第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

第1章

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展與應(yīng)用

1.2計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法

1.3計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

1.4計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

1.5微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)1.6多媒體技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展與應(yīng)用

1.1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史

1946年2月，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)成功研制出世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC。它的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來。按采用的電子元器件不同，劃分為四個(gè)時(shí)期。1．第一代(1946—1957年):電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代。2．第二代(1958—1964年):晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代。3．第三代(1965—1970年):集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。4．第四代(1971年以后):大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。集成電路是通過半導(dǎo)體集成技術(shù)把幾十個(gè)、 幾百個(gè)電子元件集中在一塊芯片上。

1.1.2計(jì)算機(jī)的分類1．按計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的類型分類數(shù)字計(jì)算機(jī)數(shù)字計(jì)算機(jī)輸入、處理、輸出和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)都是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。當(dāng)今使用的計(jì)算機(jī)絕大多數(shù)都是數(shù)字計(jì)算機(jī)。

模擬計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算機(jī)輸入、處理、輸出和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)都是模擬數(shù)據(jù)。

數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)兼有數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)的功能，既能處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，又能處理模擬數(shù)據(jù)。

2．按計(jì)算機(jī)的用途分類通用計(jì)算機(jī)專用計(jì)算機(jī)3．按計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類巨型機(jī)大型機(jī)小型機(jī)微型機(jī)工作站服務(wù)器1.1.3計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1．運(yùn)算速度快2．計(jì)算精度高3．具有強(qiáng)大的記憶存儲(chǔ)能力

4．具有邏輯判斷功能5．具有自動(dòng)控制能力

1.1.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

1．科學(xué)計(jì)算2．?dāng)?shù)據(jù)處理3．過程控制4．計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)5．人工智能6．多媒體技術(shù)應(yīng)用7．電子商務(wù)1.1.5計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1．巨型化2．微型化3．網(wǎng)絡(luò)化4．智能化1.2計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法

1.2.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制

1.2.2常用數(shù)制

1.2.3數(shù)制轉(zhuǎn)換1.2.4計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方法

1.2.5編碼在計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)都是以二進(jìn)制形式表示的。計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)，主要原因：易于實(shí)現(xiàn)運(yùn)算簡(jiǎn)單邏輯性強(qiáng)可靠性高1.2.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制

1．?dāng)?shù)符

數(shù)符是數(shù)制中所使用的基本符號(hào)。例如，十進(jìn)制有10個(gè)數(shù)符：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。2．基數(shù)基數(shù)是數(shù)制中的數(shù)符的個(gè)數(shù)。基數(shù)決定了所采用的進(jìn)位計(jì)數(shù)制，例如，十進(jìn)制共有10個(gè)數(shù)符，其基數(shù)為10；而二進(jìn)制有2個(gè)數(shù)符，則其基數(shù)為2。3．位權(quán)不同數(shù)制表示數(shù)值時(shí)，處于不同位置的數(shù)符所代表的值不同，即數(shù)符在不同位置上代表不同的數(shù)值，我們將每一數(shù)位對(duì)應(yīng)的數(shù)值稱為位權(quán)。4．進(jìn)位原則

對(duì)于任意R進(jìn)制，其進(jìn)位原則是逢R進(jìn)1。如，十進(jìn)制是逢10進(jìn)1；二進(jìn)制是逢2進(jìn)1。

采用位權(quán)表示法可以將任意數(shù)制的一個(gè)數(shù)表示為它的各位數(shù)字與位權(quán)乘積之和。1.2.2常用數(shù)制數(shù)制基數(shù)基本數(shù)符進(jìn)位原則位權(quán)十進(jìn)制100123456789逢十進(jìn)一10r二進(jìn)制201逢二進(jìn)一2r八進(jìn)制801234567逢八進(jìn)一8r十六進(jìn)制160123456789ABCDEF逢十六進(jìn)一16r1.2.3數(shù)制轉(zhuǎn)換1．非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)2．十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制數(shù)3．二進(jìn)制數(shù)與八、十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換1．非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換規(guī)則：“位權(quán)法”。將非十進(jìn)制數(shù)的各位數(shù)字按權(quán)展開相加，所得的和即為相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。

【例1-1】將二進(jìn)制數(shù)(10101.11)2轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。解：(1011.11)2＝1×24＋0×23+1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1＋1×2-

2＝(21.75)10

【例1-2】將八進(jìn)制數(shù)(237)8轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。解:(237)8＝2×82+3×81+7×80＝(159)10

【例1-3】將十六進(jìn)制數(shù)(2FA)16轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。解:(2FA)16＝2×162+F×161+A×160＝2×162＋15×161+10×160＝(762)102．十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制數(shù)（1）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換規(guī)則：“除R取余法”。用十進(jìn)制數(shù)反復(fù)地除以R，直到商為0。將所得余數(shù)按由下而上排列。（2）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換規(guī)則：“乘R取整法”。用十進(jìn)制小數(shù)乘以R，取乘積的整數(shù)部分，將剩下的小數(shù)部分再乘以R，重復(fù)以上過程，直至乘積的小數(shù)部分為0或滿足轉(zhuǎn)換精度要求為止，最后將取得的整數(shù)由上而下排列。

【例1-4】將十進(jìn)制數(shù)(164)10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)數(shù)。解:余數(shù)

結(jié)果：(164)10＝(10100100)2

21640（最低位）

2820241122002100251220211（最高位）0

【例1-5】將十進(jìn)制數(shù)(267)10轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。解:余數(shù)結(jié)果：(267)10＝(413)8

82673（最低位）8331844（最高位）0

【例1-6】將十進(jìn)制數(shù)(398)10轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。解:余數(shù)結(jié)果：(398)10＝(18E)16

839814(E)（最低位）8248811（最高位）0

十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制小數(shù)：“乘R取整法”。用十進(jìn)制小數(shù)乘以R，取乘積的整數(shù)部分，將剩下的小數(shù)部分再乘以R，重復(fù)以上過程，直至乘積的小數(shù)部分為0或滿足轉(zhuǎn)換精度要求為止，最后將取得的整數(shù)由上而下排列?！纠?-7】將十進(jìn)制數(shù)(0.125)10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。解:0.125×2＝0.25 取整0(最高位)0.25×2＝0.5 取整00.5×2＝1.0 取整1(最低位)

結(jié)果：(0.125)10＝(0.001)2。

【例1-8】將十進(jìn)制數(shù)(0.3125)10轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。解:0.3125×8＝2.5 取整2(最高位)0.5×8＝4.0 取整4(最低位)

結(jié)果：(0.3125)10＝(0.24)8。

【例1-9】將十進(jìn)制數(shù)(0.95)10轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。解:0.95×16＝15.2 取整15(F)(最高位)0.2×16＝3.2 取整30.2×16＝3.2 取整3(最低位)

若精度要求轉(zhuǎn)換到三位小數(shù)結(jié)果：(0.95)10＝(0.F33)2。

【例1-10】將(164.125)10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。解: (164)10＝(10100100)2

(0.125)10＝(0.001)2所以(164.125)10＝(10100100.001)2

一個(gè)十進(jìn)制數(shù)既有整數(shù)部分，又包括小數(shù)部分，要將其轉(zhuǎn)換成非十進(jìn)制數(shù)，可將該十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后將兩個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)果合起來即可。3．二進(jìn)制數(shù)與八、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換每一位八進(jìn)制數(shù)與三位二進(jìn)制數(shù)相對(duì)應(yīng)。每一位十六進(jìn)制數(shù)與四位二進(jìn)制數(shù)相對(duì)應(yīng)。二進(jìn)制數(shù)的分組位置：以小數(shù)點(diǎn)為界分別向左向右三位（或四位）一組，不足三位（或四位）用0補(bǔ)足。

【例1-11】將二進(jìn)制數(shù)(1100110101.01101)2轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)。解:001100110101.011010↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓1465.32結(jié)果：(1100110101.01101)2＝(1465.32)8

【例1-12】將二進(jìn)制數(shù)(1011000101.101101101)2

轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。解:001011000101.101101101000↓↓ ↓ ↓ ↓↓2C5.B68結(jié)果：(1011000101.101101101)2＝(2C5.B68)16

【例1-13】將八進(jìn)制數(shù)(5162.73)8轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。解:5162.73↓ ↓↓↓ ↓↓ 101001110010.111011結(jié)果：(5162.73)8＝(101001110010.111011)2

【例1-14】將(5BF.84)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。解:5BF.84↓ ↓ ↓ ↓ ↓010110111111.10000100

結(jié)果：(5BF.84)16＝(10110111111.100001)2

４．八進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的

相互轉(zhuǎn)換可借助二進(jìn)制或十進(jìn)制作為橋梁來進(jìn)行。

例如：(732)8=(111011010)2=(1DA)16

1.2.4計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方法

計(jì)算機(jī)中數(shù)的正負(fù)用高位字節(jié)的最高位來表示，正數(shù)用“0”表示，負(fù)數(shù)用“1”表示，稱為符號(hào)位。這種把符號(hào)數(shù)值化了的數(shù)，其符號(hào)和數(shù)字都用二