第二章 计算机基础知识 2.1 计算机系统的组成与工作原理 2.2 数制转换及运算 2.3 数据在计算机中的表示

2.1 计算机系统的组成与工作原理 2.1.1 计算机系统的组成 软 件 硬 件 系统软件 应用软件 计算机系统分为：硬件+软件

计算机系统的组成 计算机系统 主机 硬件 软件 外部设备 系统软件 应用软件 CPU 运算器 寄存器 控制器 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器 内存 硬件 计算机系统 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 外部设备 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 系统软件 软件 应用软件 办公软件包、数据库管理系统

2.1.2 计算机硬件组成 主机 外设 输入设备 输出设备 外存设备 网络设备 计算机硬件包括主机和外设

计算机系统的硬件组成 冯.诺依曼思想： 二进制 存储器 数据流 控制流 运算器 外存储器 输 出 设 备 内存储器 入 控制器 程序与数据一样存放在存储器 五大模块

处理器 处 理 器 控制器 运算器 控制整个计算机所有部件的工作 执行算术运算和逻辑运算

存储器 存储器 存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合，每 个记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据。 存储器通常分为内存储器和外存储器 存储器 存放大量信息 的外存储器 信息交流中心 内存储器

存储器 每个记忆单元由8位二进制位组成。 1KB=210B=1024B 1MB= 210KB= 1024KB 1GB= 210MB= 1024MB 1TB= 210GB= 1024GB 字节BYTE 7 6 5 4 3 2 1 0 位Bit

数据 内存储器的访问过程 存储器的访问过程：向[0001]单元写数据 11101101 11001101 10001101 11101001 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 地址0001 10000000 数据 10000000 控制:写

输入设备 常用输入设备： 键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。 常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。

2.1.3 计算机基本工作原理 指令 操作码 操作数 操作码：要完成的操作类型或性质 操作数：操作的内容或所在的地址 指令是能被计算机识别并执行的的二进制代码，完成一种操作。 操作码 操作数 指令 结构 分类 操作码：要完成的操作类型或性质 操作数：操作的内容或所在的地址 数据传送指令 数据处理指令 程序控制指令 输入输出指令 其它指令 CPU 内存 ＋ － ×÷ And Or…… If Goto…… I/O设备 主机 对计算机的硬件进行管理等

计算机基本工作原理 指令的执行过程分为以下4个步骤： ①取指令：按照指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并送往指令寄存器。 ②分析指令：对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对操作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号；由地址码确定操作数地址。 ③执行指令：由操作控制线路发出完成该操作所需要的一系列控制信息，去完成该指令所要求的操作。 ④一条指令执行完成，指令计数器加1 或将转移地址码送入程序计数器，然后回到①

计算机基本工作原理

2.2 数制转换及运算 2.2.1 进位计数制 678.34=6×102+7×101+8×100 +3×10-1+4×10-2 权 数码 基数 R进制数用 r个基本符号（例如0，1，2，…，r-1）表示数值 r进制数N可表示 为： N=an-1×rn-1＋an-2×rn-2＋…＋a0×r0＋a-1×r-1＋…＋a-m×r-m

2.2.2 不同进位计数制间的转换 10101(B)=24+22+1=21 101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75 r进制转化成十进制： 数码乘以各自的权的累加。例： 10101(B)=24+22+1=21 101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75 101(O)=82+1=65 71(O)=78+1=5 101A(H)=163+16+10＝4106 进制表示符号 B 二进制 O 八进制 D 十进制 H 十六进制

十进制转化成 r 进制 整数部分：除以 r取余数，直到商为0，余数从右到左排列。 小数部分：乘以 r取整数，整数从左到右排列。 100(D)=144(O)=64(H) 例 100.345(D)=1100100.01011(B) ~ 八进制 100 8 12 1 4 16 6 十六进制 0.345 2 0.690 0.760 1.520  100 2 50 25 12 6 3 1 1.380 1.04

二进制、八进制、十六进制数间的相互转换 144(O)=001 100 100(B) 一位八进制数对应三位二进制数 一位十六进制数对应四位二进制数 二进制转化成八(十六)进制) 整数部分：从右向左按三(四)位进行分组 小数部分：从左向右按三(四)位进行分组，不足补零 144(O)=001 100 100(B) 1 4 4 1 101 101 110.110 101(B)= 1556.65(O) 1 5 5 6 6 5 11 0110 1110.1101 01(B)=36F.D4(H) 3 6 F D 4 64(H)=0110 0100(B) 6 4

二进制、八进制、十六进制数间的关系 八进制 对应二进制 十六进制 000 0000 8 1000 1 001 0001 9 1001 2 000 0000 8 1000 1 001 0001 9 1001 2 010 0010 A 1010 3 011 0011 B 1011 4 100 0100 C 1100 5 101 0101 D 1101 6 110 0110 E 1110 7 111 0111 F 1111

2.2.3 二进制数的算术运算 1101 + 1110 11011 11011 - 1110 1101 1.二进制数的加法运算 2.二进制数的减法运算 加法运算法则 0+0=0 0+1=1+0=1 1+1=0 减法运算法则 0-0=1-1=0 1-0=1 0-1=1 1101 + 1110 11011 11011 - 1110 1101

2.2.4 二进制数的逻辑运算 逻辑非的真值表 A F = A 1 逻辑非运算 逻辑与的真值表 A B F = A×B 1 逻辑与运算

2.2.4 二进制数的逻辑运算 逻辑或的真值表 A B F = A+B 1 逻辑或运算

2.3 数据在计算机中的表示 二进制优点：物理上容易实现，运算简单，可靠性、通用性强 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1

2.3.1 数值 符号数的机器数表示 1 符号位 “0”表示正 、 “1”表示负 S 小数点 定点小数 S 定点整数 小数点 无符号位

浮点数表示 阶码 数符 阶符 尾数 规格化的形式：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1，从而唯一地规定了小数点的位置。 定点整数 定点小数 110.011(B)=1.10011×2+10=11001.1×2-10=0.110011×2+11 11 110011 N= 数符尾数2阶符阶码 尾数的位数决定数的精度 阶码的位数决定数的范围

带符号数的表示(假定一个数在机器中占用8位) (1) 原码 0X 1|X| 0<=X X<=0 +7： 00000111 +0：00000000 - 7： 10000111 - 0：10000000 [X]原= 0X 1|X| 0<=X X<=0 +7： 00000111 +0：00000000 -7：11111000 - 0：11111111 (2)反码 [X]反= (3)补码 +7： 00000111 +0：00000000 0X 1|X|+1 0<=X X<=0 - 7：11111001 - 0：00000000 [X]反=

2.3.2 字符 西文字符 ACSII码(American Standard Code for Information Interchange) 128个常用字符，用7位二进制编码，从0到127 例如： 换行 0AH 10 回车 0DH 13 空格 20H 32 ‘0’～‘9’ 30H～39H 48～57 ‘A’～‘Z’ 41H～5AH 65～90 ‘a’～‘z’ 61H～7AH 97～122

汉字编码 (1) 汉字输入码 微软拼音、五笔字型等 。 (2) 汉字国标码(GB2312－80) 每个汉字占两个字节。 (3)机内码 汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。 汉字 国标码 汉字内码 中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 华 5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B

汉字字形编码 (4) 汉字字形码 (5)汉字地址码 点阵：汉字字形点阵的代码,有16×16、24×24、32×32、48×48等,编码、存储方式简单、无需转换直接输出,放大后产生的效果差。 矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征 矢量方式特点正好与点阵相反 (5)汉字地址码 每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址码和机内码要有简明的对应转换关系

其他汉字编码 UCS码 Unicode码 GBK码 BIG5码等

思 考 题 1．计算机由哪几个部分组成？ 2．内存和外存有什么区别？ 3．指令和程序有什么区别？ 4．浮点数在计算机中是如何表示的？ 思 考 题 1．计算机由哪几个部分组成？ 2．内存和外存有什么区别？ 3．指令和程序有什么区别？ 4．浮点数在计算机中是如何表示的？ 5． “D”、“d”、“3”和空格的ASCII码值？ 6．简述媒体和多媒体技术。 7．简述多媒体与流媒体的关系。 8．WAVE文件与MIDI文件区别？ 9．矢量图文件与位图图像区别？