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1,大学计算机基础,高巍巍 主编,中国水利水电出版社,第1章 计算机基础知识,3,本章要点,1.1 计算机概述 1.2 微型计算机的组成 1.3 数据在计算机中的表示,4,1.1 计算机概述,计算机分代 计算机的分类和应用 计算机系统组成 计算机基本工作原理,5,一、计算机的分代,6,电子计算机的问世电子计算机时代的到来,1946年2月由宾夕大学研制成功的ENIAC,Electronic Numerical Integrator And Calculator,电子数字积分计算机,重达30吨 占地170m2 18000个电子管 保存80个字节,7,二、计算机的分类和应用,按用途和按性能指标分类 应用到社会各个领域,8,三、计算机系统的组成,9,计算机系统的层次,硬件,用户,应用程序,10,计算机系统的组成,输入设备:键盘、鼠标、扫描仪 输出设备:显示器、打印机 外 存:软、硬盘、光盘、闪存 网络设备:网卡、调制解调器等,11,四、计算机的基本工作原理,指令 指令的执行过程 程序的执行过程 计算机基本工作原理,12,1.2 微型计算机的组成,微型计算机的系统组成 微型计算机主要性能指标,13,一、微型计算机的系统组成,系统主板(又称母板) CPU(中央处理器) 存储器(内存) 硬盘驱动器 DVD-ROM驱动器(光驱) 软盘驱动器(软驱) 电源,14,1、系统主板,15,2、微处理器(CPU),运算器、控制器和一组寄存器,合在一个芯片上称之为CPU (Central Processing Unit),16,3、主存与辅存,ROM(只读存储器) 数据只能读出,断电不丢失。 RAM(随机存取存储器) 既允许写入也允许读出,断电信息丢失。 外存储器(辅存) a.软磁盘存储器:软磁盘、软磁盘驱动器、软磁盘控制器适配卡 b.硬磁盘存储器:硬磁盘、硬磁盘驱动器、硬磁盘控制器适配卡 c.光盘存储器:光盘盘片、光盘驱动器,17,内存与外存的比较,18,功能: 是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片,是CPU和RAM之间的桥梁,用于解决CPU和内存之间的速度冲突问题。,4、高速缓冲存储器(Cache),工作过程:,19,存储器层次结构,20,二、微型计算机的主要性能指标,字长:计算机一次能直接处理的二进制数据的位数,字长越长计算机运算速度越强 运算速度:计算机每秒内执行指令的数目 主频: CPU的时钟频率 内存容量:1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB,21,1.3 数据在计算机中的表示,进位计数制 数制转换 字符的表示,22,所谓进位计数制是指按进位的原则进行计数。进位计数制有两个基本特点:,一、进位计数制,逢R进一,采用位权表示法,23,逢R进一 R是指进位计数制表示一位所需要的符号数目,称为基数。例如十进制数是由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数字符号组成,基数为10,逢十进一。二进制数由0、1两个数字符号组成,基数为2,逢二进一。 采用位权表示法 处在不同位置上的数字所代表的值不同,一个数字在某个固定位置上所代表的值是确定的,这个固定位上的值称为位权。位权与基数的关系是,各进位制中位权的值恰好是基数的若干次幂。,24,例1在十进制数中,3058.72 可表示为: 3058.72=3103+0102+5101+8100+ 710-1+210-2 例2在二进制数中,10111.01 可表示为: 10111.01=124+023+122+121+1 20+02-1+12-2,因此,任何一种数制表示的数都可以写成按位权展开的多项式之和。( 按权值展开 ),25,二进制: 用B表示 如:101101 B 八进制: 用O表示 如:567 O 十进制: 用D或不加任何字母来表示 如:98 D 或 98 十六进制: 用H表示 如:A82B H,常用数制及表示,26,27,表1.1 十进制、二进制、八进制、十六进制数的常用表示方法,28,二、各种进制数之间的相互转换,R(R=2,8,16)进制数转换为十进制数 十进制数转换为R(R=2,8,16)进制数 二、八、十六进制之间的转换,29,1、R进制数转换为十进制数,使用按权展开相加法:即各位R进制系数乘以与其对应的权相加求和即为与之相对应的十进制数。 步骤: 1)确定权值 2)系数乘以所在位相应权 3)相加求和,30,例 求(1100101.101)2 的等值十进制,(1100101.101)2 =126+125+024+023+122+ 021+120+12-1 +02-2+12-3 =64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125 =(101.625)10 即 (1100101.101)2=(101.625)10,31,解: =1*2 6-1 +1*2 4-1 +1*2 3-1 +1*2 1-1 =32+8+4+1 =45D,练1 (101101)B=( )D,练2 (267)O=( )D,解: =2*8 3-1 +6*8 2-1 +7*8 1-1 = 2*64+6*8+7*1=128+48+7 =183D,练3 (1CA)H=( )D,解; =1*16 3-1 +12*16 2-1 +10*16 1-1 =1*256+12*16+10*1 =458D,32,2、十进制数转换为R进制数,1)整数的转换 除R取余法倒着写 2)小数部分的转换 乘R取整法正着写,33,例4 求(66.625)10的二进制数 解 先求(66)10的等值二进制数,34,再求(0.625)10的等值二进制数 0.6252=1.250 1 0.2502=0.500 0 0.5002=1.000 1 即(0.625)10=(0.101)2 所以,(66.625)10=(1000010.101)2,注:十进制小数不一定都能转换成完全等值的二进制小数.,35,解: 2 128 0 低位 2 64 0 2 32 0 2 16 0 2 8 0 2 4 0 2 2 0 2 1 1 高位 0 所以:128D=10000000B,练4 128D=( )B,36,3、二、八、十六进制之间的转换, 二进制数和八进制数之间的转换 一位八进制数就相当于3位二进制数 二到八进制:以小数点为分界线,分别向左右每三位二进制数写成相应的一位八进制数 八到二进制:每一位八进制数写成相应的三位二进制数,即3位二进制数取代每一位八进制数。,37,例5 把 (10110101.01101)2 转换为八进制数。,二进制数: 010 110 101 . 011 010 八进制数: 2 6 5 . 3 2,(10110101.01101)2=(265.32)O,38,例6 把 (345.23)8 转换成二进制数,八进制数: 3 4 5 . 2 3 进制数: 011 100 101 . 010 011,(345.23)8=(11100101.010011)2,39,练5 11011.01101B=( )D,练6 563.25D=( )B,011011.01101= 011 111.011 010=37.32D,563.25=101 110 011.010 101B,40, 二进制数和十六进制数之间的转换,一位十六进制数就相当于4位二进制数 十六进制到二进制:每一位十六进制数写成相应的四位二进制数,即4位二进制数取代每一位十六进制数。 二到十六进制:以小数点为分界线,分别向左右每四位二进制数写成相应的一位十六进制数,41,42,例8 将 (3A8C.9D)16转换成二进制数。,十六进制数: 3 A 8 C . 9 D 0011 1010 1000 1100 . 1001 1101 二进制数: (3A8C.9D)16=(11101010001100.10011101)2,43,三、字符的表示,1、西文字符,ASCII码:全称“美国信息交换标准代码”。 采用7位二进制编码,共128个 字符。,非图形字符(控制字符): 032和127,共34个 图形字符(普通字符):33126,共94个,44,ASCII表,列为高位:d6d5d4 行为低位:d3d2d1d0 字符的表示顺序是:d6d5d4d3d2d1d0,45,需要掌握的特殊字符的ASCII码 “a”z”:11000011111010:97122 ”A”Z”:10000011011010:6590 ”0”9”:01100000111001:4857 空格字符(SP):0100000:32 换行(LF):0001010:10 回车(CR):0001101:13 删除(DEL):1111111:127,46,2、汉字编码(以国标码为例),47,汉字输入码,衡量一个汉字输入码好坏的标准 编码短;重码少;好学好记 分类:音码:以汉语拼音为基础 形码:以汉字形状为基础,48,汉字国标码 “国家标准信息交换汉字编码”, 代号为“GB2312-80”,简称为“国标码”。 共有6763个汉字,并把其分为两级 一级汉字有3755个,按汉语拼音排列 二级汉字有3008个,按偏旁部首排列 将汉字分为若干区,每个区中有94个汉字。 区号+位号=区位码;区号和位号各加32就构成了国标码。 例如:“中”位于54区48位,区位码为5448,国标码为8680。,思考题:为什么要加32?,49,汉字机内码 将国标码的每个字节的最高位由“0”变为“1”,变后 的国标码称为汉字机内码。 汉字机内码的每个字节都大于128,而ASCII码值都 小于128。 例如:“中”:国标码为8680(01010110 01010000) 机内码为(11010110 11010000),思考题:为什么要把机内码的最高位由“0”变“1”,50,汉字字形码(也称汉字字模) 两种表示方式 :点阵、矢量表示法 各种点阵每个汉字所占空间的计算 1616点阵 一个汉字占32个字节(1个字节8个 二进制) 2424点阵 一个汉字占72个字节 3232点阵 一个汉字占128个字节 总结:nn点阵每个汉字所占的字节数为 (nn)/8,了解 特点,
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