计算机基础知识

内容提要 计算机发展史 计算机工作原理 计算机软件概述 计算机发展趋势 计算机文化与道德

计算机的定义 计算机是一种能快速、高效、准确地进行信息处理的数字化电子设备，它能按照人们事先编写的程序自动地对信息进行加工和处理，输出人们所需要的结果，从而为人们的生产、生活服务。这里包括两个方面的含义： 一是计算机是进行信息处理的工具。 　二是计算机能按照人们事先编制并存放在它内部的程序自动完成信息处理任务

人类追求的计算工具 计算机发展史 1822 差分机 1642 Blaise Pascal 加法器 Charles Babbage 电子计算机时代 手工到机械自动 计算机是人类对计算工具的不懈努力追求的最好回报。我们的祖先早在史前时期就已经知道了用石块和贝壳计数。随着文化的发展，人类创造了简单的计算工具。我国在唐朝就开始使用算盘，17世纪出现了计算尺，这些都是著名的手动计算工具。 1642年，法国数学家帕斯卡（Pascal）创造了第一台能完成加、减运算的机械计算器，用来计算税收，取得了很大的成功。1673年德国莱布尼兹（Leibnitz）改进了帕斯卡的设计，增加了乘、除运算。这一时期的计算机有一个共同的特点，就是每一步运算都需要人工干预，即操作数由操作者提供，计算结果由操作者重新安排。这些发明在灵巧性上有些进步，但都无一例外，没有突破手工操作的局限。 直到19世纪20年代，英国数学家巴贝奇（Babbage）才取得突破，从手动机械跃入机械自动时代，巴贝奇提出了自动计算机的基本概念：要使计算机能自动进行计算，必须把计算步骤和原始数据预先地存放在机器内，并使计算机能取出这些数据，在必要时能进行一些简单的判断，决定自己下一步的计算顺序。他还分别于1823年和1834年设计了一台差分机和一台分析机，提出了一些创造性的建议，从而奠定了现代数字计算机的基础。 机械计算到电动计算 1884年，美国工程师赫尔曼·霍雷斯（Herman Hollerith）制造了第一台电动计算机，采用穿孔卡和弱电流技术进行数据处理，在美国人口普查中大显身手。 美国哈佛大学应用数学教授霍华德·阿肯受巴贝奇思想启发，在1937年得到美国海军部的经费支持，开始设计“马克1号”（由IBM承建），于1944年交付使用。 “马克1号”采用全继电器，长51英尺、高8英尺，看上去像一节列车，有750000个零部件，里面的各种导线加起来总长500英里。总耗资四五十万美元。 “马克1号”做乘法运算一次最多需要6秒，除法10多秒。运算速度不算太快，但精确度很高（小数点后23位）。 机电全自动到电子数字 虽然“马克1号”与ENIAC建成时间相距很近，但在技术的采用上相距甚远。 ENIAC采用了电子管技术。 ENIAC 1833 分析机 MARK I

第一台电子计算机（ENIAC） 计算机发展史 5000次加法/秒 体重28吨 占地170m2 18800只电子管 1500个继电器 功率150KW ENIAC的由来 世界上第一台数字式电子计算机是由美国宾夕法尼亚大学的物理学家约翰·莫克利（John Mauchly）和工程师普雷斯伯·埃克特（J – Presper Eckert）领导研制的取名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）的计算机。 1942年在宾夕法尼亚大学任教的莫克利提出了用电子管组成计算机的设想，这一方案得到了美国陆军弹道研究所高尔斯特丹（Goldstine）的关注。当时正值第二次世界大战之际，新武器研制中的弹道问题涉及许多复杂的计算，单靠手工计算已远远满足不了要求，急需自动计算的机器。于是在美国陆军部的资助下，1943年开始了ENIAC的研制，并于1946年完成。当时它的功能确实出类拔萃，例如它可以在一秒钟内进行5000次加法运算，3毫秒便可进行一次乘法运算，与手工计算相比速度要大大加快，60秒钟射程的弹道计算时间由原来的20分钟缩短到30秒。但它也明显存在着缺点。它体积庞大，机器中约有18800只电子管，1500个继电器，70000只电阻及其他各类电气元件，运行时耗电量很大。另外，它的存储容量很小，只能存20个字长为10位的十进位数，而且是用线路连接的方法来编排程序，因此每次解题都要靠人工改接连线，准备时间大大超过实际计算时间。 尽管如此，ENIAC的研制成功还是为以后计算机科学的发展提供了契机，而每克服它的一个缺点，都对计算机的发展带来很大影响，其中影响最大的要算是“程序存储”方式的采用。将程序存储方式的设想确立为体系的是美国数学家冯·诺依曼（Von Neumann)，其思想是：计算机中设置存储器，将符号化的计算步骤存放在存储器中，然后依次取出存储的内容进行译码，并按照译码结果进行计算，从而实现计算机工作的自动化。

计算机发展史 研制电子计算机的想法产生于第二次世界大战进行期间。当时激战正酣，各国的武器装备跟现在比差远了，占主要地位的战略武器就是飞机和大炮，哪有什么“飞毛腿”导弹、“爱国者”防空导弹、“战斧式”巡航导弹，因此研制和开发新型大炮和导弹就显得十分必要和迫切。为此美国陆军军械部在马里兰州的阿伯丁设立了“弹道研究实验室”。 美国军方要求该实验室每天为陆军炮弹部队提供6张火力表以便对导弹的研制进行技术鉴定。千万别小瞧了这区区6张火力表，它们所需的工作量大得惊人！事实上每张火力表都要计算几百条弹道，而每条弹道的数学模型你知道是什么吗？一组非常复杂的非线性方程组。这些方程组是没有办法求出准确解的，因此只能用数值方法近似地进行计算。

计算机发展史 但即使用数值方法近似求解也不是一件容易的事！按当时的计算工具，实验室即使雇用200多名计算员加班加点工作也大约需要二个多月的时间才能算完一张火力表。在“时间就是胜利”的战争年代，这么慢的速度怎么能行呢？恐怕还没等先进的武器研制出来，败局已定。 为了改变这种不利的状况，当时任职宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学院的莫希利（John Mauchly）于 1942年提出了试制第一台电子计算机的初始设想——“高速电子管计算装置的使用”，期望用电子管代替继电器以提高机器的计算速度。

计算机发展史 美国军方得知这一设想，马上拨款大力支持，成立了一个以莫希利、埃克特（Eckert）为首的研制小组开始研制工作、预算经费为15万美元，这在当时是一笔巨款。要不是为了战争，谁能舍得出这么大的钱！虽说战争万恶，但未始不偶尔促进科技的发展。 让研制工作十分幸运的是，当时任弹道研究所顾问、正在参加美国第一颗原子弹研制工作的数学家冯·诺依曼（v·n weumann，美籍匈牙利人）带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题，在研制过程中期加入了研制小组。他对计算机的许多关键性问题的解决作出了重要贡献，从而保证了计算机的顺利问世。

计算机发展史 美国军方得知这一设想，马上拨款大力支持，成立了一个以莫希利、埃克特（Eckert）为首的研制小组开始研制工作、预算经费为15万美元，这在当时是一笔巨款。要不是为了战争，谁能舍得出这么大的钱！虽说战争万恶，但未始不偶尔促进科技的发展。 让研制工作十分幸运的是，当时任弹道研究所顾问、正在参加美国第一颗原子弹研制工作的数学家冯·诺依曼（v·n weumann，美籍匈牙利人）带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题，在研制过程中期加入了研制小组。他对计算机的许多关键性问题的解决作出了重要贡献，从而保证了计算机的顺利问世。

计算机发展史 美国军方得知这一设想，马上拨款大力支持，成立了一个以莫希利、埃克特（Eckert）为首的研制小组开始研制工作、预算经费为15万美元，这在当时是一笔巨款。要不是为了战争，谁能舍得出这么大的钱！虽说战争万恶，但未始不偶尔促进科技的发展。 让研制工作十分幸运的是，当时任弹道研究所顾问、正在参加美国第一颗原子弹研制工作的数学家冯·诺依曼（v·n weumann，美籍匈牙利人）带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题，在研制过程中期加入了研制小组。他对计算机的许多关键性问题的解决作出了重要贡献，从而保证了计算机的顺利问世。

电子恐龙的缩骨法——晶体管 晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的。 计算机发展史 电子管的缺点： 晶体管的优点： 体积大； 体积小； 耗能高、散热量大。 晶体管的优点： 体积小； 耗能低； 性能稳定。 划时代的实验装置 ENIAC 继电器与电子管的比较： 在电子管内，每秒钟内电子流可开关100万次，在继电器中，每秒中只能达到100次，两者相差1万倍。这也就是机械模拟计算与电子数字计算的区别。 电子管的缺点： 体积大（约有一个普通25瓦白炽灯这么大） 耗能高、散热量大 ENIAC有18800个各种类型的电子管，为了解决电子管的散热大问题，ENIAC的工作现场便呈现了这样一番景象：两台12匹马力的鼓风机，以每分钟600立方英尺的气流的强风吹个不停，同时又在关键部位挂上温度计、调节器和恒温器。 晶体管的特点： 1947年底，贝尔实验室研制出了可以替代电子管的晶体管。晶体管能够完成电子管的一切工作，而且又解决了真空管自身所带的缺点，性能更加稳定。 体积小，总有一天晶体管可以达到它的理论极限——分子极限，即只要用一个电子的有无就能表示开和关的状态。 耗能低，有人测算过，一个跳蚤每分钟跳一次的能量就足够一个晶体管电路运行所需的全部能量。 晶体管的缩骨举例： 20年代的助听器，由于使用电子管而重达16磅。晶体管的发明马上使它变成火柴梗大小而得以放进耳朵里。

将电脑浓缩在一颗芯片上 420,000,000 2,300 晶 体 管 数 目 4004 奔腾4 计算机发展史 0.18微米芯片 intel 420,000,000 2,300 晶 体 管 数 目 4004 奔腾4 0.18微米芯片 集成电路的发明 1958年9月，德州仪器公司工程师杰克·基尔比（Jack Kilby）在锗晶片一个大拇指指甲盖大小的地方放置了5个元件，其中有四个晶体管。在晶体管发明以前，人们无法想象能把各种电子元件组合在这么小的地方。集成电路的出现改变了以往晶体管、电阻、电容器以及导线的“各行其事”，而将它们组织到一起。 集成电路的集成技术 集成电路起初像基尔比模型那样，只是用一根导线在一块硅晶片上把几个晶体管连在一起。紧接着，连线的技术得到改进，由沉淀在晶体管四周硅材料上的小铝导体取代导线，由以前的在硅材料变硬后在上面铺线改为埋线。不久，埋线的技术又得到改进，使原来的导线由线变成了点，即通过在晶体管里掺杂一些特殊的杂质，由它们来导电。用类似的方法，其他一些元件如电阻和二极管等，也一步步融进硅晶片中。 随着技术的进步，硅晶片越来越小，也越来越薄，而其上的晶体管数目和管线则越来越多。从基尔比模型上的4个晶体管，变成了60年代中期的10个，80年初的10000个，直至今日的几千万个。 我们从元器件的间隔距离体会集成度： ENIAC：一般为5厘米； （1972年）4004微处理器芯片10微米； （1974年）8080微处理器芯片6微米； （1979年）8086微处理器芯片3微米； （1985年）80386微处理器芯片1.5微米； （1990年）80486微处理器芯片0.8微米； （1993年）80586微处理器芯片0.6微米； （1995年）“奔腾”0.5微米……突破0.2微米的记录…… 10微米芯片

计算机第一定律——摩尔定律 每18个月芯片能力增长一倍。 计算机发展史 单 位 时 晶 间 体 执 管 行 数 的 指 令 数 百万条/每秒 Moore定律 1965年，戈登摩尔（Gordon Moore）准备一个关于计算机存储器发展趋势的报告。他整理了一份观察资料。在他开始绘制数据时，发现了一个惊人的趋势。每个新芯片大体上包含其前任两倍的容量，每个芯片的产生都是在前一个芯片产生后的18~24个月内。如果这个趋势继续的话，计算能力相对于时间周期将呈指数式的上升。 Moore的观察资料，就是现在所谓的Moore定律，所阐述的趋势一直延续至今，且仍不同寻常地准确。人们还发现这不光适用于对存储器芯片的描述，也精确地说明了处理机能力和磁盘驱动器存储容量的发展。该定律成为许多工业对于性能预测的基础。在26年的时间里，芯片上的晶体管数量增加了3200多倍，从1971年推出的第一款4004的2300个增加到奔腾II处理器的750万个。 由于高纯硅的独特性，集成度越高，晶体管的价格越便宜，这样也就引出了摩尔定律的经济学效益，在20世纪60年代初，一个晶体管要10美元左右，但随着晶体管越来越小，直小到一根头发丝上可以放1000个晶体管时，每个晶体管的价格只有千分之一美分。 据有关统计，按运算10万次乘法的价格算，IBM704电脑为1美元，IBM709降到20美分，而60年代中期IBM耗资50亿研制的IBM360系统电脑已变为3.5美分。 每18个月芯片能力增长一倍。

计算机发展的几个阶段 计算机发展史 第一代 （1946~1956） 电子管 5千~4万（次/秒） 第二代 （1957~1964） 晶体管 几十万~百万（次/秒） 1964年911机 1966年112机 按照所采用的基本元件，计算机的发展经历了4个阶段： “埃迪瓦克”（EDVAC）是典型的第一代电子计算机。第一代电子计算机的主要特点是使用电子管作为逻辑元件。它的五个基本部分为运算器，控制器，存储器，输入器和输出器。运算器和控制器采用电子管，控制器和运算器构成中央处理机，存储器采用电子管和延迟线，这一代计算机的一切操作，包括输入输出在内，都由中央处理机集中控制。这种计算机主要用于科学技术方面的计算。 第一代电子计算机使用的是“定点运算制”，参与运算的绝对值必须小于1；而第二代电子计算机则增加了浮点运算，使数据的绝对值可达到2的几十次方或几百次方，使电子计算机的计算能力实现了一次飞跃。同时，用晶体管取代了电子管使第二代电子计算机的体积大大减小，寿命延长，价格降低，为电子计算机的广泛应用创造了条件。 第二代电子计算机是用晶体管制造的计算机。在20世纪50年代之前，计算机都采用电子管作元件。电子管元件有许多明显的缺点。例如，在运行时产生的热量太多，可靠性较差，运算速度不快，价格昂贵，体积庞大，这些都使计算机发展受到限制。于是，晶体管开始被用来作计算机的元件。晶体管不仅能实现电子管的功能，又具有尺寸小，重量轻，寿命长，效率高，发热少，功耗低等优点。使用了晶体管以后，电子线路的结构大大改观，制造高速电子计算机的设想也就更容易实现了。 第三代电子计算机是使用了集成电路的计算机。集成电路所包含的元件数量以每1~2年翻一番的速度增长着。发展到70年代初期，大部分电路元件都已经以集成电路的形式出现。甚至，在像拇指指甲那样大的约1平方厘米的芯片上，就可以集成上百万个电子元件。 进入20世纪60年代后，微电子技术发展迅猛。在1967年和1977年，分别出现了大规模集成电路和超大规模集成电路，并立即在电子计算机上得到了应用。由大规模和超大规模集成电路组装成的计算机，就被称为第四代电子计算机。美国ILLIAC-IV计算机，是第一台全面使用大规模集成电路作为逻辑元件和存储器的计算机，它标志着计算机的发展已到了第四代。 第四代 （1971~90年代） 集成电路 几百万~几亿（次/秒） 第三代 （1965~1970） 集成电路 百万~几百万（次/秒）

奠定现代计算机发展的重要人物和思想 Claude Shannon 计算机工作原理 香侬是现代信息论的著名创始人。1938年，香侬在发表的论文中， 首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可 以通过继电器电路来实现。 阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则： 1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证 精度； 2）利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运 算，以保证计算速度； 3）采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分 离的结构。 Claude Shannon 1938年，香侬发表了著名的论文《继电器和开关电路的符号分析》，首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现，明确地给出了实现加、减、乘、除等运算的电子电路的设计方法。这篇论文成为开关电路理论的开端。 香侬是现代信息论的著名创始人。现代信息论的出现对现代通信技术和电子计算机的设计产生了巨大的影响。信息论对早期的计算机产业没有什么直接影响，但随着数字压缩技术的出现和成熟，该理论的影响力日益加深。 阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则，这也是现代电子计算机所依据的三条基本原则： 　1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度； 　2）利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运算，以保证计算速度； 　3）采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分离的结构。 阿塔纳索夫倡导用电子管作开关元件，这为实现高速运算创造了条件。他主张把数字存储和数字运算分开进行，这一思想一直贯穿到今天的计算机结构设计之中。阿塔纳索夫及其同事于1939年研制出第一台数字计算机的模型。

计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。 计算机工作原理 图灵与图灵机 计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。 图灵机是一种思想模型， 它由三部分组成： 一个控制器，一条可以无限延伸的 带子和一个在带子上左右移动的读 写头。 为纪念图灵对计算机的贡献， 美国计算机博物馆于1966年 设立了“图灵奖” 1936年，年仅24岁的英国人图灵发表了著名的《论应用于决定问题的可计算数字》一文，提出思考实验原理计算机概念。图灵把人在计算时所做的工作分解成简单的动作，与人的计算类似，机器需要：（1）存储器，用于储存计算结果；（2）一种语言，表示运算和数字；(3)扫描；（4）计算意向，即在计算过程中下一步打算做什么；（5）执行下一步计算。具体到一步计算，则分成：（1）改变数字的符号；（2）扫描区改变，如往左进位和往右添位等；（3）改变计算意向等。图灵还采用了二进位制。这样，24岁的他就把人的工作机械化了。这种理想中的机器被称为“图灵机”。图灵机是一种抽象计算模型，用来精确定义可计算函数。图灵机由一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。工作带起着存储器的作用，它被划分为大小相同的方格，每一格上可书写一个给定字母表上的符号，控制器可以在纸带上左右移动，控制器有一个读写头，读写头可以读出控制器访问格子上的符号，也能改写和抹去这一符号，这就是计算机史上与“冯·诺依曼机器”齐名的“图灵机”。这个概念如此简单的机器，理论上却可以计算任何直观可计算函数。图灵在设计了上述模型后提出，凡可计算的函数都可用这样的机器来实现，这就是著名的图灵论题。现在图灵论题已被当成公理一样在使用着，它不仅是数学的基础之一。 半个世纪以来，数学家提出的各种各样的计算模型都被证明是和图灵机等价的。1945年，图灵到英国国家物理研究所工作，并开始设计自动计算机。1950年，图灵发表了题为《计算机能思考吗？》的论文，给人工智能下了一个定义，而且论证了人工智能的可能性。1951年，他被选为英国皇家学会会员。

冯·诺依曼计算机 1949 EDSAC 计算机工作原理 John von Neumann 冯诺依曼 存储程序工作原理 计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。 计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。 存储程序原理是由美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1946年提出的，把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式储存，这正是治愈“神童”ENIAC健忘症的良方。冯·诺依曼和同事们依据此原理设计出了一个完整的现代计算机雏形，并确定了存储程序计算机的五大组成部分和基本工作方法。冯·诺依曼的这一设计思想被誉为计算机发展史上的里程碑，标志着计算机时代的真正开始。 虽然计算机技术发展很快，但“存储程序原理”至今仍然是计算机内在的基本工作原理。自计算机诞生的那一天起，这一原理就决定了人们使用计算机的主要方式——编写程序和运行程序。科学家们一直致力于提高程序设计的自动化水平，改进用户的操作界面，提供各种开发工具、环境与平台，其目的都是为了让人们更加方便地使用计算机，可以少编程甚至不编程来使用计算机，因为计算机编程毕竟是一项复杂的脑力劳动。但不管用户的开发与使用界面如何演变，“存储程序原理”没有变，它仍然是我们理解计算机系统功能与特征的基础。 　　EDSAC于1949年5月建成，它是世界上第一台真正实现内部存储程序的电子计算机，其中凝集着冯·诺依曼等人设想，也是后来所有电脑的真正原型和范本。 1949 EDSAC John von Neumann 冯诺依曼

计算机硬件基本组成 （外）存储器 输入 设备 输出 设备 （内）存储器 中央处理器（CPU） 计算机工作原理 运算器 控制器 数据流 地 址 现代计算机的结构基础：存储程序控制结构。 　　计算机的工作原理可概述为：“存储程序”+“程序控制”，即，1）以二进制方式表示数据和指令，2）将程序存入存储器中，由控制器自动读取并执行。 　　现代计算机统称为诺依曼计算机，其硬件结构由5个部分组成如幻灯片示图，各组成部分的功能： 　　1.输入设备用来输入程序和原始数据。 　　2.存储器用来存放程序、原始数据和运算结果。计算机存储信息的记忆部件。 　　3.运算器是对数据进行处理和运算的部件。经常进行的有算术和逻辑运算，称为 　　　ALU ( Arithmetic Logical Unit ) 。 　　4.输出设备用来输出计算机的处理结果。 　　5.控制器用来实现计算机本身的自动化，实现指令的自动装入和自动执行。包括： 　　1）从存储器中取出指令 　　2）对指令进行译码分析 　　3）发出执行指令相应的控制信号 　　4）从存储器（或输入设备）获得运算所需的数据 　　5）将运算器处理结果存放在存储器或由输出设备输出 　　在实际结构中，将控制器和运算器集成在一片芯片上，是计算机的核心部件，称为中央处理部件，简称CPU(Central Process Unit)。 运算器 控制器 数据流 地 址 控制流

计算机的工作原理 运算（处理） 存储（记录） 控制（协调） 计算机工作原理 相关概念： 内存 ：这是大型的数据存储仓库，位于主计算机内、微处理器之外。有时，内存可能会将数据或指令递送给预取单元，这些数据或指令通常以一个地址存储在指令高速缓存当中，以便将来使用。 指令高速缓存：是芯片上的指令仓库，这样微处理器就不必停下来查找计算机内存中的指令。这种快速访问方式加快了处理速度，因为预取单元已经“取得”了这些指令，并将其以正确的顺序存放在预取单元中等待处理。 控制单元：是微处理器最重要的部件之一，因为它负责整个处理过程。根据来自译码单元的指令，它会生成控制信号，告诉运算逻辑单元（ALU）和寄存器如何运算、对什么进行运算，以及怎样对结果进行处理。控制单元可以确保一切事情均发生在正确的时间和正确的地点。 运算逻辑单元( ALU )：是芯片中的最后一个处理阶段。运算逻辑单元是芯片的智能部件，能够执行加、减、乘、除等各种命令。此外，它还知道如何读取逻辑命令，如或、与、非。来自控制单元的讯息将告诉运算逻辑单元应该做，然后运算逻辑单元将从它的“近邻”——寄存器中提取数据，以完成任务。实际上，在我们所举的例子中，指的是最终得出了2加3的结果。 寄存器：是运算逻辑单元（ALU）为完成控制单元请求的任务所使用数据的小型存储区域。数据可以来自于数据高速缓存、内存或控制单元，但都存储在寄存器内专门的位置。这就使运算逻辑单元的检索快速而高效。 预取单元：可以根据命令或将要执行的任务决定何时开始从指令高速缓存或计算机内存中获取数据和指令。当指令到达时，预取单元最重要的任务就是确保所有指令均按正确的顺序排列，以发送至译码单元。 数据高速缓存：它与“处理合作伙伴”运算逻辑单元、寄存器、译码单元的协作非常紧密。数据高速缓存中存储了来自译码单元专门标记的数据，以备运算逻辑单元使用，同时还准备了分配到计算机不同部分的最终结果。 译码单元：它的作用是将复杂的机器语言指令解译成运算逻辑单元（ALU）和寄存器能够理解的简单格式。这项工作可以使处理效率更高。 总线单元：是指令从计算机内存流进和流出微处理器的地方。 运算（处理） 存储（记录） 控制（协调）

软件的概述 硬件 软件 计算机软件概述 软件史上的重要人物 阿黛·拜伦 格雷斯·霍普 威尔克斯 戴维·韦勒 “吃软不吃硬”的EDSAC 存储程序工作原理的计算机决定了它的使用方式： 编写程序和运行程序 硬件 “吃软不吃硬”的EDSAC 软件史上的重要人物 阿黛·拜伦 格雷斯·霍普 威尔克斯 戴维·韦勒 　　1949年，人类第一台存储程序计算机EDSAC问世时，由于没有程序，EDSAC并不能解决实际问题，直到8个月后，才听使唤，这让它的设计者威尔克斯充分领教了计算机“吃软不吃硬”的怪脾气。 　　软硬件的明确划分则是在1969年，IBM耗资50亿美元的“IBM360系统电脑”获得空前成功后，宣布“自1970年1月1日起，IBM的电脑产品不再含混地分为电子元件、硬件设备、外部设备、操作系统、程序等类，而是分为两大类：硬件和软件，软件部分分开记价……”。 　　软硬件的明确划分，并不说明软硬件之间的水火不相容特质：在计算机发展的初级阶段，硬件只承担较简单的指令系统功能，而高一级的重活就交给软件来完成，这就是所谓的“硬件软化”，随着计算机硬件技术的发展，许多原来用程序实现的操作如加减乘除、浮点运算等又改由硬件来实现，这又有了“软件硬化”。 　　在计算机总体设计和基础元件的制造中，清一色都是男人的世界，但在软件方面却是巾帼不让须眉。 　　阿黛·拜伦在巴贝奇的指导下，从1842年起做了一项开创性的工作，为分析机编写程序。阿黛编写的程序在执行指令运算中有着向前或向后越过几条指令的跳跃功能，并能循环执行。为纪念这位计算机程序设计的先驱，计算机界把一种结构性的程序设计语言命名为“Ada”。 　　格雷斯·霍普参与了“马克1号”的设计，并负责该机器的运行。格雷斯完成了第一个编译器编写，能把高级程序设计语言编写的程序转换为计算机可直接执行的机器语言。开发了第一个用于商业数据处理的类似英语的语言（Flow_Matic，该语言后经改进成为COBOL语言）。为纪念格雷斯·霍普在计算机软件方面的杰出贡献，计算机界设立了著名的霍普奖。 　　威尔克斯和戴维·韦勒在计算机编程方面做出创造性的贡献：主程序调用子程序，初始化命令。 软件

计算机的语言——二进制 “逢R进一，借一当R” 进制的概念 计算机软件概述 十进制 R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 十六进制 R=16 ，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F 　　日常生活中我们最熟悉十进制数据，但在与计算机打交道时，会接触到二进制、八进制、十六进制系统，但无论哪种数制,其共同之处都是进位记数制。 认识进位记数制：如果采用的数制有R个基本符号，则称为基R数制,R称为数制的 “ 基数 ”,而数制中每一固定的位置对应的单位值称为“ 权 ”。进位记数制的编码符合“ 逢R进位 ”的规则,各位的权是以R为底的幂,一个数可按权展开成为多项式。 教材参考1.2.2节内容，熟悉以上几种数制之间的转换操作和转换方式。

二进制概念 计算机软件概述 1 信息复制的精确性 运算规则简单（R(R+1)/2） 电子线路制造计算机成为可能 我认识她已有1111年了。 128瓦 32瓦 64瓦 16瓦 8瓦 4瓦 1瓦 2瓦 1 信息复制的精确性 运算规则简单（R(R+1)/2） 电子线路制造计算机成为可能 　　不论指令还是数据,若想存入计算机中,都必须采用二进制编码形式,在二进制系统中只有两个数0和1,即便是多媒体信息(声音、图形等)也必须转换成二进制的形式,才能存入计算机,为什么计算机不使用我们都非常熟悉的十进制来存储数据呢?因为二进制具有以下优势: ① 易于物理实现: 因为具有二种稳定状态的物理器件是很多的, 如门电路的导通与截止,电压的高与低, 而它们恰好对应表示1和0两个符号。假如采用十进制, 要制造具有十种稳定状态的物理电路, 那是非常困难的。 ② 二进制数运算简单：数学推导证明, 对R进制的算术求和、求积规则各有 R(R+1)/2 种。如采用十进制, 就有55种求和与求积的运算规则; 而二进制仅各有三种, 因而简化了运算器等物理器件的设计。 ③ 机器可靠性高：由于电压的高低, 电流的有无等都是一种质的变化,两种状态分明，所以基2码的传递抗干扰能力强, 鉴别信息的可靠性高。 ④ 通用性强：基2码不仅成功地运用于数值信息编码(二进制), 而且适用于各种非数值信息的数字化编码。特别是仅有的二个符号0和1正好与逻辑命题的两个值“ 真 ”与“ 假 ”相对应, 从而为计算机实现逻辑运算和逻辑判断提供了方便。 我认识她已有1111年了。

程序和指令 +1 PC 指令是对计算机进行程序控制的最小单位。 所有的指令的集合称为计算机的指令系统。 程序是为完成一项特定任务而用某种语言 计算机软件概述 程序和指令 PC +1 指令是对计算机进行程序控制的最小单位。 所有的指令的集合称为计算机的指令系统。 机器指令格式 操作码 操作数 机器执行什么操作 执行对象（具体数、存放位置） 　　计算机的“本能”就是能够识别并执行属于它自己的一组机器指令。 　　因此，我们可以说，程序就是完成既定任务的一组指令序列，计算机按照程序规定的流程依次执行一条条的指令，最终完成程序所要实现的目标。 　　计算机硬件系统最终只能执行由机器指令组成的程序。程序在执行前必须首先装入内存, 程序执行时CPU负责从内存中逐条取出指令，分析识别指令，最后执行指令，从而完成了一条指令的执行周期。CPU就是这样周而复始地工作，直至程序的完成。 　　启动一个程序的执行只需将程序的第一条指令地址置入程序计数器（PC）中即可。 程序是为完成一项特定任务而用某种语言 编写的一组指令序列。

信息的存储单位 =27+ 24+ 22+ 20 =149 计算机软件概述 位（Bit）：度量数据的最小单位 字节（Byte）：最常用的基本单位 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 =27+ 24+ 22+ 20 =149 1 0 0 1 0 1 0 1 K 字节 1K = 1024 byte M（兆）字节 1M = 1024 K G（吉） 字节 1G = 1024 M T（太）字节 1T = 1024 G 信息的单位常采用“ 位 ”、“ 字节 ”、“ 字 ”几种量纲。 ① 位(bit): 度量数据的最小单位, 表示一位二进制信息。 ② 字节(byte): 一个字节由八位二进制数字组成(1byte = 8 bit)。字节是信息存储中最常用的基本单位。 计算机的存储器(包括内存与外存)通常也是以多少字节来表示它的容量。常用的单位有 : K 字节、 M（兆）字节、G （吉）字节 (我们通常这些单位来描述计算机的内存或硬盘的大小) ③ 字(word): 字是位的组合, 并作为一个独立的信息单位处理。字又称为计算机字, 它的含意取决于机器的类型、字长以及使用者的要求。常用的固定字长有8位、16位、32位等。 ④ 机器字长：在讨论信息单位时, 还有一个与机器硬件指标有关的单位, 这就是机器字长。机器字长一般是指参加运算的寄存器所含有的二进制数的位数, 它代表了机器的精度。机器的功能设计决定了机器的字长,一般大型机用于数值计算, 为保证足够的精度, 需要较长的字长, 如32位、64位等。而小型机、微机一般字长为16位、32位等。

计算机发展——微型化 计算机发展趋势 计算机不再是单一的计算机器，而是一种 信息机器，一种个人的信息机器。 Altair 8800 　　微型机从出现到现在不过二十几年，因其小、巧、轻、使用方便、价格便宜，其应用范围急剧扩展，从太空中的航天器到家庭生活，从工厂的自动控制到办公自动化，以及商业、服务业、农业等等，遍及各个社会领域。PC机的出现使得计算机真正面向人人，真正成为大众化的信息处理工具。如今的微型计算机在某些方面已可以和以往的大型机相媲美。 牛郎星 　　1974年研制的牛郎星8800（使用Intel8080芯片），是世界上第一台大批量生产又取得成功的微型计算机，共销出1000台。 　　这台烤箱般大小，没有键盘，没有显示器，面板上有十几个指示灯和固定开关，售价只有397美元的电脑开启了个人电脑时代的到来。 苹果的创举 　　1977年4月正式登场的“苹果2型”计算机是当时最有代表性的微型计算机，也是世界上第一台带有彩色图形界面的微型计算机，它成为个人电脑史上的里程碑作品。 个人电脑 　　个人电脑与微型计算机的区别在于前者是以个人为主体的计算机， “苹果2型”就是一个典范，这个价值1000多美元的装置不仅有严谨的结构、规范的系统和通用的设置，而且有彩色图形界面，有调制解调器、有音乐合成器。 便携式电脑 　　1981年4月在美国的一个电脑展销会上，出现了一台“奥斯伯尼I型”小电脑（Osborne），体重只有24磅，配有64K随机存取芯片，5英寸显示器，键盘、鼠标、调制解调器、软盘驱动器一应俱全，还可以使用Wardstar等文字处理软件，售价为1795美元，这是世界上第一台便携式电脑。

计算机发展——巨型化 计算机发展趋势 运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机 1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I” 超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、 石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计 算的高科技领域。 CRAY-Ⅱ 银河Ⅱ 中国超级计算机： 国防科技大学研制的 “银河1号”、 “银河2号”和“银河3号” 国家职能计算机中心推出的 “曙光1000”和“曙光200I” 　　研制巨型机是现代科学技术，尤其是国防尖端技术发展的需要。核武器、反导弹武器、空间技术、大范围天气预报、石油勘探等都要求计算机有很高的速度和很大的容量， 一般大型通用机远远不能满足要求。很多国家竟相投入巨资开发速度更快、性能更强的超级计算机。巨型机的研制水平、生产能力、及其应用程度已成为衡量一个国家经济实力和科技水平的重要标志。 　　目前巨型机的运算速度可达每秒几百亿次运算。这种巨型机一秒内所作的计算量相当于一个人用袖珍计算器每秒作一次运算、一天24小时、一年365天连续不停地工作31709年。这种计算机使研究人员可以研究以前无法研究的问题，例如研究更先进的国防尖端技术、估算100年以后的天气、更详尽地分析地震数据以及帮助科学家计算毒素对人体的作用等等。 　　巨型机从技术上朝两个方向发展：一方面是开发高性能器件，缩短时钟周期，提高单机性能。目前巨型机的时钟周期大约在2～7ns；另一方面是采用多处理器结构，提高整机性能，如CRAY－4就采用了64个处理器。 　　在实践中，有些科学技术题目需要并行计算。八十年代中期以来，超并行计算机的发展十分迅速，这种超并行巨型计算机通常是指由100台以上的处理器所组成的计算机网络系统，它是用成百上千甚至上万台处理器同时解算一个课题，来达到高速运算的目的。这类大规模并行处理的计算机将是巨型计算机的重要发展方向。 　　目前我国已研制成功“银河－Ⅲ ”百亿次巨型计算机。该系统采用了目前国际最新的可扩展多处理机并行体系结构。它的整体性能优越、系统软件高效、网络计算环境强大、可靠性设计独特、工程设计优良、运算速度可达每秒130亿次，其系统综合技术达到当前国际先进水平。在该系统研制的同时，一批适用于天气预报、地震机理研究、量子化学研究、气动力研究等方面的高水平应用软件也研制出来，这使它增加了进入市场的竞争力。

计算机发展——网络化 计算机发展趋势 计算机网络： 计算机技术与通信技术结合 的产物。 计算机网络的发展动力： 使用远程资源，共享程序、 数据和信息资源，网络用户 的通讯和合作。 　　当计算机最初用于信息管理时，信息的存储和管理是分散的。这种方式的弱点是数据的共享程度低，数据的一致性难以保证。 于是以数据库为标志的一代信息管理技术发展起来，而以大容量磁盘为手段、以集中处理为特征的信息系统也发展起来。80年代PC机的兴起冲击了这种集中处理的模式，而计算机网络的普及更加剧了这一变化。数据库技术也相应延伸到了分布式数据库，客户机-服务器的应用模式出现了。当然，这不是向分散处理的简单的回归，而是螺旋式的上升。随着因特网的迅猛发展，网络安全、软件维护与更新、多媒体应用等迫使人们再次权衡集中与分散的问题：是否可以把需要共享和需要保持一致的数据相对集中地存放，是否可以把经常更新的软件比较集中地管理，而把用户端的功能仅限于用户界面与通信功能，而这就是网络计算机（Network computer，NC）的由来。 　　从网络计算机的角度来看，可以把整个网络看成是一个巨大的磁盘驱动器，而NC可以通过网络从服务器上下载大多数乃至全部应用软件。这就意味着作为PC的使用者，从此可以不再为PC机的软硬件配置和文件的保存煞费苦心。由于应用软件和文件都是存储在服务器而不是各自的PC机上，因此无论是数据还是应用软件，用户总能获得最新的版本。目前，NC的发展还没有达到预期的规模，但其中的一些思想值得我们借鉴。

计算机发展——智能化 “总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的 ‘没有灵魂的机械’来”。 计算机发展趋势 ——笛卡尔（1637） 人类第一个“工业机器人”： 一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年） 第一代机器人 机械手（1962年出现） 第二代机器人 具有“感觉”的机器人 第三代机器人 装有启发式计算机的“智能机器人” Deepblue Garry Kasparov 　　计算机的智能化就是让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程的机理，使计算机具备逻辑推理、学习等能力。 　　超级计算机性能再好，速度再快，却仍在按人们事先编制好的程序指令来照章办事，仍就无法成为容忍程序错误的计算机。 大脑的结构与01的关系 　　大脑的基本成分是神经细胞（即神经元），神经元又分为突触和轴突，两者以生物电流的方式，一个管输入，一个管输出，使神经细胞一直处于兴奋或抑制的状态，而电子元件的开启和闭合的状态正好与神经细胞中的兴奋或抑制状态对应，那么大脑的思维机制不就也可以用0和1来表示了吗? 启发式程序 　　研制人员采用心理学学科知识，把认知理论、人机交互等结合起来，建立了“智力问题解决和学习”的模型，将人脑的思维方式、技巧、规则以及策略等以程序的形式事先告诉计算机，使计算机能够通过推理规则自己去探索解决方案。 卡斯帕罗夫与“深蓝” 　　“深蓝”是世界上水平最高的电脑棋手，它体重2.6吨，每秒能执行50~100亿条指令，即每秒能计算出200~300万步棋。 　　卡斯帕罗夫则是历史上最伟大的人类棋手。 　　1996年2月10日，卡斯帕罗夫以三胜两和一负的战绩令“深蓝”失手，捍卫了“人类的尊严” 。 　　1997年5月12日，卡斯帕罗夫负于“更深的蓝”。

计算机世界中的中国 计算机发展趋势 1952年在清华大学成立中国第一个计算机三人研究小组 组长 闵大可 电机系教授 组长 闵大可 电机系教授 1954年小组经扩充和调整，并入中科院近代物理研究所 负责人 钱三强 1958年完成第一台电子计算机103 1959年完成大型电子计算机104 1959年中国自行研究的107计算机问世 1965年中国开始研制第三代计算机（集成电路） 1977年研制成功中国第一台微机DJS050 　　我国计算机事业是从1956年制定《十二年科学技术发展规划》后开始起步的。1958年成功地仿制了103和104电子管通用计算机。 　　60年代中期，我国已全面进入到第二代电子计算机时代。当时研究和生产的计算机有441B、X-2、121、109机等，以后还生产过108Z及320等计算机。 　　我国的集成电路在1954年已研制出来，但真正生产集成电路是70年代初期。整个70年代我国先后生产或研制成的第三代计算机有655、150、013、151、260等，这些属于中型计算机。研制和生产的小型计算机有DJS100系列、 DJS130系列和DJS180系列，其中DJS130在全国生产量最大。 　　80年代以来，我国的计算机科学技术进入了迅猛发展的新阶段。目前，已建立了完整的计算机科研、生产与服务体系，在计算机教育、普及与应用方面有了良好的开端。微处理器与微型计算机的研究与应用正在全国蓬勃兴起，16位微处理器已研制成功，与国际上主流计算机机型完全兼容的80X86计算机系列已投入生产，中、大型计算机与巨型计算机的研制取得了令人鼓舞的成就。1992年，国防科技大学研制成功10亿次/秒的YH-II型巨型计算机，1997年，国防科技大学又研制成功130亿次/秒的YH-III型巨型计算机，系统的综合技术达到国际先进水平。这标志着我国巨型计算机技术已达到世界先进水平。

计算机世界中的日本 辉煌： 失误： 打败Intel的芯片巨人，迫使Intel 于1985年另辟 战场（微处理器） 笔记本电脑的领军人物 计算机发展趋势 计算机世界中的日本 辉煌： 打败Intel的芯片巨人，迫使Intel 于1985年另辟 战场（微处理器） 笔记本电脑的领军人物 失误： 第五代计算机（智能计算机）的开发者 高清晰度模拟电视 　　日本在计算机业界的角色可谓一言难尽，需要与美国的角色相比较而言，60~80年代末，两者的角色关系令美国人扼腕长叹：种子在美国发芽，开花结果却在日本。90年代后，人们忽然发现，日本在获取种子的同时，也给对手留下了几十年后开花结果的种子。 　　当年正是在日本人的催促下，Intel推出了第一个微处理器，几十年后又在日本人的竞争中，迫使Intel放弃苦心经营15年之久的存储芯片，全力投向微处理器，终于把个人电脑时代一步步推向辉煌。 　　在存储芯片上，近年来日本受到台湾和韩国的强烈冲击。 日本的贡献： 70年代研制出数字电路的“大规模集成”前提技术：在硅晶体上描画微米间距的“照像”装置。 以其低成本，性能可靠的半导体产品改变了计算机业界的格局。 率先在个人电脑市场中的便携式电脑引入液晶显示器，并占领该市场。 两个价值均在100亿美元的失误： 1）80年代的第五代计算机的开发。开发原因有二：一是判断90年代后以后计算机的主要用途是知识处理，二是急于摆脱“日本人善于技术跟踪，不善于独立的科学研究和指示创新”的国际形象，选择了“并行推理机”为突破口，开始了超越冯·诺依曼体系结构的第五代智能化计算机的研制。 2）在争夺“眼球经济”大战中，背离了数字技术，固守着模拟技术领域，选择了高清晰模拟电视赌注。

计算机世界中的印度 硅谷 慧谷 计算机发展趋势 世界软件产业王国 1985年，印度软件业产值为1000万美元 1994年，印度软件业产值为10亿美元 2000年，印度软件业产值为50亿美元 在软件出口规模和质量与总产值的比例上， 印度居世界第一。 硅谷 慧谷 　　印度拿出了1和0这两个阿拉伯数字参与了计算机的早期贡献，后又竭尽全力发掘这两个数字的魅力而成为了世界计算机软件产业王国。 　　1985年，印度政府制定了《计算机软件出口、软件开发和培训政策》，开始大规模发展计算机软件产业。 　　在70年代末，印度在计算机整机研制和硬件开发上还比不上中国。80年代后，印度将脑力作为在高纯硅晶片上的“炼金术”，在本国班加罗尔建成印度最大的计算机软件中心“慧谷”。

计算机文化与道德 计算机是一种“可以传授给人知识的工具”，也是一种“无比有力的知识工具”。 真正对人类生活带来直接冲击的，不是计算机硬件本身，而是来自软件这种人类知识的产物。 欲说还休的计算机文化……

计算机辅助设计、辅助制造、辅助测试和辅助教学 计算机的应用领域 计算机辅助设计、辅助制造、辅助测试和辅助教学 科学计算 信息管理 计算机通信 过程控制

科学计算 在自然科学中，诸如数学、物理、化学、 天文、地理等领域；在工程技术中，诸如航 天、汽车、造船、建筑等领域，计算工作量 是非常大的，传统的计算工具是难以完成的， 现在无一不利用计算机进行复杂的计算，使 很多幻想变成现实。

信息管理 现代社会是信息社会。信息是资源，信 息已经和物质、能量一起被列为人类社会活 动的三大基本要素。信息处理就是指对各种 信息进行收集、存储、整理、统计、加工、 利用、传播等一系列活动的统称，目的是获 取有用的信息作为决策的依据。

过程控制 工业生产过程自动控制能有效地提高 劳动生产率。过去工业控制主要采用模拟 电路，响应速度慢、精度低，现在已逐渐 被微型机控制所取代。

计算机辅助设计、辅助制造、辅助测试和辅助教学 利用计算机辅助人们完成某一个系统的任务，叫做“计算机 辅助系统”。目前计算机辅助系统主要有以下几种： 1. 计算机辅助设计（CAD） CAD即利用计算机辅助人们进行设计工作，使设计过程实 现半自动化或自动化。 2 .计算机辅助制造（CAM） CAM即利用计算机直接控制零件的加工，实现无图纸加工。 3 .计算机辅助教学（CAI） CAI即利用计算机辅助进行教学。 4. 计算机辅助测试（CAT） CAT即利用计算机来帮助进行测试。

计算机通信 把具有独立功能的多个计算机系统， 通过通信设备和通信线路连接起来，在网 络软件的支持下实现彼此之间的数据通信 和资源共享的系统，称为“计算机网络”。

数制及其相互转换 介绍常用的数制及其特点 二进制与十进制相互转换 二进制与十六进制相互转换 讨论其它情况的转换 汉字编码

常用的数制有： 十进制 二进制 八进制 十六进制 ① 基数 ： 某种进位制所使用的数码个数。 常用的数制及其特点 常用的数制有： 十进制 使用0 1 2 3 4 5 6 7 8 9十个数码，基数为10 。逢10进1 二进制 使用0 1 两个数码，基数为2 。逢2进1 八进制 使用0 1 2 3 4 5 6 7 八个数码，基数为8 。逢8进1 使用 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F十六个数码， 基数为16 。逢16进1 十六进制 ① 基数 ： 某种进位制所使用的数码个数。

. . ② 权数 ： 在一个R进制数中，每一位的大小都对应着该位上 的数码乘以一个固定的数，这个固定的数称为该位的权数。 先看下面的例子： 常用的数制及其特点 ② 权数 ： 在一个R进制数中，每一位的大小都对应着该位上 的数码乘以一个固定的数，这个固定的数称为该位的权数。 . . 先看下面的例子： （2537. 964）D =2 × 103+5 × 102+3 × 101+7 × 100 + 9 × 10-1+6 × 10-2+4 × 10-3 …… （1011. 101）B = 1 × 23 + 0 × 22 + 1 × 21 + 1 × 20 + 1 × 2-1 + 0 × 2-2 + 1 × 2-3 …… 返 回

将二进制数写成按权数的展开式 ，然后按十进 制计算出结果。 二进制与十进制相互转换 1、二进制数到十进制数的转换 将二进制数写成按权数的展开式 ，然后按十进 制计算出结果。 例1:（101.011）B =（ ？ ）D 101.011=1×22+0×21+1×20 + 0×2-1 +1×2 -2 +1×2 -3 =4+0+1+0+0.25+0.125 =5.375 所以（101.011）B =（ 5 .375 ）D

. 二进制与十进制相互转换 2、十进制数到二进制数的转换 整数部分和小数部分分别采用不同的方法转换。 ①整数部分采用除2取余法； ②小数部分采用乘2取整法 . 例2：（53 . 315）D =（ ）B 110101. 0101 2 2 6 ……1 5 3 0.315 ×2=0.63 ……0 0.63 整数 部分 小数 部分 2 1 3 ……0 ×2=1.26 ……1 0.26 6 ……1 2 ×2=0.52 ……0 0.52 3 ……0 2 ×2=1.04 ……1 0.04 2 ……1 1 ×2=0.08 ……0 0.08 ……… 2 ……1 【注意】二进制采用 “0舍1入” 的方法取近似值。 返 回

1101010.100101 00 1、二进制数到十六进制数的转换 按位转换，4 位二进制数对应1 位十六进制数。 二进制与十六进制相互转换 1、二进制数到十六进制数的转换 按位转换，4 位二进制数对应1 位十六进制数。 例3：（1101010.100101）B =（ ）H 6A . 94 【解】 先将二进制数以小数点为基点分节, 四位一 节。整数部分从右向左分，最后不足4 位左 边补0 ；小数部分从左向右分, 最后不足 4 位右边补0 。 1101010.100101 00 6 A . 9 4

二进制与十六进制相互转换 7 F 1 2、十六进制数到二进制数的转换 按位转换， 1 位十六进制数对应4 位二进制数。 例4：（7F1）H=（ ）B 111 1111 0001 【解】 7 F 1 111 1111 1 000 特别注意：不足4位要补0 ！ 返 回

与二进制到十进制的转换类似（推广）。将非十进制数写成按权数的展开式，按十进制计算出结果即可。 讨论其它情况的转换 八进制 十六进制 1、非十进制到十进制的转换 与二进制到十进制的转换类似（推广）。将非十进制数写成按权数的展开式，按十进制计算出结果即可。 例5: （3E2C）H =（ ？ ）D 【解】 3E2C =3×163 + E × 162 + 2 × 161 + C × 160 =3×163 + 14 × 162 + 2 × 161 + 12 × 160 =12288 + 4096 + 32 + 12 =16428 所以（ 3E2C ）H =（ 16428 ）D

采用与十进制到二进制转换类似的方法（推广）,整数部分和小数部分分别用不同的方法转换。具体： 十六进制 八进制 讨论其它情况的转换 2、十进制到其它进制的转换 采用与十进制到二进制转换类似的方法（推广）,整数部分和小数部分分别用不同的方法转换。具体： 十进制转为十六进制： 整数部分除16取余； 小数部分乘16取整。 十进制转换为八进制： 整数部分除8取余； 小数部分乘8取整。 》 请看下面例子……

【注意】十六进制采用7舍8入的方法取近似值。 十进制 二进制 十六进制 八进制 讨论其它情况的转换 2、十进制到其它进制的转换 例5：（4 7 . 4 5）D =（ ）H 2F. 73 【解法1】 整数部分： 4 7 16 2 ……15 ……F 16 ……2 小数部分：0.45 ×16=7.2 ……7 0.2 ×16=3.2 ……3 0.2 ×16=3.2 ……3 ……………. 【注意】十六进制采用7舍8入的方法取近似值。 【提示】 八进制数采用3舍4入的方法取近似值。一般地，够一半 即入，不够一半则舍。 返 回

一、用于输入汉字的输入码 音码、形码、混合码 特点比较： 输入码类型 代表例子 编码依据 优点 缺点 音码 微软拼音、紫光拼音、智能ABC 汉字的拼音 记忆方便、使用简单 重码多，输入速度较慢 形码 五笔输入法、笔划输入法 汉字的形状结构 重码少、输入速度较快 规则复杂、记忆困难 混合码 二笔输入法、自然码输入法 汉字的音和形 结合音和形的优点而编制 音、形都缺点不能避免

二、用于存储汉字的机内码 为了能在计算机内管理和处理汉字的方便，统一使用的一种代码 常用的汉字的机内码有国标码（GB）和 BIG5码，它们都是用两个字节表示一个汉字 啊：1011 0000 1010 0001

三、用于输出汉字的输出码 输出汉字时要把汉字的“样子”显示出来，才能正常识别。汉字的输出码用点阵形式表示。 ●

三、用于输出汉字的输出码 1 有点得方格用“1”表示，空的方格用“0”表示，所以“中”字就可以表示为右图： 每一行刚好一个字节， 1 有点得方格用“1”表示，空的方格用“0”表示，所以“中”字就可以表示为右图： 每一行刚好一个字节， 所以8×8的点阵表示一 个字要占用8个字节的存 储空间。