第一章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育科學(xué)“十一五”國(guó)家規(guī)劃課題成果教材《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》高等教育出版社第一章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)中的數(shù)制計(jì)算機(jī)信息編碼本章主要內(nèi)容電子計(jì)算機(jī)（computer),簡(jiǎn)稱(chēng)計(jì)算機(jī)，是用電子技術(shù)代替了機(jī)械和繼電器技術(shù)，具有高速計(jì)算、內(nèi)部存儲(chǔ)、由程序控制其工作過(guò)程的電子設(shè)備。

1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介1.什么是電子計(jì)算機(jī)？1946年2月14日，在美國(guó)賓西法尼亞大學(xué)研制出了世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC。ENIAC的誕生，標(biāo)志著人類(lèi)進(jìn)入了電子數(shù)字計(jì)算機(jī)時(shí)代。第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生主要器件：電子管占地面積：170平方米耗電功率：150KW計(jì)算速度：5000次/秒加減法整機(jī)重量：30余噸主要用途：彈道計(jì)算

ENIAC計(jì)算機(jī)

杰出的計(jì)算機(jī)創(chuàng)始人是英國(guó)科學(xué)家圖靈和美籍匈牙利科學(xué)家馮?諾依曼。圖靈建立了電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的理論模型，馮?諾依曼確立了電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。馮·諾伊曼和美國(guó)控制論專(zhuān)家維納合作，成功地研制出世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這臺(tái)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)體系在計(jì)算機(jī)發(fā)展中一直占據(jù)非常重要的地位。電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展隨著電子器件的發(fā)展而發(fā)展，計(jì)算機(jī)的性能逐步提高，體積逐漸縮小，功能不斷增強(qiáng)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。人們根據(jù)計(jì)算機(jī)所使用的主要電子器件，把計(jì)算機(jī)的發(fā)展分為四個(gè)階段，這四個(gè)階段研制的計(jì)算機(jī)也被稱(chēng)為計(jì)算機(jī)發(fā)展的四代。主要器件：電子管主存儲(chǔ)器：延遲線和磁鼓輔助存儲(chǔ)器：紙帶、卡片和磁鼓速度：幾千～幾萬(wàn)次/秒軟件：機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言用途：科學(xué)計(jì)算、軍事研究第一代電子管計(jì)算機(jī)（1946-1957年）電子管主要器件：晶體管主存儲(chǔ)器：磁芯輔助存儲(chǔ)器：磁帶、磁盤(pán)。速度：幾十萬(wàn)次/秒～百萬(wàn)次/秒。軟件：高級(jí)語(yǔ)言程序（FORTRAN語(yǔ)言）、匯編語(yǔ)言程序及操作系統(tǒng)出現(xiàn)。用途：科學(xué)計(jì)算、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理和事物處理。

第二代晶體管計(jì)算機(jī)（1958-1963年）晶體管主要器件：集成電路主存儲(chǔ)器：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器：磁帶、磁盤(pán)速度：幾百萬(wàn)次/秒～幾千萬(wàn)次/秒。軟件和外部設(shè)備：高級(jí)語(yǔ)言程序及操作系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展和完善，外部設(shè)備增加。用途：科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)程終端聯(lián)機(jī)系統(tǒng)和工業(yè)控制各個(gè)領(lǐng)域。第三代集成電路計(jì)算機(jī)(1964-1971年)集成電路主要器件：大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路。主存儲(chǔ)器：半導(dǎo)體輔助存儲(chǔ)器：磁盤(pán)、光盤(pán)。速度：幾百萬(wàn)次/秒～數(shù)萬(wàn)億次/秒。軟件：高級(jí)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)、語(yǔ)言處理程序、操作系統(tǒng)、各類(lèi)軟件。用途：科學(xué)計(jì)算、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式處理、軟件工程、人工智能、應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。第四代大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路(1972年-現(xiàn)在)超大規(guī)模集成電路（1）巨型化巨型機(jī)是指運(yùn)算速度快、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，存儲(chǔ)容量大、功能強(qiáng)大、性能可靠的計(jì)算機(jī)。例如,美國(guó)“Star-100”、我國(guó)的“銀河”、“曙光”等巨型機(jī)?，F(xiàn)代巨型機(jī)已達(dá)到數(shù)萬(wàn)億次每秒的運(yùn)算速度。（2）微型化人們致力于研制集成度越來(lái)越高、體積越來(lái)越小、功能越來(lái)越強(qiáng)、可靠性越來(lái)越高、價(jià)格越來(lái)越便宜、適用范圍越來(lái)越廣的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)（3）網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化是指利用通信介質(zhì)和通信設(shè)備將分布在不同地理位置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源共享和相互通信。（4）智能化智能化是指使計(jì)算機(jī)模擬人的思維活動(dòng)，利用計(jì)算機(jī)的“記憶”和“邏輯判斷”能力，識(shí)別文字、圖像和翻譯各種語(yǔ)言。使其具有思考、推理、聯(lián)想和證明等學(xué)習(xí)和創(chuàng)造的功能，真正能替代人的部分思維活動(dòng)和腦力勞動(dòng)的電腦。運(yùn)算速度快運(yùn)算精度高具有記憶和邏輯判斷能力具有存儲(chǔ)和自動(dòng)執(zhí)行程序的能力通用性強(qiáng)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)科學(xué)研究和科學(xué)計(jì)算信息處理自動(dòng)控制計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信娛樂(lè)

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)根據(jù)運(yùn)算速度、存儲(chǔ)能力、功能強(qiáng)弱、配套設(shè)備以及軟件系統(tǒng)的豐富成度等因素進(jìn)行分類(lèi)。按計(jì)算機(jī)的規(guī)模和數(shù)據(jù)處理能力可為：巨型機(jī)小巨型機(jī)大型機(jī)小型機(jī)微型機(jī)筆記本電腦和掌上電腦等計(jì)算機(jī)的分類(lèi)(1)字長(zhǎng)字長(zhǎng)是指計(jì)算機(jī)一次能直接處理二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，它是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要技術(shù)性能指標(biāo)。字長(zhǎng)位數(shù)多少，決定了計(jì)算機(jī)的計(jì)算精度、尋址速度和處理能力。字長(zhǎng)位數(shù)越多，運(yùn)算能力越強(qiáng)，精度越高。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)(2)運(yùn)算速度運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)每秒鐘內(nèi)執(zhí)行指令的數(shù)目，單位用MIPS(MillionofInstructionsPerSecond，百萬(wàn)條指令／秒)表示。巨型機(jī)的速度已達(dá)到每秒幾千億次至萬(wàn)億次。

(3)內(nèi)存主存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)存。內(nèi)存中能存儲(chǔ)信息的總字節(jié)數(shù)稱(chēng)作內(nèi)存容量。8位(bit)二進(jìn)制數(shù)組成一個(gè)字節(jié)，用Byte表示（簡(jiǎn)寫(xiě)為B）。主存儲(chǔ)器的容量越大，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和程序就越多，能運(yùn)行的軟件功能就越豐富，處理能力就越強(qiáng)，處理速度也越快。存儲(chǔ)容量單位是：B（字節(jié)）、KB（千字節(jié)）、MB（兆字節(jié)）、GB（吉字節(jié)）和TB（太字節(jié)）。存儲(chǔ)容量的單位之間的換算關(guān)系如下：1KB=1024B=210B1MB=1024KB=220B1GB=1024MB=230B1TB=1024GB=240B

(4)主頻主頻是指CPU的時(shí)鐘頻率，即CPU在單位時(shí)間（秒）內(nèi)平均“操作”的次數(shù)。英文全稱(chēng)：CPUClockSpeed在很大程度上決定著計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。例如，因特爾的PentiumⅣCPU的主頻有2GHz、2.4GHz，AMD的Athlonx2主頻為2.2GHz等。主頻的單位是兆赫茲(Hz)。(5)外設(shè)配置外設(shè)是指計(jì)算機(jī)的輸入／輸出設(shè)備以及外存儲(chǔ)器。不同用途計(jì)算機(jī)的外設(shè)配置是不同的,外設(shè)要根據(jù)其用途進(jìn)行合理配置。常用輸入設(shè)備有鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀和數(shù)碼照相機(jī)等。常用輸出設(shè)備有:顯示器、打印機(jī)、繪圖儀和音箱等。除了以上幾個(gè)指標(biāo)外，微型計(jì)算機(jī)經(jīng)常還要考慮以下幾個(gè)方面：1）機(jī)器的兼容性。2）系統(tǒng)的可靠性。

3）性能／價(jià)格比。JohnvonNeumann馮

諾依曼計(jì)算機(jī)的基本工作原理是由美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼于1946年首先提出的。主要特點(diǎn)是：采用二進(jìn)制數(shù)表示數(shù)據(jù)和指令采用存儲(chǔ)程序方式計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部分組成。1.2計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成基本工作原理計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理裝置，是看得見(jiàn)、摸得著的一些實(shí)實(shí)在在的有形實(shí)體。目前的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)采用的仍是計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)——馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，即采用總線結(jié)構(gòu)將運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5大部件連接起來(lái)。其中，運(yùn)算器和控制器構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的核心部件——中央處理器（CenterProcessUnit，簡(jiǎn)稱(chēng)CPU）。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)數(shù)據(jù)流控制流（1）運(yùn)算器：運(yùn)算器也稱(chēng)算術(shù)邏輯單元(ALU，ArithmeticandLogicUnit)，是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件。（2）控制器：控制器是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞和指揮中心。其功能是控制計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作，使計(jì)算機(jī)自動(dòng)地執(zhí)行程序。（3）存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器是存放數(shù)據(jù)和程序的記憶裝。置，是計(jì)算機(jī)中各種信息存儲(chǔ)和交流的場(chǎng)所。存儲(chǔ)器通常分為內(nèi)部存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)存儲(chǔ)器、內(nèi)存）和外部存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱(chēng)外存儲(chǔ)器、外存）兩大類(lèi)。（4）輸入設(shè)備：輸入設(shè)備用來(lái)接收用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序。（5）輸出設(shè)備：輸出設(shè)備用于將計(jì)算機(jī)處理得到的過(guò)程數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兡軌蚪邮艿男问健?/p>

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)各部分功能指令和指令系統(tǒng)

指令：指令是人指揮計(jì)算機(jī)完成一個(gè)基本操作的命令，是能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼。它規(guī)定了計(jì)算機(jī)能完成的某一基本操作,并由計(jì)算機(jī)硬件來(lái)執(zhí)行。

指令執(zhí)行過(guò)程馮氏原理：人們預(yù)先編好程序，利用輸入設(shè)備把程序輸入內(nèi)存，在控制器控制下，從內(nèi)存中逐條取出程序交運(yùn)算器執(zhí)行。把結(jié)果回送入內(nèi)存、或由輸出設(shè)備輸出。執(zhí)行步驟：取指令、分析指令、執(zhí)行指令、程序計(jì)數(shù)器加1。計(jì)算機(jī)工作流程

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)鍵盤(pán)(輸入設(shè)備)鼠標(biāo)(輸入設(shè)備)主機(jī)箱顯示器

(輸出設(shè)備)音箱

(輸出設(shè)備)微型計(jì)算機(jī)硬件組成主機(jī)箱主機(jī)箱是計(jì)算機(jī)的主體部分，主機(jī)箱內(nèi)有穩(wěn)壓電源、主板、硬盤(pán)，以及插在主板上的CPU、內(nèi)存條、各種接口卡，主機(jī)箱的前面和后面有各種接（插）口。并行口連接掃描儀、打印機(jī)等主機(jī)箱后部接口串行口連接鼠標(biāo)、掃描儀等USB接口網(wǎng)絡(luò)接口主板硬盤(pán)光驅(qū)主機(jī)箱主板CPU內(nèi)存條聲卡輸入設(shè)備輸入設(shè)備是用戶把各種信息和指令傳送給計(jì)算機(jī)的裝置。常用的輸入設(shè)備有鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆等。掃描儀鼠標(biāo)鍵盤(pán)光筆

輸出設(shè)備是用來(lái)把計(jì)算機(jī)處理的各種信息以人們能看到或聽(tīng)到的形式表現(xiàn)（顯示、打印、播放）出來(lái)，或者以電壓、電流以及其它形式傳遞出來(lái)。輸出設(shè)備顯示器打印機(jī)音箱

外存儲(chǔ)器又稱(chēng)作輔助存儲(chǔ)器，用以大數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)。其特點(diǎn)是成本低，保存時(shí)間長(zhǎng)。常用的外存儲(chǔ)器有硬盤(pán)、光盤(pán)、U盤(pán)等。外存儲(chǔ)器硬盤(pán)光盤(pán)

U盤(pán)軟件系統(tǒng)是為運(yùn)行、管理、維護(hù)計(jì)算機(jī)而編制的各種程序、數(shù)據(jù)和文檔的總稱(chēng)。軟件的分類(lèi)：按照軟件的作用及其在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中地位，軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)軟件分類(lèi)操作系統(tǒng)（OperatingSystem，OS）的概念操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)中用來(lái)控制和管理系統(tǒng)中的硬件資源和軟件資源并且提供用戶支持的程序以及與之有關(guān)的各種文檔。它是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理指揮中心，主要功能對(duì)CPU、內(nèi)存以及各種設(shè)備的運(yùn)行管理，中斷（Interrupt）的處理，任務(wù)的協(xié)調(diào)與管理，提供用戶操作界面并且完成用戶的各種操作指令等。操作系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)是界于用戶和計(jì)算機(jī)硬件之間的操作平臺(tái)，只有通過(guò)操作系統(tǒng)才能使用戶在不必了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下正確使用計(jì)算機(jī)。所有的應(yīng)用軟件和其他的系統(tǒng)軟件都是在操作系統(tǒng)下運(yùn)行的。主流操作系統(tǒng)目前在微機(jī)上運(yùn)行的操作系統(tǒng)主要有MS-DOS、Windows、Unix、Linux、OS/2等。操作系統(tǒng)

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言分類(lèi)

1）機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言（Machinelanguage）是一種面向計(jì)算機(jī)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，用它所設(shè)計(jì)的程序是一系列的指令。機(jī)器語(yǔ)言作為面向機(jī)器的語(yǔ)言，機(jī)器語(yǔ)言程序的可移植性較差。

2）匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言（Assemblylanguage）是一種接近機(jī)器語(yǔ)言的符號(hào)語(yǔ)言。目前匯編語(yǔ)言在實(shí)時(shí)控制等方面的編程中仍有不少應(yīng)用。

3）高級(jí)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言（High-levellanguage）是一種完全符號(hào)化的語(yǔ)言，其中采用自然語(yǔ)言（英語(yǔ)）中的詞匯和語(yǔ)法習(xí)慣，容易為人們理解和掌握；它完全獨(dú)立于具體的計(jì)算機(jī)，具有很強(qiáng)的可移植性。目前流行的語(yǔ)言有C/C++、VB、Java、Delphi等。語(yǔ)言編譯程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，DBMS）是在計(jì)算機(jī)應(yīng)用于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的過(guò)程中逐漸發(fā)展起來(lái)的。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫(kù)的方式組織和管理數(shù)據(jù)，通過(guò)DBMS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整理加工、存儲(chǔ)、檢索和更新等日常管理工作。DBMS的功能包括：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與維護(hù)功能；對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序、檢索和統(tǒng)計(jì)的功能；數(shù)據(jù)或查詢(xún)結(jié)果的輸出功能；方便的編程功能。另外，還應(yīng)具有數(shù)據(jù)的安全性、完整性以及并發(fā)控制等。目前常用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)有Oracle、Sybase、VisualFoxPro，Microsoft公司的Office2000中的Access2000也是常用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件的各類(lèi)繁多，以下列舉幾類(lèi)常用的應(yīng)用軟件：文字處理軟件文字處理軟件是一種專(zhuān)門(mén)用于各種文字處理的應(yīng)用軟件。目前國(guó)內(nèi)流行的文字處理軟件中較著名的有WPS、Word等。圖形及圖像處理軟件圖形圖像處理軟件應(yīng)該屬于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件之類(lèi)，它是在計(jì)算機(jī)的幫助下，人機(jī)共同作用完成處理過(guò)程的。目前此類(lèi)軟件很多，比較常用的有：3DSMax、Photoshop等。其他專(zhuān)用軟件用于輸入、存儲(chǔ)、修改、檢索、報(bào)表制作等各種信息管理的軟件，如財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)、人事檔案管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、計(jì)劃管理系統(tǒng)等。應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)的基本功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算和處理。存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的字母、符號(hào)、圖形、聲音都是用二進(jìn)制數(shù)編碼表示的.在計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)為什么要采用二進(jìn)制數(shù)表示?（1）容易實(shí)現(xiàn)。數(shù)在機(jī)器中都是以器件的物理狀態(tài)來(lái)表示的。例如可用電子器件的截止和飽和兩個(gè)穩(wěn)態(tài)即高電平和低電平表示。（2）容易表示。用二進(jìn)制數(shù)表示更為簡(jiǎn)單和可靠，極大簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，運(yùn)算速度也可大大提高。1.3計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與信息編碼進(jìn)位計(jì)數(shù)制是一種數(shù)的表示方法，它按進(jìn)位的方法來(lái)計(jì)數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)為進(jìn)位制。例如:十進(jìn)制數(shù):123.56逢十進(jìn)一六十進(jìn)制數(shù):60秒為1分逢六十進(jìn)一十二進(jìn)制數(shù):十二月逢十二進(jìn)一進(jìn)位計(jì)數(shù)制一個(gè)十進(jìn)制數(shù)有兩個(gè)主要的特點(diǎn)：（1）它有十個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。（2）逢“十”進(jìn)位，借一當(dāng)十。因此，同一個(gè)數(shù)字符號(hào)在不同的位置（或數(shù)位）代表的數(shù)值是不同的。例如：999.99999.99

百位十位個(gè)位十分位百分位

十進(jìn)制數(shù)對(duì)于十進(jìn)制數(shù)：小數(shù)點(diǎn)左邊第一位的9代表個(gè)位，就是它本身的數(shù)值9；小數(shù)點(diǎn)左邊第二位的9代表十位，它的值為9×101；左邊第三位的9代表百位，它的值為9×102；而小數(shù)點(diǎn)右邊第一位9的值就為9×10-1；右邊第二位9的值就為9×102。所以，這個(gè)數(shù)可以寫(xiě)成:

999.99=9×102＋9×101＋9×100＋9×10-1＋9×10-2其中，把

102、101、100、10-1、10-2值稱(chēng)為999.99的位權(quán)。對(duì)于任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)：

可以按下列公式展開(kāi)：

D=Dn-1×10n-1＋Dn-2×10n-2＋···+D1×101＋D0×100+D-1×10-1＋D-2×10-2＋···＋D-m×10-m

若用i表示數(shù)的某一位，Di表示第i位的數(shù)碼，它可以是0～9的任一個(gè)，由具體的數(shù)D來(lái)確定；其中，10n-1、10n-2

···

101、10-1、100、10-1

···

10-2、10-m

稱(chēng)為位權(quán)0，m和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)；Dn-1×10n-1稱(chēng)為第n-1位的數(shù)值；10稱(chēng)為該計(jì)數(shù)制的基數(shù)，所以，就是十進(jìn)制數(shù)。與十進(jìn)制數(shù)類(lèi)似，它也有兩個(gè)主要特點(diǎn)：（1）它有兩個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)0和1。（2）它是逢“二”進(jìn)位的。因此，不同的數(shù)碼在不同的數(shù)位所代表的值也是不同的。例如：11010.001(11010.001)2=1×24＋1×23+0×22+1×21+0×20+0×2-1+0×2-2+1×2-3二進(jìn)制數(shù)的表示任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的展開(kāi)式：B=Bn-1×2n-1+Bn-2×2n-2+···+B1×21+B0×20+B-1×2-1+B-2×2-2+···+B-m×2-m

其中Bi只能取1或0，由具體的數(shù)B確定；n、m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)；其中，2n-1、2n-2

···21、2-1、20、2-1

···2-2、2-m

稱(chēng)為位權(quán)，m和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)；2是進(jìn)位制的基數(shù)，故稱(chēng)為二進(jìn)制。十六進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)：（1）

有16個(gè)不同的數(shù)碼符號(hào):0－9及A、B、C、D、E、F，它與十進(jìn)制和二進(jìn)制之間的關(guān)系如下表所示。

十六進(jìn)制數(shù)的表示十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)910019101011A………………151111F181001012（2）逢“16”進(jìn)位對(duì)于一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，它所在的位置不同，數(shù)碼所表示的值也是不同的。例如：(43D)16＝4×162＋3×161＋D×160任意16進(jìn)制的數(shù)H，可以表示為：

H=Hn-1×16n-1+Hn-2×16n-2+···+H1×161+H0×160+H-1×16-1+H-2×16-2+···+H-m×16-m

其中，Hi可取0－F之間的數(shù)，取決于數(shù)值H；n、m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)；其中，16n-1、16n-2

···

161、16-1、160、16-1

···

16-2、16-m

稱(chēng)為位權(quán)，m和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)；16為十六進(jìn)制的基數(shù)，故稱(chēng)為16進(jìn)制。

綜上所述,可以把它們的特點(diǎn)概括為:（1）每種計(jì)數(shù)制都有一個(gè)固定的基數(shù)J，它的每一位取J個(gè)數(shù)符中的一個(gè)。（2）它是逢“J”進(jìn)位的。它的每一個(gè)數(shù)位i,對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的值Ji，Ji就稱(chēng)為該位的“位權(quán)”，小數(shù)點(diǎn)左邊各位的權(quán)依次是基數(shù)J的正次冪；而小數(shù)點(diǎn)右邊各位的權(quán)依次是基數(shù)J的負(fù)次冪。與此相關(guān)，若小數(shù)點(diǎn)向左移一位，則等于減少了J倍；若小數(shù)點(diǎn)向右移一位，則等于增加了J倍。計(jì)算機(jī)中數(shù)的存儲(chǔ)和運(yùn)算都使用二進(jìn)制數(shù)。計(jì)算機(jī)在處理其它進(jìn)制數(shù)時(shí)，都必須轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，處理完后，輸出結(jié)果時(shí)，再把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成常用的數(shù)制。下面介紹不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換方法。

不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換（1）十進(jìn)制數(shù)整數(shù)的轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)方法：除2取余，逆序讀數(shù)例如：將十進(jìn)制數(shù)28轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。(28)D=(11100)B

十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法：乘2取整，順序讀數(shù)

例如：將十進(jìn)制數(shù)0.125轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)(101.11)

B=(5.75)D

十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)（1）原碼

原碼是機(jī)器數(shù)的一種簡(jiǎn)單的表示法。其符號(hào)用0表示正號(hào)，用1表示負(fù)號(hào)。舉例：二進(jìn)制數(shù)X1=和X2=-1010101

其原碼記作：

[X1]原=[]原=01010101[X2]原=[-1010101]原=11010101。原碼機(jī)器數(shù)的表示范圍因字長(zhǎng)而定，采用8位二進(jìn)制原碼表示時(shí)，其真值的表示范圍為：[-127,127]，即二進(jìn)制的取值范圍為：[11111111，01111111]。注意：對(duì)數(shù)字0的表示有二種原碼形式：00000000和10000000。

數(shù)據(jù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼（2）反碼

機(jī)器數(shù)的反碼可以由原碼得到。如果機(jī)器數(shù)為正數(shù)，則該機(jī)器數(shù)的反碼和原碼相同；如果機(jī)器數(shù)為負(fù)數(shù)，則其反碼是對(duì)原碼除符號(hào)位以外的所有數(shù)位取反。舉例：二進(jìn)制數(shù)X1=和X2=-1010101

其反碼記作：

[X1]反=[[]原]反=[01010101]反=01010101[X2]反=[[-1010101]原]反=[11010101]反=10101010

（3）補(bǔ)碼

機(jī)器數(shù)的補(bǔ)碼可以由原碼得到。如果機(jī)器數(shù)是正數(shù)，則該機(jī)器數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同；如果機(jī)器數(shù)是負(fù)數(shù)，則該機(jī)器數(shù)的補(bǔ)碼是對(duì)它的原碼除符號(hào)位外的各位取反，并且在末位上加1得到。舉例：二進(jìn)制數(shù)X1=和X2=-1010101，其補(bǔ)碼記作：

[X1]補(bǔ)＝[X1]原=01010101[X2]補(bǔ)＝10101010+1=10101011機(jī)器數(shù)的補(bǔ)碼表示范圍因字長(zhǎng)而定，采用8位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示時(shí)，其真值的表示范圍為：[-128,127]，即二進(jìn)制整數(shù)補(bǔ)碼的取值范圍為：[10000000，01111111]。對(duì)于數(shù)字0的補(bǔ)碼表示只有一種形式：00000000。

（1）定點(diǎn)數(shù)數(shù)的定點(diǎn)表示是指數(shù)字中小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變。一般用來(lái)表示一個(gè)純小數(shù)（不含整數(shù)位的數(shù)）或者整數(shù)。當(dāng)表示一個(gè)純小數(shù)時(shí)，小數(shù)點(diǎn)固定在符號(hào)位之后。當(dāng)表示一個(gè)整數(shù)時(shí)，小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)據(jù)字最后一位之后。例：字長(zhǎng)為16時(shí)，數(shù)據(jù)“”和“”表示如圖所示。

數(shù)的定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示數(shù)的定點(diǎn)表示其數(shù)值的取值范圍有限，為了擴(kuò)大數(shù)的表示范圍，也可以通過(guò)編程技術(shù)，采用多個(gè)字節(jié)表示一個(gè)定點(diǎn)數(shù)。（2）浮點(diǎn)數(shù)數(shù)的浮點(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。在數(shù)的浮點(diǎn)表示中，一個(gè)數(shù)由兩部分組成：其一是階碼部分（表示數(shù)的指數(shù)記數(shù)法中的指數(shù)，記為E）；其二是尾數(shù)部分（相當(dāng)于指數(shù)記數(shù)法中的尾數(shù)，記為M），因此對(duì)于一個(gè)數(shù)N，通過(guò)浮點(diǎn)表示法可以表示(注意：E和M中都包含有各自的符號(hào)位)為：

尾數(shù)M的小數(shù)點(diǎn)位置位于尾數(shù)部分的數(shù)符位之后。M為一純小數(shù)，并且最高位從數(shù)據(jù)中第一個(gè)非零數(shù)位開(kāi)始；階碼E為一整數(shù)。例：數(shù)據(jù)“0.”的M值為“0.111011”；階碼N為“-101”，如圖所示。在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的最小單位為比特（bit），1比特為1個(gè)二進(jìn)制位。由于1比特太小，無(wú)法用來(lái)表示出數(shù)據(jù)的信息含義，所以又引入了“字節(jié)”（Byte，簡(jiǎn)寫(xiě)為B；注意：這里B作為數(shù)據(jù)量大小的單位，不要和數(shù)的表示中表示為二進(jìn)制數(shù)的‘B’混淆）作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基本單位。在計(jì)算機(jī)中規(guī)定，1個(gè)字節(jié)為8個(gè)二進(jìn)制位。除字節(jié)外，還有千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、吉字節(jié)（GB）、太字節(jié)（TB）。它們的換算關(guān)系是：

1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB=1048576KB1TB=1024GB數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單位(1)

ASCII碼

在計(jì)算機(jī)中，最常用的是英文字符，常用的編碼為ASCII碼（AmericannationalStandardCodeforInformationInterchange，美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼。）在ASCII中，用7個(gè)二進(jìn)制位表示1個(gè)字符，共可以表示128個(gè)字符，其中95個(gè)可打印或顯示的字符，其他的則為不可打印或顯示的字符。在ASCII碼的應(yīng)用中，也經(jīng)常用十進(jìn)制表