǎn)換：進(jìn)制的轉(zhuǎn)換： 1 1）把二）把二十進(jìn)制數(shù)：（十進(jìn)制數(shù)：（101.111101.111）2

41、 2 2 2）把十）把十二進(jìn)制數(shù)：（二進(jìn)制數(shù)：（74.2574.25）10103 3）把二）把二八八進(jìn)制數(shù)：（進(jìn)制數(shù)：（11011.1001111011.10011）2 2 4 4）把二）把二十六進(jìn)制數(shù)：十六進(jìn)制數(shù)：(11.11)(11.11)2 2 5 5）把十六）把十六二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù): : (1FFF)(1FFF)1616 答案：答案：1 1）把二）把二十進(jìn)制數(shù)：（十進(jìn)制數(shù)：（101.111101.111）2 2 l將二進(jìn)制數(shù)按將二進(jìn)制數(shù)按權(quán)（權(quán)（2 2i i）展開求和展開求和l（101.111101.111）2 2 = 1= 12 22 2 + 0+ 02 21 1 + 1+ 12 2

42、0 0 + + 1 12 2-1-1+1+12 2-2-2+1+12 2-3-3 = = （5.8755.875）10102 2）把十）把十二進(jìn)制數(shù)：（二進(jìn)制數(shù)：（74.2574.25）1010l整數(shù)部分：除以整數(shù)部分：除以2 2取余法取余法l小數(shù)部分：乘以小數(shù)部分：乘以2 2取整法取整法l最后把最后把2 2個(gè)部分的結(jié)果連接起來(lái)個(gè)部分的結(jié)果連接起來(lái)l（74.2574.25）10 10 = = （1001010.01)1001010.01) 2 23 3）把二）把二八八進(jìn)制數(shù)：（進(jìn)制數(shù)：（11011.1001111011.10011）2 2 l3 3位一組對(duì)應(yīng)法位一組對(duì)應(yīng)法l（011011 01

43、1011. .100100 110110）2 2 = = （33.46)33.46) 8 84 4）把二）把二十六進(jìn)制數(shù)：十六進(jìn)制數(shù)：(11.11)(11.11)2 2 l4 4位一組對(duì)應(yīng)法位一組對(duì)應(yīng)法l（00110011. .11001100）2 2 = = （3.C)3.C) 16 165 5）把十六）把十六二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù): : (1FFF)(1FFF)1616 l4 4位一組對(duì)應(yīng)法位一組對(duì)應(yīng)法l（1FFF1FFF）1616 = = （1 1 11111111 11111111 11111111) ) 2 21.2.3 1.2.3 數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示l在計(jì)算機(jī)中，所有的

44、數(shù)據(jù)、指令以及一些符號(hào)等都在計(jì)算機(jī)中，所有的數(shù)據(jù)、指令以及一些符號(hào)等都是用特定的是用特定的二進(jìn)制代碼二進(jìn)制代碼表示的。表示的。l把一個(gè)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)二進(jìn)制的表示形式稱為把一個(gè)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)二進(jìn)制的表示形式稱為機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)，該數(shù)稱為這個(gè)機(jī)器數(shù)的該數(shù)稱為這個(gè)機(jī)器數(shù)的真值真值。 機(jī)器數(shù)具有下列機(jī)器數(shù)具有下列3 3個(gè)特點(diǎn)個(gè)特點(diǎn)-1-1：1.1.機(jī)器數(shù)有固定的位數(shù)機(jī)器數(shù)有固定的位數(shù)l它所表示的數(shù)受到固定位數(shù)的限制，具有一定的范它所表示的數(shù)受到固定位數(shù)的限制，具有一定的范圍，超過(guò)這個(gè)范圍就會(huì)產(chǎn)生圍，超過(guò)這個(gè)范圍就會(huì)產(chǎn)生“溢出溢出”。l例如，一個(gè)例如，一個(gè)8 8位機(jī)器數(shù)，所能表示的無(wú)符號(hào)整數(shù)的位機(jī)器數(shù)，所能表示

45、的無(wú)符號(hào)整數(shù)的最大值是全最大值是全“1”1”：1111111111111111，即十進(jìn)制數(shù)，即十進(jìn)制數(shù)255255。如。如果超過(guò)這個(gè)值，就會(huì)產(chǎn)生果超過(guò)這個(gè)值，就會(huì)產(chǎn)生“溢出溢出”。機(jī)器數(shù)具有下列機(jī)器數(shù)具有下列3 3個(gè)特點(diǎn)個(gè)特點(diǎn)-2-2：2.2.機(jī)器數(shù)把其真值的符號(hào)數(shù)字化機(jī)器數(shù)把其真值的符號(hào)數(shù)字化l機(jī)器數(shù)中規(guī)定的符號(hào)位（一般是最高位）取機(jī)器數(shù)中規(guī)定的符號(hào)位（一般是最高位）取0 0或或1 1，來(lái)分別表，來(lái)分別表示其值的正或負(fù)（示其值的正或負(fù)（0 0表示正數(shù)，表示正數(shù)，1 1表示負(fù)數(shù)）。表示負(fù)數(shù)）。l例如，一個(gè)例如，一個(gè)8 8位機(jī)器數(shù)，其最高位是符號(hào)位，那末對(duì)于位機(jī)器數(shù)，其最高位是符號(hào)位，那末對(duì)于0

46、010111000101110和和1001001110010011，其真值分別為十進(jìn)制數(shù)，其真值分別為十進(jìn)制數(shù)+46+46和和-19-19。3.3.機(jī)器數(shù)中，采用定點(diǎn)和浮點(diǎn)機(jī)器數(shù)中，采用定點(diǎn)和浮點(diǎn)2 2種方式來(lái)表示小數(shù)點(diǎn)的位置種方式來(lái)表示小數(shù)點(diǎn)的位置定點(diǎn)表示法定點(diǎn)表示法定點(diǎn)表示是把定點(diǎn)表示是把小數(shù)點(diǎn)約定在機(jī)器數(shù)的某一個(gè)固定的位置上小數(shù)點(diǎn)約定在機(jī)器數(shù)的某一個(gè)固定的位置上定點(diǎn)純小數(shù)定點(diǎn)純小數(shù)（不含整數(shù)位的數(shù)）（不含整數(shù)位的數(shù)）: :小數(shù)點(diǎn)固定在符號(hào)位之后。小數(shù)點(diǎn)固定在符號(hào)位之后。0 0. .00100110010011定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)整數(shù): :小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)值的最后一位之后。小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)值的最后一位

47、之后。1001110011. .例如字長(zhǎng)為例如字長(zhǎng)為1616時(shí)，數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)“-2-2-15-15”和和“+32767”+32767”用定用定點(diǎn)表示法如下。點(diǎn)表示法如下。機(jī)器數(shù)具有下列機(jī)器數(shù)具有下列3 3個(gè)特點(diǎn)個(gè)特點(diǎn)-3-3：數(shù)的定點(diǎn)表示法數(shù)的定點(diǎn)表示法-2-2-15-15+32767+32767浮點(diǎn)表示法浮點(diǎn)表示法浮點(diǎn)表示法是指表示一個(gè)數(shù)時(shí)，其浮點(diǎn)表示法是指表示一個(gè)數(shù)時(shí)，其小數(shù)點(diǎn)的位置是浮動(dòng)的小數(shù)點(diǎn)的位置是浮動(dòng)的。它實(shí)際上是數(shù)的它實(shí)際上是數(shù)的科學(xué)記數(shù)法（指數(shù)記數(shù)法）科學(xué)記數(shù)法（指數(shù)記數(shù)法）在計(jì)算機(jī)中的具在計(jì)算機(jī)中的具體實(shí)現(xiàn)。體實(shí)現(xiàn)。例如，例如，1010.11=0.1010111010.11=

48、0.1010112 24 4 =0.101011=0.1010112 2100100。100100稱為稱為階碼階碼，是一個(gè)二進(jìn)制整數(shù)（，是一個(gè)二進(jìn)制整數(shù)（定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)整數(shù)），（），（100100）2 2=(4)=(4)1010 ；0.1010110.101011稱為稱為尾數(shù)尾數(shù)，是一個(gè)二進(jìn)制小數(shù)（，是一個(gè)二進(jìn)制小數(shù)（定點(diǎn)純小數(shù)定點(diǎn)純小數(shù)）。）。l在數(shù)的浮點(diǎn)表示中，一個(gè)數(shù)由兩部分組成：在數(shù)的浮點(diǎn)表示中，一個(gè)數(shù)由兩部分組成：l其一是其一是階碼階碼部分（表示數(shù)的指數(shù)記數(shù)法中的指數(shù)，記為部分（表示數(shù)的指數(shù)記數(shù)法中的指數(shù)，記為E E）；）；l其二是其二是尾數(shù)尾數(shù)部分（相當(dāng)于指數(shù)記數(shù)法中的尾數(shù)，記為部分（

49、相當(dāng)于指數(shù)記數(shù)法中的尾數(shù)，記為M M），），l因此對(duì)于一個(gè)數(shù)因此對(duì)于一個(gè)數(shù)N N， 通過(guò)浮點(diǎn)表示法可以表示通過(guò)浮點(diǎn)表示法可以表示 （注意：（注意：E E和和M M中都包含有各自的符號(hào)位）為：中都包含有各自的符號(hào)位）為：N N=2=2E EM M3232位浮點(diǎn)數(shù)的結(jié)構(gòu)位浮點(diǎn)數(shù)的結(jié)構(gòu)N=2EM其中，階碼占其中，階碼占8位，尾數(shù)占位，尾數(shù)占24位位2-50.1110.4字符在計(jì)算機(jī)中的表示字符在計(jì)算機(jī)中的表示1 1、西文字符在計(jì)算機(jī)中的表示、西文字符在計(jì)算機(jī)中的表示 在計(jì)算機(jī)內(nèi)必須要引入文字、字母以及某些專用符號(hào)，以便在計(jì)算機(jī)內(nèi)必須要引入文字、字母以及某些專用符號(hào)，以便表示文字語(yǔ)

50、言、邏輯語(yǔ)言等信息如：英文字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、表示文字語(yǔ)言、邏輯語(yǔ)言等信息如：英文字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、十進(jìn)制數(shù)以及諸如十進(jìn)制數(shù)以及諸如$ $、% %、 等符號(hào)。等符號(hào)。 在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，各種字符必須用一種在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，各種字符必須用一種二進(jìn)制二進(jìn)制代碼來(lái)表示。代碼來(lái)表示。l 目前國(guó)際上普遍采用的一種字符系統(tǒng)是目前國(guó)際上普遍采用的一種字符系統(tǒng)是7 7位的位的ASCIIASCII碼碼: :（American Standard Code for Information American Standard Code for Information Interchange Interchange 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換

51、代碼）美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼）l 包括包括1010個(gè)十進(jìn)制數(shù)碼，個(gè)十進(jìn)制數(shù)碼，2626個(gè)英文字母和一定數(shù)量的專個(gè)英文字母和一定數(shù)量的專用符號(hào)，如用符號(hào)，如$ $、% %、 、* *等總共約等總共約128128個(gè)元素。個(gè)元素。l 表表1-3 1-3 空振鈴回車2 2、漢字在計(jì)算機(jī)中的表示、漢字在計(jì)算機(jī)中的表示l 由于漢字是象形文字，不同于英文、法文等拼音文由于漢字是象形文字，不同于英文、法文等拼音文字，因此用計(jì)算機(jī)進(jìn)行漢字信息處理，遠(yuǎn)比進(jìn)行西字，因此用計(jì)算機(jī)進(jìn)行漢字信息處理，遠(yuǎn)比進(jìn)行西文信息處理要復(fù)雜得多。文信息處理要復(fù)雜得多。l 必須要解決漢字的輸入、輸出以及在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的必須要解決漢字的輸入、

52、輸出以及在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的編碼問(wèn)題，即漢字的編碼問(wèn)題，即漢字的輸入碼、字形碼和機(jī)內(nèi)碼輸入碼、字形碼和機(jī)內(nèi)碼的問(wèn)的問(wèn)題。題。（1 1）輸入碼）輸入碼 l 目前，有多種漢字輸入編碼，它們主要有以下幾種類型：目前，有多種漢字輸入編碼，它們主要有以下幾種類型：數(shù)字編碼數(shù)字編碼: :數(shù)字編碼實(shí)質(zhì)上是一種表格編碼，如區(qū)位碼、電報(bào)碼等，數(shù)字編碼實(shí)質(zhì)上是一種表格編碼，如區(qū)位碼、電報(bào)碼等，它們都是用一定位數(shù)的數(shù)字作為漢字的輸入編碼。（例如：壓它們都是用一定位數(shù)的數(shù)字作為漢字的輸入編碼。（例如：壓49254925）數(shù)字編碼的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)重碼，缺點(diǎn)是代碼難以記憶。數(shù)字編碼的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)重碼，缺點(diǎn)是代碼難以記憶。字音編碼字音編碼

53、：拼音碼。優(yōu)點(diǎn)是不需訓(xùn)練和記憶，缺點(diǎn)是輸入重碼率很高，：拼音碼。優(yōu)點(diǎn)是不需訓(xùn)練和記憶，缺點(diǎn)是輸入重碼率很高，必須進(jìn)行同音字選擇。必須進(jìn)行同音字選擇。字形編碼字形編碼：字形編碼是根據(jù)漢字字形的一種編碼，如五筆字型碼等。：字形編碼是根據(jù)漢字字形的一種編碼，如五筆字型碼等。l為了解決漢字的編碼問(wèn)題，我國(guó)陸續(xù)公布了多個(gè)中文編碼標(biāo)為了解決漢字的編碼問(wèn)題，我國(guó)陸續(xù)公布了多個(gè)中文編碼標(biāo)準(zhǔn)，其中準(zhǔn)，其中GB2312GB23128080是目前使用最多的是目前使用最多的漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)。該標(biāo)準(zhǔn)是基于準(zhǔn)是基于區(qū)位碼區(qū)位碼設(shè)計(jì)的，一個(gè)漢字的編碼由它所在的區(qū)號(hào)和設(shè)計(jì)的，一個(gè)漢字的編碼由它所在的區(qū)號(hào)和位號(hào)組

54、成，稱為區(qū)位碼。其中共含有位號(hào)組成，稱為區(qū)位碼。其中共含有67636763個(gè)簡(jiǎn)化漢字和個(gè)簡(jiǎn)化漢字和682682個(gè)個(gè)漢字符號(hào)。漢字符號(hào)。l在該標(biāo)準(zhǔn)的漢字編碼表中，漢字和符號(hào)按區(qū)位排列，共分成在該標(biāo)準(zhǔn)的漢字編碼表中，漢字和符號(hào)按區(qū)位排列，共分成了了9494個(gè)區(qū)個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)有，每個(gè)區(qū)有9494個(gè)位個(gè)位。其中。其中01-0901-09區(qū)是符號(hào)、數(shù)字區(qū)，區(qū)是符號(hào)、數(shù)字區(qū)，16-8716-87區(qū)是漢字區(qū)，區(qū)是漢字區(qū)，10-1510-15和和88-9488-94是未定義的空白區(qū)。是未定義的空白區(qū)。l例如：例如：“啊啊”字區(qū)位碼為字區(qū)位碼為“1601”1601” 。區(qū)位碼區(qū)位碼 國(guó)標(biāo)漢字區(qū)位碼表國(guó)標(biāo)漢字區(qū)位碼

55、表區(qū)位碼區(qū)位碼 2 2）漢字的機(jī)內(nèi)碼）漢字的機(jī)內(nèi)碼l保存一個(gè)漢字的區(qū)位碼要占用保存一個(gè)漢字的區(qū)位碼要占用兩個(gè)字節(jié)，區(qū)號(hào)、位號(hào)各占一個(gè)字節(jié)。兩個(gè)字節(jié)，區(qū)號(hào)、位號(hào)各占一個(gè)字節(jié)。l為了避免漢字區(qū)位碼與為了避免漢字區(qū)位碼與ASCIIASCII碼無(wú)法區(qū)分，漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)的保存采用碼無(wú)法區(qū)分，漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)的保存采用了機(jī)內(nèi)碼，也稱了機(jī)內(nèi)碼，也稱漢字的內(nèi)碼漢字的內(nèi)碼。目前占主導(dǎo)地位的漢字機(jī)內(nèi)碼是將區(qū)碼和位碼。目前占主導(dǎo)地位的漢字機(jī)內(nèi)碼是將區(qū)碼和位碼分別加上數(shù)分別加上數(shù)A0HA0H作為機(jī)內(nèi)碼。作為機(jī)內(nèi)碼。l例如：例如：“啊啊”字的區(qū)位碼（字的區(qū)位碼（1616 0101）的十六進(jìn)制表示為）的十六進(jìn)制表示為100

56、11001H H，而，而“啊啊”字的機(jī)內(nèi)碼則為字的機(jī)內(nèi)碼則為B0A1B0A1H H。這樣漢字機(jī)內(nèi)碼的兩個(gè)字節(jié)的。這樣漢字機(jī)內(nèi)碼的兩個(gè)字節(jié)的最高位均為最高位均為“1”1”（B0H=B0H=1 101100000110000，A1H=A1H=1 101000010100001），很容易與西文的，很容易與西文的ASCIIASCII碼區(qū)分。碼區(qū)分。l以以GB2312GB23128080國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定的漢字機(jī)內(nèi)碼也稱為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定的漢字機(jī)內(nèi)碼也稱為GB2312GB2312碼。它和國(guó)標(biāo)區(qū)碼。它和國(guó)標(biāo)區(qū)位碼的換算關(guān)系是：位碼的換算關(guān)系是： 機(jī)內(nèi)碼機(jī)內(nèi)碼= =區(qū)位碼區(qū)位碼+A0A0H+A0A0H 3 3）字形碼

57、）字形碼 顯示或打印輸出漢字，必須提供漢字的字形碼。顯示或打印輸出漢字，必須提供漢字的字形碼。漢字字形碼是漢字字符形狀的表示，一般可用漢字字形碼是漢字字符形狀的表示，一般可用點(diǎn)點(diǎn)陣陣表示。表示。常見的漢字點(diǎn)陣有：常見的漢字點(diǎn)陣有：1616點(diǎn)陣（占點(diǎn)陣（占32字節(jié)）、字節(jié)）、2424點(diǎn)陣點(diǎn)陣（占（占72字節(jié)）、字節(jié)）、4848點(diǎn)陣（占點(diǎn)陣（占648字節(jié)）等。字節(jié)）等。字模點(diǎn)陣的信息量很大，只能用于構(gòu)成漢字庫(kù)，不能用于機(jī)字模點(diǎn)陣的信息量很大，只能用于構(gòu)成漢字庫(kù)，不能用于機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)，當(dāng)顯示或打印輸出時(shí)才檢索字庫(kù)，得到字模點(diǎn)陣，內(nèi)存儲(chǔ)，當(dāng)顯示或打印輸出時(shí)才檢索字庫(kù)，得到字模點(diǎn)陣，輸出字形至輸出設(shè)備。輸出

58、字形至輸出設(shè)備。第一、第二字節(jié)第一、第二字節(jié): 1FH、7FH(0001,1111，0111,1111)第三、第四字節(jié)：第三、第四字節(jié)：09、02第五、第六字節(jié)：第五、第六字節(jié)：09、02第七、第八字節(jié)：第七、第八字節(jié)：0A、3A 第第29、第、第30字節(jié)：字節(jié)：第第31、第、第32字節(jié)：字節(jié)：08、064 4）漢字處理的過(guò)程）漢字處理的過(guò)程l計(jì)算機(jī)對(duì)漢字的輸入、保存和輸出過(guò)程中這樣的：計(jì)算機(jī)對(duì)漢字的輸入、保存和輸出過(guò)程中這樣的：在輸入漢字時(shí)，操作者在鍵盤上鍵入在輸入漢字時(shí)，操作者在鍵盤上鍵入輸入碼輸入碼通過(guò)通過(guò)輸入碼找到漢字的輸入碼找到漢字的國(guó)標(biāo)區(qū)位碼國(guó)標(biāo)區(qū)位碼，再計(jì)算出漢字的，再計(jì)算出漢字

59、的機(jī)機(jī)內(nèi)碼內(nèi)碼后內(nèi)碼保存后內(nèi)碼保存而當(dāng)顯示或打印漢字時(shí)，則首先而當(dāng)顯示或打印漢字時(shí)，則首先從指定地址取出漢字的內(nèi)碼，根據(jù)內(nèi)碼從字模庫(kù)中從指定地址取出漢字的內(nèi)碼，根據(jù)內(nèi)碼從字模庫(kù)中取出漢字的取出漢字的字形碼字形碼，再通過(guò)一定的軟件轉(zhuǎn)換，將字，再通過(guò)一定的軟件轉(zhuǎn)換，將字形輸出到屏幕或打印機(jī)上。形輸出到屏幕或打印機(jī)上。1.31.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)l.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成l.2計(jì)算機(jī)的工作原理計(jì)算機(jī)的工作原理l.3計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)l.4計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)1.3.1 1.3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

60、組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成l一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)和和軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)兩兩大部分組成的，如圖所示。大部分組成的，如圖所示。硬件（硬件（HardwareHardware）也稱硬設(shè)備，是指計(jì)算機(jī)的各種看得見、也稱硬設(shè)備，是指計(jì)算機(jī)的各種看得見、摸得著實(shí)實(shí)在在的裝置，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。摸得著實(shí)實(shí)在在的裝置，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟件（軟件（SoftwareSoftware）是指所有應(yīng)用計(jì)算機(jī)的技術(shù)，即看不見是指所有應(yīng)用計(jì)算機(jī)的技術(shù)，即看不見摸不著的程序和數(shù)據(jù)。摸不著的程序和數(shù)據(jù)。 硬件和軟件的關(guān)系硬件和軟件的關(guān)系 硬件是軟件建立和依托的基礎(chǔ)，軟件是計(jì)算機(jī)系