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1、第三章第三章 计算机的软件系统概述计算机的软件系统概述n计算机中的信息编码和存储n基本概念n计算机存储各种信息的方法n相关技术n计算机软件1第一节第一节 计算机中的信息编码和存储计算机中的信息编码和存储n计算机的基本功能是对数据（数、字符组成的信息、图形、图像、语声）进行计算和处理。计算机中使用二进制数。n二进制数：基数为2，两个数字“0”和“1”n原因：电子器件有两个稳态“通”、“断”或“高”、“低”电平，用触发器的高低电平表示“0”和“1”状态一、位（一、位（bit）、）、字节（字节（Byte）和存储容量和存储容量n每一位二进制位叫做一个比特比特，bit或b，表示“0”或“1”n字节字节：
2、Byte 或B，包括8个比特，为一个存储单位n计计算算机机的的字字长长：将N位触发器构成一个存储机器数的部件，称为寄存器，其位数称为字长，一般取8位，16位，32位，2K位：字长是各种机器设计规定的比特长度，作为存储、传送、处理操作的信息位。字长的内涵是：字长较大的计算机信息传输速度快，地址空间大，支持数量更多功能更强的指令集。2二、数制及其相互转换二、数制及其相互转换n数制的基本概念数制的基本概念 所谓进制方式，就是选定一个正整数作为进制的单位，这个数称为进制的“基数”。选定基数那么多个数字符号，然后设法把任意的数用一串数字符号表示。十进制数：akak-1a2a1a0=ak10k+ak-11
3、0k-1+a2102+a1101+a0100二 进 制 数：基 数 为 2，两 个 数 字“0”和“1”akak-1a2a1a0=ak2k+ak-12k-1+a222+a121+a020八进制数：基数为8，0-7数字十六进制数：基数为16，0-9，A，B，C，D，E，F3二、数制及其相互转换二、数制及其相互转换n将将 二二、八八、十十 六六 进进 制制 数数 转转 换换 为为 十十 进进 制制 数数例：（100101）2=125+024+023+122+021+120=（37）10 n将十进制数转换为二、八、十六进制数将十进制数转换为二、八、十六进制数 37/2=18 1 18/2=9 0 9
4、/2=4 1 4/2=2 0 2/2=1 0 1 /2 =0 1先将十进制转换为二进制数，自右开始，3位二进制数一组构成八进制数，4位二进制数一组组成十六进制数4三、计算机中数的编码表示三、计算机中数的编码表示n一个二进制数在计算机内的表示形式称为机器数n机器数的表示方法：无符号二进制数，原码、补码、反码n无符号二进制数：没有符号位，全部数位都表示数n有符号二进制数：数位和符号位，最高数位为符号位，“0”正数的符号位；“1”负数的符号位n各种方法表示正数均相同，仅是负数不同n原码：最高位为符号位，其余对应负数的数值n反码：最高位为符号位，其余各数位求补码，得负数的值n补码：最高位为符号位，其余
5、各数位求反码，得负数的值（将减法运算变成加法）n求反码：逐位求反，“0”变“1”；“1”变“0”n求补码：先求反码，再加15三、计算机中数的编码表示三、计算机中数的编码表示char a,b,c;a=127;b=1;c=a+b;printf(“%d”,c);结果？128-128unsigned char a,b,c;a=127;b=1;c=a+b;printf(“%d”,c);6二进制编码的字长计算二进制编码的字长计算一一对应原则一一对应原则,对应的唯一性对应的唯一性 位数 1byte=8bit 对应的集合 元素个数 8 bit 256 16 bit 65536 32 bit4294967296
6、 64 bit1.845 E 19 对应的集合 元素个数 位数bit 1000K 10 bit 1,000,000 M 20 bit 1,000,000,000G 30 bit1,000,000,000,000T 40 bit不多不少不多不少,例如例如 00000-11001 A,B,C,D,X,Y,Z 共共26个个(32)大写字母大写字母,可以用可以用 5 bit 5 bit编码编码不乱不乱,应使用一定的编码规则应使用一定的编码规则.,例如例如7四、字符的编码四、字符的编码字符编码就是规定用怎样的二进制码来表示字母、数字以及专门符号。用一个字节表示字母和符号。ISO646文件“信号处理与交换
7、用7位编码字符组”，又称国际5号码。GB 1988 80“信 号 处 理 交 换 用 7位 码 字 符 集”ASCII（American Standard Code for Information Interchange：美国标准信息交换代码）字符集编码采用7位二进制位表示128个字符，扩展ASCII字符集编码采用8位二进制位表示256个字符。8ASCII编码另一种编码EBCDIC（扩展的二进制编码的十进制码），有256个字符，用于大型计算机系统9校验技术和奇偶校验位校验技术和奇偶校验位在通信线路上或计算机内的各部件之间传输数据时，可能会产生错误。如何发现错误？采用校验技术。如奇偶校验。例如，
8、“bug”-“beg”1100010 111 10101 100111在7位ASCII码后面增加1位作为校验位。奇校验奇校验：11000100 111 101010 1001111在使用数据时，按照同样的规则对数据进行校验以发现错误 11000100 110 001010 1001111偶校验偶校验：11000101 111 101011 100111010五、汉字的编码五、汉字的编码1.1.电报码电报码1.莫尔斯码，、，“滴”、“嗒”；电传机的传号、空号，五单位电码，国际电报二号码。2.一万个汉字，0000-9999，四码电报编码。例如：“高等教育出版社”，“7559、4583、2403、5
9、148、0427、3625、4357”。2.2.国标码国标码1.GB198880“信号处理交换用七位编码字符集”2.GB5199.1285“信号交换用汉字点阵字模集及数据集”3.GB231280“信号交换用汉字编码字符集基本集”3.基本图形字符集有7千余个，字母、符号及数字687个；常用汉字3755个，按汉语拼音顺序排列；次常用汉字3008个，按偏旁部首排列。每个图形符号的区域和位置用四个数字表示，区码和位码，区位码区位码。11space =20h C =43h +=2Bh 与与 =D3hEBh :=3Ah 语言语言=D3hEFhD1hD4h 是是 =CAhC7h 的的 =B5hC4h 扩充扩
10、充=C0hA9hB3hE4h20h43h2Bh2BhD3hEBh43h3Ah20h20h43h2Bh2BhD3hEFhD1hD4hCAhC7h20h20h43hD3hEFhD1hD4hB5hC4hC0hA9hB3hE4h即即 00100000编码编码,按按 HEX书写书写 C+C+与与C:C+C:C+语言是语言是 C C语言的扩充语言的扩充即即 00111010即即 00101011即即 01000011文字的数字编码文字的数字编码举例举例12六、声音、图六、声音、图像的数字化的数字化n图形的点阵表示，像元640480n黑白二值图、灰度级、彩色图、真彩色例如：存储一段10分钟的分辨率为6404
11、80真彩色的连续电视图像，按照每秒钟25幅计算，需要640480325600字节，约13800MB数据量。n图像数据压缩技术n数字相机数字相机 照片数字化照片数字化分辨率：分辨率：1024768灰度级：灰度级：824 bit13六、声音、图六、声音、图像的数字化的数字化声音的数字化声音的数字化14计算机中数的编码表示（计算机中数的编码表示（1）n数的表示范围和精度n整数的表示范围n二进制数的字长最大无符号整数 2N-18255166553532 4294967295n实数的编码表示定点数：小数点不占二进制的一位而是隐含在机器数里某固定位置上。例：11110000 X原（11110000）2，则
12、X（-0.875）10X补（11110000）2，则X（-0.125）10n位原码定点整数的表示范围是：（2n-11）X 2n-11n位原码定点小数的表示范围是：（12（n-1）X 12（n-1）15计算机中数的编码表示（计算机中数的编码表示（2）n浮点数：把任意一个二进制数通过移动小数点位置表示成阶码和尾数两部分 0.d1d2dn2c1c2cn NS2EEN的阶码（Exponent），有符号的整数SN的尾数（Mantissa），数值的有效数字部分，取二进制定点纯小数形式例：101.1101B=230.1011101 0.01011101B=210.101110116计算机中数的编码表示（计算
13、机中数的编码表示（3）n浮点数的格式如下：例：写出二进制数101.1101B的浮点数形式。设阶码取4位补码，尾数是8位原码。101.1101B0.101110123浮点形式为：？阶符阶尾符尾数n浮点数表示的范围：决定于阶码n浮点数表示的精度：决定于尾数有效数位国际标准：数位 阶码数位 范围 尾数数位 精度单精度数 32 8 -2127+2127 24 7位十进制数双精度数 64 11 -10308+10308 53 16位十进制数17计算机中数的编码表示（计算机中数的编码表示（4）n浮点数表示所带来的表示误差和计算误差：浮点数表示所带来的表示误差和计算误差：n二进制到十进制表示间的互相转换的误
14、差，二进制到十进制表示间的互相转换的误差，例：例：乘乘 小数部分小数部分 整数部分整数部分0.3752=0.750.75 00.752=1.5 0.5 10.52=1.0 0.01（0.375）10=（0.011）2n运算过程中的误差运算过程中的误差例：例：1.0107+1.010-7=？18第二节第二节 计算机软件计算机软件l软件：为运行、管理和维护计算机所编制的各种程序、文档一、软件的产生l机器语言与汇编语言指令（机器码）：是硬件可识别并能够执行不同类型的操作，必须是二进制编码指令的格式：操作部分操作数的地址部分机器所能够执行的全部命令，即指令系统，是计算机硬件的语言系统，称为机器语言19
15、一、软件的产生一、软件的产生n程序：指令的集合n汇编语言程序：为便于记忆，用助记符和符号写成的程序l高级语言（算法语言）：用易于理解的形式，例如，英文单词、数学公式，按照严格的语法规则和一定的逻辑关系写出的程序集合/*已知三角形三边长a，b，c，求三角形面积*/#include#include void main(void)double a,b,c,s,area;printf(Input a,b,c,三角形三边长);scanf(%lf%lf%lf,&a,&b,&c);s=(a+b+c)/2;area=sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c);printf(三角形面积=%lfn,area
16、);20一、软件的产生一、软件的产生n编译方式与解释方式及其区别n解释方式是逐条解释逐条执行，不保留机器码的目标程序。（解释程序要常驻内存，占用内存大，速度慢。）n编译方式是使用编译程序将源程序编译成机器码的目标程序，形成文件保留。（再次运行该程序时，不需要重新编译和连接。）21一、软件的产生一、软件的产生n操作系统是软件的核心，负责统一控制、调度和管理计算机的软件和硬件资源，使之有效利用；组织协调计算机的运行，以增强计算机的处理能力；提供人机接口，为用户提供方便n操作系统分类n批处理系统：程序一旦进入计算机，用户则不能接触它，除非运行完毕n实时系统：实时过程控制系统、实时信息处理系统n网络操
17、作系统：对多台计算机及设备之间的通讯进行有效的监控和管理n分时系统：按一定方式向使用设备的用户轮流分配机时22一、软件的产生一、软件的产生n数据库系统是利用计算机的高速度和大容量进行信息存储和处理n数据库的应用：档案管理系统、图书管理系统、财务系统、仓库管理系统、订票系统、银行系统n数据库DB：将大量数据及其之间的关联存储在计算机内，提供多个用户共享n数据库管理系统DBMS：完成用户对数据库的存取请求（数据记录的查询、插入、更新、删除），并为数据库管理员DBA提供对数据库的建立和维护方法，统一控制和管理数据23二、分类n汇编程序n数据库管理系统和数据库n网络管理软件n库函数n算法语言的编译程序n系统软件和应用软件n系统软件n操作系统n监控管理程序n调试程序n故障检查和诊断程序n装配和连接程序n编辑程序24问题n十进制、二、八、十六进制数之间的转换n定点数与浮点数，数的表示范围和精度n计算机的软件有哪几类?你见过的软件产品属于哪一类?n如果你家里有计算机，请给同学介绍你的机器的配置和使用情况。25