进位计数制

1第1章计算机基础知识北京科技大学天津学院计算机教研室2本章内容1.1计算机概述1.2计算机系统的组成1.3计算机中的数据1.4计算机安全3什么是计算机计算机是一种能快速、高效地按照指令对各种信息进行存储和处理的电子设备。具有以下几个特征：⑴运算速度快⑵计算精度高⑶可靠性高⑷具有记忆能力和逻辑判断能力⑸程序运行自动化等41.1.1计算机的发展占地160平方米重达30吨使用近18,000个电子管ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）即“埃尼阿克”,电子数值积分计算机美国宾夕法尼亚大学的技术人员于1946年2月14日研发成功运算速度达到每秒钟5000次加法标志信息时代的到来缺点：无法存储程序电子管太多经常出现故障5第一台现代意义的通用计算机--EDVAC冯·诺依曼在长达101页的“关于EDVAC的报告草案”的总结报告，提出：(1)5个组成部分：运算器;控制器;存储器;输入装置;输出装置(2)采用二进制(3)“存储程序”和“程序控制”结合的原理计算机之父--冯·诺伊曼离散变量自动电子计算机61.1.1计算机的发展电子管晶体管集成电路大规模集成电路第一代19世纪四五十年代存储器磁鼓、纸带、卡片磁盘、磁带半导体存储器高集成度半导体存储器性能几千次~几万次/秒存储几千个字节几十万次/秒存储几十万字节几十万~几百万次/秒存储达到“兆字节”几百万次~上亿次/秒大容量存储应用使用机器语言和汇编语言高级语言：FORTRAN、COBOL等软件技术大发展操作系统走向成熟面向用户的应用软件出现数据库技术分布式系统技术应用软件成为产业第二代19世纪五六十年代第三代19世纪六七十年代第四代19世纪六七十年代以来771.1.2计算机的特点计算机是一种可以进行自动控制、具有记忆功能的现代化计算工具和信息处理工具。具有以下几个特征：⑴运算速度快⑵计算精度高⑶记忆能力强（存储容量大）⑷可靠性高⑸工作全自动（存储程序控制）、通用性强881.1.3计算机的分类按照处理数据分类数字计算机、模拟计算机按照使用范围分类专用计算机、通用计算机按照性能分类巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机（PC）99科学计算数据处理（信息处理）：MIS，OA等自动控制计算机辅助系统：CAD，CAM等人工智能多媒体应用：CAI计算机网络1.1.4计算机的应用101.2计算机系统的组成硬件:是计算机中“看得见”、“摸的着”的所有物理设备软件:是用来指挥计算机运算的各种程序的总和两者协同工作，缺一不可计算机系统=硬件系统+软件系统硬件系统软件系统11控制器担负着对程序的每一条指令进行分析、判断，发出各种控制信号，使计算机的有关设备实现协调工作的任务，它是整个计算机的指挥中心。运算器负责计算机中的各类运算，如加、减、乘、除四则运算；与、或、非、比较等逻辑运算；还能进行代码的传送、移位等操作。1、硬件系统数据流控制流控制器+运算器=CPU输入设备存储器输出设备控制器运算器12存储器是电子计算机的“记忆”装置，用来存放原始数据、中间结果、最终计算结果和程序等。存储器是由若干个单元组成的，每个单元依次给予一个编号，这就是地址每个单元只可以存储一个二进制信息(即0或1)，这样的单元就叫做位，也叫比特位8位(bit)=1字节(Byte)1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1、硬件系统字节是存储器的基本单位一个英文字母存储占多少字节？一个汉字？什么叫字长？13存储器分为内存储器和外存储器简称为内存与外存。两者主要区别ROM、RAM、Cache和CMOS内存外存磁表面存储器{磁盘（计算机中的硬盘）、磁带、移动硬盘}；光介质存储器{CD、DVD等}；半导体存储器{优盘}14输入设备用来向计算机输入人们编写的程序和数据，可分为字符输入设备、图形输入设备和声音输入设备等。有键盘、鼠标、扫描仪等。1、硬件系统15输出设备向用户报告计算机的运算结果或工作状态，它把存储在计算机中的二进制数据转换成人们需要的各种形式的信号。常用的输出设备有显示器、打印机、音箱等。打印机液晶（LED）显示器CRT显示器1、硬件系统162、计算机的工作原理输入设备存储器输出设备控制器运算器173、微机的硬件组成微机输入设备主机输出设备CPU内存储器外存储器主板输入输出接口电路、电源系统两个组成部分两个技术指标18AMD公司的CPUIntel公司的CPU还有Cyrix公司CPU19随机读写存储器RAM存放运算器正在处理和待处理的数据、程序和运算结果。程序和数据信息必须调入内存后才能被CPU处理。特点：断电后信息会消失内存20只读存储器ROM特点：断电信息不丢失掩膜ROM：存放由厂家预先写入的程序和数据，用于启动计算机与控制计算机的工作方式，如BIOS信息等。用户只能读取这些信息，而不能修改这些信息，ROM一般固化在主板上。PROMEPROMEEPROM内存21高速缓冲存储器CacheCache是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决CPU速度快而内存速度慢的矛盾问题。CMOS安装在主板上，存放计算机当前配置信息内存CPUCacheRAM22外存磁表面存储器光介质存储器{CD、DVD等}半导体存储器{优盘}磁盘（硬盘）磁带移动硬盘23磁盘分为：硬磁盘和软磁盘，简称硬盘和软盘。存取数据都是通过磁盘驱动器对盘片进行读写来实现的。存数据叫做写磁盘，取数据叫做读磁盘。软驱的盘符命名为A。外存——磁介质存储器24光盘即CD-ROM，是目前常用的一种存储介质，全称为“只读光盘存储器”。一片光盘可存储600多MB的信息。光驱的盘符一般紧跟硬盘的盘符。例如，某计算机硬盘已占用“C”、“D”两个盘符，则光驱符号一般是E。光驱的盘符外存——光介质存储器光盘驱动器25DVD——数字通用光盘。它利用MPEG2的压缩技术来存储影像，集计算机技术、光学记录技术和影视技术等于一体的存储媒体。其优点主要基于以下几个方面:容量很大、读取速度快高分辨率的视频高保真的音质外存——光介质存储器正反面26可以热插拔。携带方便。标准统一。可以连接多个设备。外存——半导体存储器27补充：U盘操作关闭U盘左键单击布告栏区的优盘图标，弹出一个提示框。单击选择提示框中的“安全删除USBMassStorageDevice–驱动器(F:,G:)”，将U盘关闭，并拔下U盘。或者右击布告栏区的U盘图标，弹出一个“安全删除硬件”对话框。28键盘键盘区的划分键盘上的基本指法金山打字程序功能键CtrlAltShiftCapsLockNumLockEnterBackSpace……29鼠标鼠标分类机械鼠标与光电鼠标还可以分有线鼠标与无线鼠标鼠标操作鼠标指向单击左键单击右键双击左键鼠标拖动滚动左键右键滚轮301.2.2计算机的软件系统软件=系统软件+应用软件系统软件是使用计算机必不可少的，是维护计算机正常工作的一些软件。如操作系统;各种语言的编译程序、汇编程序；计算机的故障诊断程序；数据库管理程序以及网络管理程序等。应用软件是为了各种具体的用途而编写的程序的集合。例如，用来处理文字及编辑文章的“Word”等字处理软件，用来处理图像的“Photoshop”等图像处理软件。31总结与作业总结作业计算机系统有哪几部分构成？系统软件与应用软件的区别？位、字节、字长的概念分别是什么？32概念引入计算机是如何表示信息的？二进制日常生活中我们怎么来表示物品的件数？钟表（时针、分针、秒针）？十进制、二十四进制和六十进制等是不同的数制。1.3计算机中的数据33计算机为什么要采用二进制1、在计算机中,具体的“数”是按照电子器件的稳定状态来决定的。二进制在物理上容易实现，两种状态即可。2、二进制的编码、计数、加减运算规则简单，可以使得计算机的运算器结构简化。3、二进制的两个符号“1”和“0”正好与逻辑中的“是”“否”或“真”“假”对应，为逻辑运算与逻辑判断提供便利。1.3计算机中的数据34计算机中的数据分类数值数据整数，纯小数，实数有符号数与无符号数非数值数据以数值形式表示1.3计算机中的数据35计算机中的数制数制是用一组固定的符号和统一的法则来表示数值的方法。数制分为非进位计数制和进位计数制两种按进位的原则进行计数，称为进位计数制，反之就是非进位计数制。平常生活中大部分是进位计数制36几个重要概念数码：一组用来表示某种数制的符号。如：1、2、3、4、A、B、C、D、E、F等。基数：数制所使用的数码个数称为“基数”或“基”，常用“R”表示，称R进制。如二进制的数码是：0、1，基为2。位权：指数码在不同位置上的权值。在进位计数制中，处于不同数位的数码，代表的数值不同。1、进位计数制371)十进制（Decimal）十进制的计数规则为：有十个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。每位逢十进一。一个十进制数可以写成一个多项式的形式。常用进位计数制的编码规则例如:756.34可以写成：756.34=7×102+5×101+6×100+3×10-1+4×10-2382）二进制（Binary）二进制的计数规则为：有两个不同的数码：0和1。每位逢二进一。一个二进制数同样也可写成一个多项式的形式。常用计数制的编码规则例如:11101.01可以写成：11101.01=1×24+1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2393)八进制（Octal）-Q八进制的计数规则为：有八个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7。每位逢八进一。一个八进制数316.74可以写成如下的多项式形式316.74=3×82+1×81+6×80+7×8-1+4×8-2常用计数制的编码规则404)十六进制（Hexadecimal）十六进制的计数规则为：有十六个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F。每位逢十六进一。其中，数码A、B、C、D、E、F代表的数值分别对应十进制数的10、11、12、13、14和15。十六进制数4C21.A5的按权相加展开式：4C21.A5=4×163+12×162+2×161+1×160+10×16-1+5×16-2常用计数制的编码规则41计算机中常用计数制数制后缀英文字母数码进位方法基数位权十进制D0~9逢十进一1010i二进制B0,1逢二进一22i八进制Q0~7逢八进一88i十六进制H0~9,A~F逢十六进一1616i在多种数制混合使用时，可以采用“右下角标”的形式来表示不同进制的数。或使用后缀字母。例如:(101)2，101B表示二进制的数“101”，(438)16，438H表示十六进制数“438”。42十进制转换为其他进制的数整数部分的转换方法：“除R取余法”——除以R取余数，直到商为0，余数逆序排列。小数部分的转换方法：“乘R取整法”——乘以R取整数，直到乘积小数部分为0，整数顺序排列。将整数与小数部分再加上小数点就构成结果。R为某进制的基数。43例如：将(35.6875)10转换为二进制数。①用除2取余法将整数部分(35)10转换为二进制整数：235…………余数为1低位217…………余数为128…………余数为024…………余数为022…………余数为021…………余数为1高位0故：(35)10=(100011)2验证：1×25+0×24+0×23+0×22+1×21+1×20=32+2+1=3544②用乘2取整法将小数部分(0.6875)10转换为二进制0.6875×21.3750……整数部分为1高位0.3750×20.7500……整数部分为00.7500×21.5000……整数部分为10.5000×21.0000……整数部分为1低位45注意：在上