1.1 计算机概述 1.2 微型计算机系统的组成 1.3 数据在计算机中的表示

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1 1.1 计算机概述 1.2 微型计算机系统的组成 1.3 数据在计算机中的表示
第一章：计算机基本知识 1.1 计算机概述 1.2 微型计算机系统的组成 1.3 数据在计算机中的表示

2 本章教学目的和重点难点 1．目的、要求 （1）计算机的发展、分类、基本特点、性能指标及应用领域。
（2）计算机中数据的表示方式及常用计数制之间的转换（二进制、十进制、八进制和十六进制之间的转换） （3）计算机系统的基本组成（硬件系统和软件系统）、各组成部分的功能及相应关系。 （4）存贮器种类、存贮容量、位、字节、KB、MB、GB、TB等概念。 （5）汉字在计算机中的表示。 2．重点、难点 重点：计算机系统的组成、软件、硬件组成及组成部分的功能及相应关系。 难点：数据表示、硬件、软件。

3 1.1 计算机概述 一、计算机的发展和应用 计算机----就是一种能自动、高速、精确地完成大量算术运算、逻辑运算和信息处理的电子设备。
1.1 计算机概述 一、计算机的发展和应用 计算机----就是一种能自动、高速、精确地完成大量算术运算、逻辑运算和信息处理的电子设备。 计算机的产生： 1946年2月15日，世界上第一台电子计算机“埃尼阿克”（ENIAC）在美国宾夕法尼亚大学宣告研制成功。标志着人类社会计算机时代的开始。 　“埃尼阿克”计算机的最初设计方案，是由36岁的美国工程师莫奇利于1943年提出的；　 　总工程师由年仅24岁的埃克特担任 ； 　美国军械部拨款支持研制工作 　主要任务是分析炮弹轨道。 　“埃尼阿克”共使用了18000个电子管，重达30吨，占地170平方米 ，有两层楼那么高。 运算速度为每秒5000次加法，或者400次乘法

4 1. 计算机发展的四个阶段（根据所采用的物理器件）
代次 起止年份 所用电子器件 数据处理方式 运算速度 应用领域 第一代 1946~1958 电子管 汇编语言、代码程序 5千~3万次/秒 军事及科学研究 第二代 1958~1964 晶体管 高级程序设计语言 数十万~几百万次/秒 工程设计、数据处理 第三代 1964~1971 中、小规模集成电路 结构化、模块化程序设计、实时处理 数百万~几千万次/秒 工业控制、数据处理 第四代 1971~今 大规模、超大规模集成电路 分时、实时数据处理、计算机网络 上亿条指令/秒 工业、生活等各方面 第四代计算机的一个重要分支是微型计算机，即个人计算机。 新一代计算机： 智能计算机：把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合一起具有形式推理、联想、学习和解释能力。 神经网络计算机：模仿人的大脑判断能力和适应能力，并具有可并行处理多种数据功能的神经网络计算机 生物计算机：是以生物界处理问题的方式为模型的计算机。目前主要有：生物分子或超分子芯片、自动机模型、仿生算法、生物化学反应算法等几种类型。

5 2、计算机的分类： （一）根据用途的不同可分为通用机和专用机
通用计算机用途广泛，功能齐全，可适用于各个领域。数量最大，应用最广。 专用机是为某一特定问题设计的计算机。 （二）根据综合性能指标分： （1）巨型机：不是指体积和质量很大，而是运算速度快、存储量大、功能强、可靠性好。实际上这种计算机已经微型化。主要用于空间技术、天气预报、宇宙空间研究、航空动力学分析计算、尖端工程的设计、国防等 （2）大型机：具有极强的综合处理能力和极大的性能覆盖面。一般作为大型服务器或主机。主要用在大银行、大公司等。 （3）小型机：规模小、结构简单、设计试制周期短，更易推广和普及。广泛用于工业自动控制、企业管理、大学和科研机构等。 （4）工作站：是一种高档微机。具有较强的数据处理能力和高性能的图形功能。专门处理某类特殊事务的一种独立的计算机。 （5）微型计算机：小、轻、使用方便、价格便宜，成为计算机主流。 （6）网络计算机：通过网络连到服务器上，没有硬盘，所有应用和数据都保留在服务器上，安全、便宜。由于软件（没有“浏览器/服务器”模式）和网速的限制、本身技术的不成熟，使推广受阻。

6 3．微型计算机的发展 1971年，美国Intel公司研制出世界上第一只微处理器芯片，字长为4位
按微处理器的字长及微型机的主要性能划分，微型机的发展可分为六代： 微机的六个发展阶段 代次 起止年份 CPU 字长 主频(MHZ) 第一代 1971~1972 Intel4004、8008 4位、8位 1 第二代 1973~1977 Intel8080 8位 2 第三代 1978~1980 Intel8086、8088、80186、80286 16位 >5 第四代 1981~1992 Intel80386、80486 32位 >25 第五代 1993~1998 Pentium及Pentium Pro 60~400 第六代 1999~今 PentiumⅢPentium IV (ITANIUM) 64位 450~800 2000以上

7 4、计算机的发展趋势 巨型化 高速、大容量、强功能，用于专门领域。 微型化 体积进一步缩小，用于各个领域。
巨型化　高速、大容量、强功能，用于专门领域。 微型化　体积进一步缩小，用于各个领域。 网络化　计算机和现代通信技术相结合，把不同地理位置的计算机连接，实现通信和资源共享 智能化　能够模拟人脑和思维功能 多媒体化　不仅能够处理数字、字符信息，而且能够处理图、文、声、像等多种媒体信息

8 5、计算机的特点 1 运算速度快 2 精确度高 3 具有记忆和判断能力 4 程序运行自动化

9 6、计算机的应用领域 1 科学计算（数值计算） 2 数据处理（信息处理）信息处理是最广泛的应用领域。
3 电子商务 是利用计算机和网络进行的商务活动 4 实时控制----过程控制，是自动化生产的重要内容和手段 6、计算机的应用领域 5 计算机辅助系统----CAD，CAM，CAI，CAT，CIMS 就是由计算机来完成产品设计工作中的计算、分析、模拟、制图等工作。 计算机辅助设计（CAD） 计算机辅助制造（CAM） 计算机集成制造系统（CIMS） 是指用计算机进行生产设备的管理、控制和操作的过程。 6 多媒体技术 7 虚拟现实 8 人工智能

10 计算机系统的组成 二、计算机系统的组成 运算器 CPU 控制器 主机 内存 硬件系统 外存 输入设备 外设 输出设备 系统软件 软件系统
随机存储器(RAM) 内存 硬件系统 只读存储器(ROM) 外存 计算机系统的组成 输入设备 外设 输出设备 系统软件 软件系统 应用软件

11 （一）计算机硬件系统 冯·诺依曼的计算机模型（三点核心） 采用二进制形式表示数据和指令 采用“程序存储和程序控制”工作方式
计算机硬件部分由五个基本部分组成： 　　运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备

12 1、硬件的基本组成 运算器（ALU） 用于加工、处理数据的部件。 两类运算：算术运算和逻辑运算 由算术逻辑部件ALU和一系列寄存器组成
　　用于加工、处理数据的部件。 　　两类运算：算术运算和逻辑运算 　　由算术逻辑部件ALU和一系列寄存器组成 　　寄存器用于存放操作数及中间结果 控制器（CU） 　　计算机的控制部件，控制各部件按程序协调工作。 存储器　 　　是计算机的记忆装置，存放程序和数据 　　分为两大类：主存储器（主存、内存）和辅助存储器（辅存、外存）

13 内存储器 外存储器 内存能被CPU直接存取，是计算机的工作存储器，存放正在加工的程序或数据，与辅存相比速度快、容量小，由半导体器件构成。
内存储器　 　　内存能被CPU直接存取，是计算机的工作存储器，存放正在加工的程序或数据，与辅存相比速度快、容量小，由半导体器件构成。 内存被划分成若干单元，并按一定顺序编号，每个存储单元对应一个唯一的编号，称为存储单元的地址。 　 每个单元可存放8个二进制位（bits，用b表示），即每个存储单元可存放一字节（Byte）信息。 　 向存储单元“存”（写）入或从存储单元“取”（读）出信息，称为访问存储器。 内存又分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）两类。 外存储器 　　外存不能被CPU直接存取，当CPU需要加工其中的信息时，先由外存调入内存，才能供CPU处理。外存与内存相比速度慢、容量大，一般由磁表面存储器（磁盘、磁带）和光盘构成，可较长时间保存信息。

14 存储器的有关术语： 位（bit）：二进制的一位称为“比特”或“位”，即一个“0”或“1”，是最小的数据单位。 字节（Byte）：8位二进制数组成一个字节（简写为B），是计算机中用来表示存储空间大小的最基本的容量单位。一个西文字符占一个字节，一个汉字占2个字节。 其中：1B = 8 bits 1KB（210 B）=1024B 1MB（220 B）=1024KB 1GB（230 B）=1024MB 1TB（240 B）=1024GB 内存容量：计算机在内存中能存储的总字节数

15 输入设备 　　是向计算机主机传送信息的装置。其功能是将数据、程序及其他信息，从人们熟悉的形式转换为计算机能够识别和处理的形式输入到计算机内部。 　　键盘、鼠标器、扫描仪、数字化仪、声音及图像输入设备等 输出设备 　　将计算机主机的处理结果显示、打印或存储到外存上的装置。其功能是将计算机内部二进制形式的数据信息转换成人们所需要的或其他设备能接受和识别的信息形式。 　　显示器、打印机、绘图仪、声音及图像输出设备

16 （二）计算机的软件系统 1．指令、指令系统与程序的概念 操作码 操作数
指令是能被计算机直接识别与执行的，指示计算机进行某种操作的命令，是一组二进制代码。 计算机指令由操作码和操作数两部分组成。 格式为： 操作码 操作数 指令系统是一种计算机所能识别并可执行的全部指令的集合。 指令和指令系统与计算机的硬件密切相关，每一种计算机都有它们各自的指令系统。 程序是指能使计算机完成某种操作任务的一组有序的指令集。

17 (1)低级语言（面向机器、依赖于硬件） 2．程序设计语言 用于编写计算机可执行程序所用的语言称为程序设计语言。它们可分为低级语言和高级语言。
机器语言----能直接被计算机识别并执行的语言。是以二进制代码0和1表示的指令集合。 特点：可读性差，不易记忆，编程难、繁，容易出错。 汇编语言----用助记符号代替二进制代码的机器语言称为汇编语言。

18 (2)高级语言 高级语言----是一种独立于硬件，与自然语言和数学语言较相近的通用编程语言。 特点：通用性和可移植性好，易读，易维护。
常用的高级语言有BASIC、FORTRAN、PASCAL、F0XBASE、F0XPRO、C、C++等等。 高级语言源程序必须经过相应的翻译程序翻译成机器指令的程序（目标程序），才能被计算机理解并执行。这种翻译通常有两种做法： （1）编译方式：FORTRAN、PASCAL等采用编译方式。 （2）解释方式：BASIC语言采用解释方式。

19 系统软件 软件系统 应用软件 3．软件概念及分类 软件：是用来指挥计算机完成具体工作的程序和数据，是整个计算机的灵魂。
操作系统是直接运行在裸机上的最基本的系统软件， 任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。 操作系统的作用是管理和控制计算机系统中所有的硬 件和 软件资源，合理地组织计算机的工作流程，是用 户和计算机之间的接口。主要功能为：处理机管理， 存储管理，外部设备管理，文件管理和作业管理。 3．软件概念及分类 软件：是用来指挥计算机完成具体工作的程序和数据，是整个计算机的灵魂。 硬件：指的是所能够看得见的组成计算机的物理设备，是计算机的“躯干”，是物质基础； 裸机：指只有硬件没有软件的计算机。 软件与硬件相互依存、相互支持。 指管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件）的软件。 操作系统 语言处理程序：汇编程序、编译程序 数据库管理系统：FoxPro,SQL Server 系统软件 实用程序：诊断程序,备份程序等 软件系统 Office办公软件 财务管理软件 图形图像处理软件 为解决各种实际问题而开发的软件。 应用软件

20 1.2 微型计算机系统的组成 一、微型计算机系统的硬件系统
微型计算机是以微处理器为核心，通过总线连接内存储器(ROM、RAM)构成主机，通过I/O接口电路与外部设备相连接构成硬件系统。 微型计算机硬件基本结构

21 微机硬件基本配置 一、主机箱： 二、显示器 三、键盘、鼠标 四、音箱 五、打印机
机箱、电源、主板、CPU 、内存条、I/O接口卡、硬盘、软驱、光驱 二、显示器 三、键盘、鼠标 四、音箱 五、打印机

22 1、微处理器 CPU CPU即中央处理器，它是计算机的大脑，计算机的运算、控制都是由它来处理的。
微处理器主要由控制器、运算器、寄存器、一级缓存（L1CACHE）、二级缓存（L2CACHE）等组成。 CPU的主要性能指标 字长（数据宽度）：CPU一次能同时处理的二进制数据的位数。有8位、16位、32位、64位微处理器。 主频（时钟频率）：决定微处理器的运算速度。如说P4/2.4GHZ，该CPU的主频为2400MHZ

23 386 PII 插槽型 486 PIII P4 pentium 插座型

24 2、主板（Mainboard） 主机板是一块多层印刷电路板，外表两层印刷信号电路，内层印刷电源和地线。是微机的核心部件。
主机板上有CPU插座、芯片组、内存插座、ROMBIOS、 CMOS及电池、输入输出接口和输入输出扩展槽（系统总线）等PC机的主要部件。主板的性能主要由芯片组决定。 不同档次的CPU需用不同档次的主机板。 主机板的质量直接影响着PC机的性能和价格。

25 3、内存 用于存放正在运行和使用程序和数据。CPU可以直接对它进行访问。 分为只读存储器ROM和随机存储器RAM ROM（只读存储器）
特点：所存数据只能读出（调用），不能用一般的方法修改； 断电数据不会丢失 用途：一般用于存放系统信息；例：主板上的BIOS芯片， 存放的是微机启动、自检和运行最基本的软件。 RAM（随机存取存储器） 特点：新进旧出，断电数据全部丢失 内存条一般指的是RAM。 目前常用的内存有SDRAM（168脚，两个缺口）和DDRAM（184脚，一个缺口）

26 高速缓冲存储器 是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度冲突问题，加快CPU的执行速度。 分L1和L2两级，一般奔腾CPU的L1和L2缓存比赛扬CPU的大。 CPU Cache RAM

27 4、外存储器 通常用来存放需要永久保存的或相对来说暂时不用的各种程序和数据的存储器。 也称辅助存储器，简称外存或辅存。 外存不能被CPU直接存取，其中的程序和数据必须调入内存后才能被CPU使用。 目前微机常用的外存是软磁盘存储器、硬磁盘存储器、光盘存储器和优盘。

28 软盘上保护数据的装置，可防止数据被误删除或防止病毒侵入
（1）. 软磁盘存储器 软磁盘---是一种涂有磁性物质的塑料薄膜圆盘。封装在一个方形保护套中 在微机中使用的软盘按其尺寸可分为 5.25英寸软盘和3.5英寸软盘两种，现在使用的都是3.5英寸软盘。 软盘驱动器的读、写磁头通过此窗口，与软盘的记录表面接触，完成数据读、写操作。 软盘上保护数据的装置，可防止数据被误删除或防止病毒侵入

29 经过格式化后被划分成若干同心圆，称磁道，0磁道在最外圈，每个磁道又被分为若干弧段，称扇区，每个扇区512字节
软盘容量 =面数*（磁道/面）*（扇区数/磁道）*（字节数/扇区） 目前大量使用的是双面高密盘，有18个扇区、80条磁道，每个扇区容量为512B，磁盘总容量为1.44MB。 3.5英寸软盘容量 = 2*80*18*512 = B（即1.44MB）

30 （2）. 硬磁盘存储器 硬盘存储器是一种涂有磁性物质的金属圆盘，通常由若干片硬盘片组成盘片组，硬盘片固定在一个公共转轴上，将硬盘、驱动器等封装在一起，合称硬盘。 硬盘格式化后也被划分为磁道和扇区，盘片组中各盘片具有相同半径的磁道，构成了一个磁道组，称柱面。 目前使用的硬盘大多为3.5英寸。 硬盘主要性能指标： 存储容量：与软盘相比，硬盘的容量要大得多，目前流行硬盘的容量有40GB、60GB、80GB、120GB、160GB等。 旋转速度：目前最主流的硬盘旋转速度是7200rpm。

31 （3）. 光盘存储器 利用光学方法在存储介质上进行读写。 光盘一般直径为5.25in， 分类： 只读型光盘CD－ROM：只能读出信息，用户不能写入信息，由生产厂家预先写入，容量可达650MB，是微机中主要使用的光盘，CD－ROM的进一步产品是DVD－ROM 一次写入型光盘 ：用户只能写入一次，写后不能修改，但可多次读出。 可重写型光盘CD－RW ：能够重写信息。 光盘驱动器作为读写设备

32 特点：体积小、重量轻、容量大、存取速度快、可热插拔等。
（4）. 优盘 一种新兴起的移动存储设备 特点：体积小、重量轻、容量大、存取速度快、可热插拔等。

33 5、总线 总线（BUS）---是连接微机各部件的一组公共信号线，是计算机中传送数据、信息的公共通道。 两类总线： 内部总线--CPU内部的寄存器、运算器、控制器之间传送信息的通道。 外部总线--CPU与内存和I/O设备接口之间传送数据的通道。 （1）数据总线（Data Bus，DB） （2）地址总线（Address Bus，AB） （3）控制总线（Control Bus，CB） 微机总线标准有PC总线、ISA总线、PCI总线、USB总线等，现在普遍采用的是PCI总线和USB总线。

34 6、输入/输出接口 接口是指不同设备之间为实现相互连接和通信而具有的对接部分。 输入/输出接口是CPU与外部设备之间的连接通道。 接口功能：
有寻址功能、数据缓冲和转换功能、输入输出功能、联络功能、中断管理功能、错误检测功能等。 在微机中，主要有以下类型的接口： 串行口（COM1、COM2） 并行口（LPT1、LPT2） 适配器（又称卡，如：显示卡、声卡）

35 7、输入设备 作用：输入程序和数据到计算机中 键盘 鼠标 常见的输入设备 扫描仪 数码相机

36 返回 （1）键盘 键盘是计算机中使用得最普遍的输入设备，是用户和计算机对话的主要输入工具。
（1）键盘 　　键盘是计算机中使用得最普遍的输入设备，是用户和计算机对话的主要输入工具。 自IBM PC推出以来，键盘经历了83键、84键和101/102键，Windows95面世后，在101键盘的基础上改进成了104键盘，增加了两个Windows 按键。 返回

37 （2）鼠标器 　　鼠标器是现今计算机上一种常见的定位输入设备。比如：选定、移动一个对象，将光标移动到指定的地方。目前常用的鼠标器主要有机械式和光电式两种。根据按键来分，有两键和三键式鼠标。
　　光电鼠标:光电鼠标是利用光的反射来确定鼠标的移动，鼠标内部有红外光发射和接受装置，要让光电式鼠标发挥出强大的功能，一定要配备一块专用的感光板。光电鼠标的可靠性要比机械鼠标高出许多。

38 （3）扫描仪 　　顾名思义，扫描仪就是将照片，书籍上的文字或图片获取下来，以图片文件的形式保存在电脑里的一种设备。有黑白和彩色两大类

39 （4）数码相机 数码相机的出现改变了以往将图像输送到计算机的方法，的确减少了不少工作，拍摄的照片自动存储在相机内部的芯片或者存储卡中，然后就可以输入到计算机中　                                   

40 普通显示器 常见输出设备 液晶显示器 点阵打印机 喷墨打印机 打印机 激光打印机 显示器 8、输出设备
负责将计算机中的信息（包括程序和数据）传送到外部媒介供用户查看或保存。 普通显示器 常见输出设备 显示器 液晶显示器 点阵打印机 喷墨打印机 打印机 激光打印机

41 （1）显示器 显示器是PC机不可缺少的输出设备。显示器可显示程序的运行结果，输入的程序或资料等。
分为：阴极射线管（CRT）显示器，液晶（LCD）显示器 CRT显示器主要参数：分辨率和颜色数等。 分辨率 显示器上输出任何信息，均用小光点（像素）来构成，CRT的分辨率是指显示器水平方向和垂直方向所能表示的像素个数。像素越密，分辨率越高，图像越清晰。 某显示器的分辨率是：1024×768，就表明该显示器在水平方向能显示1024个像素，在垂直方向能显示768个像素，即整屏能显示1024×768个像素。常见的分辨率有：640×480、800×600、1024×768、1280×1024、1600×1280等。 颜色数 颜色数指在当前分辨率下能同屏显示的色彩数量，一般以多少色或多少位色来表示，颜色数可达到32位真彩色。显示器可以显示的颜色数和显示卡有关。 按显示屏幕大小分类 通常有14寸、15寸、17寸和20寸，或者更大。

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43 喷墨打印机 （2）打印机 分类： 喷墨打印机通过向纸上喷射 细小的墨滴来实现打印。 打印质量较针式打印机好，打 印分辨率可达360dpi。
打印机是计算机系统最基本的输出设备，它可将计算机输出的信息以书面的形式长久保存。 分类： 喷墨打印机 　喷墨打印机通过向纸上喷射 细小的墨滴来实现打印。 打印质量较针式打印机好，打 印分辨率可达360dpi。 价格低，噪声小，打印质量好， 可打印彩色，适合家庭使用， 但消耗费用高（墨水贵）。

44 针式打印机 针式打印机通过一排打印针冲击色带而形成所需文字或图象的墨点。
目前微机上使用的针式打印机以24针为主，这种打印机的分辨率为180dpi（点/英寸）。 针式打印机耗材便宜，但噪声大，打印质量差。

45 激光打印机 　　激光打印机的分辨率很高，分辨率可达到300dpi、600dpi，甚至1200dpi，速度快，无噪声，价格高。

46 二、多媒体计算机系统 （一）多媒体基本概念 媒体（Media），又称介质，是存储、传播、表现信息的载体，是承载信息的有形物体。
多媒体是指多种媒体的集合，它是以数字技术为核心的，将文字、图像、声音、视频与计算机通信融为一体的信息环境的总称。 多媒体技术是指能够同时采集、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信息媒体的技术。多媒体技术是将声、文、图、像与计算机集成为一体的技术，其主要特点如下：（1）集成性、（2）实时性、（3）交互性、（4）数字化、（5）计算机化。 多媒体计算机（MPC）是在多媒体技术的支持下，能够实现多媒体信息处理的计算机系统。 多媒体计算机的硬件系统构成可由公式MPC=PC+声卡+音箱+CD-ROM体现。

47 能够以交互方式同时获取、处理、编辑、存储和表示多种信息媒体的计算机系统。
（三）多媒体计算机 1、硬件系统 多媒体的硬件设备有光驱、声卡、音箱、图象采集卡、电视卡、触摸屏等。目前一般的家用机都有前三项部件，可以播放音乐和电影（VCD）。 （1）声卡（音频卡） 是处理和播放多媒体声音的关键部件，它插入主板扩展槽中与主机相连。卡上的输入/输出接口可以和相应的输入/输出设备相连。 （2）视频卡 对视频信号进行捕获、存储、播放等处理，它插入主板扩展槽中与主机相连。通过卡上的输入/输出接口可以与录像机、摄像机、影碟机和电视机等连接。 （3）光盘和光盘驱动器 光盘可以存储声音、文字、图形等多媒体信息。光盘驱动器是读取光盘中信息的设备。 2、软件系统 多媒体软件系统主要包括多媒体操作系统（windows）、支持多媒体数据开发的应用工具（Authorware）和多媒体应用软件（金山解霸、realplayer）等。

48 （四）多媒体技术的应用 1、教育与培训 多媒体教学（CAI）、计算机辅助设计（CAD）、电子图书 2、文化、娱乐
播放VCD、玩游戏、Internet中多媒体的应用 3、多媒体通信 可视电话 4、虚拟现实 远程查询、远程医学检查、远程会议室

49 1.3 数据在计算机中的表示 1、数据在计算机中的存储形式 内存
数据是指能够输入到计算机并由计算机处理的数字、字母、符号、文字、图像、声音、图表等。 数据分为两大类型：数值型和非数值型数据； 无论数值型还是非数值型数据，计算机系统都不能直接识别，计算机只能识别机器代码，即由0和1表示的二进制数据。 数据在计算机内部是以二进制的形式来存储和运算的。 输入设备 输出设备 数值 十/二进制转换 西文 ASCII码 汉字 输入码/机内码转换 声音、图像 模/数转换 内存 二/十进制转换 数值 西文字形码 西文 汉字字形码 汉字 数/模转换 声音、图像 各类数据在计算机中的转换过程

50 2、进位计数制 进位计数制----按进位的方法进行计数。 数制也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。
这组固定的符号称为“数码”。 进位计数制----按进位的方法进行计数。 在进位计数制中有数位、基数和位权三个要素。 数位：指数码在一个数中所处的位置 。 基数：指在某种进位计数制中，每个数位上所能使用的数码的个数； 位权：指在计数制中，每一固定位置对应的单位值称为位权，等于基数的若干次幂。例：在十进制中，个位数的位权为100，十位数的位权为101。 数码所处的位置不同，代表数的大小也不同，数码*位权=数值。 例如1011，在不同进位数制中所表示的数的大小不同。

51 计算机技术领域常用的几种进制 进位制 数字符号（数码） 基 数 规则 例 十进制 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 10 逢十进一
借一当十 (226)10 226D 二进制 0,1 2 逢二进一 借一当二 (1011)2 1011B 八进制 0,1,2,3,4,5,6,7 8 逢八进一 借一当八 (226)8 226O 十六进制 0~9,A,B,C,D,E,F (10,11,12,13,14,15) 16 逢十六进一 借一当十六 (4A)16 4AH 特点： R进制有R个数码; 逢R进一; 可用位权表示。 位置表示法 位权表示法 书写约定： 1.下标法(N)R：(439)10、(1100)2 2.英文字母法：十进制D,二进制B,八进制O,十六进制H; 439D ,1101B,637O,65CH 226 = 2*102+2*101+6*100 (1011)2 = 1*23+1*21+1*20 (226)8 = 2*82+2*81+6*80 (4A)16 = 4*161+10*160

52 十进制 二进制 八进制 十六进制 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10

53 二进制的特点 (1)、容易实现： 采用二进制，它只有０和１两个状态，这在物理上是极易实现的 (2)、运算简便： 二进制数的求和法则只有三种： 0＋0＝0 　　　0＋1＝1＋0＝1 　　　1＋1＝10(逢二进一) 采用二进制可以使计算机运算器的结构大为简化。 (3)、适合逻辑运算 由于二进制只有0和1正好与逻辑代数中的假(false)和真(true)相对应，所以用二进制数来表示二值逻辑、进行逻辑运算是十分自然的。 (4)、可靠性高 由于二进制只有0和1两个符号，因此在存储、传输和处理时不容易出错，这使计算机肯有的高可靠性得到了保障。 例：( )2+( )2 二进制数太长，阅读与书写很不方便，为此，在阅读与书写时又通常用十六进制或八进制来表示 。

54 3、将非十进制数转换为十进制数 将非十进制数转换为十进制数的方法只有一种： 按权展开求和
(1)、将二进制数 ( ) 2转换为十进制数 ( )2 =1×24+1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3 = =(27.625)10 (2)、将八进制数( ) 8转换为十进制数 (123.24)8 =1×82+2×81+3×80+2×8-1+4×8-2 =( )10 (3)、将十六进制数(3AB.48)16转换十进制数 (3AB.48)16 =3×162+10×161+11×160+4×16-1+8× =( )10

55 4、将十进制数转换为非十进制数 把十进制数转换为非十进制数的方法是： 整数部分“除基数倒取余法”；小数部分“乘基数取整法”。
其中二、八、十六进制的基数分别为2、8、16 （1）． 十进制 二进制 转换规则：整数部分“除２倒取余法"；小数部分"乘２取整法" 例 将十进制数(14.125)10转换为二进制数 注：小数部分转换时，若遇到转换过程无穷尽时，应根据精度要求进行转换。

56 转换规则：整数部分“除8倒取余法”；小数部分“乘8取整法”。 例 将十进制数(1275.6875)10转换成八进制数 十进制 八进制
（2）． 转换规则：整数部分“除8倒取余法”；小数部分“乘8取整法”。 例 将十进制数( )10转换成八进制数 十进制 八进制 即（ ）10＝（ ）8

57 （3）． 转换规则：整数部分“除16倒取余法”；小数部分“乘16取整法”。 例 将十制数( )10转换为十六进制数。 十进制 十六进制

58 5、非十进制数与非十进制数之间的转换 (1)、
规则是：以小数点为界，分别向左和向右每3位二进制数为一组，用相应的八进制数来表示，小数点保留原位。 二进制 八进制 ( )2=( )2                          =( 3   1    4 )8 (2)、 规则是：以小数点为界，分别向左和向右，每位八进制数用相应的3位二进制数表示，小数点保留原位。 八进制 二进制 例：八进制数(617.34)8转换成二进制数为：         6    1    7  ． 3     4        110  001  111 ．011  100 即(617.34)8＝( )2 注意：无论是向左或向右，最后不足3位二进制数时用"0"补足3位。

59 规则是：以小数点为界，分别向左和向右每4位二进制数为一组，用相应的十六进制数来表示，小数点保留原位。 二进制 十六进制
(3)、 规则是：以小数点为界，分别向左和向右每4位二进制数为一组，用相应的十六进制数来表示，小数点保留原位。 二进制 十六进制 例：二进制数( )2，转换成十六进制数为：       ．0110         2     A     B  .  6 即：( )2=(2AB.6)16 (4)、 规则是：以小数点为界，分别向左和向右，每位十六进制数用相应的4位二进制数表示，小数点保留原位。 十六进制 二进制 例：将十六进制数(B6E.9)16转换成二进制数为：        B    6    E    .   9         即（B6E.9)16＝( )2 注意：无论是向左或向右，最后不足4位二进制数时用“0”补足4位。

60 6、数值的表示 1 1 （1）机器数 在机器内存放的正负号数码化（最高位定义为符号位，0表示正，1表示负）的数称为机器数。
机器外部由正负号（+、-）表示的数称为真值数。 例：真值数： B，机器数为： ， 符号位 1 真值数： B，机器数为： 1 练习：写出-10的真值数和机器数。

61 （2）整数 没有小数部分的数为整数。分带符号整数和不带符号整数。 根据机器字长的不同，所表示的数的范围也不同。 二进制位数 无符号整数的范围 有符号整数的范围 8 0~255（28-1） -128~127（27-1） 16 0~65535（216-1） -32768~32767（215-1） 32 0~ 232-1 - 231 ~ 231-1 64 0~ 264-1 -263 ~ 263-1 若数值超出了这个范围，就“溢出”，为了表示较大或较小的数，用浮点数来表示。

62 实数采用“浮点数”或称“科学表示法”表示，由两部分组成：尾数和阶码。 例：0.56x103，则0.56为尾数，3是阶码。
（3）实数 有小数部分的数为实数。 实数采用“浮点数”或称“科学表示法”表示，由两部分组成：尾数和阶码。 例：0.56x103，则0.56为尾数，3是阶码。 浮点表示法的小数点位置是不固定的，阶码可取不同的数值。 例： = x104 = x102 为了方便表示，将浮点数写成规格化的形式：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1。 则上例写成规格化浮点数为： x105 二进制规格化浮点数表示形式： N=d 2p 阶码 机内的存储形式 阶符 阶符 阶码 数符 尾数 例： =  2101

63 （4）带符号数的表示 在计算机中，负数有三种表示法：原码、反码、补码。 1）原码
整数X的原码指：数符位用0表示正，1表示负，其数值部分就是X绝对值的二进制表示。通常用[X]原表示X的原码。 例：[-5]原= [-0]原= [+5]原= [+0]原= 2）反码 整数X的反码指：正数的反码与原码相同，对于负数，数符位为1（即与原码数符位相同），数值部分是对原码数值部分取反。 例：[-5]原= [+5]原= [-0]反= [-5]反= [+5]反= [+0]反= 3）补码 整数X的补码指：正数的补码与原码相同，对于负数，数符位为1，数值部分是反码数值部分加1。 例： [-5]反= [+5]反= [-0]补= [-5]补= [+5]补= [+0]补= 在补码中，0有唯一的编码，利用补码能够方便运算。

64 7、字符的表示 （1）西文字符 西文字符在计算机内也是以二进制的形式存储和处理的，所以必须进行二进制编码。最常用的是ASCII字符编码 ASCII码----美国标准信息交换码，用7位二进制数编码，可表示128个字符，编码从0到127。 （主要表示数字，大小写英文字母，标点符号，运算符，控制符等） 其编码规则如下： 　1）一个ACSII码字符用一个字节表示，其中字节的最高位为0； 　2）字符比较大小按其ASCII码值的大小进行； 　　　                                                    　 　 最高位 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 要记住几个特殊的字符编码： “a” “A” “0” “ ”空格 “LF“换行控制符 “CR”回车控制符

65 在计算机中，汉字处于不同阶段时是用不同编码的。汉字 在计算机系统中的处理过程可用下图来表示。
（2）汉字编码 在计算机中，汉字处于不同阶段时是用不同编码的。汉字 在计算机系统中的处理过程可用下图来表示。 国标码 (交换码) 输入 (输入码) 存储、运算 (机内码) 输出 (字形码) 地址码 汉字的处理过程 1）汉字的输入码（外码） 汉字输入码是为了将汉字通过键盘输入计算机而设计的代码。 输入汉字的方法有各种各样，目前使用广泛的有全拼、简拼、双拼、五笔字型等，综合起来可分为音码、形码和音形码等，如全拼属于音码，五笔字型则属于形码输入法。

66 在对汉字进行传递和交换时使用的编码，又称汉字交换码。
2）国标码（GB ） 在对汉字进行传递和交换时使用的编码，又称汉字交换码。 GB （信息交换用汉字编码字符集）中规定了信息交换用的6763个汉字和682个非汉字图形符号（包括几种外文字母、数字和符号）的代码，共7445个。汉字国标码通常用十六进制数表示。 GB 主要特点： ①.每个汉字或图形符号均采用双字节表示，每个字节只用低7位； ②.汉字编码表有94行、94列。其行号称为区号，列号称为位号。双字节中，用高字节表示区号，低字节表示位号；区号和位号组合在一起就形成了“区位码”。国标码 = 区位码 H （即区号和位号各加32） ③.汉字排列顺序按拼音顺序排列； ④.非汉字图形符号置于第1~11区，一级汉字3755个置于第16~55区，二级汉字3008个置于第56~87区。 “中”字位于第54区48位，则区位码=？，国标码=？

67 3）汉字机内码 供计算机系统内部进行存储、加工处理、传输时统一使用的代码，又称为机内码。 目前使用最广泛的一种为两个字节的机内码，称变形的国标码，是将国标GB 交换码的两个字节的最高位分别置为1而得到的。我国香港、台湾等地采用的是BIG5码 其最大优点是机内码表示简单，且与国标码之间有明显的对应关系， 国标码 H = 机内码 “中”字机内码是？

68 4）汉字字形码 5）汉字地址码 存储在计算机内的汉字在屏幕上显示或在打印机上打印出来时，必须以汉字字型输出，使用字形码。
汉字字形码通常有两种表示方式：点阵和矢量表示方式。 汉字字形码用点阵方式来构造汉字字型，然后存储在计算机内，构成汉字字模库。目的是为了能显示和打印汉字。 例8×16的点阵字形表示每个汉字用横向8个点和纵向16个点共80个点表示。每个点用一位二进制数表示。 汉字的字形码有很多种，如16×16点阵，24×24点阵，32×32点阵、48×48点阵等。 每8位二进制数为一个字节。 存储16×16点阵的一个汉字需要（16×16÷8）=32个字节，24×24点阵的字形码需要用24×24÷8=72个字节，其他点阵类推。 5）汉字地址码 汉字地址码是指汉字库中存储汉字字形信息的逻辑地址码。 需要输出汉字时，必须通过地址码，才能在字库中找到所需的字形码。

69 8、声音媒体的表示 振动周期 （1）声波采样与数字化 振幅
模/数（A/D）转换：将模拟音频信号每隔一定时间间隔对声波进行采样，以便捕捉采样点的振幅值，并将所获取的振幅值用一组二进制脉冲序列表示。 采样频率f：1/T，每秒钟的采样次数 ； 采样点精度 ：存放采样点振幅值A的二进制位数 ； 声道数 ：声音通道的个数 ，立体声 为双声道。 每秒钟存储声音容量的公式为： 采样频率×采样精度（位数）×声道数/8=字节数

70 （2）声音文件 Wave格式文件（.WAV） 记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。 MIDI格式文件（.MID） 数字音乐的国际标准。记录的是音符数字，文件小。 MPEG音频文件（.MP1/.MP2/.MP3） 采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。

71 9、图形和图像媒体的表示 图形和图像 图形：绘图软件绘制的由直线、圆、圆弧、任意曲线等组成的画面，图形文件中存放的是描述图形的指令，以矢量图形文件形式存储。 图像：由图像输入设备输入的画面，数字化后以位图形式存储。 动画和视频（图形和图像的动态形式） 动画：每一幅画面通过软件对图像素材进行编辑制作而成。 视频：将视频信号源（电视机、摄像机等）经过采样和数字化后保存。 图形与图像的数字化 图像分辨率（行、列）和颜色深度 真彩色每个像素点占3个字节，224= 种颜色。 计算存储一秒图像公式： 列数×行数×像素的颜色深度/8 ×帧数/每秒=字节数 例：分辨率为1280×1024的“真彩色”高质量的电视图像， 按每秒30帧计算，显示1分钟，则需要： 1280×1024×3×30（帧/秒）×60秒≈6.6 GB 因此，必须进行图像压缩。

72 常用静态图像文件格式 BMP和DIB格式文件 与设备无关的位图格式文件，Windows环境中经常使用. GIF格式文件 Internet上WWW中的重要文件格式之一,最大不超过64 KB，只能是256色，压缩比较高，与设备无关。 JPEG格式文件（.JPG） 利用JPEG方法压缩, Internet上WWW中的重要文件格式之一,适用于处理256色以上、大幅面图像。 WMF格式文件 位图与矢量图的混合体, Windows中许多剪贴画图像是以该格式存储的。广泛应用于桌面出版印刷领域。