大学计算机基础

第1章 计算机基础知识

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

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

一、计算机的分代 时代 年份 器件 软件 应用 一 46—58 电子管 机器语言汇编语言 科学计算 二 58—64 晶体管 高级语言 数据处理工业控制 三 64—71 集成电路 操作系统 文字处理图形处理 四 71年迄今 大规模集成电路 数据库、网络等 社会的各个领域

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 重达30吨 占地170m2 18000个电子管 保存80个字节 电子数字积分计算机 Electronic Numerical Integrator And Calculator

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

三、计算机系统的组成 系统软件 应用软件 计算级系统分为：硬件+软件 硬 件 软 件

计算机系统的层次 应用程序 操作 系统 硬件 用户

计算机系统的组成 CPU 主机 硬件 计算机系统 外部设备 系统软件 软件 应用软件 运算器 寄存器 控制器 随机存储器(RAM) 操作系统：Windows、Unix、Linux 语言处理程序：C、Pascal、VB等 实用程序：诊断程序、排错程序等 计算机系统 软件 外部设备 系统软件 应用软件 硬件 运算器 寄存器 控制器 主机 内存 CPU 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器 办公软件包、数据库管理系统 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

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

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

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

1、系统主板

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)

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

内存与外存的比较 主存 外存 项目 ROM RAM 软盘 硬盘 光盘 造价 高 低++ 低 低+ 速度 快 慢++ 慢 慢+ 容量 小+ 小 —— 断电 有 无

工作过程: 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） 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。 工作过程: CPU Cache RAM

存储器层次结构 ALU 寄存器 Cache存储器 主存储器(RAM) 辅助存储器(软盘、硬盘、光盘) 后援存储器(磁带库、光盘库)

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 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

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

一、进位计数制 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： 逢R进一 采用位权表示法 　 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： 逢R进一 采用位权表示法 数据在计算机中是以器件的物理状态来表示的。一个具有两种不同稳定状态且能相互转换的器件，就可以用来表示一位二进制数。因此，在计算机内使用二进制数既简单又可靠。

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。

[例1]在十进制数中，3058.72 可表示为： 3058.72==3×103+0×102+5×101+8×100+ 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 ) [例1]在十进制数中，3058.72 可表示为： 3058.72==3×103+0×102+5×101+8×100+ 7×10-1+2×10-2 [例2]在二进制数中，10111.01 可表示为： 10111.01==1×24+0×23+1×22+1×21+1× 20+0×2-1+1×2-2

常用数制及表示 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 十六进制： 用H表示 如：A82B H

数制 基本符号 基值 权 十进制 0—9 10 10n-1 二进制 0、1 2 2n-1 八进制 0—7 8 8n-1 十六进制 A、B、C、D、E、F 16 16n-1

表1.1 十进制、二进制、八进制、十六进制数的常用表示方法 表1.1 十进制、二进制、八进制、十六进制数的常用表示方法 十进制 二进制 八进制 十六进制 0000 10 1010 12 A 1 0001 11 1011 13 B 2 0010 1100 14 C 3 0011 1101 15 D 4 0100 1110 16 E 5 0101 1111 17 F 6 0110 10000 20 7 0111   8 1000 9 1001

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

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。 2)系数乘以所在位相应权 步骤： 1)确定权值 2)系数乘以所在位相应权 3)相加求和

[例］ 求（1100101.101）2 的等值十进制 (1100101.101)2 =1×26+1×25+0×24+0×23+1×22+ 0×21+1×20+1×2-1 +0×2-2+1×2-3 =64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125 =（101.625）10 即 （1100101.101）2=（101.625）10

练[1] （101101）B=（ ）D 解： =1*2 6-1 +1*2 4-1 +1*2 3-1 +1*2 1-1 =32+8+4+1 =45D 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

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

[例4] 求（66.625）10的二进制数 解 先求（66）10的等值二进制数 2 66 0 2 33 1 2 16 0 2 8 0 2 4 0 2 2 0 2 1 1 即（66）10=（1000010）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. 再求（0.625）10的等值二进制数 0.625×2=1.250 1 0.250×2=0.500 0 0.500×2=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.

练[4] 128D=（ ）B 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 所以：128D=10000000B

3、二、八、十六进制之间的转换 ① 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。

[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

[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

练[5] 11011.01101B=（ ）D 011011.01101= 011 111.011 010=37.32D 练[6] 563.25D=（ ）B 563.25=101 110 011.010 101B

② 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

[例7] 将10111010111101.10111B=（ ）H . 二进制数： 0010 1110 1011 1101 . 1011 1000 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 十六进制数：  2 E B D . B 8

十六进制数： [例8] 将 (3A8C.9D)16转换成二进制数。 3 A 8 C . 9 D ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 0011 1010 1000 1100 . 1001 1101 二进制数： (3A8C.9D)16=（11101010001100.10011101）2

⑴ASCII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。 三、字符的表示 1、西文字符 ⑴ASCII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）： 0～32和127，共34个 图形字符（普通字符）：33～126，共94个

ASCII表 列为高位：d6d5d4 行为低位：d3d2d1d0 字符的表示顺序是：d6d5d4d3d2d1d0

⑵需要掌握的特殊字符的ASCII码 ②”A”～”Z”：1000001～1011010：65～90 ③”0”～”9”：0110000～0111001：48～57 ④空格字符（SP）：0100000：32 ⑤换行（LF）：0001010：10 ⑥回车（CR）：0001101：13 ⑦删除（DEL）：1111111：127

2、汉字编码（以国标码为例） 输入码 国标码 机内码 地址码 字形码

⑴汉字输入码 ①衡量一个汉字输入码好坏的标准 编码短；重码少；好学好记 ②分类：音码：以汉语拼音为基础 形码：以汉字形状为基础

⑵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”。 思考题：为什么要加32？ ①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 ②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？ ASC码0~~32和127为非图形字符，为了和ASC码兼容

①将国标码的每个字节的最高位由“0”变为“1”，变后 ⑶汉字机内码 ①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。 ②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） 西文字符小于128，为了和字符区别，首位变为1 思考题：为什么要把机内码的最高位由“0”变“1”

＝（n×n）/8 ⑷汉字字形码（也称汉字字模） 了解 特点 ①两种表示方式 ：点阵、矢量表示法 ※②各种点阵每个汉字所占空间的计算 16×16点阵 —> 一个汉字占32个字节（1个字节＝8个 二进制） 24×24点阵 —> 一个汉字占72个字节 32×32点阵 —> 一个汉字占128个字节 总结：n×n点阵每个汉字所占的字节数为 ＝（n×n）/8