大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)-課件

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E-MAIL:11第一章信息社會(huì)與計(jì)算機(jī)1.1信息與信息科學(xué)1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用1.3信息在計(jì)算機(jī)中的表示與編碼1.4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.5計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)2第一章信息社會(huì)與計(jì)算機(jī)2精品資料3精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會(huì)認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當(dāng)空照，花兒對(duì)我笑，小鳥說早早早……”441.1信息與信息科學(xué)1.1.1信息及其主要特性知識(shí)點(diǎn)了解信息的概念了解信息與數(shù)據(jù)的區(qū)別51.1信息與信息科學(xué)5信息的概念信息一詞來源于拉丁文“Information”，且在英語、法語、德語、西班牙語中同詞，在俄語、南斯拉夫語中同音，可見它在全球范圍內(nèi)使用的廣泛一致性。就一般意義而言，信息可以理解為消息、情報(bào)、見聞、通知、報(bào)告、知識(shí)、事實(shí)、賦予某種意義的數(shù)據(jù)等等。從廣義上講，信息是人類一切生存活動(dòng)和自然存在所傳達(dá)的信號(hào)和消息，是人類社會(huì)所創(chuàng)造的全部知識(shí)的總和。6信息的概念6信息的概念隨著時(shí)間的推移，時(shí)代將不斷地賦予信息以新的含義。現(xiàn)代信息的概念已經(jīng)和半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等含義密切地聯(lián)系在一起。計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)能幫助人類更好地存儲(chǔ)信息、處理信息和傳輸信息。從計(jì)算機(jī)科學(xué)的角度研究，信息可包含兩個(gè)基本含義：一是經(jīng)過計(jì)算機(jī)技術(shù)處理的資料和數(shù)據(jù)（文字、聲音、影像、圖形等）；二是經(jīng)過科學(xué)收集、存儲(chǔ)、分類、檢測等處理后的信息產(chǎn)品的集合。7信息的概念7信息和數(shù)據(jù)的區(qū)別數(shù)據(jù)應(yīng)該是原始的、廣義的、可鑒別的抽象符號(hào)，可以用來描述事物的屬性、狀態(tài)、程度、方式等。數(shù)據(jù)符號(hào)單獨(dú)表示時(shí)沒有任何含義，只有放入特定場合進(jìn)行解釋和加工才有意義并升華為信息。

數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。8信息和數(shù)據(jù)的區(qū)別8信息的概念信息是用數(shù)據(jù)作為載體來描述和表示的客觀現(xiàn)象；信息可以用數(shù)值、文字、聲音、圖形、影像等多種形式表示；信息是對(duì)數(shù)據(jù)加工處理提煉的結(jié)果，是對(duì)人類有用的知識(shí)；信息是具有含義的符號(hào)或消息，數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)內(nèi)信息的載體。9信息的概念91.1.2信息技術(shù)知識(shí)點(diǎn)了解人類社會(huì)經(jīng)歷的四次信息技術(shù)革命了解信息技術(shù)的核心技術(shù)了解現(xiàn)代信息技術(shù)的主要技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)中主要技術(shù)產(chǎn)品了解計(jì)算科學(xué)的研究領(lǐng)域和學(xué)科體系結(jié)構(gòu)的三個(gè)層面。101.1.2信息技術(shù)10信息技術(shù)的概念信息技術(shù)是人類開發(fā)和利用信息的方法和手段，既包括信息的產(chǎn)生、收集、存儲(chǔ)、表示、檢測和處理方面的技術(shù)，也包括信息的變換、傳遞、提取、顯示、識(shí)別、控制和利用等方面的技術(shù)。具體地說，信息技術(shù)包括了計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件開發(fā)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)和多媒體技術(shù)等內(nèi)容，而傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和新材料技術(shù)等則屬于信息技術(shù)的相關(guān)技術(shù)。信息技術(shù)的核心技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)。11信息技術(shù)的概念11四次信息技術(shù)革命人類社會(huì)經(jīng)歷的四次信息技術(shù)革命：第一次是創(chuàng)造了語言和文字，人與人之間的溝通成為可能，信息交流得已實(shí)現(xiàn)；第二次是造紙術(shù)和印刷術(shù)的出現(xiàn)，使得信息和知識(shí)可以大量生產(chǎn)、存儲(chǔ)和流通，擴(kuò)大了信息傳播和利用的范圍；第三次是電報(bào)、電話、電視及其它通信技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用，信息傳遞手段的歷史性變革結(jié)束了單純靠驛站和烽火傳遞信息的歷史，加快了信息的傳遞速度；第四次是計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)在信息領(lǐng)域中的應(yīng)用，使得信息處理和傳輸?shù)乃俣群腿祟惱眯畔⒌哪芰Χ嫉玫搅丝涨暗奶岣摺?2四次信息技術(shù)革命12現(xiàn)代信息技術(shù)現(xiàn)代信息技術(shù)包括如下四類技術(shù)：電子信息技術(shù)：如電子感測技術(shù)、電子通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子控制技術(shù)等；量子信息技術(shù)：如量子計(jì)算機(jī)技術(shù)等；激光信息技術(shù)：如激光遙感、光導(dǎo)纖維通信、激光全息存儲(chǔ)、激光控制技術(shù)和激光計(jì)算機(jī)等；生物信息技術(shù)：如生物開關(guān)器件、生物存儲(chǔ)器件、生物邏輯器件和生物計(jì)算機(jī)等等。13現(xiàn)代信息技術(shù)13信息產(chǎn)業(yè)中主要技術(shù)產(chǎn)品信息技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)和促進(jìn)了信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前信息產(chǎn)業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，其主要技術(shù)和產(chǎn)品范圍包括有：多媒體技術(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理技術(shù)傳輸技術(shù)14信息產(chǎn)業(yè)中主要技術(shù)產(chǎn)品141.1.3信息科學(xué)信息科學(xué)是以信息為主要研究對(duì)象,由信息論、控制論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、仿生學(xué)、系統(tǒng)工程與人工智能等學(xué)科互相滲透、互相結(jié)合而形成的。信息科學(xué)又稱為信息工程。信息和控制是信息科學(xué)的基礎(chǔ)和核心?？刂凭褪歉鶕?jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和要求對(duì)信息加工、變換和利用。151.1.3信息科學(xué)15信息科學(xué)研究的領(lǐng)域集中在以下六個(gè)方面：信源理論和信息的獲取。信息的傳輸、存儲(chǔ)、檢索、變換和處理。信號(hào)的測量、分析、處理和顯示。模式信息處理知識(shí)信息處理決策和控制16信息科學(xué)研究的領(lǐng)域集中在以下六個(gè)方面：161.1.4信息化社會(huì)與信息素養(yǎng)信息化社會(huì)的主要特征：知識(shí)含量高（HighlyKnowledgeBased）技術(shù)多樣性（AbundanceofTechnologies）業(yè)務(wù)綜合性（IntegrityofServices）行業(yè)融合性（ConvergenceofIndustries）市場競爭性（CompetitionofMarket）用戶選擇性（ChoiceofUsers）171.1.4信息化社會(huì)與信息素養(yǎng)17信息產(chǎn)業(yè)的內(nèi)涵關(guān)于信息產(chǎn)業(yè)的定義，目前還沒有一個(gè)為世界各國公認(rèn)的統(tǒng)一定義。在我國信息產(chǎn)業(yè)部2000年編寫的《信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)》一書中，把信息產(chǎn)業(yè)定義為“社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中從事信息技術(shù)、設(shè)備、產(chǎn)品的生產(chǎn)以及提供信息服務(wù)的產(chǎn)業(yè)部門的統(tǒng)稱，是一個(gè)包括信息采集、生產(chǎn)、檢測、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、傳遞、處理、分配、應(yīng)用等門類眾多的產(chǎn)業(yè)群”。信息產(chǎn)業(yè)的概念是一個(gè)隨時(shí)間推移不斷發(fā)展著的動(dòng)態(tài)概念。18信息產(chǎn)業(yè)的內(nèi)涵18信息產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)信息產(chǎn)業(yè)具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：信息產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)?？萍紕?chuàng)新含量高。信息產(chǎn)業(yè)是知識(shí)、智力和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，要求從業(yè)人員具有較高的知識(shí)、文化、技術(shù)、技能水平和良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。高投入、高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)。高滲透性和高帶動(dòng)性。19信息產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)191.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展計(jì)算機(jī)的分類與特點(diǎn)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用201.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用201.2.1計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展知識(shí)點(diǎn)了解第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生了解計(jì)算機(jī)發(fā)展的四代變化211.2.1計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展21信息學(xué)科的幾位理論奠基者與圖靈獎(jiǎng)首先：了解信息學(xué)科的三位理論奠基者了解圖靈獎(jiǎng)22信息學(xué)科的幾位理論奠基者與圖靈獎(jiǎng)22信息論的創(chuàng)始人——香農(nóng)史勞德·埃爾伍德·香農(nóng)（ClaudeElwoodShannon，1916-2001）美國數(shù)學(xué)家，信息論的創(chuàng)始人。1940年獲麻省理工學(xué)院數(shù)學(xué)博士學(xué)位和電子工程碩士學(xué)位，1941年進(jìn)入貝爾實(shí)驗(yàn)室數(shù)學(xué)部工作。23信息論的創(chuàng)始人——香農(nóng)23香農(nóng)在貝爾實(shí)驗(yàn)室工作期間，先后發(fā)表了《通信的數(shù)學(xué)原理》和《噪聲下的通信》兩篇論文，明確地表達(dá)了在不同噪聲情況下傳輸速率與失真的定量關(guān)系的公式。經(jīng)典地闡明了通信的基本問題，提出了通信系統(tǒng)的模型，給出了信息量的數(shù)學(xué)表達(dá)式，解決了信道容量、信源統(tǒng)計(jì)特性、信源編碼、信道編碼、信息度量和信道容量與噪聲的關(guān)系等有關(guān)精確傳送通信符號(hào)的基本技術(shù)問題。香農(nóng)認(rèn)為：信息是有秩序的量度，是人們對(duì)事物了解的不確定性的消除或減少。信息是對(duì)組織程度的一種測度，信息能使物質(zhì)系統(tǒng)有序性增強(qiáng)，減少破壞、混亂和噪音。即：信息是能夠減少或消除不確定性的東西24香農(nóng)在貝爾實(shí)驗(yàn)室工作期間，先后發(fā)表了《通信的數(shù)學(xué)原理》和《噪2.計(jì)算機(jī)科學(xué)的奠基人—圖靈艾倫·圖靈（A.M.Turing，1912—1954）是英國數(shù)學(xué)家，計(jì)算機(jī)科學(xué)的創(chuàng)始人。1936年因發(fā)表的論文《論可計(jì)算數(shù)及其在判定問題中的應(yīng)用》而獲得史密斯獎(jiǎng)。該文提出了一種描述計(jì)算過程的數(shù)學(xué)模型，即著名的理論計(jì)算機(jī)抽象模型，可以把推理化作一些簡單的機(jī)械動(dòng)作，后來人們把這個(gè)模型稱之為圖靈機(jī)。252.計(jì)算機(jī)科學(xué)的奠基人—圖靈25圖靈機(jī)圖靈機(jī)分為確定型與非確定型兩大類，每類中有單帶、多帶等許多變種（其計(jì)算能力是等價(jià)的）。一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的確定型單帶圖靈機(jī)，由一條雙向可無限長地被分為一個(gè)個(gè)小方格的磁帶、一個(gè)有限狀態(tài)控制器和一個(gè)讀寫磁頭構(gòu)成。圖靈論題認(rèn)為，所有能稱為可計(jì)算的函數(shù)恰恰就是用圖靈機(jī)可計(jì)算的函數(shù)。有限狀態(tài)控制器q1q2q3q4q5…DATABD…讀寫磁頭磁帶26圖靈機(jī)有限狀態(tài)控制器…DAT1950年圖靈發(fā)表了《計(jì)算機(jī)和智能》的論文，為計(jì)算機(jī)科學(xué)做出了又一杰出貢獻(xiàn)。該論文闡明了計(jì)算機(jī)可以有智能的思想，并提出了測試機(jī)器是否有智能的方法。即讓一個(gè)人提出問題，分別由其他人和計(jì)算機(jī)來回答；如果這個(gè)人辨別不出回答者是人還是機(jī)器，則可認(rèn)為這部機(jī)器有智能。這就是有名的圖靈測試。由于圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)所做出的一系列原創(chuàng)性杰出貢獻(xiàn)，他1951年當(dāng)選為英國皇家學(xué)會(huì)院士。271950年圖靈發(fā)表了《計(jì)算機(jī)和智能》的論文，為計(jì)算機(jī)科學(xué)做出3.存儲(chǔ)程序式計(jì)算機(jī)之父—馮·諾依曼馮·諾依曼（JohnvonNeuman，1903—1957）是匈牙利的美籍?dāng)?shù)學(xué)家，存儲(chǔ)程序式計(jì)算機(jī)的創(chuàng)始人。1946年提出了更加完善的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告《電子計(jì)算機(jī)邏輯設(shè)計(jì)初探》，并開始研制存儲(chǔ)程序式的計(jì)算機(jī)EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticCalclator）該機(jī)在賓夕法尼亞大學(xué)的莫爾學(xué)院研制成功。283.存儲(chǔ)程序式計(jì)算機(jī)之父—馮·諾依曼28馮·諾依曼計(jì)算機(jī)馮·諾依曼提出并實(shí)現(xiàn)了的計(jì)算機(jī)工作模式可以簡單地歸結(jié)為：存儲(chǔ)程序，順序控制。馮·諾依曼計(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)備五部分組成的存儲(chǔ)程序式計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。馮·諾依曼計(jì)算機(jī)它導(dǎo)致了現(xiàn)代意義上的計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展，成為后來人們?cè)O(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的主要依據(jù)。29馮·諾依曼計(jì)算機(jī)294.圖靈獎(jiǎng)ACM（美國計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)，成立于1947年9月15日）在1966年紀(jì)念計(jì)算機(jī)誕生20周年時(shí)，決定設(shè)立計(jì)算機(jī)科學(xué)界的第一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)并命名為圖靈獎(jiǎng)，以紀(jì)念這位計(jì)算機(jī)科學(xué)之父。圖靈獎(jiǎng)每年評(píng)選并頒獎(jiǎng)一次，獎(jiǎng)金額度為25000美元，由計(jì)算機(jī)界的一些大企業(yè)提供。圖靈獎(jiǎng)被譽(yù)為計(jì)算機(jī)科學(xué)界的諾貝爾獎(jiǎng)，專門獎(jiǎng)勵(lì)那些在計(jì)算機(jī)科學(xué)研究中做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)、推動(dòng)了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的杰出科學(xué)家，偏重于在計(jì)算機(jī)科學(xué)理論和軟件方面做出杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。截止2003年圖靈獎(jiǎng)已經(jīng)頒發(fā)了38屆，45位計(jì)算機(jī)科學(xué)家獲此殊榮。304.圖靈獎(jiǎng)301.2.1計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展知識(shí)點(diǎn)了解第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生了解計(jì)算機(jī)發(fā)展的四代變化311.2.1計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展31第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC，是由美國賓夕法尼亞大學(xué)的物理學(xué)家莫奇利(JohnW．Mauehly)博士和?？颂?J．PresperEckert)博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組設(shè)計(jì)制造的，于1946年2月正式通過驗(yàn)收并投入運(yùn)行。它還不具備現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的主要原理特征——存儲(chǔ)程序和程序控制的原理特征。世界上第一臺(tái)按存儲(chǔ)程序功能設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)是由曾擔(dān)任ENIAC小組顧問的著名美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼(Von·Neumann)博士領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)的叫EDVAC(譯作“埃德瓦克”)的計(jì)算機(jī)，從1946年開始設(shè)計(jì)，于1950年研制成功。與ENIAC相比，它的主要改進(jìn)有兩點(diǎn)：采用了二進(jìn)制；使用汞延遲線作存儲(chǔ)器。指令和程序可存入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，提高了運(yùn)行效率。世界上第一臺(tái)投入運(yùn)行的存儲(chǔ)程序式的電子計(jì)算機(jī)EDSAC(譯作“埃德沙克”)是由英國劍橋大學(xué)的維爾克斯(M．V．Wilkes)教授在接受了馮·諾依曼的存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)思想后于1947年開始領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)的，并于1949年5月制成并投入運(yùn)行，比EDVAC早一年多。32第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生32第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生ENIAC它使用了18000個(gè)電子管，10000個(gè)電容，7000個(gè)電阻，功率150千瓦，占地170m2，重量約30噸，運(yùn)算速度為每秒5000次加減運(yùn)算。

第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC33第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC33電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段劃分通常按照計(jì)算機(jī)中所采用的電子邏輯器件，分成四個(gè)階段。第一代計(jì)算機(jī)——電子管計(jì)算機(jī)(從ENIAC問世至20世紀(jì)50年代后期)第二代計(jì)算機(jī)——晶體管計(jì)算機(jī)(20世紀(jì)50年代中期至60年代中期)第三代計(jì)算機(jī)——中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(20世紀(jì)60年代中期至70年代初期)第四代計(jì)算機(jī)——大規(guī)模超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(20世紀(jì)70年代初期至現(xiàn)在)目前，美、日等國家正在投入大量的人力和物力積極研制新一代計(jì)算機(jī)，如支持邏輯推理和支持知識(shí)庫的智能計(jì)算機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)等34電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展34

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應(yīng)用第一代電子管機(jī)器語言、匯編語言軍事與科研第二代晶體管高級(jí)語言、操作系統(tǒng)科學(xué)計(jì)算第三代集成電路多種高級(jí)語言、完善操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與過程控制第四代大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言、面向?qū)ο蟮恼Z言、網(wǎng)絡(luò)編程語言人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信與網(wǎng)頁制作35第一代電子管機(jī)器語言、匯編語言軍事與科研第二代1.2.2計(jì)算機(jī)的分類與特點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)了解計(jì)算機(jī)的分類理解計(jì)算機(jī)的的特點(diǎn)361.2.2計(jì)算機(jī)的分類與特點(diǎn)36計(jì)算機(jī)的分類按運(yùn)算對(duì)象可把電子計(jì)算機(jī)分為電子數(shù)字計(jì)算機(jī)電子模擬計(jì)算機(jī)混合式電子計(jì)算機(jī)37計(jì)算機(jī)的分類37計(jì)算機(jī)的分類按計(jì)算機(jī)的規(guī)模和性能來分，可以把計(jì)算機(jī)分為巨型機(jī)大型機(jī)中型機(jī)小型機(jī)工作站微機(jī)38計(jì)算機(jī)的分類38計(jì)算機(jī)的分類按計(jì)算機(jī)的用途來分，可以把計(jì)算機(jī)分為通用計(jì)算機(jī)專用計(jì)算機(jī)上述各種類型的計(jì)算機(jī)原則上都屬于馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，統(tǒng)稱之為傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的基本工作方式是順序執(zhí)行指令的串行方式，導(dǎo)致了其在并行處理、字符處理和知識(shí)處理等方面的低效能。為了突破馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的局限性，二十世紀(jì)七、八十年代先后開發(fā)出不少有別于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的非傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。39計(jì)算機(jī)的分類39計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)運(yùn)算速度快。計(jì)算精度高。存儲(chǔ)容量大。判斷能力強(qiáng)?？煽啃愿摺?0計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)401.2.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢巨型化微型化網(wǎng)絡(luò)化智能化多媒體化411.2.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢41現(xiàn)代信息技術(shù)包括如下四類技術(shù)：電子信息技術(shù)：如電子感測技術(shù)、電子通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子控制技術(shù)等；量子信息技術(shù)：如量子計(jì)算機(jī)技術(shù)等；激光信息技術(shù)：如激光遙感、光導(dǎo)纖維通信、激光全息存儲(chǔ)、激光控制技術(shù)和激光計(jì)算機(jī)等；生物信息技術(shù)：如生物開關(guān)器件、生物存儲(chǔ)器件、生物邏輯器件和生物計(jì)算機(jī)等等。

42現(xiàn)代信息技術(shù)包括如下四類技術(shù)：421.2.4計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)中的應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的觸角已遍及國計(jì)民生各個(gè)領(lǐng)域的方方面面，大到航空航天宇宙探密，小到日常的學(xué)習(xí)、工作、生活和娛樂，幾乎無所不包。我們把它大致歸納為如下幾個(gè)主要的應(yīng)用方面：科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理；信息處理與管理：計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制與仿真系統(tǒng)；人工智能；電子商務(wù)、電子政務(wù)及其它應(yīng)用。431.2.4計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)中的應(yīng)用431.3信息在計(jì)算機(jī)中的表示與編碼知識(shí)點(diǎn)：信息的表示。數(shù)制轉(zhuǎn)換。441.3信息在計(jì)算機(jī)中的表示與編碼441.3.1信息在計(jì)算機(jī)中的表示計(jì)算機(jī)內(nèi)部是個(gè)二進(jìn)制數(shù)字世界，換名話說計(jì)算機(jī)只認(rèn)識(shí)0和1兩個(gè)字。那么人機(jī)如何對(duì)話呢？數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單位計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)常用單位：位、字節(jié)、字位（Bit）：計(jì)算機(jī)最小的數(shù)據(jù)單位是二進(jìn)制位，也是數(shù)據(jù)編碼的最小單位。字節(jié)（Byte）：連續(xù)的8個(gè)二進(jìn)制位構(gòu)成一個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)的存取是按字節(jié)進(jìn)行的。計(jì)算機(jī)中最小的信息單位。字（Word）：數(shù)據(jù)處理時(shí)，一次存取、加工、傳送的數(shù)據(jù)長度，一個(gè)字由若干字節(jié)組成。451.3.1信息在計(jì)算機(jī)中的表示45位字，字長字節(jié)（8位）字長：表示字大小的單位。計(jì)算機(jī)CPU一次性處理的二進(jìn)制位數(shù),是計(jì)算機(jī)性能的重要指標(biāo)。字長通常有16、32、64位。例如Pentium4系列機(jī)的字長為32位。46位字，字長字節(jié)（8位）字長：表示字大小的單位。計(jì)算機(jī)CPU一1.3.2信息編碼知識(shí)點(diǎn)熟練掌握8421碼、余3碼、原碼、反碼、補(bǔ)碼的編碼方法理解計(jì)算機(jī)中的信息編碼方法471.3.2信息編碼47二—十進(jìn)制人們習(xí)慣于使用十進(jìn)制，而在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制，這就需要把人們?cè)诔绦蛑惺褂玫氖M(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式。人們希望把這種轉(zhuǎn)換工作交由計(jì)算機(jī)來完成，這就需要一種十進(jìn)制與二進(jìn)制之間的過渡性進(jìn)位制，用來解決十進(jìn)制數(shù)的輸入問題，這種過渡性進(jìn)位制稱作二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制，簡稱為二—十進(jìn)制。48二—十進(jìn)制48二—十進(jìn)制在二—十進(jìn)制中，每一位十進(jìn)制數(shù)碼均用四位二進(jìn)制數(shù)碼來表示。由于四位二進(jìn)制數(shù)碼可以表示十六種（24=16）不同的狀態(tài)，而一個(gè)十進(jìn)制數(shù)的位只可能有十種不同的狀態(tài)，所以用四位二進(jìn)制數(shù)碼來表示一位十進(jìn)制碼時(shí)可以有多種組合方式，且任一種組合方式均有六種狀態(tài)是多余的。常用的二—十進(jìn)制編碼方法有8421碼和余3碼兩種。49二—十進(jìn)制498421碼

8421碼是一種最簡單最自然的編碼方法，四位二進(jìn)制位上的權(quán)值分別為8、4、2和1。例如十進(jìn)制數(shù)6185寫成8421碼為0110000110000101它在形式上象二進(jìn)制數(shù)，但并不是真正的二進(jìn)制數(shù)。與十進(jìn)制數(shù)6185等價(jià)的二進(jìn)制數(shù)為11508421碼50余3碼

余3碼是為了解決表示十進(jìn)制數(shù)字的四位二進(jìn)制位上的負(fù)載平衡問題而提出的，每個(gè)十進(jìn)制數(shù)字的余3碼為該數(shù)字加3后轉(zhuǎn)換得到的四位二進(jìn)制數(shù)。例如十進(jìn)制數(shù)6185的余3碼為

100101001011100051余3碼51ASCII碼ASCII碼（美國國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼AmericanStandardCodeforInformationInterchange，簡稱ASCII碼）本來是一個(gè)信息交換編碼的國家標(biāo)準(zhǔn)，后來被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織接受，成為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO646，又稱為國際5號(hào)碼。ASCII碼采用7位二進(jìn)制編碼，可以表示128個(gè)字符。字符分為圖形字符與控制字符兩類。圖形字符包括數(shù)字、字母、運(yùn)算符號(hào)、商用符號(hào)等。34個(gè)功能/控制符，94個(gè)字符為信息符;其中：A的ASCII碼值為65，a的ASCII碼值為97,0的ASCII碼值為48。52ASCII碼52中文信息編碼及標(biāo)準(zhǔn)

由于計(jì)算機(jī)是采用二進(jìn)制的存儲(chǔ)方式，所以必須將漢字代碼化，即對(duì)漢字進(jìn)行編碼。計(jì)算機(jī)對(duì)漢字的處理過程分為輸入、內(nèi)部處理及輸出這三個(gè)主要環(huán)節(jié)。每個(gè)漢字的編碼都包括輸入碼、交換碼、內(nèi)部碼和字形碼。在計(jì)算機(jī)的漢字信息處理系統(tǒng)中，處理漢字時(shí)要進(jìn)行如下的代碼轉(zhuǎn)換：輸入碼→交換碼→內(nèi)部碼→字形碼。53中文信息編碼及標(biāo)準(zhǔn)53中文信息編碼及標(biāo)準(zhǔn)

內(nèi)部碼是漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)的基本表示形式，是計(jì)算機(jī)對(duì)漢字進(jìn)行識(shí)別、存儲(chǔ)、處理和傳輸所用的編碼。內(nèi)部碼也是雙字節(jié)編碼，將國標(biāo)碼兩個(gè)字節(jié)的最高位都置為“1”，即轉(zhuǎn)換成漢字的內(nèi)部碼。以漢字“大”為例，其機(jī)內(nèi)碼如下圖。54中文信息編碼及標(biāo)準(zhǔn)54中文信息編碼及標(biāo)準(zhǔn)

字形碼也叫輸出碼漢字顯示或打印字庫，以點(diǎn)陣方式輸出。如：16×16點(diǎn)陣，32×32點(diǎn)陣，48×48點(diǎn)陣等。以“E”的8×8點(diǎn)陣字形碼為例，如下圖所示：·55中文信息編碼及標(biāo)準(zhǔn)·551.3.3數(shù)制及其轉(zhuǎn)換知識(shí)點(diǎn)了解進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其特點(diǎn)掌握不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換方法理解計(jì)算機(jī)中為什么要采用二進(jìn)制561.3.3數(shù)制及其轉(zhuǎn)換56在計(jì)算機(jī)中，各種信息數(shù)據(jù)（包括數(shù)值數(shù)據(jù)、符號(hào)、圖形、圖像、聲音和其它媒體數(shù)據(jù)）的存儲(chǔ)和表示都是采用二進(jìn)制形式進(jìn)行的，其運(yùn)算和處理也都是以二進(jìn)制信息的運(yùn)算和處理為基礎(chǔ)的。57在計(jì)算機(jī)中，各種信息數(shù)據(jù)（包括數(shù)值數(shù)據(jù)、符號(hào)、圖形、圖像、聲在計(jì)算機(jī)中為什么要采用二進(jìn)制在計(jì)算機(jī)中之所以采用二進(jìn)制，是因?yàn)槎M(jìn)制具有一系列優(yōu)于我們常用的十進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn)：二進(jìn)制數(shù)容易在計(jì)算機(jī)中表示二進(jìn)制數(shù)只有0和1兩種數(shù)字，只要找到具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的元件，就可以用來表示二進(jìn)數(shù)。但要找到具有十種穩(wěn)定狀態(tài)的元件來表示十進(jìn)制數(shù)就非常困難了。二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算比較簡單二進(jìn)制的加法、減法、乘法和除法運(yùn)算都比較簡單。加法只須四句口訣：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10；乘法也只須四句口訣：0*0=0，0*1=0，1*0=0，1*1=1；而相應(yīng)地十進(jìn)制加法和乘法的口訣應(yīng)為各100句。58在計(jì)算機(jī)中為什么要采用二進(jìn)制58在計(jì)算機(jī)中用二進(jìn)制可以節(jié)省設(shè)備

例如若采用十進(jìn)制表示0～999之間的數(shù)需要三位設(shè)備每位十個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)總數(shù)為3*10=30；若采用二進(jìn)制表示同樣大小范圍的數(shù)，即二進(jìn)制數(shù)0～1111100111，則需要十位設(shè)備每位兩個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)總數(shù)為10*2=20。由此可見二進(jìn)制比十進(jìn)制節(jié)省設(shè)備。易于采用邏輯代數(shù)

采用二進(jìn)制數(shù)，就可以在分析和設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)時(shí)采用邏輯代數(shù)，有利于節(jié)省設(shè)備、提高速度、提高可靠性；就可以在使用計(jì)算機(jī)時(shí)利用邏輯代數(shù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算（含關(guān)系運(yùn)算），使計(jì)算機(jī)具有邏輯判斷能力解決較復(fù)雜應(yīng)用問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人工智能等高級(jí)應(yīng)用。59在計(jì)算機(jī)中用二進(jìn)制可以節(jié)省設(shè)備59R進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)設(shè)任意一種進(jìn)位記數(shù)制，辟如R進(jìn)制，它也具有與十進(jìn)制相類似的三個(gè)特點(diǎn)：R進(jìn)制的基為R，每一個(gè)數(shù)都可以用0、1、2、…、R-1這R個(gè)數(shù)字來表示；R進(jìn)制的進(jìn)位規(guī)律是“逢R進(jìn)一”，借位規(guī)律是“借一當(dāng)R”；R進(jìn)制數(shù)所表示的量值大小與各位數(shù)字的大小和相應(yīng)位的權(quán)值大小均有關(guān)系，即其中ai表示第i位上的數(shù)字，Ri表示第i位的權(quán)值，-m≤i≤n60R進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)其中ai表示第i位上的數(shù)字，Ri表示第i位的權(quán)二進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)

二進(jìn)制的基為2，每一個(gè)二進(jìn)制數(shù)可以用0和1兩個(gè)數(shù)字來表示；進(jìn)位規(guī)律是“逢二進(jìn)一”，借位規(guī)律是“借一當(dāng)二”；按照上述數(shù)位編號(hào)，第i位上的權(quán)值為2i（-m≤i≤n），一個(gè)二進(jìn)制所表示的量值為61二進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)61二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)（簡記作2

10）2

10的方法是“按權(quán)展開相加”，即利用下式進(jìn)行：

例如，(11001)2=1*24+1*23+0*22+0*21+1*20=16+8+0+0+1=(25)10又如，(101.1011)2=1*22+0*21+1*20+1*2-1+0*2-2+1*2-3+1*2-4=4+0+1+0.5+0+0.125+0.0625=(5.6875)1062二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換例如，(11001)2=1*2十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)（簡記作10

2）

10

2的方法是分為整數(shù)部分和小數(shù)部分兩個(gè)部分來進(jìn)行的，整數(shù)部分采用除2取余法轉(zhuǎn)換，小數(shù)部分采用乘2取整法轉(zhuǎn)換。用除2取余法對(duì)整數(shù)部分轉(zhuǎn)換的口訣是：“除2取余，逆序排列”。例如：對(duì)于25，可按如下方法轉(zhuǎn)換得(25)10=(11001)2。

6363十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)（簡記作10

2）的小數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法:

用乘2取整法對(duì)小數(shù)部分轉(zhuǎn)換的口訣是：“乘2取整，順序排列”。例如：對(duì)于0.15625，可按如下方法轉(zhuǎn)換得(0.15625)10=(0.00101)2

6464由于在乘2取整的過程中積始終不會(huì)為0，故需要按精度要求進(jìn)行舍入處理，常用的舍入處理方法為截?cái)喾ǎ◤挠行粩?shù)之后截?cái)啵┖?舍1入法（類似于十進(jìn)制的四舍五入法，按有效位數(shù)的下一位0舍1入），如上例若保留小數(shù)點(diǎn)后七位，截?cái)喾?0.6)10=(0.1001100)2，舍入法為(0.6)10=(0.1001101)2。對(duì)于既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分的十進(jìn)制小數(shù)可分整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換，如25.15625可按下式轉(zhuǎn)換得(25.15625)10=(11001.00101)265由于在乘2取整的過程中積始終不會(huì)為0，故需要按精度要求進(jìn)行舍為了彌補(bǔ)二進(jìn)制位數(shù)多讀寫不便易出錯(cuò)的缺點(diǎn)，在實(shí)際使用中（如用機(jī)器語言或匯編語言編程時(shí)）常采用八進(jìn)制或十六進(jìn)制的表示方法。八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制的基為8，具有0、1、2、3、4、5、6、7這八個(gè)數(shù)字；進(jìn)位規(guī)律是“逢八進(jìn)一”，借位規(guī)律是“借一當(dāng)八”；對(duì)于一般形式anan-1…a1a0.a-1a-2…a-m的八進(jìn)制數(shù)，第i位的數(shù)字為ai，其權(quán)值為8i，所表示的量值為ai*8i，整個(gè)數(shù)表示的總量值為

66為了彌補(bǔ)二進(jìn)制位數(shù)多讀寫不便易出錯(cuò)的缺點(diǎn)，在實(shí)際使用中（如用二、八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換2

8把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制的口訣是“三位分組，逐組轉(zhuǎn)換”，即從小數(shù)點(diǎn)起分別向前后兩個(gè)方向三位一組，不足三位時(shí)用0補(bǔ)足，逐組讀出或?qū)懗銎渲导纯伞?/p>

(10101100101.1011011)2

=(010101100101.101101100)2

=(2545.554)8

000~0001~1010~2011~3100~4101~5110~6111~767二、八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換(10101100101.1018

2

把八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的口訣是“一位分三”，即把一位八進(jìn)制數(shù)字用三位二進(jìn)制來表示即可。

(57.24)8

=(101111.010100)2

=(101111.0101)2

000~0001~1010~2011~3100~4101~5110~6111~76882(57.24)8=(101111.0101002

16

把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制時(shí)，口訣是“四位分組，逐組轉(zhuǎn)換”，即從小數(shù)點(diǎn)起分別向前后兩個(gè)方向四位一組，不足四位時(shí)用0補(bǔ)足，逐組讀出或?qū)懗黾纯伞?/p>

(10101100101.1011011)2

=(010101100101.10110110)2

=(565.B6)16

0000~00001~10010~20011~30100~40101~50110~60111~71000~81001~91010~A1011~B1100~C1101~D1110~E1111~F69216(10101100101.1011011)2=(016

2

把十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制時(shí)的口訣是“一位寫四”，即把一位十六進(jìn)制數(shù)字用四位二進(jìn)制來表示即可。

(57.24)16

=(01010111.00100100)2

=(1010111.001001)2

0000~00001~10010~20011~30100~40101~50110~60111~71000~81001~91010~A1011~B1100~C1101~D1110~E1111~F70162(57.24)16=(01010111.001八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

八進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換八進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，可以通過二進(jìn)制作為中間進(jìn)制來轉(zhuǎn)換，即先把八進(jìn)制（或十六進(jìn)制）一位寫三（或一位寫四）得到二進(jìn)制，然后四位一組（或三位一組）逐組轉(zhuǎn)換得到。由于八進(jìn)制和十六進(jìn)制與二進(jìn)制之間有如此簡單的轉(zhuǎn)換關(guān)系，所以八進(jìn)制和十六進(jìn)制可以作為二進(jìn)制的縮寫來使用。八進(jìn)制和十六進(jìn)制正是為了在編制機(jī)器語言程序、匯編語言程序和在控制臺(tái)上直讀數(shù)據(jù)的簡便而引入的。

71八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換71八進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

八進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，可以通過二進(jìn)制作為中間進(jìn)制來轉(zhuǎn)換，即先把八進(jìn)制（或十六進(jìn)制）一位寫三（或一位寫四）得到二進(jìn)制，然后四位一組（或三位一組）逐組轉(zhuǎn)換得到。由于八進(jìn)制和十六進(jìn)制與二進(jìn)制之間有如此簡單的轉(zhuǎn)換關(guān)系，所以八進(jìn)制和十六進(jìn)制可以作為二進(jìn)制的縮寫來使用。八進(jìn)制和十六進(jìn)制正是為了在編制機(jī)器語言程序、匯編語言程序和在控制臺(tái)上直讀數(shù)據(jù)的簡便而引入的。

72八進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換72任意R進(jìn)制與十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

R

10把R進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的方法是“按權(quán)展開相加”，即

73任意R進(jìn)制與十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換7310

R把十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制，需要分整數(shù)部分和小數(shù)部分兩個(gè)部分分別轉(zhuǎn)換。整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法是“除R取余、逆序排列”，小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法是“乘R取整、順序排列”，兩個(gè)部分的轉(zhuǎn)換結(jié)果分別作為R進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分。轉(zhuǎn)換方法可示意如下：

商整數(shù)部分R小數(shù)部分積的小數(shù)部分

余數(shù)整數(shù)7410R商整數(shù)部分任意兩種進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

任意兩種進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，可以通過十進(jìn)制作為中間進(jìn)制；先把一種進(jìn)制的數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制（按權(quán)展開相加即可），然后分整數(shù)部分和小數(shù)部分把十進(jìn)制表示的數(shù)轉(zhuǎn)換成另一種進(jìn)制。

75任意兩種進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換75二進(jìn)制數(shù)的定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示計(jì)算機(jī)在進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算時(shí)，必須按一定方法確定小數(shù)點(diǎn)的位置。通常有兩種表示數(shù)的方法，一種叫做定點(diǎn)表示法，一種叫做浮點(diǎn)表示法。數(shù)的定點(diǎn)表示法如果在數(shù)的表示中小數(shù)點(diǎn)的位置是固定的，這種表示方法稱作定點(diǎn)表示法；采用定點(diǎn)表示法的計(jì)算機(jī)稱為定點(diǎn)計(jì)算機(jī)，簡稱定點(diǎn)機(jī)。原則上說，在定點(diǎn)表示中小數(shù)點(diǎn)位置固定在哪一位都可以；但為了方便起見，一般都把小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最高位之前，使計(jì)算機(jī)用純小數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。76二進(jìn)制數(shù)的定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示76數(shù)的定點(diǎn)表示法

n位尾數(shù)的定點(diǎn)數(shù)N的表示范圍為|N|≤1-2-n，所以要求參加運(yùn)算的數(shù)的絕對(duì)值都小于1，且在計(jì)算過程中也不應(yīng)出現(xiàn)大于或等于1的情況。因此，在使用定點(diǎn)機(jī)時(shí)需要選擇比例因子，把數(shù)據(jù)按一定比例縮小后才能送入計(jì)算機(jī)；計(jì)算結(jié)果也應(yīng)按相應(yīng)比例擴(kuò)大后才是實(shí)際結(jié)果。如果在計(jì)算過程中出現(xiàn)大于或等于1的情況，稱作溢出或超載，需要停機(jī)或中斷以處理出現(xiàn)的緊急情況或錯(cuò)誤。為了區(qū)分?jǐn)?shù)的正負(fù)，每個(gè)數(shù)前均用一個(gè)符號(hào)位Sf來表示數(shù)的正負(fù)；通常用0表示正號(hào)，用1表示負(fù)號(hào)。因此，定點(diǎn)數(shù)的形式為

SfS1S2S3……Sn-1Sn符號(hào)位N位尾數(shù)77數(shù)的定點(diǎn)表示法SfS1S2數(shù)的浮點(diǎn)表示法

如果在數(shù)的表示中小數(shù)點(diǎn)的位置是可以變動(dòng)的，這種表示法稱作浮點(diǎn)表示法。采用浮點(diǎn)表示法的計(jì)算機(jī)稱作浮點(diǎn)計(jì)算機(jī)，簡稱浮點(diǎn)機(jī)。一個(gè)二進(jìn)制數(shù)N可以表示為

N=2J*S其中J是一個(gè)二進(jìn)制整數(shù)，稱作數(shù)N的階碼；S是一個(gè)二進(jìn)制純小數(shù)，稱作數(shù)N的尾數(shù)。因此，浮點(diǎn)數(shù)分為階碼和尾數(shù)兩個(gè)部分，且均有各自的符號(hào)位。浮點(diǎn)數(shù)在浮點(diǎn)機(jī)中的表示形式為

Jf|J|Sf|S|階符階碼（m位）數(shù)符尾數(shù)（n位）78數(shù)的浮點(diǎn)表示法Jf對(duì)于給定的字長來說，浮點(diǎn)機(jī)中數(shù)的表示范圍比定點(diǎn)機(jī)大，而定點(diǎn)機(jī)中數(shù)的表示精度比浮點(diǎn)機(jī)高。對(duì)于給定的二進(jìn)制數(shù)來說，其浮點(diǎn)表示形式不惟一。如0.0010011=20*0.0010011=2-1*0.0100110=2-10*0.100100。當(dāng)尾數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置改變時(shí)，只要階碼也相應(yīng)地改變，可以保證數(shù)的值大小不變。為了保證數(shù)的精度，在浮點(diǎn)機(jī)中一般采用規(guī)格化形式，即要求尾數(shù)S的第一位數(shù)字為1。79對(duì)于給定的字長來說，浮點(diǎn)機(jī)中數(shù)的表示范圍比定點(diǎn)機(jī)大，而定點(diǎn)機(jī)二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼計(jì)算機(jī)在實(shí)現(xiàn)加減乘除運(yùn)算時(shí)，其乘法可以歸結(jié)為加法和移位，除法可以歸結(jié)為減法和移位，減法可以通過對(duì)參加運(yùn)算數(shù)的編碼歸結(jié)為加法，所以我們只需討論加法問題即可。對(duì)于數(shù)的編碼形式，通常有原碼、反碼和補(bǔ)碼三種。

80二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼80原碼、反碼和補(bǔ)碼原碼：最高位為符號(hào)位，其余各位為數(shù)值本身的絕對(duì)值反碼：正數(shù)：反碼與原碼相同負(fù)數(shù)：符號(hào)位為1，其余位對(duì)原碼取反補(bǔ)碼：正數(shù)：原碼、反碼、補(bǔ)碼相同負(fù)數(shù)：最高位為1，其余位為原碼取反，再對(duì)整個(gè)數(shù)加181原碼、反碼和補(bǔ)碼811.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成知識(shí)點(diǎn)掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念掌握硬件、硬件系統(tǒng)的概念理解硬件系統(tǒng)各組成部分之間的聯(lián)系掌握軟件、軟件系統(tǒng)的概念了解軟件的發(fā)展、分類理解軟件的基本內(nèi)容821.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成82計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備支撐軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件1.4.1微機(jī)的硬件系統(tǒng)

83計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)運(yùn)算器支撐軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件1.程序和數(shù)據(jù)處理結(jié)果實(shí)線表示數(shù)據(jù)信息流

外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器輸出設(shè)備輸入設(shè)備控制器虛線表示控制信息流

硬件系統(tǒng)各部分之間的聯(lián)系84程序和數(shù)據(jù)處理結(jié)果實(shí)線表示數(shù)據(jù)信息流外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器運(yùn)算器

運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)中執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件，通常稱之為計(jì)算機(jī)的算術(shù)邏輯單元（ALU：ArithmeticLogicUnit）。運(yùn)算器是由加法器、寄存器和移位線路組成。運(yùn)算速度是運(yùn)算器的重要性能指標(biāo)。

控制器

控制器是計(jì)算機(jī)的指揮機(jī)關(guān)。它類似于人類的神經(jīng)中樞——大腦，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各部件有序正常工作。控制器由指令寄存器、指令計(jì)數(shù)器、指令譯碼器和操作控制部件等部分組成。它的功能是從存儲(chǔ)器中取出指令，分析指令的功能(指令譯碼)，產(chǎn)生一系列的控制信號(hào)，去控制計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)地工作，并控制程序的執(zhí)行順序。

85運(yùn)算器85中央處理單元（CPU）把運(yùn)算器和控制器集成在一個(gè)芯片上，這樣的集成電路稱為CPU（中央處理器）。主要技術(shù)指標(biāo)：主頻和字長。Intel公司生產(chǎn)的Pentium4（奔騰）32位微處理器86中央處理單元（CPU）Intel公司生產(chǎn)的Pentium4存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的記憶裝置。計(jì)算機(jī)中的各種數(shù)據(jù)和信息，包括程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終結(jié)果等信息都是存放在存儲(chǔ)器中的。其基本功能是在控制器的控制下按照指定的地址存入和取出信息。存儲(chǔ)器中所有存儲(chǔ)單元的總和稱為這個(gè)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量，存儲(chǔ)容量的單位是KB、MB、GB、TB與PB，如640KB、1MB等，其中1KB=1024字節(jié)，1MB=1024KB，1GB=1024MB。存儲(chǔ)器可分為內(nèi)存儲(chǔ)器（簡稱內(nèi)存）、外存儲(chǔ)器（簡稱外存）和緩沖存儲(chǔ)器。87存儲(chǔ)器87存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的記憶裝置。計(jì)算機(jī)中的各種數(shù)據(jù)和信息，包括程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終結(jié)果等信息都是存放在存儲(chǔ)器中的。其基本功能是在控制器的控制下按照指定的地址存入和取出信息。存儲(chǔ)器中所有存儲(chǔ)單元的總和稱為這個(gè)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量，存儲(chǔ)容量的單位是KB、MB、GB、TB與PB，如640KB、1MB等，其中1KB=1024字節(jié)，1MB=1024KB，1GB=1024MB。存儲(chǔ)器可分為內(nèi)存儲(chǔ)器（簡稱內(nèi)存）、外存儲(chǔ)器（簡稱外存）和緩沖存儲(chǔ)器。88存儲(chǔ)器88內(nèi)存儲(chǔ)器（內(nèi)存或主存）內(nèi)存是由中央處理器直接訪問的存儲(chǔ)器，它存放著現(xiàn)在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，也可以存儲(chǔ)計(jì)算的結(jié)果或中間結(jié)果。它的存取速度快，對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)要求高，成本也高。內(nèi)存通常由兩種半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM(RandomAccessMemory)(又叫主存)和只讀存儲(chǔ)器ROM(ReadOnlyMemory)組成。RAM中的信息可隨機(jī)地讀出或?qū)懭?，用來存放用戶輸入的程序和?shù)據(jù)，但在斷電后，RAM中的信息也隨之丟失。ROM中的信息只能讀出而不能寫入，斷電后，ROM中的原有內(nèi)容保持不變，在計(jì)算機(jī)重新接通電源后，ROM中的內(nèi)容仍可被讀出。因此，ROM常用來存放一些固定的程序或信息，如自檢程序、字庫等。89內(nèi)存儲(chǔ)器（內(nèi)存或主存）89外存儲(chǔ)器（外存或輔存）外存儲(chǔ)器簡稱“外存”，又叫“輔助存儲(chǔ)器”，是主機(jī)的外部設(shè)備，用來存儲(chǔ)大量的暫時(shí)不參加運(yùn)算或處理的數(shù)據(jù)和程序。要使用外存中的數(shù)據(jù)和程序，必須首先把它調(diào)入內(nèi)存，然后再由CPU處理。外存儲(chǔ)器存取速度較慢，對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)要求低、造價(jià)也低。硬盤、軟盤、優(yōu)盤和光盤都是外存，在脫機(jī)情況下外存可以永久地保存信息。90外存儲(chǔ)器（外存或輔存）90緩沖存儲(chǔ)器（緩存或快存）緩沖存儲(chǔ)器主要用于內(nèi)存儲(chǔ)器與運(yùn)算器之間和內(nèi)存儲(chǔ)器與外存儲(chǔ)器之間的速度緩沖協(xié)調(diào)。三者之間的合理搭配使用，目的也是為了得到一個(gè)良好的性能/價(jià)格比。

CPU寄存器高速緩存RAM外存及虛擬存儲(chǔ)91緩沖存儲(chǔ)器（緩存或快存）CPU寄存器內(nèi)存和外存的區(qū)別內(nèi)存和外存本質(zhì)的區(qū)別是能否被中央處理器（CPU）直接訪問。CPU不能直接執(zhí)行外存中的程序，處理外存中的數(shù)據(jù)。兩者的主要區(qū)別是：從原理上講位置不同，主機(jī)內(nèi)還是主機(jī)外構(gòu)成材料不同，半導(dǎo)體還是磁介質(zhì)（光介質(zhì)）存儲(chǔ)容量不同，內(nèi)存小，外存大。價(jià)格不同：價(jià)格/每存儲(chǔ)單元內(nèi)存高，外存低存取速度不同：內(nèi)存高，外存低。92內(nèi)存和外存的區(qū)別92輸入設(shè)備輸入設(shè)備是向計(jì)算機(jī)輸入程序、數(shù)據(jù)和各種信息的部件。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)器、圖形數(shù)字化儀、條形碼閱讀器、數(shù)碼相機(jī)以及各種模／數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換器等。

93輸入設(shè)備93輸入設(shè)備鍵盤

字符鍵區(qū)、數(shù)字鍵區(qū)、功能鍵區(qū)。熟練掌握各種符號(hào)鍵的使用及常用控制鍵的功能（CapsLock、Esc、Shift、Alt、Ctrl、PrintScreen、NumLock等的作用）。94輸入設(shè)備949595鼠標(biāo)鼠標(biāo)無線鼠標(biāo)鼠標(biāo)接口USB口96鼠標(biāo)鼠標(biāo)無線鼠標(biāo)鼠標(biāo)接口USB口96輸出設(shè)備輸出設(shè)備是從計(jì)算機(jī)中輸出結(jié)果和其它信息的部件。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、X-Y記錄儀、各種數(shù)／模(D／A)轉(zhuǎn)換器等。從數(shù)據(jù)輸入輸出的角度看，磁盤(硬盤和軟盤)和光驅(qū)也可以被看作輸入／輸出設(shè)備。97輸出設(shè)備97顯示器和顯示適配卡CRT顯示器LCD顯示器顯示卡98顯示器和顯示適配卡CRT顯示器LCD顯示器顯示卡98打印機(jī)打印機(jī)（激光打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和針式打印機(jī)）99打印機(jī)打印機(jī)（激光打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和針式打印機(jī)）99⑴擊打式打印機(jī)（針式打印機(jī)）：利用機(jī)械原理由打印頭通過色帶把字體或圖形打印在打印紙上。⑵非擊打式打印機(jī)：利用光、電、磁、噴墨等物理和化學(xué)的方法把字印出來。主要有激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī)。

噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)：激光打印機(jī)是激光掃描技術(shù)和電子照相技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它具有很好的印刷質(zhì)量和打印速度。100⑴擊打式打印機(jī)（針式打印機(jī)）：利用機(jī)械原理由打印頭通過色帶把其它可選件手寫筆掃描儀移動(dòng)硬盤優(yōu)盤/U盤數(shù)碼相機(jī)觸摸屏101其它可選件手寫筆掃描儀移動(dòng)硬盤優(yōu)盤/U盤數(shù)碼相機(jī)觸摸屏101.4.2主板和BIOS1.主板一般將CPU比作微機(jī)的大腦或心臟，那么主板（Mainboard）就可稱為微機(jī)的神經(jīng)系統(tǒng)。主板是一種高科技、高工藝融為一體的集成產(chǎn)品。主板是微機(jī)中最大的一塊電路板，是微機(jī)系統(tǒng)中的核心部件，上面布滿了各種插槽（可連接聲卡/顯卡/Modem/等）、接口（可連接鼠標(biāo)/鍵盤等）和電子元件，它們各負(fù)其責(zé)共同把各種周邊設(shè)備緊緊連接在一起。1021.4.2主板和BIOS102主板103主板1032.BIOS和CMOSBIOS為計(jì)算機(jī)基本輸入/輸出系統(tǒng),它是一組固化在計(jì)算機(jī)主板上的一個(gè)ROM芯片上的程序.BIOS內(nèi)容包括:計(jì)算機(jī)開機(jī)自檢程序、CMOS設(shè)置程序、系統(tǒng)啟動(dòng)自舉程序、基本輸入/輸出程序。BIOS的功能是否強(qiáng)大在很大程度上決定了主板性能的優(yōu)劣。CMOS是主板上的一塊可讀寫的RAM芯片，它保存著計(jì)算機(jī)當(dāng)前的配置信息，如日期和時(shí)間、硬盤的格式和容量、內(nèi)存容量等。CMOS由主板上的電池來供電，關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源后，CMOS中的信息仍能保留。BIOS中的系統(tǒng)設(shè)置是完成CMOS參數(shù)設(shè)置的手段；CMOS則是BIOS設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)的存放場所。1042.BIOS和CMOS1041.4.3I/O接口和系統(tǒng)總線I/O接口是指輸入/輸出設(shè)備接口。I/O接口是外部設(shè)備與主機(jī)之間的信息交換接口，是連接外設(shè)和主機(jī)的一個(gè)“橋梁”。總線是一組用于傳輸信息的公共信號(hào)線，所有的數(shù)據(jù)和指令信息都是通過總線傳送到相關(guān)設(shè)備中去的。1051.4.3I/O接口和系統(tǒng)總線105總線是計(jì)算機(jī)內(nèi)信息流通的總干線，通常由地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線三部分組成。地址總線專門用來傳送地址信息；地址總線的位數(shù)決定了可以直接尋址的內(nèi)存儲(chǔ)器地址范圍，如32位地址總線決定了內(nèi)存儲(chǔ)器最大容量為232=4GB；地址總線是單向的。數(shù)據(jù)總線用來傳送數(shù)據(jù)信息，這種傳送是雙向的；數(shù)據(jù)總線的寬度決定著字長，常見的有早期的8位和16位以及現(xiàn)在的32位和64位；數(shù)據(jù)總線的寬度越寬，每次交換的數(shù)據(jù)位數(shù)越多，計(jì)算機(jī)的性能也就越好。控制總線用來傳送各種控制信號(hào)，如時(shí)鐘信號(hào)、讀或?qū)懶盘?hào)、中斷請(qǐng)求信號(hào)等等。106總線是計(jì)算機(jī)內(nèi)信息流通的總干線，通常由地址總線、數(shù)據(jù)總線和控1.5計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展中，軟件和硬件都是不可或缺的重要方面；軟件的發(fā)展以硬件為基礎(chǔ)，反過來又促進(jìn)硬件、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和其它科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展。軟件是用戶與計(jì)算機(jī)硬件之間的接口界面；要使用計(jì)算機(jī)就必須編制程序，必須有軟件；用戶主要是通過軟件與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交往。硬件支持軟件，軟件支配硬件。1071.5計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1071.5.1計(jì)算機(jī)軟件及發(fā)展軟件的定義現(xiàn)在，被普遍接受的軟件定義是：計(jì)算機(jī)軟件是在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的各種程序、要處理的各類數(shù)據(jù)以及有關(guān)文檔的總稱。程序是按照事先設(shè)計(jì)的功能和性能要求執(zhí)行的指令序列；數(shù)據(jù)是是程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；文檔是與程序開發(fā)維護(hù)和使用有關(guān)的各種圖文資料。文檔是軟件的”質(zhì)”的部分，程序則是文檔代碼化的表現(xiàn)形式。相對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件而言，軟件是計(jì)算機(jī)的無形部分，但它的作用是很大的。把不裝備任何軟件的計(jì)算機(jī)稱為硬件計(jì)算機(jī)或“裸機(jī)”。1081.5.1