第一章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

主要掌握的基本知識(shí)什么是計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)的發(fā)展及其功能數(shù)字化信息編碼與數(shù)據(jù)表示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成2023/4/181現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四人類追求的計(jì)算工具算盤(pán)基于齒輪技術(shù)構(gòu)造的機(jī)械式計(jì)算機(jī)可執(zhí)行加、減、乘、除、指數(shù)、三角函數(shù)等運(yùn)算的計(jì)算尺2023/4/182現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四查爾斯.巴貝奇1834年設(shè)計(jì)的分析機(jī)1812年差分機(jī)2023/4/183現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)

2023/4/184現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四電子計(jì)算機(jī)（Computer）

一種能將信息自動(dòng)、高速存取并且加工的電子設(shè)備。2023/4/185現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四1.1計(jì)算機(jī)概述一、計(jì)算機(jī)（Computer）的發(fā)展第一臺(tái)計(jì)算機(jī)：1946年2月發(fā)布的ENIAC（電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)）；運(yùn)算速度：每秒5000次。2023/4/186現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

1946年，賓夕法尼亞大學(xué)的約翰·莫克萊博士和他的研究生普雷斯帕·?？颂匾黄鹧兄屏朔Q為ENIAC（電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)），它被公認(rèn)為是世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。

ENIAC的運(yùn)算速度達(dá)到每秒鐘5000次，這是劃時(shí)代的“高速度”。特別是采取了普林斯頓大學(xué)數(shù)學(xué)教授馮·諾依曼“存儲(chǔ)程序”的建議，即把計(jì)算機(jī)程序與數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，從而可以方便地返回到前面的指令或反復(fù)執(zhí)行，解決了ENIAC在操作上地不便。ENIAC的誕生，開(kāi)創(chuàng)了第一代電子計(jì)算機(jī)地新紀(jì)元。2023/4/187現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四ENIAC(1946,專用計(jì)算機(jī))★18000個(gè)電子管★占地170平方米★重達(dá)30噸★耗電150千瓦★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)美元主要用于計(jì)算彈道和氫彈的研制現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/189現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/1810現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)

EDVAC---ElectricDiscreteVariableAutomaticComputer(電子離散變量自動(dòng)計(jì)算機(jī))·采用二進(jìn)制并能存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)·為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)在體系結(jié)構(gòu)和工作原理上奠定了基礎(chǔ)·亦稱之為馮.諾依曼計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算速度是ENIAC的240倍。2023/4/1811現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的杰出科學(xué)家艾倫

.圖林（1912-1954）·建立圖靈機(jī)模型·奠定了可計(jì)算理論的基礎(chǔ)·提出了圖靈測(cè)試的論斷·奠定了人工智能的理論基礎(chǔ)2023/4/1812現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四明確規(guī)劃出計(jì)算機(jī)的五大部件：

運(yùn)算器CA邏輯控制器LC存儲(chǔ)器M輸入裝置I輸出裝置O并描述了五大部件的功能和相互關(guān)系馮.諾依曼（1903-1957）2023/4/1813現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四第二代計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：

用晶體管代替了電子管；內(nèi)存儲(chǔ)器采用了磁心體；引入了變址寄存器和浮點(diǎn)運(yùn)算硬件；利用了I/O處理機(jī)提高了輸出能力；在軟件方面配置了子程序庫(kù)和批處理管理程序，并且推出了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及相應(yīng)的編譯程序。2023/4/1814現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四英國(guó)劍橋大學(xué)1949年研制的電子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)“埃迪薩克”（EDSAC）

IBM公司于1959年生產(chǎn)的IBM7090型采用晶體管的第二代電子計(jì)算機(jī)2023/4/1815現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/1816現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/1817現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四第三代計(jì)算機(jī)的共同特點(diǎn)是：用中、小規(guī)模的集成電路代替晶體管等分立元件；用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器代替磁心存儲(chǔ)器；使用微程序設(shè)計(jì)技術(shù)簡(jiǎn)化處理機(jī)的結(jié)構(gòu)；在軟件方面則引入功能完備的操作系統(tǒng)，同時(shí)還提供了大量的面向用戶的應(yīng)用程序。2023/4/1818現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/1819現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/1820現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四“天河一號(hào)”峰值性能4700萬(wàn)億次2023/4/1821現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四“曙光”5000A，160萬(wàn)億次/秒2023/4/1822現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四第四代計(jì)算機(jī)最為顯著的特征：

使用了大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路。每個(gè)芯片上可以集成百萬(wàn)個(gè)以上的元器件。此外，使用了大容量的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為內(nèi)存儲(chǔ)器；在體系結(jié)構(gòu)方面進(jìn)一步發(fā)展了并行處理、多機(jī)系統(tǒng)、分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；在軟件方面則推出了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)以及軟件工程標(biāo)準(zhǔn)等。2023/4/1823現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四英國(guó)航空管理局的IBM計(jì)算機(jī)2023/4/1824現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

計(jì)算機(jī)發(fā)展幾個(gè)階段的主要元器件第一代（1946~1957）電子管5千~4萬(wàn)（次/秒）第二代（1958~1964）晶體管幾十萬(wàn)~百萬(wàn)（次/秒）第三代（1965~1970）集成電路百萬(wàn)~幾百萬(wàn)（次/秒）第四代（1971年至今）大規(guī)模集成電路幾百萬(wàn)~幾百萬(wàn)億（次/秒）2023/4/1825現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)·功能巨型化

天氣預(yù)報(bào)、地震機(jī)理研究、石油和地質(zhì)勘探、衛(wèi)星圖像處理等等處理等大量科學(xué)計(jì)算的高科技領(lǐng)域。·體積微型化ENIAC2023/4/1826現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四PDP-11CRAY-ⅡAltair

8800·多極化2023/4/1827現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四·網(wǎng)絡(luò)化InternetWWWGOPHERE-MailFTPTelnet利用現(xiàn)代通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)，把分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來(lái)，按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議互相通信，以共享軟、硬件和數(shù)據(jù)資源2023/4/1828現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四Deepblue資源網(wǎng)絡(luò)化

使用遠(yuǎn)程資源，共享程序、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶的通訊和合作。處理智能化

“總有一天，人類會(huì)造出一些舉止跟人一樣的‘沒(méi)有靈魂的機(jī)械’來(lái)”。

——笛卡爾（1637）2023/4/1829現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四1997年5月11日“深藍(lán)”勝卡斯帕羅夫2003年11月16日卡斯帕羅夫與電腦“X3D-FRITZ”進(jìn)行了三回合的較量2023/4/1830現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四智能化主要研究領(lǐng)域：

1、模式識(shí)別2、機(jī)器人3、專家系統(tǒng)4、自然語(yǔ)言的生成與理解

……Deepblue（深藍(lán)）GarryKasparov（卡斯帕洛夫）2023/4/1831現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四·多媒體

圖、文、聲、象等多種媒體有機(jī)結(jié)合的人機(jī)交互系統(tǒng)。2023/4/1832現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四計(jì)算機(jī)的作用（WSG）

1、Works2023/4/1833現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2、Studies2023/4/1834現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四3、Games

2023/4/1835現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四神經(jīng)電子計(jì)算機(jī)（神經(jīng)芯片）???未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)2023/4/1836現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四神經(jīng)集成電路2023/4/1837現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四生物計(jì)算機(jī)2023/4/1838現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四超導(dǎo)計(jì)算機(jī)2023/4/1839現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四量子計(jì)算機(jī)2023/4/1840現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四激光計(jì)算機(jī)2023/4/1841現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四光子子計(jì)算機(jī)2023/4/1842現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四智能計(jì)算機(jī)2023/4/1843現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四裝配智能計(jì)算機(jī)的玩具2023/4/1844現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/1845現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四表1-1計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段代次起止年份所用電子元器件數(shù)據(jù)處理方式運(yùn)算速度應(yīng)用領(lǐng)域第一代1946~1957電子管匯編語(yǔ)言、代碼程序5千~3萬(wàn)次/秒國(guó)防及高科技第二代1958~1964晶體管高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言數(shù)十萬(wàn)~幾百萬(wàn)次/秒工程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理第三代1965~1970中、小規(guī)模集成電路結(jié)構(gòu)化、模塊化程序設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)處理數(shù)百萬(wàn)~幾千萬(wàn)次/秒工業(yè)控制、數(shù)據(jù)處理第四代1970~至今大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路分時(shí)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)億條指令/秒工業(yè)、科技以及社會(huì)和生活各方面2023/4/1846現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四代次起止年份CPU數(shù)據(jù)位數(shù)主頻(MHZ）第一代1971~1972Intel4004、80084位、8位1第二代1973~1977Intel80808位2第三代1978~1980Intel808616位>5第四代1981~1992Intel80386、8048632位>25第五代1993~1998Pentium

PentiumPro64位60~400第六代1999~今PentiumIIIPentiumIV（雙核）64位450~3600表1-2微型計(jì)算機(jī)發(fā)展的六個(gè)階段2023/4/1847現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四摩爾定理晶體管數(shù)500(mlps)197510M(transistors)197519801985199019951M100K10K250.11.0400480386802868080808680486PentlumProoossorMicro2000每18個(gè)月芯片能力增長(zhǎng)一倍單位時(shí)間執(zhí)行的指令數(shù)百萬(wàn)條/每秒2023/4/1848現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四微處理器的發(fā)展0.18微米芯片10微米芯片晶體管數(shù)目4004奔騰4420,000,0002,300微處理器集成度發(fā)展2023/4/1849現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四微機(jī)外觀2023/4/1850現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1．運(yùn)算速度快、精度高

計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，慢則每秒數(shù)萬(wàn)次，快則每秒上億次。現(xiàn)在世界上最快的計(jì)算機(jī)每秒可以運(yùn)算萬(wàn)億次以上。如果與每秒一百萬(wàn)次的計(jì)算機(jī)相比，它連續(xù)工作一小時(shí)所完成的工作量，一個(gè)人一生也做不完。計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)越長(zhǎng)，其精度越高。目前的個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）的精度已經(jīng)達(dá)到了64位字長(zhǎng)。對(duì)于氣象預(yù)報(bào)等復(fù)雜、時(shí)間性強(qiáng)的工作，沒(méi)有計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，單靠手工已無(wú)法實(shí)現(xiàn)。2023/4/1851現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2．具有邏輯判斷和記憶能力

計(jì)算機(jī)有準(zhǔn)確的邏輯判斷能力和高超的記憶能力?？梢园妖嫶蟮膰?guó)民經(jīng)濟(jì)信息或一個(gè)大圖書(shū)館的全部文獻(xiàn)資料目錄和索引存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，隨時(shí)提供情報(bào)檢索服務(wù)。

計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力、邏輯判斷能力和記憶能力三者的結(jié)合，使之可以模仿人的某些智能活動(dòng)。因此，計(jì)算機(jī)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是計(jì)算的工具，而是人類腦力延伸的重要助手。通常也把計(jì)算機(jī)稱作“電腦ElectronicBrain

”就是這個(gè)原因。2023/4/1852現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四3．高度的自動(dòng)化和靈活性

計(jì)算機(jī)采取存儲(chǔ)程序方式工作，即把編好的程序輸入計(jì)算機(jī)，機(jī)器便可依次逐條執(zhí)行。這就使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化和靈活性。每臺(tái)計(jì)算機(jī)提供的基本功能是有限的，這是在設(shè)計(jì)和制造時(shí)就決定了的。然而，計(jì)算機(jī)區(qū)別于其他機(jī)器之處，就在于這些有限的功能，可以在人的精心編排設(shè)計(jì)下，快速自動(dòng)地完成多種多樣基本功能序列。從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的通用性，達(dá)到計(jì)算機(jī)應(yīng)用的各種目的。

2023/4/1853現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四三、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域：１、科學(xué)計(jì)算２、數(shù)據(jù)處理３、過(guò)程控制４、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)（CAD、CAI、CAM等）５、人工智能、機(jī)器人等６、信息高速公路７、電子商務(wù)、電子政務(wù)等８、辦公自動(dòng)化９、計(jì)算機(jī)模擬仿真2023/4/1854現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四四、計(jì)算機(jī)的分類（依據(jù)IEEE-美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)）：１、按計(jì)算機(jī)原理分類

數(shù)字計(jì)算機(jī)（digital

computer）模擬計(jì)算機(jī)（analog

computer）數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)（hybrid

computer）

（1）數(shù)字計(jì)算機(jī)

該類計(jì)算機(jī)輸入、處理、輸出和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)都是數(shù)字量，這些數(shù)據(jù)在時(shí)間上是離散的.非數(shù)字量的數(shù)據(jù)（如字符、聲音、圖形圖像等）只要經(jīng)過(guò)編碼后也可以處理。

（2）模擬計(jì)算機(jī)

該類計(jì)算機(jī)輸入、處理、輸出和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是模擬量（如電壓、電流、溫度等），這些數(shù)據(jù)在時(shí)間上是連續(xù)的。

（3）數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)

該類計(jì)算機(jī)將數(shù)字技術(shù)和模擬技術(shù)相結(jié)合，兼有數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)的功能。2023/4/1855現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

按照計(jì)算機(jī)的用途及其使用的范圍可分為兩類:

(1)通用計(jì)算機(jī)

（general

purpose

computer）

(2)專用計(jì)算機(jī)（special

purpose

computer）通用計(jì)算機(jī)：該類計(jì)算機(jī)具有廣泛的用途，可應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理和過(guò)程控制等。專用計(jì)算機(jī)：該類計(jì)算機(jī)適用于某一特定的應(yīng)用領(lǐng)域，如智能儀表、生產(chǎn)過(guò)程控制、軍事裝備的模擬等。2．按用途分類

2023/4/1856現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四3．按規(guī)模分類

巨型計(jì)算機(jī)（supercompter）

大中型計(jì)算機(jī)（largemedium－scale

computer）

小型計(jì)算機(jī)（minicomputer）

微型計(jì)算機(jī)（microcomputer）

工作站（workstation）

服務(wù)器（server）

網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（netcomputer）……2023/4/1857現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四按綜合性能指標(biāo)分類巨型機(jī)：速度最快、處理能力最強(qiáng)

大型、通用、較快、較強(qiáng)大型機(jī)：

作“客戶機(jī)/服務(wù)器”的服務(wù)器 作“終端/主機(jī)”的主機(jī)

小型機(jī)：規(guī)模小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)試制周期短，工藝先進(jìn)、使用維護(hù)簡(jiǎn)單

工作站：介于PC與小型機(jī)之間，高分辨率、大容量?jī)?nèi)外存，圖形功能較強(qiáng)微型計(jì)算機(jī)：小、巧、輕、使用方便、價(jià)格便宜網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：基于Java技術(shù)的瘦客戶機(jī)系統(tǒng)

2023/4/1858現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四1）巨型計(jì)算機(jī)

指其運(yùn)算速度每秒超過(guò)1億次的超大型的計(jì)算機(jī)，該類計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算及軍事等專門(mén)的領(lǐng)域。例如，由我國(guó)研制的“銀河”,“曙光”和“神州”系列計(jì)算機(jī)就屬于這種類型。2023/4/1859現(xiàn)在是59頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（2）大中型計(jì)算機(jī)

該類計(jì)算機(jī)也具有較高的運(yùn)算速度，每秒鐘可以執(zhí)行幾千萬(wàn)條指令，并具有較大的存儲(chǔ)容量以及較好的通用性，但價(jià)格較貴，通常被用來(lái)作為銀行、鐵路、石油等大型應(yīng)用系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)來(lái)使用。2023/4/1860現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（3）小型計(jì)算機(jī)

該類計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)容量略低于大中型計(jì)算機(jī)，但與終端和各種外部設(shè)備連接比較容易，適合于作為聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)，或者工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。2023/4/1861現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（4）微型計(jì)算機(jī)

微型計(jì)算機(jī)使用大規(guī)模集成電路芯片制作微處理器、存儲(chǔ)器和接口，并配置相應(yīng)的軟件，從而構(gòu)成完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它的問(wèn)世在計(jì)算機(jī)的普及與應(yīng)用中發(fā)揮了重大的推動(dòng)作用。

如果把這種微型計(jì)算機(jī)制作在一塊印刷線路板上，則稱其為單板機(jī)。如果在一塊芯片中包含有微處理器、存儲(chǔ)器和接口等微型計(jì)算機(jī)的最基本的配置，則這種芯片稱為單片機(jī)。2023/4/1862現(xiàn)在是62頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（5）工作站

由高性能的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、輸入輸出設(shè)備以及專門(mén)軟件組成,適合于某些特殊用途。

例如，圖形工作站包括高性能的主機(jī)、掃描儀、繪圖儀、數(shù)字化儀、高精度的屏幕顯示器、其他通用的輸入輸出設(shè)備以及圖形處理軟件，它具有很強(qiáng)的對(duì)圖形進(jìn)行輸入、處理、輸出和存儲(chǔ)的能力，在工程設(shè)計(jì)和多媒體信息處理中有廣泛的應(yīng)用。2023/4/1863現(xiàn)在是63頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（6）服務(wù)器

一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為多個(gè)用戶提供服務(wù)的共享設(shè)備?？煞譃槲募?wù)器、通信服務(wù)器、打印服務(wù)器等。（7）網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)

它是一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用的終端設(shè)備，其特點(diǎn)是內(nèi)容量大、顯示器的性能高、通信功能強(qiáng)，但本機(jī)中不一定配置外存，所需要的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器中。2023/4/1864現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1、處理速度快（幾千次/s至數(shù)百萬(wàn)億次）2、運(yùn)算精度高3、具有記憶能力（存儲(chǔ)容量大）4、具有邏輯判斷能力5、存儲(chǔ)程序2023/4/1865現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（1）運(yùn)算速度快

目前的巨型機(jī)運(yùn)算速度已經(jīng)達(dá)到每秒鐘數(shù)百萬(wàn)億次運(yùn)算，即使是微型計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算速度也已經(jīng)大大超過(guò)了早期大型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。因此，計(jì)算機(jī)可以快速的進(jìn)行計(jì)算和信息處理。2023/4/1866現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（2）運(yùn)算精度高

由于計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用浮點(diǎn)數(shù)表示方法，而且微型計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)已從8位、16位增加到32位、64位甚至更長(zhǎng)，從而使處理的結(jié)果具有很高的精確度。2023/4/1867現(xiàn)在是67頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（3）具有記憶能力

計(jì)算機(jī)具有內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器，可以記憶大量的信息和程序。2023/4/1868現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（4）具有邏輯判斷能力

能夠進(jìn)行各種邏輯判斷，并根據(jù)判斷的結(jié)果自動(dòng)決定下一步應(yīng)該執(zhí)行的指令。（5）存儲(chǔ)程序

由于計(jì)算機(jī)內(nèi)可以存儲(chǔ)程序，從而使得計(jì)算機(jī)可以在程序的控制下自動(dòng)地完成各種操作，而無(wú)需人工干預(yù)。2023/4/1869現(xiàn)在是69頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四計(jì)算機(jī)的用途科學(xué)計(jì)算2.數(shù)據(jù)處理3.實(shí)時(shí)控制

4.人工智能5.計(jì)算機(jī)輔助工程和輔助教育6.娛樂(lè)與游戲2023/4/1870現(xiàn)在是70頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四1．科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算是指使用計(jì)算機(jī)來(lái)完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中所遇到的數(shù)學(xué)問(wèn)題的計(jì)算，又稱為數(shù)值計(jì)算。2023/4/1871現(xiàn)在是71頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2．?dāng)?shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理即使計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、分類、加工、整理、合并、統(tǒng)計(jì)、制表、檢索以及存儲(chǔ)等，是計(jì)算機(jī)又一重要的應(yīng)用領(lǐng)域。在當(dāng)今信息化的社會(huì)中，每時(shí)每刻都在生成大量的信息，只有利用計(jì)算機(jī)才能管理和充分利用浩如煙海的信息。2023/4/1872現(xiàn)在是72頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四3．實(shí)時(shí)控制實(shí)時(shí)控制是指及時(shí)地采集檢測(cè)數(shù)據(jù)、使用計(jì)算機(jī)快速地進(jìn)行處理并自動(dòng)地控制被控對(duì)象的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。此外，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制中還具有故障檢測(cè)、報(bào)警和診斷等功能。2023/4/1873現(xiàn)在是73頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四4．人工智能人工智能是由計(jì)算機(jī)來(lái)模擬或部分模擬人類的智能。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序雖然具有邏輯判斷的能力，但它只能執(zhí)行人預(yù)先設(shè)計(jì)好的動(dòng)作，而不能像人類那樣進(jìn)行思維。例如專家系統(tǒng)屬于人工智能的應(yīng)用范疇，但現(xiàn)在的專家系統(tǒng)還遠(yuǎn)不能具備像人類那樣的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。2023/4/1874現(xiàn)在是74頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四5．計(jì)算機(jī)輔助工程計(jì)算機(jī)輔助工程包括:

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

CAD

（

computer－aideddesign

）計(jì)算機(jī)輔助制造CAM（computer－aidedmanufacturing

）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（computer－integratedmanufacturingsystem

）2023/4/1875現(xiàn)在是75頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）

利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理以及繪圖等功能與人的經(jīng)驗(yàn)和判斷能力相結(jié)合，共同完成各種產(chǎn)品或者工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的自動(dòng)化或半自動(dòng)化。2023/4/1876現(xiàn)在是76頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）

使用計(jì)算機(jī)輔助人們完成工業(yè)產(chǎn)品的制造任務(wù)。從對(duì)設(shè)計(jì)文檔、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備等的管理，到對(duì)加工與生產(chǎn)裝置的控制和操作，都可以在計(jì)算機(jī)的輔助下完成。2023/4/1877現(xiàn)在是77頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）

將計(jì)算機(jī)技術(shù)集成到制造工廠的整個(gè)制造全過(guò)程中，使企業(yè)內(nèi)的信息流、物流、資金流和人員活動(dòng)形成了一個(gè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體。

CIMS的對(duì)象是制造業(yè)。2023/4/1878現(xiàn)在是78頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四6．計(jì)算機(jī)輔助教育計(jì)算機(jī)輔助教育

CAI

（

Computer－AidedInstruction

）涉及的層面很廣，從校園到Internet，從CAI課件的制作到遠(yuǎn)程教學(xué)、從輔助兒童的智力開(kāi)發(fā)到中小學(xué)和大學(xué)的教學(xué)，從輔助學(xué)生自學(xué)到輔助教師授課，從計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)到學(xué)校的教學(xué)管理等，都可以在計(jì)算機(jī)的輔助下進(jìn)行，從而提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)校管理水平與工作效率。2023/4/1879現(xiàn)在是79頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四7．娛樂(lè)與游戲

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、動(dòng)畫(huà)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)能夠以圖像與聲音的集成形式向人們提供最新的娛樂(lè)和游戲的方式。在計(jì)算機(jī)上可以觀看影視節(jié)目，播放歌曲和音樂(lè)等。許多影視節(jié)目、歌曲、和音樂(lè)也可以從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上下載，供人們欣賞。2023/4/1880現(xiàn)在是80頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/1881現(xiàn)在是81頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/1882現(xiàn)在是82頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2．計(jì)算機(jī)中常用的名詞（1）位

Bit計(jì)算機(jī)中所有的數(shù)據(jù)都是以二進(jìn)制來(lái)表示的，一個(gè)二進(jìn)制代碼稱為一位，記為bit。位是計(jì)算機(jī)中最小的信息單位。（2）字節(jié)

Byte在對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，以八位二進(jìn)制代碼為一個(gè)單元存放在一起，稱為一個(gè)字節(jié)，記為Byte。字節(jié)是計(jì)算機(jī)中次小的存儲(chǔ)單位。2023/4/1883現(xiàn)在是83頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（3）字

Word

一條指令或一個(gè)數(shù)據(jù)信息，稱為一個(gè)字(Word)。字是計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交換、處理、存儲(chǔ)的基本單元。（4）字長(zhǎng)

WordLengthCPU中每個(gè)字所包含的二進(jìn)制代碼的位數(shù)，稱為字長(zhǎng)。字長(zhǎng)是衡量計(jì)算機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。

2023/4/1884現(xiàn)在是84頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（5）指令

Instruction

指揮計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種基本操作的命令稱為指令。一條指令規(guī)定一種操作，由一系列有序指令組成的集合稱為程序。（6）容量capacity

容量是衡量計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)能力常用的一個(gè)名詞，主要指存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)信息的字節(jié)數(shù)。常用的容量單位有B、KB、MB、GB、TB，它們之間的關(guān)系是：1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB,1TB=1024GB，……2023/4/1885現(xiàn)在是85頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四3.進(jìn)位計(jì)數(shù)制

根據(jù)不同的進(jìn)位原則，可以得到不同的進(jìn)位制。在日常生活中，人們廣泛使用的是十進(jìn)制數(shù)，有時(shí)也會(huì)遇到其他進(jìn)制的數(shù)，例如，鐘表上，六十秒鐘為一分鐘，六十分鐘為一小時(shí)，即為六十進(jìn)制。在計(jì)算機(jī)中，最常使用的是：

十進(jìn)制（Decimal）

二進(jìn)制（Binary）八進(jìn)制（Octal）

十六進(jìn)制（Hexadecimal）

2023/4/1886現(xiàn)在是86頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/1887現(xiàn)在是87頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四1.2數(shù)字化信息編碼與數(shù)據(jù)表示一、數(shù)字化信息編碼

信息：數(shù)值、文字、語(yǔ)音、圖形和圖象。（信息必須數(shù)字化編碼，才能傳送、存儲(chǔ)和處理）二、進(jìn)位計(jì)數(shù)制現(xiàn)在是88頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四1.數(shù)字化信息編碼的概念1．?dāng)?shù)字化信息編碼的概念

計(jì)算機(jī)中的信息也稱為數(shù)據(jù)。由于二進(jìn)制電路簡(jiǎn)單、可靠且具有很強(qiáng)的邏輯功能，因此數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中均以二進(jìn)制表示，并用它們的組合表示不同類型的信息。

2023/4/1889現(xiàn)在是89頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

（1）十進(jìn)制（Decimal）

十進(jìn)制記數(shù)法有兩個(gè)特點(diǎn)：·它有十個(gè)不同的記數(shù)符號(hào)：0、1、2、…、9。每一位數(shù)只能用這十個(gè)記數(shù)符號(hào)之一來(lái)表示，稱這些記數(shù)符號(hào)為數(shù)碼。·它采用逢十進(jìn)一的原則計(jì)數(shù)。小數(shù)點(diǎn)前面自右向左，分別為個(gè)位、十位、百位、千位等，相應(yīng)地，小數(shù)點(diǎn)后面自左向右，分別為十分位、百分位、千分位等。各個(gè)數(shù)碼所在的位置稱為數(shù)位。2023/4/1890現(xiàn)在是90頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

例如：十進(jìn)制數(shù)666.66

個(gè)位的6表示其本身的數(shù)值；而十位的6，表示其本身數(shù)值的十倍，即6×10，百位的6，則代表其本身數(shù)值的一百倍，即6×100；而小數(shù)點(diǎn)右邊第一位小數(shù)位的6表示的值為6×0.1；第二位小數(shù)位的6表示的值為6×0.01。

因此這個(gè)十進(jìn)制數(shù)可以用多項(xiàng)式展開(kāi)寫(xiě)成：

666.66＝6×102＋6×101＋6×100＋6×10－1＋6×10－22023/4/1891現(xiàn)在是91頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

如果用ai表示某一位的不同數(shù)碼，對(duì)任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)A，可用多項(xiàng)式表示為：

A＝an10n－1＋…＋a1100＋a－110－1＋………＋a－m10―m

在上式中，m、n為正整數(shù)，n為小數(shù)點(diǎn)左邊的位數(shù)，m為小數(shù)點(diǎn)右邊的位數(shù)，即m、n為相應(yīng)的數(shù)位值。各個(gè)數(shù)碼由于所在數(shù)位不同而乘以10的若干次冪稱為相應(yīng)數(shù)位的“權(quán)”。

“權(quán)”的底數(shù)稱為進(jìn)位制的基數(shù)。在這里，因?yàn)槭鞘M(jìn)制數(shù)，所以基數(shù)是10。

以上是十進(jìn)制數(shù)的計(jì)數(shù)機(jī)理，在正常書(shū)寫(xiě)時(shí)，各數(shù)碼的“權(quán)”隱含在數(shù)位之中，即：

A＝an－1an－2…a1a0.a–1…a－m

2023/4/1892現(xiàn)在是92頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

（2）二進(jìn)制（Binary）

二進(jìn)制記數(shù)法也有兩個(gè)特點(diǎn)：

·它有兩不同的記數(shù)符號(hào)，即數(shù)碼0和1。

·它采用逢二進(jìn)一的原則計(jì)數(shù)。也就是說(shuō)，進(jìn)位基數(shù)是2。數(shù)碼在不同的數(shù)位所代表的值也是不相同的，各數(shù)位的“權(quán)”是以2為底的冪。

2023/4/1893現(xiàn)在是93頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/1894現(xiàn)在是94頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

例如：

（10110.1）2

＝1×24＋0×23＋1×22

＋

1×21

＋0×20＋1×2－1＝（22.5）10任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)B，可以展開(kāi)成多項(xiàng)式之和,即

B=bn2n－1+bn－12n－2+…+b221+b120+…+b－12－1+…+b－m2－m

2023/4/1895現(xiàn)在是95頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

其中，bI的取值為0或1，n為小數(shù)點(diǎn)左邊的位數(shù)，m為小數(shù)點(diǎn)右邊的位數(shù)。二進(jìn)制記數(shù)法各數(shù)位的“權(quán)”，整數(shù)部分從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始向左分別為1，2，4，8，16，32，…；小數(shù)部分的“權(quán)”，從小數(shù)點(diǎn)向右分別為0.5,0.25,0.125，…。二進(jìn)制的基數(shù)是2，數(shù)位的“權(quán)”是以2為底數(shù)的冪。一般書(shū)寫(xiě)時(shí)，各數(shù)碼的“權(quán)”隱含在數(shù)位之中，即：

B＝bnbn－1bn－2…b1b.b–1…b－m

2023/4/1896現(xiàn)在是96頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

（3）八進(jìn)制數(shù)（Octal）

八進(jìn)制記數(shù)法的兩個(gè)特點(diǎn)是：

·采用八個(gè)不同的記數(shù)符號(hào)，即數(shù)碼：0～7?！げ捎梅臧诉M(jìn)一的進(jìn)位原則。在不同的數(shù)位，數(shù)碼所表示的值等于數(shù)碼的值乘上相應(yīng)數(shù)位的“權(quán)”。例如：（456.45）8＝4×82＋5×81＋6×80＋4×8－1＋5×8－2＝（302.578125）102023/4/1897現(xiàn)在是97頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四一般地，任意一個(gè)八進(jìn)制數(shù)可以表示為：

C＝cn8n－1+cn－18n－2+…+c180+…+c－18－1+…+c－m8－m

在上式中，Ci只能取0～7之一的值；八進(jìn)制的基數(shù)是8。

2023/4/1898現(xiàn)在是98頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

（4）十六進(jìn)制（Hexadecimal）

十六進(jìn)制記數(shù)法也有兩個(gè)特點(diǎn)：

·采用十六個(gè)不同的記數(shù)符號(hào)，即數(shù)碼0～9及A、B、C、D、E、F。其中：A表示十進(jìn)制數(shù)10，B表示11，C表示12，D表示13，E表示14，F(xiàn)表示15。

·它采用逢十六進(jìn)一的進(jìn)位原則，各位數(shù)的“權(quán)”是以16為底數(shù)的冪。

2023/4/1899現(xiàn)在是99頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四例如：（2AF）16＝2×162＋A×161＋F×160＝2×162＋10×16＋15×1＝（687）102023/4/18100現(xiàn)在是100頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

一個(gè)任意的十六進(jìn)制數(shù)可以表示為：

D＝dn16n－1+dn－116n－2+…+d2161+d1160+d－116－1+…+d－m16－m

在上式中，di可以取0～F之一的值；十六進(jìn)制的基數(shù)是16。

2023/4/18101現(xiàn)在是101頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四4、不同進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換(1).r進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制（按位權(quán)展開(kāi)）（an...a1a-1….

a-m)r=anrn-1

+…+a1

r0+a-1r-1+…a-m

r-m

(10101)2=24+22+1=(21)10(101.11)2=22+1+2-1+2-2=(5.75)10(101)8=82+1=(65)10(71)8=7x81+1=(57)10(101A)16=163

+16+10=(4122)102023/4/18102現(xiàn)在是102頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四整數(shù)部分：除以r取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)從下到上排列小數(shù)部分：乘以r取整數(shù)，整數(shù)從上到下排列例：(100.345)10(1100100.01011)2

(100)10=(144)8=(64)16(100)10=(144)8=(64)16=(1100100)2(2).十進(jìn)制轉(zhuǎn)化成r進(jìn)制現(xiàn)在是103頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18104現(xiàn)在是104頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18105現(xiàn)在是105頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18106現(xiàn)在是106頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18107現(xiàn)在是107頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18108現(xiàn)在是108頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四(“或”)(“與”)2023/4/18109現(xiàn)在是109頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四(3).八進(jìn)制和十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制每個(gè)十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的四位。每個(gè)八進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的三位。

（2C1D）16=（0010

1100

0001

1101）2

2C1D

（7123）8=（111

001

010

011）2

7123

（64）16=（0110

0100）264

（144）8=（001

100

100）2144現(xiàn)在是110頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四(4).二進(jìn)制轉(zhuǎn)化成八進(jìn)制和十六進(jìn)制整數(shù)部分:從右向左進(jìn)行分組。小數(shù)部分:從左向右進(jìn)行分組。轉(zhuǎn)化成八進(jìn)制時(shí)三位一組。轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制時(shí)四位一組,不足補(bǔ)零。(11

0110

1111

.

1101

0100)2=(36F.D4)16

36FD4

后邊補(bǔ)兩個(gè)零,變成

0100(

1

101

101

110

.

110

101

)2=(1556.65)8

155665現(xiàn)在是111頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

5、帶符號(hào)數(shù)的代碼表示

(1)、真值與機(jī)器數(shù)

前面我們都沒(méi)有涉及到數(shù)的符號(hào)可以認(rèn)為是正數(shù)。但在算術(shù)運(yùn)算中總會(huì)出現(xiàn)負(fù)數(shù)，通常我們都是在數(shù)值（絕對(duì)值）左邊加上“+”（正號(hào)，可省略）或“-”（負(fù)號(hào)）。

例如：二進(jìn)制正數(shù)0.1011可寫(xiě)為+0.1011或0.1011

二進(jìn)制負(fù)數(shù)0.1011記作–0.1011

這種直接用正號(hào)“+”和負(fù)號(hào)“-”表示的二進(jìn)制數(shù)，稱為“帶符號(hào)數(shù)的真值”。

計(jì)算機(jī)是如何表示數(shù)的真值形式呢？

計(jì)算機(jī)中，數(shù)字是存放在由存儲(chǔ)元件構(gòu)成的寄存器和存儲(chǔ)器中，

二進(jìn)制的數(shù)字符號(hào)1和0是用兩種不同穩(wěn)定狀態(tài)（如高、低電位）來(lái)表示的。數(shù)的符號(hào)“+”或“-”也是用著兩種狀態(tài)來(lái)區(qū)別。比如，正數(shù)的符號(hào)用“0”表示，負(fù)數(shù)的符號(hào)用“1”表示。這樣就使數(shù)的符號(hào)也“數(shù)碼化”了。2023/4/18112現(xiàn)在是112頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四例如：二進(jìn)制正數(shù)+0.1011在機(jī)器中的表示如下：

符號(hào)位數(shù)值部分

二進(jìn)制負(fù)數(shù)–0.1011在機(jī)器中的表示如下：

符號(hào)位數(shù)值部分

01011110112023/4/18113現(xiàn)在是113頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

上面將符號(hào)數(shù)碼化的數(shù)稱為機(jī)器數(shù)。

在計(jì)算機(jī)中，機(jī)器數(shù)有三種表示，即：

原碼、補(bǔ)碼、反碼。

(2).原碼（TrueForm)

用原碼表示數(shù)的真值時(shí)，第一位是符號(hào)位，其余各位是數(shù)的絕對(duì)值部分。

若二進(jìn)制小數(shù)的真值為X=0.X-1X-2····X-m

則（X)原=0.X-1X-2····X-m

若二進(jìn)制小數(shù)的真值為X=-0.X-1X-2····X-m

則（X)原=1.X-1X-2····X-m

例如：真值X=+0.1011（X)原=0.1011

X=-0.1011（X)原=1.10112023/4/18114現(xiàn)在是114頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四一個(gè)數(shù)的原碼亦可用原碼的定義求得（原碼定義）

從以上例子可以看出：

原碼的表示形式與真值的形式非常相似，因此也比較簡(jiǎn)單。

但是，計(jì)算機(jī)做原碼的算術(shù)運(yùn)算比較麻煩。例如，在進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)，要根據(jù)參加運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)的符號(hào)（正或負(fù)）來(lái)確定兩數(shù)值的加、減運(yùn)算。在做數(shù)值減運(yùn)算時(shí)，還需比較兩個(gè)數(shù)的絕對(duì)值，才能確定誰(shuí)減誰(shuí)。手算倒容易實(shí)現(xiàn)，可是如果邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，電路結(jié)構(gòu)將很復(fù)雜。2023/4/18115現(xiàn)在是115頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四為此，人們?cè)O(shè)想，如果能將加、減法按一種來(lái)運(yùn)算，顯然電路結(jié)構(gòu)也會(huì)簡(jiǎn)單些。人們又找到其它兩種機(jī)器數(shù)的表示方法，這就是反碼和補(bǔ)碼。

(3).反碼（One’scomplement)

反碼也稱之為1的補(bǔ)數(shù)。其形成規(guī)則是：

對(duì)于正數(shù)，反碼與其原碼相同。

對(duì)于負(fù)數(shù)，反碼的數(shù)值部分是將其原碼的數(shù)值部分按位求反，但符號(hào)位不變。

例如：X=+0.1011(X)原=0.1011(X)反=0.1011

X=-0.1011(X)原=1.1011(X)反=1.0100

反碼亦可根據(jù)其定義求得（反碼定義）2023/4/18116現(xiàn)在是116頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四(4).補(bǔ)碼（Two’scomplement)

補(bǔ)碼也稱之為2的補(bǔ)數(shù)。其形成規(guī)則是：

對(duì)于正數(shù)，補(bǔ)碼與其原碼相同。

對(duì)于負(fù)數(shù)，補(bǔ)碼是將原碼的數(shù)值部分“求反加1”（即按位求反，最低位加1），符號(hào)位不變。

例如：

X=+0.1011(X)原=0.1011(X)補(bǔ)=0.1011

Y=-0.1011(Y)原=1.1011(Y)補(bǔ)=1.0101

補(bǔ)碼亦可根據(jù)其定義求得（補(bǔ)碼定義）2023/4/18117現(xiàn)在是117頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四補(bǔ)碼的用途

——變減法為加法10-4=6倒撥10+8=6順撥10+8=12+6模8與-4對(duì)模12互為補(bǔ)數(shù)現(xiàn)在是118頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四例如，在四位加法器中實(shí)現(xiàn)

12－7的運(yùn)算：

∵[－7]原＝１１１１

[－7]補(bǔ)＝１００１

[12]補(bǔ)＝１１００

[－7]補(bǔ)＝１００１（＋

１０１０１

∴12－7＝12＋9＝5（丟失

模

16）丟失變減法為加法現(xiàn)在是119頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18120現(xiàn)在是120頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18121現(xiàn)在是121頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18122現(xiàn)在是122頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18123現(xiàn)在是123頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18124現(xiàn)在是124頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18125現(xiàn)在是125頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度.階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍.浮點(diǎn)數(shù)：階符階碼數(shù)符尾數(shù)N=數(shù)符′尾數(shù)′2階符′階碼二進(jìn)制數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示---浮點(diǎn)數(shù)2023/4/18126現(xiàn)在是126頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四常用的信息編碼(1).

ＢＣＤ碼(8421)每位十進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)編碼表示。

(25)10=（0010

0101）BCD

25(2).西文字符編碼每一個(gè)字符有一個(gè)編碼，計(jì)算機(jī)中常用的有ASCII碼（AmercianStandardCodeforInformationInterchange)

‘0’~‘9’

30H~39H

48D~57D

‘A’~‘Z’41H~5AH

65D~90D

‘a(chǎn)’~‘z’

61H~7AH97D~122D

每個(gè)字符占一字節(jié)（8bits），用7位，最高位為“0”(校驗(yàn)位)。2023/4/18127現(xiàn)在是127頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18128現(xiàn)在是128頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18129現(xiàn)在是129頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四圖形和圖像的二進(jìn)制編碼表示電子射線掃描計(jì)算機(jī)屏幕形成像素點(diǎn).位圖圖像是一種對(duì)視覺(jué)信號(hào)直接量化的媒體形式2023/4/18130現(xiàn)在是130頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四當(dāng)像素點(diǎn)用1位來(lái)表示時(shí),只能有黑白兩種(21)顏色;用4位來(lái)表示時(shí)，有16(24)種顏色；用八位來(lái)表示時(shí),有256(28)種顏色;用32位來(lái)表示時(shí),有232種顏色(真彩色)2023/4/18131現(xiàn)在是131頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四柵格圖形BMP格式2023/4/18132現(xiàn)在是132頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四16色、256色、24位位圖2023/4/18133現(xiàn)在是133頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四(3).漢字編碼漢字的編碼有:輸入碼、國(guó)標(biāo)碼、內(nèi)碼、字形碼。（A）漢字的鍵盤(pán)輸入碼國(guó)標(biāo)區(qū)位碼全拼智能全拼自然碼雙拼

五筆字形

…...2023/4/18134現(xiàn)在是134頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（B）漢字機(jī)內(nèi)碼

漢字內(nèi)碼實(shí)際是國(guó)標(biāo)碼在設(shè)備或信息處理系統(tǒng)內(nèi)部的表達(dá)形式。國(guó)標(biāo)碼（GB2312-80）及其機(jī)內(nèi)碼：

國(guó)標(biāo)碼：用兩字節(jié)二進(jìn)制數(shù)表示214；一級(jí)漢字：3755個(gè)；二級(jí)漢字：3008個(gè)。機(jī)內(nèi)碼：每個(gè)字節(jié)最高位為1例：漢字國(guó)標(biāo)碼漢字機(jī)內(nèi)碼

滬

2706（1001101110000110B）（1001101110000110B）

現(xiàn)在是135頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四(C)漢字字形碼

漢字字形的字模數(shù)據(jù)，以點(diǎn)陣或矢量函數(shù)表示。

點(diǎn)陣有：1616242432324848圖2.516*16點(diǎn)陣字形示例2023/4/18136現(xiàn)在是136頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四漢字的字型表示點(diǎn)陣類型點(diǎn)陣字節(jié)數(shù)簡(jiǎn)易型16×1632普及型24×24提高型32×32精密型48×4812872每個(gè)漢字占用字節(jié)數(shù)=點(diǎn)陣列數(shù)×行數(shù)／8288現(xiàn)在是137頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四漢字信息的數(shù)字化顯示輸出打印輸出機(jī)內(nèi)碼向字形碼轉(zhuǎn)換數(shù)字碼拼音碼字形碼機(jī)內(nèi)碼輸入碼向機(jī)內(nèi)碼轉(zhuǎn)換字符代碼化（輸入碼）內(nèi)部數(shù)據(jù)處理現(xiàn)在是138頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四漢字信息的數(shù)字化國(guó)標(biāo)碼：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼。國(guó)標(biāo)碼采用雙字節(jié)的編碼方式。

國(guó)標(biāo)碼采用ASCII碼表中的可顯示字符的代碼

21H～7EH作為漢字的區(qū)碼和位碼，構(gòu)成94×94的矩陣，對(duì)收入的6763個(gè)漢字、682個(gè)西文字符和

圖符進(jìn)行編碼。矩陣的每一行稱為“區(qū)”，每一列稱為

“位”——國(guó)標(biāo)區(qū)位碼?？梢宰鳛闈h字輸入碼。機(jī)內(nèi)碼:為區(qū)別ASCII碼而將字節(jié)的最高位置11國(guó)標(biāo)碼第二字節(jié)1國(guó)標(biāo)碼第一字節(jié)機(jī)內(nèi)碼是計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)和處理信息的二進(jìn)制代碼現(xiàn)在是139頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

0

011

0000漢字國(guó)標(biāo)碼與機(jī)內(nèi)碼

0

010

0001

“啊”的國(guó)標(biāo)碼3021H“１１“啊”的機(jī)內(nèi)碼B0A1H“

第一字節(jié)b7b6b5b4b3b2b1b0

第二字節(jié)b7b6b5b4b3b2b1b0所以國(guó)標(biāo)碼3021H+8080H

=機(jī)內(nèi)碼B0A1H現(xiàn)在是140頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四所以，區(qū)位碼1601D=1001H+2020H

=國(guó)標(biāo)碼3021H+

8080H

=機(jī)內(nèi)碼B0A1H漢字區(qū)位碼與機(jī)內(nèi)碼

0

0010000

0

0000001１１

第一字節(jié)b7b6b5b4b3b2b1b0

第二字節(jié)b7b6b5b4b3b2b1b0１１

“啊”的國(guó)標(biāo)碼3021H

“啊”的機(jī)內(nèi)碼B0A1H現(xiàn)在是141頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（D）各種代碼之間的關(guān)系：

某種輸入編碼方案的漢字

輸入編碼向內(nèi)部碼的轉(zhuǎn)換

機(jī)內(nèi)碼漢字的顯示或打印

內(nèi)部碼向字形碼的轉(zhuǎn)換

2023/4/18142現(xiàn)在是142頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

運(yùn)算器(ALU)

中央處理器

(CPU)—

主機(jī)—

控制器(TRU)

內(nèi)部存儲(chǔ)器

(RAM、

ROM)

硬件—

外部存儲(chǔ)器硬盤(pán)、軟盤(pán)、光盤(pán))

系統(tǒng)

輸入設(shè)備鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀)

外部設(shè)備-

輸出設(shè)備顯示器、打印機(jī)、繪圖儀)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)-

其它設(shè)備電源等

操作系統(tǒng)(DOS、Windows、UNIX)

系統(tǒng)軟件—

編譯系統(tǒng)

軟件—

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

系統(tǒng)

系統(tǒng)服務(wù)程序

應(yīng)用軟件—

專用應(yīng)用軟件

通用應(yīng)用軟件

((()()CSHardwareSoftware2023/4/18143現(xiàn)在是143頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四硬件系統(tǒng)組成馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備構(gòu)成。運(yùn)算器和控制器合在一起叫做中央處理器，簡(jiǎn)稱CPU。運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元，簡(jiǎn)稱ALU。輸入設(shè)備和輸出設(shè)備與計(jì)算機(jī)的信息交換都必須通過(guò)輸入/輸出接口，即I/O接口。2023/4/18144現(xiàn)在是144頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18145現(xiàn)在是145頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18146現(xiàn)在是146頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四存放程序和數(shù)據(jù)處理器控制器運(yùn)算器控制整個(gè)計(jì)算機(jī)所有部件的工作執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算存儲(chǔ)器大容量存儲(chǔ)器I/O設(shè)備I/O子系統(tǒng)147現(xiàn)在是147頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四三大總線（DB、AB、CB）所謂總線(Bus)即計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳送數(shù)據(jù)的公用通道，主機(jī)的三大部件之間通過(guò)它們傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息。中央處理器CPU，存儲(chǔ)器和I/O接口安裝在主機(jī)箱的主機(jī)板上，它們之間由三總線連接，即：數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB。2023/4/18148現(xiàn)在是148頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四2023/4/18149現(xiàn)在是149頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四一、.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

存儲(chǔ)器

輸入設(shè)備運(yùn)算器輸出設(shè)備

控制器馮諾依曼思想：

二進(jìn)制；程序和數(shù)據(jù)一樣存放在內(nèi)存；五大模塊2023/4/18150現(xiàn)在是150頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四（1）馮·諾依曼原理（VonNeumann）

計(jì)算機(jī)的基本工作原理是存儲(chǔ)程序和程序控制。

該原理最初是由匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼于1945年提出來(lái)的，故稱為馮·諾依曼原理。

按照馮·諾依曼原理構(gòu)造的計(jì)算機(jī)又稱馮·諾依曼計(jì)算機(jī)，其體系結(jié)構(gòu)稱為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)。目前計(jì)算機(jī)已發(fā)展到了第四代，基本上仍然遵循著馮·諾依曼原理和結(jié)構(gòu)。但是，為了提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)高度并行化，當(dāng)今的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已對(duì)馮·諾依曼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了許多變革，如指令流水線技術(shù)。2023/4/18151現(xiàn)在是151頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四馮·諾依曼原理計(jì)算機(jī)依靠執(zhí)行程序來(lái)完成指定的任務(wù)——程序用二進(jìn)制代碼表示；

Von

Neumann程序預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器之中——存儲(chǔ)程序；計(jì)算機(jī)不要人的干預(yù)而自動(dòng)執(zhí)行程序——程序控制。計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備所組成。2023/4/18152現(xiàn)在是152頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四程序+數(shù)據(jù)操作命令處理結(jié)果反饋信號(hào)響應(yīng)信號(hào)請(qǐng)求信號(hào)響應(yīng)信號(hào)請(qǐng)求信號(hào)運(yùn)算器(內(nèi))存儲(chǔ)器控制器輸入設(shè)備

輸出設(shè)備

馮·諾依曼結(jié)構(gòu)框圖2023/4/18153現(xiàn)在是153頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的基本特點(diǎn)如下：

·采用存儲(chǔ)程序方式，程序和數(shù)據(jù)放在同一個(gè)存儲(chǔ)器中，兩者沒(méi)有區(qū)別，指令同數(shù)據(jù)一樣可以送到運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，即由指令組成的程序是可以修改的。

·存儲(chǔ)器是按地址訪問(wèn)的線性編址的唯一結(jié)構(gòu)，每個(gè)單元的位數(shù)是固定的。

·指令由操作碼和地址碼組成。

·通過(guò)執(zhí)行指令直接發(fā)出控制信號(hào)控制計(jì)算機(jī)的操作。

·機(jī)器以運(yùn)算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送都經(jīng)過(guò)運(yùn)算器。

·數(shù)據(jù)以二進(jìn)制表示。2023/4/18154現(xiàn)在是154頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四

（2）五大模塊（馮?諾伊曼原理）

控制器:發(fā)出控制命令，控制整個(gè)計(jì)算機(jī)各部件有條不紊地工作

運(yùn)算器：算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。

控制器+運(yùn)算器=處理器（機(jī)）

內(nèi)存：（主存儲(chǔ)器）

1.有關(guān)術(shù)語(yǔ)：地址：每個(gè)存儲(chǔ)單元的編號(hào)。

字節(jié)8位（Bit）一個(gè)字節(jié)2.容量單位:

8位（bit）稱為1個(gè)字節(jié)(

byte）1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB

內(nèi)存+處理器=主機(jī)

（注：主機(jī)以外的設(shè)備稱為外圍設(shè)備）

輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀……

輸出設(shè)備：打印機(jī)……2023/4/18155現(xiàn)在是155頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四3、微型計(jì)算機(jī)

CAB（AddressBus地址總線）

PDB（DataBus數(shù)據(jù)總線）

U

CB（ControlBus控制總線）

接口接口

只讀存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器

ROMRAM輸入設(shè)備

輸出設(shè)備

微型計(jì)算機(jī)典型結(jié)構(gòu)2023/4/18156現(xiàn)在是156頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四微型計(jì)算機(jī)的微處理器中央處理器（CPU），由大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路構(gòu)成，做在一個(gè)芯片上。這樣的CPU稱為微處理器。

4位微處理器 Intel4004 8位微處理器 Intel8080 16位微處理器 Intel8086、Intel80286 32位微處理器 Intel80386、Intel80486、Pentium、PentiumII、PentiumIII、Pentium4

主頻：微機(jī)運(yùn)算速度的指標(biāo)，單位是MHz2023/4/18157現(xiàn)在是157頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器分為兩大類：內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。內(nèi)存儲(chǔ)器也稱主存，它直接與CPU相連接，存儲(chǔ)容量小，但速度快，用來(lái)存放當(dāng)前運(yùn)行的程序的指令和數(shù)據(jù)，并直接與CPU交換信息。內(nèi)存能進(jìn)行快速的存數(shù)和取數(shù)操作。外存儲(chǔ)器又稱為輔助存儲(chǔ)器，是內(nèi)存的擴(kuò)充外存容量要比內(nèi)存大得多，但它存取信息的速度比內(nèi)存慢。通常外存不和計(jì)算機(jī)內(nèi)其它裝置交換數(shù)據(jù)，只和內(nèi)存交換數(shù)據(jù)常用的外存儲(chǔ)器有磁帶、磁盤(pán)和光盤(pán)等。外存用來(lái)永久存放“暫時(shí)不用”的程序和數(shù)據(jù)。2023/4/18158現(xiàn)在是158頁(yè)\一共有191頁(yè)\編輯于星期四內(nèi)存儲(chǔ)器（RAM）和（ROM）內(nèi)存大部分是可存可取的（可讀可寫(xiě)），稱為隨機(jī)存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱RAM。計(jì)算機(jī)在工作時(shí)，RAM能夠準(zhǔn)確地保存數(shù)據(jù)，但這種保存功能需要電源的支持，一旦切斷電源，其