計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成與計(jì)算機(jī)工作原理

第1章計(jì)算機(jī)與社會(huì)信息化

教學(xué)目的和要求：本章介紹計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，主要內(nèi)容有計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的組成及各主要部件的功能、計(jì)算機(jī)編碼和數(shù)制。通過(guò)學(xué)習(xí)，了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域；了解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本配置、主要性能指標(biāo)、硬件和軟件系統(tǒng)的組成；理解和掌握數(shù)制轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)編碼的概念和方法。1第1章計(jì)算機(jī)與社會(huì)信息化1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介1.2信息技術(shù)概述1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成1.4計(jì)算機(jī)硬件組成1.5計(jì)算機(jī)軟件分類(lèi)1.6計(jì)算機(jī)工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)1.7數(shù)制及其運(yùn)算1.8文字信息編碼形式21.1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程英國(guó)數(shù)學(xué)家喬治·布爾（GeorgeBoole，1815-1864）創(chuàng)立邏輯代數(shù)，奠定電子計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)；英國(guó)科學(xué)家圖靈（AlanTuring,1912-1954）首次提出邏輯機(jī)模型

—圖靈機(jī)。建立算法理論和提出圖靈測(cè)試——即智能機(jī)器；第一臺(tái)電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)（1946）——ENIAC3456美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼（JohnVonNeumann,1903-1957）提出EDVAC計(jì)算機(jī)方案。7三個(gè)基本原則:①

計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)：計(jì)算機(jī)硬件應(yīng)具有運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等五大基本功能。②

采用二進(jìn)制數(shù)：二進(jìn)制數(shù)便于硬件實(shí)現(xiàn)，又有簡(jiǎn)單的運(yùn)算規(guī)則。③

存儲(chǔ)程序控制：存儲(chǔ)程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)計(jì)算。這3個(gè)基本原則確定了馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)8計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了四代發(fā)展歷程:第一代（1946年～1958年）為電子管計(jì)算機(jī)；第二代（1958年～1964年）為晶體管計(jì)算機(jī)；第三代（1964年～1970年）為中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)；第四代（1971年～

）為大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。以元件作為劃分標(biāo)準(zhǔn)。9101112計(jì)計(jì)算算機(jī)分分類(lèi)按計(jì)算算機(jī)運(yùn)運(yùn)算速速度、、字長(zhǎng)長(zhǎng)、存存儲(chǔ)容容量、、軟件件配置置及用用途等等多項(xiàng)項(xiàng)性能能指標(biāo)標(biāo)劃分分：1.高性能能計(jì)算算機(jī)指目前前運(yùn)算算速度度最快快、處處理能能力最最強(qiáng)的的計(jì)算算機(jī)。。2.微型計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)個(gè)人計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)（PC——PersonalComputer））。3.工作站站介于微微計(jì)算算機(jī)與與小型型計(jì)算算機(jī)之之間的的高檔檔微機(jī)機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)134.服務(wù)器器高性能能計(jì)算算機(jī)，，用于于網(wǎng)絡(luò)絡(luò)管理理、運(yùn)運(yùn)行應(yīng)應(yīng)用程程序、、處理理網(wǎng)絡(luò)絡(luò)工作作站成成員的的信息息請(qǐng)求求等5.嵌入式式計(jì)算算機(jī)計(jì)算機(jī)機(jī)作為為一個(gè)個(gè)信息息處理理部件件，嵌嵌入到到其他他設(shè)備備中，，使其其成為為智能能化和和自動(dòng)動(dòng)化程程度更更高的的設(shè)備備14計(jì)計(jì)算算機(jī)的的主要要應(yīng)用用領(lǐng)域域1.科學(xué)計(jì)計(jì)算（ScientificComputing）2.數(shù)據(jù)處處理（DataProcessing））3.過(guò)程控控制（ProcedureControl））4.計(jì)算機(jī)機(jī)輔助助系統(tǒng)統(tǒng)（Computer-AidedSystem））5.人工智智能（ArtificialIntelligence））6.信息高高速公公路（InformationSuper-Highway））7.多媒體體技術(shù)術(shù)（Multimedia）15線框圖圖實(shí)體圖圖應(yīng)用舉舉例：：計(jì)算算機(jī)輔輔助設(shè)設(shè)計(jì)與與制造造（CAD/CAM）16應(yīng)用舉舉例：：生物物仿真真模擬擬17應(yīng)用舉舉例：：室外外建筑筑效果果圖18應(yīng)用舉例：醫(yī)學(xué)學(xué)里的的應(yīng)用用用AVS對(duì)焦焦點(diǎn)區(qū)區(qū)域的的圖象象進(jìn)行行分析析處理理19應(yīng)用舉舉例：：油氣氣工業(yè)業(yè)20應(yīng)用舉舉例：：天氣預(yù)預(yù)報(bào)Bosnia上上空九九小時(shí)時(shí)天氣氣預(yù)報(bào)報(bào)圖FSL用AVS實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的天天氣圖圖LAPS用用AVS實(shí)實(shí)現(xiàn)的的三維維局地地氣象象預(yù)報(bào)報(bào)實(shí)時(shí)時(shí)圖21計(jì)計(jì)算算機(jī)發(fā)發(fā)展的的趨勢(shì)勢(shì)1.人工智智能進(jìn)進(jìn)一步步發(fā)展展自動(dòng)裝裝置使使用微微電腦腦內(nèi)核核，帶帶有““眼睛睛”——攝攝像機(jī)機(jī)，用用以完完成特特定工工作。。2.計(jì)算機(jī)機(jī)與通通信相相結(jié)合合計(jì)算機(jī)機(jī)應(yīng)用用進(jìn)入入網(wǎng)絡(luò)絡(luò)時(shí)代代———信息技技術(shù)。計(jì)算算機(jī)與與通信信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)相互互協(xié)調(diào)調(diào)、相相互補(bǔ)補(bǔ)充，，融于于一體體。3.未來(lái)新型計(jì)計(jì)算機(jī)將由磁、光光或DNA來(lái)制造，，即所謂磁磁計(jì)算機(jī)、、光子計(jì)算算機(jī)、生物物計(jì)算機(jī)和和量子計(jì)算算機(jī)。221.2信信息技術(shù)術(shù)概述信息技術(shù)以以計(jì)算機(jī)技技術(shù)、通信信技術(shù)、控控制技術(shù)為為核心1.2.1信息息與數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是信息的載體和表表示形式信息是數(shù)據(jù)表達(dá)的內(nèi)涵涵或解釋1.信息客觀存在的的事物及其其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)態(tài)的表征2.信息的基本本特征①普遍性②寄載性③共享性④時(shí)效性⑤可識(shí)別性⑥可加工性3.數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是信息息的載體。。4.信息數(shù)字化化將現(xiàn)實(shí)世界界中的信息息轉(zhuǎn)換為計(jì)計(jì)算機(jī)能識(shí)識(shí)別、存儲(chǔ)儲(chǔ)和處理的的形式231.2.2現(xiàn)代代信息技術(shù)術(shù)信息技術(shù)是是利用信息息科學(xué)的原原理和方法法，研究產(chǎn)生、獲取、變換、傳輸、存儲(chǔ)、處理和利用信息的技術(shù)術(shù)。1.2.3信息息技術(shù)的發(fā)發(fā)展趨勢(shì)①多學(xué)科結(jié)合合②智能化③多媒體化④高速度、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化1.2.4信息息化社會(huì)信息化社會(huì)會(huì)是以信息息活動(dòng)為社社會(huì)發(fā)展的的基本活動(dòng)動(dòng)。信息化水平平是衡量一一個(gè)國(guó)家或或地區(qū)國(guó)際際競(jìng)爭(zhēng)力、、現(xiàn)代化程程度、綜合合國(guó)力和經(jīng)經(jīng)濟(jì)成長(zhǎng)能能力的重要要標(biāo)志。241.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)組成251.4計(jì)計(jì)算算機(jī)硬件組組成馮?諾諾依曼計(jì)算算機(jī)結(jié)構(gòu)運(yùn)算器存儲(chǔ)儲(chǔ)器器控制制器器輸入設(shè)備輸出設(shè)備執(zhí)行指令協(xié)調(diào)控制存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)、結(jié)果輸入程序、數(shù)據(jù)輸出結(jié)果26計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的的硬件邏輯組成馮.諾依曼思思想：程序與數(shù)據(jù)一一樣存放放在內(nèi)存存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)流控制流運(yùn)算器外存儲(chǔ)器輸出設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器輸入設(shè)備控制器中央處理器27中中央處理理器（CPU為控制器和運(yùn)運(yùn)算器的總稱(chēng)稱(chēng)）1.運(yùn)算器器計(jì)算機(jī)用來(lái)進(jìn)進(jìn)行算術(shù)、邏邏輯運(yùn)算的部部件：①算術(shù)邏輯運(yùn)算算單元ALU執(zhí)行算數(shù)和邏邏輯運(yùn)算的裝裝置,核心是是加法器②內(nèi)部總線運(yùn)算器和控制制器之間的公公共信息通道道③寄存器組暫存操作數(shù)和和中間結(jié)果有：累加、暫存、標(biāo)志、通用等28中中央處理理器（CPU為控控制器和運(yùn)算算器的總稱(chēng)））2.控制器器控制、協(xié)調(diào)計(jì)計(jì)算機(jī)各部件件自動(dòng)連續(xù)地地執(zhí)行指令，，控制整個(gè)計(jì)算算機(jī)有條不紊紊地工作。主要功能有：：①取指令——自動(dòng)形成指令令地址②分析指令——分解成微操作作③執(zhí)行指令——執(zhí)行微操作命命令④改變指令執(zhí)行行順序——根據(jù)判斷結(jié)果果⑤輸入/輸出控控制——主機(jī)與入/出出設(shè)備間⑥中斷處理——非預(yù)期服務(wù)29控制器由以下下部件組成：：①程序計(jì)數(shù)器（（PC）——下條指令地址址②指令寄存器（IP）——暫存③指令譯碼器（（ID）——分析指令，分解成微操作作④時(shí)序控制電路路——發(fā)出命令⑤微操作控制電電路——實(shí)際執(zhí)行命令令30存存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序序和數(shù)據(jù)的部部件。兩種基本操作作：①讀操作②寫(xiě)操作31存儲(chǔ)容量：——是存儲(chǔ)器器的重要性能指標(biāo)標(biāo)。存儲(chǔ)容量單位：bit(位);Byte(字節(jié))；KB（千字節(jié)節(jié)）MB（兆字節(jié)）；；GB（千兆字字節(jié)）；它們之間的換算關(guān)系為：1字節(jié)（Byte）＝8個(gè)二進(jìn)進(jìn)制位（bits）1KB＝210B＝1024B1MB＝220B＝1024KB1GB＝230B＝1024MB32……位字，字長(zhǎng)位、字節(jié)、字字及字長(zhǎng)字節(jié)（8位））數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的組織形式33⒈主存儲(chǔ)器（內(nèi)存）分類(lèi)：隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）SRAM——靜態(tài)——用用于CacheDRAM——?jiǎng)討B(tài)——用用于內(nèi)存條用于CMOS只讀存儲(chǔ)器（ROM）———BIOSPROM———只能寫(xiě)1次EPROM——可可多次擦寫(xiě)342．輔助（外）存儲(chǔ)設(shè)備外部長(zhǎng)久存儲(chǔ)儲(chǔ)區(qū)域。常用用輔助存儲(chǔ)器器有:磁盤(pán)存儲(chǔ)器———硬盤(pán)、軟盤(pán);光盤(pán);U盤(pán);磁帶磁鼓35硬磁盤(pán)磁盤(pán)信息存儲(chǔ)儲(chǔ)格式記錄面=磁頭數(shù)磁道：4096柱面：所有記錄面上上同一編號(hào)的的磁道扇區(qū)：每個(gè)扇區(qū)容量量為512字節(jié)0磁道柱面扇區(qū)讀/寫(xiě)磁頭硬盤(pán)片磁盤(pán)工作原理理3637硬盤(pán)的存儲(chǔ)容容量=磁頭數(shù)×柱柱面數(shù)×扇區(qū)區(qū)數(shù)×扇區(qū)容容量例：若已知磁頭數(shù)數(shù)為16，柱柱面數(shù)為4096，扇區(qū)區(qū)數(shù)為63，，扇區(qū)容量512字節(jié)，，則：硬盤(pán)容量=16×4096×63××512＝2.1GB38輸輸入輸出出設(shè)備輸入輸出（I/O）系統(tǒng)統(tǒng)的主要功能能是對(duì)指定外外部設(shè)備進(jìn)行行輸入輸出操操作。輸入設(shè)備向主機(jī)輸入程程序、原始數(shù)數(shù)據(jù)和操作命命令等信息的的設(shè)備。鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、、光筆、圖形形輸入板、觸觸摸屏、數(shù)字字化掃描儀、、圖像攝像儀儀、光學(xué)字符符閱讀器、聲聲音識(shí)別器等等都是輸入設(shè)設(shè)備。2.輸出設(shè)設(shè)備將計(jì)算算機(jī)處處理后后的信信息，，轉(zhuǎn)換換成人人們能能識(shí)別別的形形式打印機(jī)機(jī)、顯顯示器器、、繪圖圖儀、、音音箱等等391.5計(jì)計(jì)算算機(jī)軟軟件分分類(lèi)軟件：：是計(jì)算算機(jī)完完成一一定任任務(wù)所所需的的程序、數(shù)據(jù)和資料，分為為兩大類(lèi)類(lèi)：系統(tǒng)軟軟件和應(yīng)用軟軟件。系系統(tǒng)統(tǒng)軟件件包括4類(lèi)：操作系系統(tǒng)語(yǔ)言處處理系系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)系統(tǒng)統(tǒng)服務(wù)程程序40操作系系統(tǒng)（（OS）為了合合理方方便地地利用計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)而對(duì)對(duì)其資源進(jìn)行管管理的的軟件件。操作系系統(tǒng)管管理的的資源有有4類(lèi)：①進(jìn)程管管理②存儲(chǔ)管管理③設(shè)備管管理④文件管管理412.語(yǔ)語(yǔ)言言處理理系統(tǒng)統(tǒng)通過(guò)計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)語(yǔ)言言可以以編寫(xiě)寫(xiě)程序序，控控制計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)完成成預(yù)定定任務(wù)務(wù)。計(jì)算機(jī)機(jī)語(yǔ)言言分為為3大類(lèi)：機(jī)器語(yǔ)語(yǔ)言匯編語(yǔ)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)語(yǔ)言423.數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)管管理系系統(tǒng)管理數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)的軟軟件，，主要要面向向解決決數(shù)據(jù)據(jù)處理理的非數(shù)值值計(jì)算算問(wèn)題。。4.服服務(wù)務(wù)程序序完成一一些與與管理理計(jì)算算機(jī)系系統(tǒng)資資源及及文件件有關(guān)關(guān)的任任務(wù)。。43應(yīng)應(yīng)用用軟件件針對(duì)某某一應(yīng)用目目的而開(kāi)發(fā)發(fā)的軟軟件。。分為二大類(lèi)類(lèi)：通用應(yīng)應(yīng)用軟軟件專(zhuān)用應(yīng)應(yīng)用軟軟件通用應(yīng)用軟軟件支支持最最基本本的應(yīng)應(yīng)用，，廣泛泛地應(yīng)應(yīng)用于于幾乎乎所有有專(zhuān)業(yè)業(yè)領(lǐng)域域。44計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)的層層次結(jié)構(gòu)構(gòu)用戶(hù)系統(tǒng)應(yīng)用程序操作系統(tǒng)機(jī)器語(yǔ)言硬件系統(tǒng)451.6計(jì)計(jì)算算機(jī)工作作原理及及主要技技術(shù)指標(biāo)標(biāo)計(jì)算機(jī)工工作過(guò)程程是執(zhí)行程序的過(guò)程。程序：為一系列列指令的有序集集合。46計(jì)算機(jī)的的工作過(guò)過(guò)程(1)計(jì)算機(jī)的的工作過(guò)過(guò)程就是是執(zhí)行程程序的過(guò)過(guò)程輸入設(shè)備備輸出設(shè)備備內(nèi)存儲(chǔ)器器中央處理理器程序執(zhí)行結(jié)果果地址/指令/數(shù)據(jù)控制命令令控制命令令471.計(jì)算算機(jī)的指令系統(tǒng)統(tǒng)指令：是使計(jì)算算機(jī)完成成某個(gè)操操作所發(fā)發(fā)出的命命令；指令系統(tǒng)統(tǒng)：一臺(tái)計(jì)算算機(jī)有許許多作用用不同的的指令；；所有指令集合合稱(chēng)為該計(jì)計(jì)算機(jī)的的指令系統(tǒng)統(tǒng)；48指令和程序程序：按一定順順序組織織在一起起的指令令序列。。機(jī)器指令令：硬件能夠直接識(shí)別別并執(zhí)行的指令。。49一條機(jī)器器指令由由兩部分分組成：：操作碼和操作數(shù)。①操作作碼：指明該該指令要要完成的的操作類(lèi)型型或性質(zhì)，如取數(shù)數(shù)、做加加法或輸輸出數(shù)據(jù)據(jù)等。②操作作數(shù)：指明操操作對(duì)象象的內(nèi)容或所在單元元地址。指令格式式：說(shuō)明指令令的功能能說(shuō)明指令令操作的的對(duì)象指令碼目標(biāo)操作數(shù)源操作數(shù)50指令是能能被計(jì)算算機(jī)識(shí)別別并執(zhí)行行的的二二進(jìn)制代代碼，完完成一種種操作操作碼

操作數(shù)

數(shù)據(jù)傳送送指令數(shù)據(jù)處理理指令程序控制制指令輸入輸出出指令其它指令令ifgoto………＋－××÷AndOr……CPU內(nèi)存I/O設(shè)備主機(jī)對(duì)計(jì)算機(jī)機(jī)的硬件件進(jìn)行管管理等指令結(jié)構(gòu)分類(lèi)操作碼要完成的的操作類(lèi)類(lèi)型或性性質(zhì)操作數(shù)操作的內(nèi)內(nèi)容或所所在的地地址512.計(jì)算算機(jī)工作作原理計(jì)算機(jī)執(zhí)執(zhí)行指令令一般分分為兩個(gè)階段段：第一階段稱(chēng)為為取指周期期，第二階段稱(chēng)為為執(zhí)行周期期。指令執(zhí)行行的一般般過(guò)程取指令分析指令令讀讀取取操作數(shù)數(shù)執(zhí)行指令令存放結(jié)果果52計(jì)算機(jī)的的工作過(guò)過(guò)程(2)指令存取命令令運(yùn)算命令令輸入/輸輸出命令令原始數(shù)據(jù)據(jù)命令/程程序取數(shù)讀結(jié)果存數(shù)寫(xiě)I/O設(shè)設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器器運(yùn)算器控制器數(shù)據(jù)線：：控制線：：53計(jì)算機(jī)執(zhí)執(zhí)行程序的方式有兩種執(zhí)行方式式：順序執(zhí)行：一一條指令令執(zhí)行完完了再執(zhí)執(zhí)行下一一條指令令。并行執(zhí)行：同同時(shí)執(zhí)行行兩條或或多條指指令。543．計(jì)算算機(jī)主要要技術(shù)指指標(biāo)①字長(zhǎng)———一次并并行處理理的二進(jìn)進(jìn)制數(shù)的的位數(shù)；；②主頻———CPU的時(shí)鐘鐘頻率；；③運(yùn)算速度度——每每秒執(zhí)行行指令的的次數(shù)（（MIPS）；；④存儲(chǔ)容量量；⑤存儲(chǔ)周期期——一一次完整整存取的的操作時(shí)時(shí)間；551.7數(shù)數(shù)制制及其運(yùn)運(yùn)算計(jì)算機(jī)中中采用具具有兩個(gè)不同同穩(wěn)態(tài)的電子器器件表示示數(shù)，這這就是二進(jìn)制數(shù)數(shù)。為書(shū)寫(xiě)寫(xiě)和表示示方便，，引進(jìn)八進(jìn)制和十六進(jìn)制制數(shù)。進(jìn)進(jìn)位計(jì)計(jì)數(shù)制在進(jìn)位計(jì)計(jì)數(shù)制中中有基數(shù)、位位權(quán)和數(shù)位3個(gè)要素素。基數(shù)—某個(gè)計(jì)計(jì)數(shù)制中中所包含含的數(shù)碼碼個(gè)數(shù)；數(shù)位--指數(shù)數(shù)碼在一一個(gè)數(shù)中中所處位置；位權(quán)--由位置決定的值；（位權(quán)用用基數(shù)R的i次次冪Ri表示）。。56十進(jìn)制計(jì)計(jì)數(shù)制十進(jìn)制數(shù)數(shù)的基數(shù)是10。數(shù)碼有有0—9共10個(gè)數(shù)字字符號(hào)（（用D表示示）。數(shù)碼處于于不同位位置代表表不同數(shù)數(shù)值———取決于于位權(quán)。因此，301.6876可寫(xiě)寫(xiě)成權(quán)展開(kāi)表示示式：301.6876＝3×102＋0×101＋1×100＋6×10－1＋8×10－2＋7×10－3＋6×10－4572.R進(jìn)制計(jì)計(jì)數(shù)制任意R進(jìn)進(jìn)制計(jì)數(shù)數(shù)制同樣樣有基數(shù)R、位權(quán)Ri和按權(quán)展開(kāi)開(kāi)的表示式。R可以是任任意正整整數(shù)。任意一個(gè)R進(jìn)制數(shù)N可以表示為：N=An-1×Rn-1+An-2×Rn-2+…+A1×R1+A0×R0+A-1×R-1+…+A-m×R-m=58進(jìn)位制二進(jìn)制八進(jìn)制十進(jìn)制十六進(jìn)制規(guī)則逢二進(jìn)一逢八進(jìn)一逢十進(jìn)一逢十六進(jìn)一基數(shù)R=2R=8R=10R=16基本符號(hào)0，10,1,2,…,70,1,2,…,90,1,…,9,A,B,…,F權(quán)2i8i10i16i形式表示BODH常用的各各種進(jìn)制制數(shù)的表表示59不不同進(jìn)進(jìn)制間的的轉(zhuǎn)換各種進(jìn)制制數(shù)之間間存在一一定的轉(zhuǎn)換規(guī)則則。R進(jìn)制數(shù)(非十進(jìn)制）轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)規(guī)則：利用按權(quán)展開(kāi)開(kāi)方法，可以將將任一進(jìn)進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成十十進(jìn)制數(shù)數(shù)。方法：只要將各各位數(shù)碼與對(duì)應(yīng)的的位權(quán)乘積進(jìn)行相加，和數(shù)就是對(duì)應(yīng)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)數(shù)。60【例1.7.1】將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。。（1101.1011）B＝1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2－1＋0×2－2＋1×2－3＋1×2－4＝（13.6875））D【例1.7.2】將八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。。（455.54）o＝4×82＋5×81＋5×80＋5×8-1＋4×8-2＝256＋40＋5＋＋0.625＋＋0.0625＝（301.6875）D】】將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。。（12D.B））H＝1×162＋2×161＋13×160＋11×16－1＝（301.6875）D612.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制數(shù)（非十進(jìn)制）規(guī)則：將此數(shù)分分成整數(shù)與小數(shù)兩部分分別轉(zhuǎn)換換，然后再再將結(jié)果果拼接起來(lái)即可可。方法：整數(shù)部分轉(zhuǎn)換換步驟：：采用““除R取余法”。即將十制制制整數(shù)數(shù)不斷除R取余數(shù)，直到商為0。余數(shù)從右到左排列，首次取得的余數(shù)在最右。62②小數(shù)部分轉(zhuǎn)換步步驟：采用用“乘R取整法”。即將十進(jìn)制制小數(shù)不斷斷乘以R取整數(shù)，直到小數(shù)部分為為0或達(dá)到所求的的精度為止（小數(shù)部分分可能永遠(yuǎn)遠(yuǎn)不會(huì)得到到0）；所得的整數(shù)從小數(shù)點(diǎn)自左往右排列，取有有效精度，，首次取得得的整數(shù)放在最左。63】】將(301.6876)D轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。①整數(shù)部部分2|3012|150余數(shù)為1最低位2|75余數(shù)為02|37余數(shù)為12|18余數(shù)為12|9余數(shù)為02|4余數(shù)為12|2余數(shù)為02|1余數(shù)為00余數(shù)為1最高位64】】將(301.6876)D轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。②小數(shù)部部分0.6876×2＝1.3752整數(shù)為1最高位0.3752×2＝0.7504整數(shù)為00.7504×2＝＝1.5008整數(shù)為10.5008×2＝＝1.0016整數(shù)為1最低位因此(301)D＝(100101101)B(0.6876)D≈(0.1011)B轉(zhuǎn)換結(jié)果：：（301.6876）D≈(100101101.1011)B653.二進(jìn)進(jìn)制、八進(jìn)進(jìn)制、十六六進(jìn)制數(shù)（非十）間的相互轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制、八八進(jìn)制和十十六進(jìn)制之之間存在特殊關(guān)系：81＝23一位八進(jìn)制數(shù)對(duì)對(duì)應(yīng)三位二進(jìn)制數(shù)；；161＝24一位十六進(jìn)制數(shù)數(shù)對(duì)應(yīng)四位二進(jìn)制數(shù)因此轉(zhuǎn)換方方法比較容容易（表1.7.2）。66一位八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制一位十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制0000000001001100012010200103011300114100401005101501016110601107111701118100091001A1010B1011C1100D1101E1110F111167八進(jìn)制和十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成成二進(jìn)制每一位八進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)應(yīng)三位二進(jìn)制數(shù)。（（1分3）(7123.14)O=(.001100)B712314每一位十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)應(yīng)四位二進(jìn)制數(shù)。（（1分4）(2C1D.A1)H=(.10100001)B2C1DA168二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成成八進(jìn)制和十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制時(shí)三位二進(jìn)制一組。（3合1）轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制時(shí)四位二進(jìn)制一組。（4合1）分組方法：從小數(shù)點(diǎn)向兩邊三（四）位位一組，位數(shù)不足整數(shù)前補(bǔ)0，小數(shù)數(shù)后補(bǔ)0。(1101101110.110101)B=(001101101110.11010100)B=(36E.D4)H(1101101110.110101)B=(001101101110.110101)B=(1556.65)O69例：將二進(jìn)制數(shù)數(shù)100101101.1011轉(zhuǎn)換成十六六進(jìn)制數(shù)：：（000100101101.1011）B＝（12D.B））H12D.B即：整數(shù)高位補(bǔ)零又如將二進(jìn)進(jìn)制數(shù)100101101.1011轉(zhuǎn)換成八八進(jìn)制數(shù)：：（100101101.101100）B＝（455.54）O455.54即：小數(shù)低位補(bǔ)零701.7.3數(shù)值值表示及運(yùn)運(yùn)算機(jī)器數(shù)的概概念計(jì)算機(jī)內(nèi)部部,表示數(shù)數(shù)的正、負(fù)的符號(hào)必須數(shù)數(shù)碼化。將一個(gè)帶符號(hào)數(shù)在機(jī)器中的表示形式式稱(chēng)為機(jī)器數(shù);而在機(jī)器外部由正負(fù)號(hào)表表示的數(shù)稱(chēng)稱(chēng)為真值數(shù)。若一個(gè)數(shù)占占16位:規(guī)定最高位為符號(hào)位，用0表示“＋”號(hào)；用1表示“－”號(hào)，其余位表示示數(shù)值。例如：真值數(shù)為：-000000011000001稱(chēng)為數(shù)符71數(shù)據(jù)在計(jì)算算機(jī)中的表表示方式2、真值數(shù)：+100110101001101+77符號(hào)位值機(jī)器數(shù)/真值數(shù)3、機(jī)器數(shù)1、自然數(shù)722.定點(diǎn)點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)整數(shù)隱含小數(shù)點(diǎn)位置定點(diǎn)數(shù)——固定隱含位置浮點(diǎn)數(shù)——不固定隱含位置定點(diǎn)小數(shù)在定點(diǎn)數(shù)中中,小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)位置一旦旦固定,就就不再改變變。定點(diǎn)數(shù)中又又有定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù)之分。732.定點(diǎn)點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位位置固定在在數(shù)值最高位前面，用來(lái)表示示小于1的純小數(shù)定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位位置固定在在數(shù)值最低位后面，用來(lái)表示示整數(shù)。1000001100000000數(shù)值部分小數(shù)點(diǎn)位置數(shù)符74定點(diǎn)整數(shù)的表示范圍：：272625242322212010000000128272625242322212011000000符號(hào)64-（27-1）≤N≤≤（27-1）即-127≤≤N≤12775任何浮點(diǎn)數(shù)都可表示為：：N=±S×10±jj:N的階碼J前面的±：階符S：N的的尾數(shù)；S前面的±：數(shù)符二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)數(shù)的規(guī)范化：：尾數(shù)的最高位位為1。例如：110.001的的規(guī)范化格式式為：0.110001××2+11階符階碼數(shù)符尾數(shù)76機(jī)器數(shù)、定點(diǎn)點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)數(shù)都是用數(shù)據(jù)第一位表示數(shù)的符號(hào)，用其后各位位表示數(shù)的絕絕對(duì)值。這種種方法簡(jiǎn)單易易懂，稱(chēng)為“原碼”編碼方式。3.原碼、、反碼和補(bǔ)碼碼77①原碼：最高位存放數(shù)數(shù)的符號(hào)（0為正，1為為負(fù)）。數(shù)數(shù)值部分用剩剩余的位以二二進(jìn)制形式表表示。例如：X＝＋1010011[X]原＝01010011X＝－1010011[X]原＝11010011②反碼：正數(shù)的反碼是原碼碼本身；負(fù)數(shù)的反碼表示為為該數(shù)對(duì)應(yīng)的正數(shù)按位取反（包括符號(hào)位位）。例如：正數(shù)[+0000100]的反碼=00000100負(fù)數(shù)[-0000100]的反反碼=1111101178③補(bǔ)補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼碼表示與原碼碼相同同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼碼等于其相應(yīng)應(yīng)反碼碼加1（在最最低位位加1）例如：：正數(shù)[＋0000100]補(bǔ)＝00000100負(fù)數(shù)[-0000100]補(bǔ)＝[－－0000100]反＋1＝11111011＋1＝1111110079機(jī)器數(shù)數(shù)可以有有三種表表示法法：原碼反碼補(bǔ)碼80101100101100110110110011在計(jì)算算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)是是以補(bǔ)碼形式出出現(xiàn)帶符號(hào)的機(jī)器數(shù)-77原碼反碼補(bǔ)碼數(shù)據(jù)在在計(jì)算算機(jī)中中的表表示方方式81補(bǔ)碼運(yùn)運(yùn)算主主要優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是是:對(duì)負(fù)數(shù)數(shù)處理理后將減法法轉(zhuǎn)化化為加加法。不論求求和或或求差差，也也不管管參加加運(yùn)算算的數(shù)數(shù)正與與負(fù)，，運(yùn)算時(shí)時(shí)一律只只做加加法,大大大簡(jiǎn)化化運(yùn)算算。82二進(jìn)制制加法法運(yùn)算算規(guī)則則0011+0+1+0+1（加法）01110

（向高位進(jìn)位）

0100111001100101+1+1

010011110110011083補(bǔ)碼運(yùn)運(yùn)算：：已知：：X=11;Y=－3;求：X+Y=?求：[X+Y]補(bǔ)＝[X]補(bǔ)＋[Y]補(bǔ)[X]反＝00001011[Y]反＝1111110000001011+11111101=00001000[X]補(bǔ)＝00001011[Y]補(bǔ)＝11111101補(bǔ)碼的的優(yōu)點(diǎn)：數(shù)符也也當(dāng)數(shù)數(shù)值參與運(yùn)運(yùn)算。。[Y]原＝10000011[X]原＝0000101184算算術(shù)術(shù)與邏邏輯運(yùn)運(yùn)算計(jì)算機(jī)機(jī)中數(shù)數(shù)據(jù)采采用二進(jìn)制制編碼碼形式實(shí)實(shí)現(xiàn)算算術(shù)運(yùn)運(yùn)算和和邏輯輯運(yùn)算算。1.二二進(jìn)制制數(shù)算算術(shù)運(yùn)運(yùn)算二進(jìn)制制數(shù)算算術(shù)運(yùn)運(yùn)算與與十進(jìn)進(jìn)制數(shù)數(shù)算術(shù)術(shù)運(yùn)算算基本本相同同，也也包括括加、、減、、乘和和除四四則運(yùn)運(yùn)算，，但運(yùn)運(yùn)算更更簡(jiǎn)單單。852.二二進(jìn)進(jìn)制數(shù)數(shù)邏輯輯運(yùn)算算邏輯數(shù)數(shù)據(jù)值用于判斷某某個(gè)條條件成成立與與否，成立為1——真反之為0——假當(dāng)要對(duì)對(duì)多個(gè)個(gè)條件件進(jìn)行行判斷斷時(shí)，，則需需要用用邏輯運(yùn)運(yùn)算符符構(gòu)成成邏輯輯表表達(dá)達(dá)式式，結(jié)果果還還為為邏邏輯輯值值。邏輯輯運(yùn)運(yùn)算算主主要要包包括括三種種基本本運(yùn)運(yùn)算算。。①邏輯輯與運(yùn)算算：：通通常常用用““×”或或““∧”符符號(hào)號(hào)表表示示兩兩個(gè)個(gè)邏邏輯輯量量間間的的與關(guān)關(guān)系系。②邏輯輯或運(yùn)算算：：通通常常用用““＋”或或““∨”符符號(hào)號(hào)表表示示兩兩個(gè)個(gè)邏邏輯輯量量間間的的或關(guān)關(guān)系系。③邏輯輯非運(yùn)算算：：表表示示同同原原條條件件A含含義義相相反反，，用用A表示示86在邏邏輯輯運(yùn)運(yùn)算算中中，，將將邏邏輯輯量量的的各各種種可能能的的組組合合與對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)運(yùn)運(yùn)算算結(jié)結(jié)果果列列成成表表格格，，稱(chēng)稱(chēng)為為真真值值表表，，它它是是全全面面描描述述邏邏輯輯運(yùn)運(yùn)算算關(guān)關(guān)系系的的工工具具之之一一。。一一般般在在真真值值表表中中可可用用1或T（True））表表示示真真，，用用0或F（False））表表示示假假。。邏輯輯運(yùn)運(yùn)算算真值值表表ABA×BA＋B0000101011100101111087西西文文字字符符編編碼碼采用用ASCⅡⅡ碼碼。即即美美國(guó)國(guó)國(guó)國(guó)家家信信息息交交換換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)字字符符碼碼。。用7位位二進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)表示示一個(gè)個(gè)字字符符編碼碼1.8文文字字信信息息編編碼碼形形式式字符符必須須按按特特定定規(guī)規(guī)則則進(jìn)進(jìn)行行二進(jìn)進(jìn)制制編碼碼才能能進(jìn)進(jìn)行行存儲(chǔ)儲(chǔ)。88d6d5d4d3d2d1d0，0000NULDLESP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB‘7GWgw1000BSCAN（8HXhx1001HTEM）9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;K[k{1100FFFS,<L\l|1101CRGS－=M]m}1110SORS.>N↑n~1111SIUS/?O←oDEL00000101001110010111011189中中文文字字符符編編碼碼漢字字編編碼碼包包括括三個(gè)個(gè)方面面：：輸入入編編碼碼(外外碼碼)內(nèi)碼碼字型型碼碼(字字模模)輸入入碼碼指輸輸入入漢漢字字時(shí)時(shí)的的編編碼碼