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1、计算机应用基础计算机应用基础（第二版）（第二版）中国铁道出版社中国铁道出版社 蒋加伏蒋加伏 第第1 1章章 计算机基础知识计算机基础知识 本章介绍计算机的发展概况、分本章介绍计算机的发展概况、分类、特点、技术指标、软硬件和系类、特点、技术指标、软硬件和系统结构的基本概念及其应用，为学统结构的基本概念及其应用，为学习后续章节打基础。习后续章节打基础。1.1 1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 计算机史前史计算机史前史计算机史前史计算机史前史 可以将其划分为可以将其划分为可以将其划分为可以将其划分为3 3个时代：算盘时代、机械时代和机个时代：算盘
2、时代、机械时代和机个时代：算盘时代、机械时代和机个时代：算盘时代、机械时代和机电时代。电时代。电时代。电时代。19411941年，德国人朱斯（年，德国人朱斯（年，德国人朱斯（年，德国人朱斯（KonradKonrad ZuseZuse）制造了第一台）制造了第一台）制造了第一台）制造了第一台使用二进制数的全自动可编程计算机。此外，朱斯还开使用二进制数的全自动可编程计算机。此外，朱斯还开使用二进制数的全自动可编程计算机。此外，朱斯还开使用二进制数的全自动可编程计算机。此外，朱斯还开发了世界上第一个程序设计语言发了世界上第一个程序设计语言发了世界上第一个程序设计语言发了世界上第一个程序设计语言Plan
3、kalkulPlankalkul，该语言，该语言，该语言，该语言被当作现代算法程序设计语言和逻辑程序设计的鼻祖。被当作现代算法程序设计语言和逻辑程序设计的鼻祖。被当作现代算法程序设计语言和逻辑程序设计的鼻祖。被当作现代算法程序设计语言和逻辑程序设计的鼻祖。1.1.2 1.1.2 现代计算机的发展现代计算机的发展 50005000次加法次加法/秒秒 体重体重3030吨吨 占地占地170m170m2 2 18800 18800只电子管只电子管 15001500个继电器个继电器 功率功率150KW150KW 字长字长1212位位ENIAC1946年美国宾夕法尼来大学研制出世界年美国宾夕法尼来大学研制
4、出世界上第一台名为上第一台名为ENIAC的电子计算机。的电子计算机。计算机发展的计算机发展的计算机发展的计算机发展的4 4 4 4个时代个时代个时代个时代时 代电子元器件存 储 部 件系 统 软 件应 用 范 围第一代19461958年采用电子管，体积大、耗电多、速度低、成本高采用磁鼓作为存储器基本没有，使用机器语言和汇编语言编制程序主要用于科学计算第二代19591964年采用晶体管，体积小、速度快、功耗低、性能稳定内存储器主要采用磁芯，外存储器主要采用磁盘和磁带使用高级语言（如FORTRAN、COBOL等）编制程序，出现了管理程序（操作系统的前身）从科学计算逐步扩展到数据处理、自动控制等第三
5、代19651970年采用中、小规模集成电路，体积更小、价格更低、可靠性更高、计算速度更快半导体存储器，存储容量和存取速度大幅度提高出现了操作系统、结构化程序设计等进一步拓展到文字处理、企事业管理等第四代1971年至今采用大规模和超大规模集成电路，性能大幅度提高，价格大幅度降低半导体存储器集成度越来越高，外存储器还采用光盘、移动存储等出现了数据库技术、网络通信技术、多媒体技术、面向对象的程序设计（OOP）社会生活的各个领域No.1 Super ComputerNo.1 Super ComputerNo.1 Super ComputerNo.1 Super Computer：(2007)-IBM
6、Blue Gene(2007)-IBM Blue Gene(2007)-IBM Blue Gene(2007)-IBM Blue Gene2007.6 IBM Blue Gene/L 2007.6 IBM Blue Gene/L 速度：速度：360 TFLOPS 360 TFLOPS 美国能源部美国能源部/NNSA/LLNL/NNSA/LLNL 360 TFLOPS=395360 TFLOPS=395824824185185999999360 360 次次/秒秒信息来源：信息来源：http:/www.top500.org/http:/www.top500.org/中国No.1：曙光4000A由
7、国家智能计算机研发中心开发，服务于上海超级计由国家智能计算机研发中心开发，服务于上海超级计由国家智能计算机研发中心开发，服务于上海超级计由国家智能计算机研发中心开发，服务于上海超级计算中心：算中心：算中心：算中心：每秒运行每秒运行每秒运行每秒运行10101010万亿次万亿次万亿次万亿次=10000000000000=10000000000000=10000000000000=10000000000000已从已从已从已从2006200620062006年的第年的第年的第年的第10101010位大幅跌落到位大幅跌落到位大幅跌落到位大幅跌落到2007200720072007年的第年的第年的第年的第3
8、1313131位位位位第一代第一代（19461957）电子管电子管5千千4万万(次次/秒秒)第二代第二代（19581964）晶体管晶体管几十万几十万百万百万(次次/秒秒)第三代第三代（19651973）集成电路集成电路百万百万几千万几千万(次次/秒秒)第四代第四代（19741990）集成电路集成电路几千万几千万几百亿几百亿(次次/秒秒)各阶段出现的电子元件各阶段出现的电子元件微处理器集成度发展示意图微处理器集成度发展示意图晶晶体体管管数数目目4004奔腾奔腾4420,000,0002,3000.18微米芯片微米芯片0.13微米芯片微米芯片10微米芯片微米芯片摩尔定理摩尔定理晶晶体体管管数数单单
9、位位时时间间执执行行的的指指令令数数百百万万条条/每每秒秒每每1818个月芯片能力增长一倍个月芯片能力增长一倍。我国的计算机事业我国的计算机事业1958195819581958年：第一台电子管计算机年：第一台电子管计算机年：第一台电子管计算机年：第一台电子管计算机103103103103机（机（机（机（DJSDJSDJSDJS1 1 1 1）1965196519651965年：第一台晶体管计算机年：第一台晶体管计算机年：第一台晶体管计算机年：第一台晶体管计算机108108108108机机机机 1970197019701970年：第一台集成电路计算机（年：第一台集成电路计算机（年：第一台集成电路
10、计算机（年：第一台集成电路计算机（DJSDJSDJSDJS100100100100）1983198319831983年：银河年：银河年：银河年：银河巨型机巨型机巨型机巨型机 亿次亿次亿次亿次/S /S /S /S 国防科大国防科大国防科大国防科大1984198419841984年：长城年：长城年：长城年：长城0520052005200520系列（与系列（与系列（与系列（与IBMIBMIBMIBMPCPCPCPC兼容）兼容）兼容）兼容）1992.111992.111992.111992.11：银河：银河：银河：银河巨型机巨型机巨型机巨型机 10101010亿次亿次亿次亿次/S /S /S /S
11、国防科大国防科大国防科大国防科大1997.61997.61997.61997.6：银河：银河：银河：银河巨型机巨型机巨型机巨型机 130130130130亿次亿次亿次亿次/S /S /S /S 国防科大国防科大国防科大国防科大2000200020002000：曙光：曙光：曙光：曙光3000 3000 3000 3000 3000300030003000亿次亿次亿次亿次/S/S/S/S 曙光公司曙光公司曙光公司曙光公司2003200320032003：曙光：曙光：曙光：曙光4000L 4000L 4000L 4000L 百万亿次百万亿次百万亿次百万亿次 曙光公司曙光公司曙光公司曙光公司1.1.3
12、 1.1.3 微型计算机的发展微型计算机的发展 19811981年，年，年，年，IBMIBM公司推出了第一台公司推出了第一台公司推出了第一台公司推出了第一台1616位个人计算机位个人计算机位个人计算机位个人计算机IBM PC IBM PC 51505150。这台微机采用英特尔公司的。这台微机采用英特尔公司的。这台微机采用英特尔公司的。这台微机采用英特尔公司的80888088作为作为作为作为CPUCPU，工作频率，工作频率，工作频率，工作频率为为为为4.77MHz4.77MHz，内存为，内存为，内存为，内存为16KB16KB，一个，一个，一个，一个160KB160KB的的的的5.255.25英寸
13、的软盘驱动英寸的软盘驱动英寸的软盘驱动英寸的软盘驱动器，一个器，一个器，一个器，一个11.511.5英寸的单色显示器，没有硬盘，操作系统为微软英寸的单色显示器，没有硬盘，操作系统为微软英寸的单色显示器，没有硬盘，操作系统为微软英寸的单色显示器，没有硬盘，操作系统为微软公司的公司的公司的公司的DOS 1.0DOS 1.0，IBMIBM公司将这台计算机命名为公司将这台计算机命名为公司将这台计算机命名为公司将这台计算机命名为PCPC（Personal Personal ComputerComputer，个人计算机），个人计算机），个人计算机），个人计算机）19841984年年年年8 8月，月，月，月
14、，IBMIBM公司推出了公司推出了公司推出了公司推出了IBM PC/ATIBM PC/AT微机，它支持多微机，它支持多微机，它支持多微机，它支持多任务、多用户。系统采用英特尔公司的任务、多用户。系统采用英特尔公司的任务、多用户。系统采用英特尔公司的任务、多用户。系统采用英特尔公司的80286 CPU80286 CPU，工作频率，工作频率，工作频率，工作频率为为为为6MHz6MHz，操作系统采用微软公司的，操作系统采用微软公司的，操作系统采用微软公司的，操作系统采用微软公司的DOS 3.0DOS 3.0，并增加了网络，并增加了网络，并增加了网络，并增加了网络连接能力。连接能力。连接能力。连接能力
15、。19851985年年年年6 6月，长城月，长城月，长城月，长城05200520微机研制成功，这是微机研制成功，这是微机研制成功，这是微机研制成功，这是中国内地第一中国内地第一中国内地第一中国内地第一台自行研制的台自行研制的台自行研制的台自行研制的PCPC兼容微机。兼容微机。兼容微机。兼容微机。进入进入进入进入2020世纪世纪世纪世纪9090年代后，每当英特尔公司推出新型年代后，每当英特尔公司推出新型年代后，每当英特尔公司推出新型年代后，每当英特尔公司推出新型CPUCPU产产产产品时，马上会有新型的品时，马上会有新型的品时，马上会有新型的品时，马上会有新型的PCPC推出。推出。推出。推出。1.
16、1.4 1.1.4 未来新型计算机未来新型计算机未来的计算机将以超大规模集成电路为基础，向巨型化、微型化、未来的计算机将以超大规模集成电路为基础，向巨型化、微型化、未来的计算机将以超大规模集成电路为基础，向巨型化、微型化、未来的计算机将以超大规模集成电路为基础，向巨型化、微型化、多媒体化、网络化与智能化的方向发展。多媒体化、网络化与智能化的方向发展。多媒体化、网络化与智能化的方向发展。多媒体化、网络化与智能化的方向发展。1 1巨型化巨型化 巨型化是指计算机的运算速度更高、存储容量巨型化是指计算机的运算速度更高、存储容量更大、功能更强。更大、功能更强。2 2微型化微型化 微型计算机已进入仪器、仪
17、表、家用电器等小微型计算机已进入仪器、仪表、家用电器等小型仪器设备中，同时也作为工业控制过程的心脏，型仪器设备中，同时也作为工业控制过程的心脏，使仪器设备实现使仪器设备实现“智能化智能化”。随着微电子技术的进一。随着微电子技术的进一步发展，笔记本型、掌上型等微型计算机必将以更步发展，笔记本型、掌上型等微型计算机必将以更优的性能价格比受到人们的欢迎。优的性能价格比受到人们的欢迎。3 3多媒体化多媒体化 多媒体技术是计算机技术和视频、音频及通信技术多媒体技术是计算机技术和视频、音频及通信技术相结合的产物。它不但使人类社会变得格外绚丽多彩，相结合的产物。它不但使人类社会变得格外绚丽多彩，而且对政治、
18、经济、军事和工业都产生巨大影响，是当而且对政治、经济、军事和工业都产生巨大影响，是当今计算机研究的热点之一。今计算机研究的热点之一。4 4网络化网络化 计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。计算机网络己在现代企业的管理中发挥着越来越重要物。计算机网络己在现代企业的管理中发挥着越来越重要的作用，如银行系统、商业系统、交通运输系统等。的作用，如银行系统、商业系统、交通运输系统等。5 5智能化智能化 计算机人工智能的研究是建立在现代科学基础之上。智计算机人工智能的研究是建立在现代科学基础之上。智能化是计算机发展的一个重要方向，新一代计算机，将
19、可以能化是计算机发展的一个重要方向，新一代计算机，将可以模拟人的感觉行为和思维过程的机理，进行模拟人的感觉行为和思维过程的机理，进行“看看”、“听听”、“说说”、“想想”、“做做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。，具有逻辑推理、学习与证明的能力。1.2 1.2 计算机的分类及应用计算机的分类及应用1.2.1 1.2.1 1.2.1 1.2.1 计算机的特点计算机的特点计算机的特点计算机的特点 运算速度快运算速度快运算速度快运算速度快 计算精度高计算精度高计算精度高计算精度高 记忆能力强记忆能力强记忆能力强记忆能力强 有逻辑推理和判断能力有逻辑推理和判断能力有逻辑推理和判断能力有逻辑推理和判断
20、能力 自动化程度高自动化程度高自动化程度高自动化程度高 通用性强通用性强通用性强通用性强1.2.2 1.2.2 计算机的分类计算机的分类计算机类型高性能计算机微型计算机超级计算机：如世界超级计算机500强大型集群计算机：如浪潮天梭TS10000大型服务器等：如IBM公司eServer z990PC：如Pentium 4桌面微机苹果机：如苹果Power PC G5笔计本：如迅驰2代笔记本PC服务器：如HP ProLiant ML150 G2平板机：如东芝dynabookR10掌上电脑：如惠普iPAQ h6315 Pocket PC工业控制PC：如西门子SIMATIC IL43工控机 单片机：如8
21、0C51系列单片机POS机：如电子收款机系统ATM机：如自动柜员机其他控制：测量、管理、应用系统图形工作站：如HP XW9300视频工作站：如Sun Blade 2500多媒体工作站：如SGI O2+嵌入式系统工作站1.2.3 1.2.3 计算机的主要应用领域计算机的主要应用领域按其应用特点，大体可归纳为如下几大类。按其应用特点，大体可归纳为如下几大类。按其应用特点，大体可归纳为如下几大类。按其应用特点，大体可归纳为如下几大类。1 1科学计算科学计算科学计算科学计算2 2数据处理数据处理数据处理数据处理3 3自动控制自动控制自动控制自动控制4 4计算机辅助设计（计算机辅助设计（计算机辅助设计（
22、计算机辅助设计（CADCAD）/计算机辅助制造（计算机辅助制造（计算机辅助制造（计算机辅助制造（CAMCAM），计算机辅助教学），计算机辅助教学），计算机辅助教学），计算机辅助教学（CAICAI）5 5人工智能人工智能人工智能人工智能6 6网络应用网络应用网络应用网络应用1.3 1.3 计算机的结构及基本工作原理计算机的结构及基本工作原理1.3.1 1.3.1 计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构冯冯冯冯 诺依曼的主要思想可概括为以下诺依曼的主要思想可概括为以下诺依曼的主要思想可概括为以下诺依曼的主要思想可概括为以下3 3点。点。点。点。（1 1）冯）冯）冯）冯 诺
23、依曼结构计算机主要包括：输入设备、输诺依曼结构计算机主要包括：输入设备、输诺依曼结构计算机主要包括：输入设备、输诺依曼结构计算机主要包括：输入设备、输出设备、存储器、控制器、运算器五大组成部分。出设备、存储器、控制器、运算器五大组成部分。出设备、存储器、控制器、运算器五大组成部分。出设备、存储器、控制器、运算器五大组成部分。功能：算术运算和逻辑运功能：算术运算和逻辑运算算;其主要部件：其主要部件：ALUALU（算算术逻辑部件术逻辑部件)功能：使计算机能自功能：使计算机能自动地执行程序，并使动地执行程序，并使各部分协调工作各部分协调工作功能：用于保存程序和数据功能：用于保存程序和数据.主存储器（
24、内部存储器）：存放当主存储器（内部存储器）：存放当前所执行程序的指令和数据前所执行程序的指令和数据;辅助辅助存储器（外部存储器）：存放暂不存储器（外部存储器）：存放暂不参加运算的程序的指令和数据参加运算的程序的指令和数据注意：一切程序和数据必须进入内注意：一切程序和数据必须进入内存才能被计算机执行和使用。存才能被计算机执行和使用。用于程序和数据输用于程序和数据输出（标准设备：显出（标准设备：显示器、打印机）示器、打印机）用于程序和数据用于程序和数据输入（标准设备：输入（标准设备：键盘、鼠标）键盘、鼠标）（2）采用二进制形式表示数据和指令）采用二进制形式表示数据和指令 指令是人们对计算机发出的用
25、来完指令是人们对计算机发出的用来完成一个最基本操作的工作命令，它由计成一个最基本操作的工作命令，它由计算机硬件来执行。算机硬件来执行。指令和数据在代码形式上并无区别，指令和数据在代码形式上并无区别，都是由都是由0和和1组成的二进制代码序列，只组成的二进制代码序列，只是各自约定的含义不同。是各自约定的含义不同。（3）存储程序）存储程序 这是冯这是冯诺依曼思想的核心内容。诺依曼思想的核心内容。存储程序意味着事先将编制好的程序存储程序意味着事先将编制好的程序（包含指令和数据）存入计算机存储器（包含指令和数据）存入计算机存储器中，计算机在运行程序时就能自动地、中，计算机在运行程序时就能自动地、连续地从
26、存储器中依次取出指令并执行。连续地从存储器中依次取出指令并执行。1.3.2 计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理 计算机的工作过程为：人们预先编制计算机的工作过程为：人们预先编制程序，利用输入设备将程序输入到计算机程序，利用输入设备将程序输入到计算机内，同时转换成二进制代码，计算机在控内，同时转换成二进制代码，计算机在控制器的控制下，从内存中逐条取出程序中制器的控制下，从内存中逐条取出程序中的每一指令交给运算器去执行，并将运算的每一指令交给运算器去执行，并将运算结果送回存储器指定的单元中，当所有的结果送回存储器指定的单元中，当所有的运算任务完成后，程序执行结果利用输出运算任务完成后，程序执
27、行结果利用输出设备输出。所以，计算机的工作原理可以设备输出。所以，计算机的工作原理可以概括为存储程序和程序控制。概括为存储程序和程序控制。以指令以指令070740H的执行过程来认识计的执行过程来认识计算机的基本工作原理。指令算机的基本工作原理。指令070740H的功的功能为取能为取0740H存储单元内的数据与累加器存储单元内的数据与累加器中的数据相加，并将求和结果仍存储在累中的数据相加，并将求和结果仍存储在累加器中。加器中。指令的执行过程分为以下指令的执行过程分为以下4个步骤：个步骤：（1）取指令。按照程序计数器的地址）取指令。按照程序计数器的地址（0100H），从内存储器中取出指令），从内存
28、储器中取出指令（070740H），并送往指令寄存器。），并送往指令寄存器。（2）分析指令。对指令寄存器中存放的指）分析指令。对指令寄存器中存放的指令（令（070740H）进行分析，由译码器对操）进行分析，由译码器对操作码（作码（07H）进行译码，将指令的操作码）进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号；由地址码转换成相应的控制电位信号；由地址码（0740H）确定操作数地址。）确定操作数地址。（3）执行指令。由操作控制线路发出完成）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。如做加法指令，取该指令所要求的操作
29、。如做加法指令，取内存单元（内存单元（0740H）的值和累加器的值相）的值和累加器的值相加，结果还是放在累加器中。加，结果还是放在累加器中。（4 4）一条指令执行完）一条指令执行完）一条指令执行完）一条指令执行完成，程序计数器加成，程序计数器加成，程序计数器加成，程序计数器加1 1或将转移地址码送或将转移地址码送或将转移地址码送或将转移地址码送入程序计数器，然后入程序计数器，然后入程序计数器，然后入程序计数器，然后回到（回到（回到（回到（1 1）。）。）。）。1.4 1.4 数据在计算机中的表示与运算数据在计算机中的表示与运算 计算机本质上只能处理二进制的计算机本质上只能处理二进制的“0”和和
30、“1”，因此必须将各种信息，因此必须将各种信息转换成为计算机能够接受和处理的二转换成为计算机能够接受和处理的二进制数据进制数据 二进制优点：二进制优点：0，1两个状态易物理实现；两个状态易物理实现；运算规则简单。运算规则简单。算术运算与逻辑运算容易沟通算术运算与逻辑运算容易沟通 1.4.1 1.4.1 数值数据的表示数值数据的表示数值数据的表示数值数据的表示（1 1）数制及其转换）数制及其转换）数制及其转换）数制及其转换进位计数制的三要素：进位计数制的三要素：进位计数制的三要素：进位计数制的三要素：数位：数码在一个数中所处的位置。数位：数码在一个数中所处的位置。数位：数码在一个数中所处的位置。
31、数位：数码在一个数中所处的位置。基数：每个数位上所能使用的数码的个数。基数：每个数位上所能使用的数码的个数。基数：每个数位上所能使用的数码的个数。基数：每个数位上所能使用的数码的个数。位权：处在某一位上的位权：处在某一位上的位权：处在某一位上的位权：处在某一位上的“1”1”所表示的数值的大小所表示的数值的大小所表示的数值的大小所表示的数值的大小.人们习惯使用十进制，而计算机中常用的数制有：二进制，八进制和十六进人们习惯使用十进制，而计算机中常用的数制有：二进制，八进制和十六进人们习惯使用十进制，而计算机中常用的数制有：二进制，八进制和十六进人们习惯使用十进制，而计算机中常用的数制有：二进制，八
32、进制和十六进制。制。制。制。根据数的表示法，对于任意的根据数的表示法，对于任意的根据数的表示法，对于任意的根据数的表示法，对于任意的r r进制数，可以用以下的展开和式表示：进制数，可以用以下的展开和式表示：进制数，可以用以下的展开和式表示：进制数，可以用以下的展开和式表示：a an na a1 1a a0 0a a-1-1a a-mm(r r)=)=a an nr rn n+a a1 1r r+a a0 0+a a-1-1r r-1-1+a a-mmr r-mm 其中其中其中其中r r为基数，整数为为基数，整数为为基数，整数为为基数，整数为n n+1+1位，小数为位，小数为位，小数为位，小数为
33、mm位。如十进制数位。如十进制数位。如十进制数位。如十进制数752.65752.65可以表示成：可以表示成：可以表示成：可以表示成：752.65D=710752.65D=7102 2+510+5101 1+210+2100 0+610+610-1-1+510+510-2-2 =7100+510+21+60.1+50.01 =7100+510+21+60.1+50.01二进制二进制二进制二进制101.1B101.1B12122 202021 112120 01212-1-1(5.5)10(5.5)10八进制八进制八进制八进制101.1O101.1O18182 208081 118180 0181
34、8-1-1(65.125)10(65.125)10十六进制十六进制十六进制十六进制101.1H101.1H1161162 20160161 11161160 0116116-1-1(257.0625)10(257.0625)10二进制数与其它数制的对照表二进制数与其它数制的对照表二进制数与其它数制的对照表二进制数与其它数制的对照表二进制二进制二进制二进制 十进制十进制十进制十进制 八进制八进制八进制八进制 十六进制十六进制十六进制十六进制0000 0 0 00000 0 0 00000 0 0 00000 0 0 00001 1 1 10001 1 1 10001 1 1 10001 1 1
35、10010 2 2 20010 2 2 20010 2 2 20010 2 2 20011 3 3 30011 3 3 30011 3 3 30011 3 3 30100 4 4 40100 4 4 40100 4 4 40100 4 4 40101 5 5 50101 5 5 50101 5 5 50101 5 5 50110 6 6 60110 6 6 60110 6 6 60110 6 6 60111 7 7 70111 7 7 70111 7 7 70111 7 7 71000 8 10 81000 8 10 81000 8 10 81000 8 10 81001 9 11 91001
36、 9 11 91001 9 11 91001 9 11 91010 10 12 A1010 10 12 A1010 10 12 A1010 10 12 A1011 11 13 B1011 11 13 B1011 11 13 B1011 11 13 B1100 12 14 C1100 12 14 C1100 12 14 C1100 12 14 C1101 13 15 D1101 13 15 D1101 13 15 D1101 13 15 D1110 14 16 E1110 14 16 E1110 14 16 E1110 14 16 E1111 15 17 F 1111 15 17 F 1111
37、15 17 F 1111 15 17 F 2.2.3 不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换二进制二进制八进制八进制十进制十进制十六进制十六进制十进制整数转换为二进制整数十进制整数转换为二进制整数规则：规则：规则：规则：除二取余，直到商为零为止，倒排。除二取余，直到商为零为止，倒排。w例：将十进制数例：将十进制数例：将十进制数例：将十进制数8686转化为二进制转化为二进制转化为二进制转化为二进制 2|86 0 2|43 1 2|21 1 2|10 0 2|5 1 2|2 0 2|1 1 0所以所以,(86)10=(1010110)2规则规则规则规则：乘二取整，直到小数部分为零或给定的精度为止
38、，顺排。乘二取整，直到小数部分为零或给定的精度为止，顺排。例：将十进制数例：将十进制数例：将十进制数例：将十进制数0.8750.875转化为二进制数转化为二进制数转化为二进制数转化为二进制数 例：将十进制数例：将十进制数例：将十进制数例：将十进制数0.8750.875转化为二进制转化为二进制转化为二进制转化为二进制数数数数 0.8750.875 2 2 1 1.75 0.75.75 0.75 2 2 1 1.5 0.5.5 0.5 2 2 1 1.0 所以所以所以所以(0.875)10=(0.111)2 十进制小数转换为二进制小数十进制小数转换为二进制小数例：例：例：例：(1999.8)(19
39、99.8)1010=1=1 10103 3+9+9 10102 2+9+9 10101 1+9+9 10100 0+8+8 1010-1-1“权”(1101.1)2=1 23+1 22+0 21+1 20+1 2-1 =（8+2+1+0.5+0.25）10 =（11.75）10 二进制数转换为十进制数二进制数转换为十进制数n n规则规则规则规则：按按“权权”展开，求和。展开，求和。二进制转换为八进制二进制转换为八进制方法方法方法方法三合一法整数部分：自右向左整数部分：自右向左整数部分：自右向左整数部分：自右向左，三个一组，不够补零，三个一组，不够补零，三个一组，不够补零，三个一组，不够补零，每
40、组对应一个八进制数码。每组对应一个八进制数码。每组对应一个八进制数码。每组对应一个八进制数码。小数部分：自左向右，三个一组，不够补零，小数部分：自左向右，三个一组，不够补零，小数部分：自左向右，三个一组，不够补零，小数部分：自左向右，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。每组对应一个八进制数码。每组对应一个八进制数码。每组对应一个八进制数码。例如：将（例如：将（例如：将（例如：将（10100101.1011110100101.10111）2 2 转换成八进制数。转换成八进制数。转换成八进制数。转换成八进制数。（10100101.1011110100101.10111）2 2=(010(0
41、10 100100 101101.101101 110110)2 2 =（2 4 5.5 62 4 5.5 6）8 8 方法方法方法方法一分为三法 八进制八进制八进制八进制 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 二进制二进制二进制二进制 000 001 010 011 100 101 110 111000 001 010 011 100 101 110 111 例如：将（例如：将（例如：将（例如：将（207.54207.54）8 8转换成二进制：转换成二进制：转换成二进制：转换成二进制：2 0 7.5 42 0 7.5 4 010 000 111.101 100 010
42、 000 111.101 100 所以，所以，所以，所以，（207.54）8=（010000111.101100）2 =（10000111.1011）2八进制转换为二进制八进制转换为二进制二进制转换为十六进制二进制转换为十六进制方法方法方法方法四合一法整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。对应一个十六进制数码。对应一个十六进制数码。对应一个十六进制数码。小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，
43、每组小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。对应一个十六进制数码。对应一个十六进制数码。对应一个十六进制数码。例：例：例：例：(11001111.01111)2=(11001111.01111)2=(11001100 11111111.01110111 10001000)2)2 =(C F .7 8)16 =(C F .7 8)16十六进制转换成二进制十六进制转换成二进制方法方法方法方法一分为四法十六进制十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7二进制二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110
44、 0111十六进制十六进制 8 9 A B C D E F二进制二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111例如例如例如例如（1E4.2A1E4.2A）1616=（00010001 11101110 01000100.00100010 10101010）2 2 =（111100100.0010101111100100.0010101）2 2计算机中数的有关概念计算机中数的有关概念（2）数值数据的表示）数值数据的表示 在计算机中表示一个数值型数据，要考在计算机中表示一个数值型数据，要考虑如下虑如下3个问题。个问题。确定数的长度。确定数的长度。确定数的符号
45、。确定数的符号。小数点的表示方法。根据小数点的位置小数点的表示方法。根据小数点的位置是否固定，对数可分定点和浮点两种是否固定，对数可分定点和浮点两种表示法。表示法。数的定点表示方法数的定点表示方法常用的定点数表示方法有以下两种。常用的定点数表示方法有以下两种。定点整数。小数点的位置约定在最低数定点整数。小数点的位置约定在最低数值位的后面，用于表示整数。值位的后面，用于表示整数。定点小数。定点小数。小数点的位置约定在数符位和数值部分的小数点的位置约定在数符位和数值部分的最高位之间，用以表示小于最高位之间，用以表示小于1的纯小数。的纯小数。浮点数的表示形式。浮点数的表示形式。浮点数分成阶码和尾数两
46、部分。浮点数浮点数分成阶码和尾数两部分。浮点数的思想来源于数学中的指数表示形式：的思想来源于数学中的指数表示形式：N=MRC。例如，十进制数：例如，十进制数：2560.256103，0.000 029 50.29510-4类似地，二进制数：类似地，二进制数：(1011011)2可以表示为可以表示为0.10110112111(0.00110101)2可以表示为可以表示为0.1101012-10（3 3）BCDBCD码码码码十进制数与十进制数与BCDBCD编码表编码表 十进制数二进制数8421BCD码十进制数二进制数8421BCD码00000000081000 100010001000191001
47、 10012001000101010100001 00003001100111110110001 00014010001001211000001 00105010101011311010001 00116011001101411100001 01007011101111511110001 01011.4.2 字符数据的表示字符数据的表示 在计算机中，字符型数据占有很在计算机中，字符型数据占有很大比重。字符数据包括西文字符（字大比重。字符数据包括西文字符（字母、数字、各种符号）和汉字字符。母、数字、各种符号）和汉字字符。（1）英文字符的表示）英文字符的表示 在计算机发展的过程中，出现了在计算机发
48、展的过程中，出现了若干种字符编码。目前使用最广泛的若干种字符编码。目前使用最广泛的有有3种字符编码，即种字符编码，即ASCII码、码、EBCDIC码和码和Unicode码。码。uEBCDIC(扩展的二扩展的二十进制交换码十进制交换码)是西文字符的一是西文字符的一种编码。采用种编码。采用8位二进制表示，共有位二进制表示，共有256种不同的编码，种不同的编码，可表示可表示256个字符。个字符。u目前计算机中普遍采用的是目前计算机中普遍采用的是ASCII(American Standard Code for Information Interchange)码，即美码，即美国信息交换标准代码。国信息交
49、换标准代码。西文信息的编码与表示西文信息的编码与表示西文信息的编码与表示西文信息的编码与表示数字数字二进制数二进制数字符字符 二进制编码二进制编码字符编码：字符编码：字符编码：字符编码：每个字符对应一个整数值每个字符对应一个整数值字符编码标准：字符编码标准：ASCIIASCII码：码：美国标准信息交换代码美国标准信息交换代码(American Standard Code for Information Interchange)规定：字节规定：字节(位位)最高位为最高位为,位给出位给出128个编码。个编码。b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b00 0 0 1 0 1 0 10 0 0 1
50、 0 1 0 10(000)1(001)2(010)3(011)45670 0000sp01 00011Aa2 00102BbCcdefdel16*8=12816*8=128个字符个字符个字符个字符ASCII码表Sp:ASII码码0100000 十进制数：十进制数：32数字数字0:ASII码码0110000十进制数：十进制数：48A:ASII码码1000001 十进制数：十进制数：65小写小写a:ASII码码1100001十进制数：十进制数：97控制符控制符(除除del)数字数字大写英文字母大写英文字母小写小写英文字母英文字母del（2 2）中文字符的表示）中文字符的表示）中文字符的表示）中文