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1、研究出版社研究出版社高等教育高等教育“十一五十一五”规划教材规划教材文化基础知识第一章第1页，本讲稿共80页1.1 计算机文化计算机文化1.1.1 计算机文化概述计算机文化概述所谓计算机文化，就是在经济、科技和社会各个领域，广泛应用现代信息技术，有效开发利用信息资源的一种崭新文化形态，这种崭新的文化形态可以体现为：（1）计算机理论和技术已经渗透到社会的方方面面，并形成了一套完备的理论体系。（2）计算机已经成为一种新的生产力，它所产生的价值极大地丰富了人们的物质生活。（3）计算机技术的应用也深入到人们的日常生活，从而创造和形成的科学思想、科学方法、科学精神、价值标准等成为一种崭新的文化观念。与信
2、息获取、信息分析、信息加工有关的知识称为“信息学基础知识”，利用计算机获取和处理信息的能力称为“信息能力”。第2页，本讲稿共80页1.1.2 计算机文化的形成计算机文化的形成回顾过去60多年的历史，在计算机文化的形成过程中，计算机价格下降，微型计算机的普及，计算机性能的大幅度提高以及信息高速公路的提出，这四件大事起到了重大的促进作用。1.微型计算机的普及微型计算机的普及2.微机性能的大幅度提高微机性能的大幅度提高3.操作简单易学操作简单易学第3页，本讲稿共80页1.1.3 计算机文化的社会影响计算机文化的社会影响1.计算机文化的正面影响计算机文化的正面影响文化从广义上指人类社会历史实践中所创造
3、的物质财富和精神财富的总和。2.计算机文化的负面影响计算机文化的负面影响任何事物都有两面性，信息技术和计算机文化在为人们生活提供便利的同时，也为人们带来一些负面影响，主要表现在：（1）网络和信息安全已经成为社会问题。（2）信息爆炸和信息污染。（3）网络信息侵权。（4）信息侵略和信息渗透。第4页，本讲稿共80页1.2 计算机的发展概况计算机的发展概况1.2.1 计算机的发展历史计算机的发展历史1.2.2 计算机的特点计算机的特点计算机的特点，简单归纳有如下几点：1.记忆功能记忆功能计算机中的存储器（外存储器）能长期保存大量的数据和程序。2.逻辑判断功能逻辑判断功能计算机主要是借助有关的数理逻辑和
4、布尔代数，可进行某些逻辑推理和各种基本的逻辑判断。可以对文字或符号进行判断和比较，进行逻辑推理和证明。3.计算功能计算功能计算机能够进行各种算术运算及逻辑运算。运算速度是指计算机每秒钟能执行多少条指令。计算精确度高，计算机的有效数字可以准确到十几位、几十位等，这样就能精确地进行数据计算和表示数据的计算结果。4.具有自动运算功能具有自动运算功能计算机不仅能存储数据，还能存储程序。第5页，本讲稿共80页1.2.3 计算机的主要应用计算机的主要应用计算机的应用很广，简单地概括有如下几个方面：1.数值计算数值计算2.信息处理信息处理信息处理是目前计算机应用中最广泛的领域。3.过程控制过程控制过程控制也
5、称为实时控制，是指用计算机采集检测数据，按最佳方式迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。4.人工智能人工智能人工智能（Artificial Intelligence，AI）是指使用计算机来模拟人的某些智能活动。人工智能的研究领域包括模式识别、自然语言理解和生成、机器人、专家系统、景物分析等。5.计算机辅助系统计算机辅助系统计算机辅助系统包括计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助测试（CAT）等。第6页，本讲稿共80页计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction，CAI）是近几年来在我国计算机领域中的重要应用之一。
6、它将具体的教学内容制作成文字、图像、声音等教学课件软件、试题库等供教学使用。学生可以根据自己的需要和学习进度，选择有关的学习内容，灵活地安排时间学习。计算机辅助教学能够使学生轻松自如，合理地利用计算机学习有关的知识。目前，在大、中、小学有些课程都使用了计算机辅助教学。如计算机课、英语课、生物课等。计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD），是通过专门的计算机软件进行计算机的辅助设计。如在航空、机械、建筑、服装、电子等部门的产品设计中得到广泛的应用。CAD可以提高设计质量，缩短设计周期，降低成本和提高设计的自动化程度。第7页，本讲稿共80页6.计算机网络计算机网络计算机
7、网络是通过通信线路将分布在不同地理位置上的若干台计算机连接起来，再通过相应的网络软件，实现多用户共享网络中的硬件、软件和信息等资源，彼此间能够进行通讯、数据处理及传输等。而联网的每台计算机并不改变其原有的功能，它们的工作仍是独立的。第8页，本讲稿共80页1.3 微型计算机系统微型计算机系统目前，比较常用的微机有：采用Intel公司的Celeron D、Pentium 4、Pentium D、Core 2和AMD公司的Sempron、Opteron、Athlon 64、Athlon 64x2等芯片的计算机。1.3.1 计算机系统的组成计算机系统的组成一个完整的计算机系统应该包括硬件系统和软件系统
8、两大部分。硬件系统也称为硬件或硬设备，都是看得见、摸得着的，它们是计算机的实体部分。软件系统（也称软件或软设备）是相对于硬件而言的，它是使用计算机和发挥计算机效能的各种程序的总称。微型计算机系统如图1-1所示。第9页，本讲稿共80页图1-1 微型计算机系统的组成 第10页，本讲稿共80页1.3.2 计算机的硬件基本结构计算机的硬件基本结构计算机的硬件基本结构早在20世纪40年代就由Von Neumann提出，它主要由以下五个部件组成：控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备。计算机各部件联系的示意图如图1-2所示（图中单线表示由控制器发出的控制命令的流向，双线表示数据的流向）。现代绝大多数计
9、算机的结构都被称为Von Neumann结构。图1-2 计算机各部件联系示意图第11页，本讲稿共80页中央处理器（Central Processing Unit，CPU）包括控制器和运算器两大部件，它是计算机的心脏，在微机中，中央处理器也称微处理器（MPU）。计算机主机是由控制器、运算器和内存储器三大部件组成的，即计算机主机包括中央处理器和内存储器。输入设备、输出设备与外存储器也称为计算机的外部设备。通常把上述计算机的五大部件称为计算机的硬件系统（硬件或硬设备）。第12页，本讲稿共80页1.中央处理器中央处理器运算器和控制器合称为中央处理器。中央处理器CPU是计算机的核心部分，通过它指挥全机各
10、部件的协调动作。微机的档次高低，主要取决于其微处理器的芯片、主频率和字长。主频率越高，字长越长，计算机的计算速度就越快，精确度就越高。CPU的性能指标之一是它的主频率，主频率以兆赫（MHz）为单位。主频（主频率）的高低在很大程度上决定了计算机的运行速度。字是计算机的CPU与内存之间交换信息的单位，字长是指一个字的二进制位的位数。1）控制器控制器主要用来实现计算机本身运行过程的自动化，即实现程序的自动执行。控制器是由指令寄存器、指令译码器、指令计数器等主要部件以及其他的一些电路组成。2）运算器运算器（又称算术与逻辑部件）是计算机中对信息进行加工、运算的部件。它的主要功能是用来对信息进行算术运算（
11、加、减、乘、除）和逻辑运算（比较、移位、布尔运算等）。第13页，本讲稿共80页2.存储器存储器存储器好比是计算机的电子仓库。它的主要功能是保存信息，如保存有关的数据、程序等。1）存储器的概述（1）存储容量常用的单位。8位二进制位（bit）称为一个字节（Byte），通常用B表示。它可以存放一个“8位二进制数”。字节是一个很小的存储单位，更大的单位是KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（千兆字节）或TB。1024B（字节）称为1KB；1024KB称为1MB；1024MB称为1GB；1024GB称为1TB。即KB、MB、GB、TB之间的进率是1024。（2）存储器的分类。存储器可分为内存储器和外存储
12、器两大类。内存储器（也称内存或主存储器）是指主机中的存储器。它体积小，存取速度快，但相对容量较少，价格较贵。内存储器的基本单位是存储单元，每个存储单元都有自己的序号，叫做存储器地址，存储单元内存放的信息称为存储单元的内容。机器中的所有信息都以一定的规则存放在内存单元中。内存储器包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）和只读存储器（Read Only Memory，ROM）两部分。第14页，本讲稿共80页微机中内存储器容量越大，运行速度就越快，处理的数据范围就越广。目前微机中常用的内存储器（内存）容量有：256MB、512MB、1G等。外存储器（也称外存或辅助存储器
13、）的存储容量大，价格低廉，但读取速度比较慢。外存不能直接与CPU交换信息，当CPU需要使用外存的某些信息时，必须先将这些信息调入内存，然后再使用。常见的外存有磁盘、光盘、闪盘、磁带等。内存和外存相辅相成构成计算机的存储系统。第15页，本讲稿共80页2）磁盘磁盘是目前广泛采用的外存储器介质。（1）硬盘。硬盘是由多个金属盘片组成，并由多个磁头同时读写。硬盘的存储容量大，读写速度较软盘快，可靠性高。（2）软盘。软盘具有使用方便，并且可以随身携带等特点，但由于其读写速度比硬盘慢，存储容量又小，不能满足大量数据的存储，目前已经基本上被优盘取代。（3）闪盘（又称闪存盘、USB闪盘或优盘）。闪盘使用的存储介
14、质是闪存（Flash memory），功能和软盘相似，都可用来交换和存储数据。目前，闪盘的存储容量有64MB4GB不等，甚至容量更大。它是靠USB来驱动的，传输数据的时候比软驱快得多。目前闪盘大致有三种型号的产品：无驱型、加密型和启动型。第16页，本讲稿共80页3）光盘光盘是一种新型的信息存储设备。它以容量大，使用时间长，价格便宜等特点深受用户的欢迎。目前，一个光盘的容量为650MB。光盘的读写必须通过光盘驱动器（简称光驱）来完成。目前CD光盘有三种类型：只读型光盘（CD-ROM）、一次写入型光盘（CD-R）和可擦写型光盘（CD-RW）。（1）只读型光盘只允许读操作，即只能将光盘的信息读出，不
15、允许写入新的信息或修改原有的信息，光盘里的信息是由厂家出厂前预先写入的。（2）一次写入型光盘只允许用户写入一次信息，写入后不能删除或修改，以后只允许读操作。（3）可擦写型光盘允许用户读写操作。即允许用户读光盘的内容，也允许写入新的内容，还可以修改、删除其中的内容，就像使用一般的硬盘一样，用户可以任意读写。第17页，本讲稿共80页3.输入设备输入设备只有控制器、运算器、存储器三种设备，计算机还不能正常工作。计算机与外界联系的桥梁，称为计算机的输入输出设备。计算机的输入设备是指向计算机输入有关的信息（包括数据、程序等）的设备。在微机中，常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔、图形扫描仪、条码扫描仪、触摸
16、屏等设备。第18页，本讲稿共80页4.输出设备输出设备计算机的输出设备是指从计算机中将有关的数据、处理结果等信息输出的设备。在微机中，常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等设备。1）显示器显示器用来显示字符或图形信息，显示器连接到显示卡上。目前常见的显示器有两种：阴极射线管（CRT）显示器和液晶（LCD）显示器。CRT显示器体积大，比较笨重，且工作时有辐射，但价格相对低廉，色彩还原效果好。LCD显示器轻巧，没有辐射污染，但价格高，色彩还原效果不如前者。第19页，本讲稿共80页显示器工作时，显示屏上的每个画面称为一帧。每帧水平方向有若干条扫描线，每条扫描线上又分为若干个点，形成了一个点阵，其中
17、每个点称为一个像素。每帧图像点阵中的点数称为显示器的分辨率。显示器的分辨率越高，显示的字符、图形就越清晰。显示卡是主机与显示器的接口电路。显示器能显示的颜色数量与机器所配置的显示卡的内存有关。可以计算每帧图像所占用的内存空间，假设显示器的分辨率为800600，显示屏上每个像素占用8个二进制位（即8bit）的内存（即有28=256种颜色），每帧图像所占的内存为：8006008/8=480000字节（Byte）。第20页，本讲稿共80页2）打印机打印机是计算机的输出设备。打印机的种类很多，大体上分为击打式打印机和非击打式打印机两类。（1）针式打印机。针式打印机也称点阵式打印机，这种打印机的打印头有
18、若干根打印针，打印时使用相应的打印针撞击色带来完成打印工作。（2）喷墨式打印机。喷墨式打印机的打印头上有许多小喷嘴，它使用液体墨水，通过精细的小喷嘴将墨水喷到纸面上来产生字符或图像等。它的特点是价格便宜，打印精度较高，噪音低；缺点是墨水消耗量大，打印速度慢。（3）激光打印机。激光打印机采用激光和电子放电技术，通过静电潜像，再用碳粉使潜像变成粉像，加热后碳粉固定，最后印出内容。它的特点是打印精度高，噪音低，打印速度快；缺点是使用的打印纸要求高，故纸张的成本高。第21页，本讲稿共80页5.驱动器驱动器驱动器安装在主机箱上，用I/O槽和CPU连接，磁盘在驱动器中工作。主机箱内安装一个或两个软盘驱动器
19、，分别称为A驱动器和B驱动器，除有软盘驱动器外，还有一个硬盘驱动器C。还可以有一个光盘驱动器（简称光驱）。软盘驱动器（软驱）通常是3.5英寸的软盘驱动器，但目前的配置已基本上不再使用软驱。第22页，本讲稿共80页1.3.3 计算机软件系统计算机软件系统软件系统是相对于硬件而言的，软件系统是用来支持计算机硬件，使计算机发挥效能的各种程序的总称。软件系统按其功能可划分为系统软件和应用软件。1.系统软件系统软件系统软件是计算机的基本软件。它是管理、监控和维护计算机资源的软件。系统软件是与具体应用无关的软件，它为应用软件的运行提供支持。例如：操作系统、编译程序、数据库管理系统、监控程序、诊断程序、网络
20、软件等都是系统软件。2.应用软件应用软件应用软件是专门为解决某个应用领域里的总体任务而编制或外购的程序。也就是说，应用软件是用户使用的各种专用的软件包，是为了解决各种实际问题的用户程序。例如：文字处理系统Word、电子表格Excel、工资管理程序、财务软件等都是应用软件。第23页，本讲稿共80页1.4 微机的接口微机的接口接口就是微处理器与外部设备的连接部件（电路）。它是CPU与外部设备进行信息交换的中转站。1.4.1 概述概述接口电路是CPU与外部设备之间的连接缓冲，它通过总线与CPU相连。CPU同外部设备的工作方式、工作速度、信号类型等都不相同，通过接口电路的变换作用，将两者进行匹配。也就
21、是说，接口是CPU与I/O设备的桥梁，它在CPU与I/O设备之间起着信息转换和匹配的作用。第24页，本讲稿共80页1.接口的作用接口的作用接口电路的作用，就是计算机以外的信息转换成与计算机匹配的信息，使计算机能有效地传递和处理。微机接口本身已不是一些逻辑电路的简单组合，而是采用硬件与软件相结合的方法，因而接口技术是硬件和软件的综合技术。2.总线总线总线是连接计算机CPU、主存储器、辅助存储器、各种输入/输出设备的一组物理信号线及其相关的控制电路，它是计算机中运载各部件信息的公共通道。微型计算机系统大都采用总线结构，这种结构的特点是采用一组公共的信号线作为微机各部件之间的通信线。各类外部设备和存
22、储器，都是通过各自的接口电路连接到微机系统总线上的，因此，用户可以根据自己的需要，选用不同类型的外部设备，设置相应的接口电路，把它们连接到系统总线上，从而构成不同用途、不同规模的系统。第25页，本讲稿共80页微机系统的总线大致可分成以下几种：1）地址总线地址总线（Address Bus，AB）是微机用来传送地址的信号线。地址线的数目决定了直接寻址的范围，例如16根地址线，可以构成216=65536个地址，可直接寻址64KB地址空间，24根地址线可直接寻址16MB。2）数据总线数据总线（Data Bus，DB）是传送数据和代码的总线，一般为双向信号线，可以进行两个方向的数据传送。数据既可以从CP
23、U送到内存或其他部件，也可以从内存或其他部件送到CPU。通常，数据总线的位数与微机的字长一致，例如32位的CPU的芯片，其数据总线也是32位。第26页，本讲稿共80页3）控制总线控制总线（Control Bus，CB）用来传送控制器发出的各种控制信号。其中包括用来实现命令、状态传送、中断请求、直接对存储器存取的控制，以及提供系统使用的时钟和复位信号等。当前微型计算机系统普遍采用总线结构的连接方式，各部分都以同一形式排在总线上，结构简单，易于扩充。微机的总线结构如下图所示。第27页，本讲稿共80页1.4.2 标准接口标准接口微机中一般提供的接口有标准接口和扩展槽接口。标准接口，操作系统一般都能识
24、别，插上有关的外部设备，马上可以使用，真正做到“即插即用”。在微机中标准接口一般有：键盘与显示器接口，并行接口，两个串行COM1、COM2端口，TS/2接口和USB接口等。1.键盘与显示器接口键盘与显示器接口在微型计算机系统中，键盘和显示器是必不可少的输入/输出外设。微机主板上提供键盘与显示器的标准接口。2.并行接口并行接口由于现在常用的微机系统均以并行方式处理数据，所以，并行接口也是最常用的接口电路。将一个字符的n个数位用n条线同时传输的机制称为并行通信，如一次同时传送8位、16位或32位，实现并行通信的接口就是并行接口。第28页，本讲稿共80页3.串行接口串行接口许多I/O设备与CPU交换
25、信息，或计算机与计算机之间交换信息，是通过一对导线或通信通道来传送信息。这时，每一次只传送一位信息，每一位都占据一个规定长度的时间间隔，这种数据一位一位顺序传送的通信方式称为串行通信，实现串行通信的接口就是串行接口。与并行通信相比，串行通信具有传输线少、成本低的特点，特别适合于远距离传送；其缺点是速度慢，若并行传送n位数据需要时间T，则串行传送的时间至少为nT。4.USB接口接口通用串行总线（USB）是一种新型接口标准。第29页，本讲稿共80页1.4.3 扩展槽接口扩展槽接口在微机中扩展槽接口一般有：显示卡、声卡、网卡、Modem卡、视频卡、多功能卡等。在主板上一般有多个扩充插槽，用于插入各种
26、接口板（也称适配器）。适配器是为了驱动某种外设而设计的控制电路。通常，适配器插在主板的扩展槽内，通过总线与CPU相连。适配器一般做成电路板的形式，所以又称“插卡”、“扩展卡”或“适配卡”。常用的适配器有：（1）显示卡适配器（显示卡）。它用于与显示器的连接，如VGA卡、SVGA卡、AGP卡等，还有GetForce2 MX和GetForce2 GTS显示卡。（2）存储器扩充卡。它是用于扩充微机的存储容量。（3）串行通信适配电路。它是用于与计算机通信有关的设备的连接，如绘图仪等。（4）多功能卡。为了简化系统接口，多功能卡是将多种功能的电路做在一块电路板上的复合插卡。（5）其他卡。例如声卡、Modem
27、卡、网卡、视频卡等。第30页，本讲稿共80页1.5 计算机中数据的表示计算机中数据的表示1.5.1 进位计数制进位计数制日常生活最常用的是十进制数。而计算机广泛采用二进位计数制，简称二进制。有时也遇到其他进制的数。1.十进制数十进制数十进制计数法有如下特点：（1）有10个数码。即用0，1，2，3，9共10个符号表示。任意一个十进制数，都是由这十个数码以不同的形式组合而成。（2）逢十进一。任意位置上的10个单位构成其高一位置上的一个单位。称10为十进制数的基，即十进制的基数为10。（3）数码的位置原理。并排写出的两个数码，左边一个单位是右边一个单位的10倍。也就是说，一个数所代表的数值由两个因素
28、来决定：数码本身，及其所在的数位。（4）任意一个十进制数可以用多项式展开的形式表示。第31页，本讲稿共80页2.二进制数二进制数计算机内部数据的表示是采用二进制数。由于二进制数只有两种状态，容易通过电子元件来表示。同十进制类似，二进制计数法也有以下特点：（1）有两个数码，即0和1两个数码。任意一个二进制数，都是由0和1数码组合的。（2）逢二进一，基数为2。（3）数码的位置原理。并排写出的2个数码，左边的一个单位是右边一个单位的2倍。即：数码在不同的数位，所表示的数值是不同的。（4）任意一个二进制数可以用多项式展开的形式表示。第32页，本讲稿共80页3.八进制数八进制数为了克服二进制数书写和读数
29、的不便，常用八进制计数法来弥补。同样道理，八进制数的4个特点是：（1）有8个数码，即用0，1，2，3，7共8个符号表示。（2）逢八进一，基数为8。（3）数码的位置原理。并排写出的2个数码，左边的一个单位是右边一个单位的8倍。即：数码在不同的数位，所表示的数值是不一样的。（4）任意一个八进制数可以用多项式展开的形式表示。第33页，本讲稿共80页4.十六进制数十六进制数十六进制数的特点是：（1）有16个数码，即用0，1，2，9，A，B，C，D，E，F共16个符号表示。其中，A表示十进制中的10，B表示11，C表示12，D表示13，E表示14，F表示15。（2）逢十六进一。即：基数为16。（3）数码
30、的位置原理。并排写出的2个数码，左边的一个单位是右边一个单位的16倍。即：数码在不同的数位，所表示的数值是不同的。（4）任意一个十六进制数可以用多项式展开的形式表示。第34页，本讲稿共80页表表1-1 常用的几种进位计数制对照表常用的几种进位计数制对照表十进制二进制八进制十六进制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010第35页，本讲稿共80页1.5.2 十进制数与二进制数之间的转换十进制数与
31、二进制数之间的转换1.十进制整数转换成二进制整数十进制整数转换成二进制整数此处讨论两种十进制整数转换成二进制整数的方法。方法一：采用逐次“除2取余”法，即不断地用2去除十进制数，所得的余数（一定是“0”或“1”）就是二进制整数的各位上的数字。先得到的余数从低位排起，后得到的余数排在高位。例如，将十进制数114转换为二进制数的表示形式如下。因此求得(114)10(1110010)2第36页，本讲稿共80页方法二：将十进制整数表示为2的整数幂的多项式形式，然后转成二进制表示形式。例如：将十进制数180转换为二进制表示形式如下。(180)10128+32+16+4 27+25+24+22 (1000
32、0000+100000+10000+100)2 (10110100)2第37页，本讲稿共80页表表1-2 一些一些2的整数幂值的对照表的整数幂值的对照表2的整数幂对应十进制数2的整数幂对应十进制数2012-10.52122-20.252242-30.1252382-40.062524162-50.0312525322-60.01562526642712828256295122101024第38页，本讲稿共80页2.十进制小数转换成二进制小数十进制小数转换成二进制小数要把一个十进制小数转换为二进制小数，可采用对十进制小数逐次“乘2取整”的方法进行转换。即逐次用2去乘待转换的十进制小数，将每次乘得
33、的整数部分逐个写出则为对应的二进制的小数。例如，将0.6875转换为二进制小数，方法如下：所以：(0.6875)10(0.1011)2第39页，本讲稿共80页3.十进制数转换成二进制数十进制数转换成二进制数这里讨论的是既有整数部分，又有小数部分的十进制数。对于这样的十进制数，在转换为二进制数时，可以先分别将整数部分与小数部分转换为二进制数形式，最后把所得的结果再合并为完整的二进制数表示形式。例如：将180.6875转换为二进制数。因为：(180)10(10110100)2 (0.6875)10(0.1011)2所以：(180.6875)10(10110100.1011)2第40页，本讲稿共80
34、页4.二进制数转换成十进制数二进制数转换成十进制数将二进制数写成以2为底的幂的多项式形式，然后直接计算多项式的值，所得结果为十进制数。例如：（1）(1010010)2(126+025+124+023+022+121+020)10 (64+0+16+0+0+2+0)10 (82)10（2）(0.1001)2(12-1+02-2+02-3+12-4)10(0.5+0+0+0.0625)10(0.5625)10（3）(1001.101)2(123+022+021+120+12-1+02-2+12-3)10(8+0+0+1+0.5+0+0.125)10(9.625)10 第41页，本讲稿共80页表表1
35、-3 二进制与八进制间的对照表二进制与八进制间的对照表1.5.3 二进制数与八进制数、十六进制数的转换二进制数与八进制数、十六进制数的转换1.二进制数转换为八进制数二进制数转换为八进制数表1-3给出了二进制数和八进制数的对照关系。由表可以看出，3位二进制数与1位八进制数是一一对应的，3位二进制数可表示从0到7共八个数，而八进制数中每一位数也正好能表示从0到7的八个数。二进制八进制二进制八进制00001004001110150102110601131117第42页，本讲稿共80页二进制数转换为八进制数可用下面方法。三位一并法：把待转换的二进制数从小数点开始，分别向左、右两个方向每3位为一组（最后
36、不足3位则补“0”），然后对每3位二进制数用相应的八进制数码表示，即可得到相应的八进制数表示形式。例如：（1）将二进制数10110110转换为八进制数。10 110 1102 6 6故有(10110110)2(266)8（2）将二进制数11001000.101111转换为八进制数。11 001 000.101 1113 1 0.5 7故有(11001000.101111)2(310.57)8 第43页，本讲稿共80页2.八进制数转换为二进制数八进制数转换为二进制数八进制数转换为二进制数，其方法为上述转换的逆过程。即每一位八进制数码用3位二进制数码表示，也就是“一分为三”的方法。例如：（1）将八
37、进制数263转换为二进制数。2 6 310 110 011故有：(263)8(10110011)2（2）将八进制数125.16转换为二进制数。1 2 5.1 61 010 101.001 110故有：(125.16)8(1010101.00111)2第44页，本讲稿共80页表表1-4 二进制数与十六进制间的转换表二进制数与十六进制间的转换表3.二进制数转换为十六进制数二进制数转换为十六进制数二进制数转换为十六进制数可用如下方法。四位一并法：把待转换的二进制数，从小数点开始，分别向左、右两个方向每4位为一组（最后不足4位则补“0”），然后对每4位二进制数用相应的十六进制数码表示，即可得到相应的十
38、六进制数表示形式。二进制十六进制二进制十六进制00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F第45页，本讲稿共80页4.十六进制数转换为二进制数十六进制数转换为二进制数十六进制数转换为二进制数，其方法是二进制数转换为十六进制数的逆过程。即将每一位十六进制数码用四位二进制数码表示，也就是“一分为四”的方法。例如：（1）将十六进制数23C转换为二进制数。2 4 C0010 0100 1100故有：(24C)16(1001001100)2（2）将十六进制数F65.B2转换为二进制数。F
39、6 5.B 21111 0110 0101.1011 0010故有：(F65.B2)16(111101100101.1011001)2第46页，本讲稿共80页1.6 计算机中信息的编码计算机中信息的编码1.6.1 ASCII编码编码ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国标准信息交换码）已经成为世界上通用的字符编码标准。ASCII码是由7位二进制数组成，因此定义了128（27）种符号，其中有32种是起控制作用的“功能符”，其余的96种是数字、大小写英文字母和特殊符号。计算机的基本存储单位是一个字节，所以每个ASCII
40、码使用一个字节表示，其最高位为0。键盘上的字符的机内码就是ASCII码。第47页，本讲稿共80页1.6.2 汉字的编码汉字的编码系统对每种汉字输入方法规定了汉字输入计算机的代码，这种代码称为汉字的外部码（又称外码或输入码）。通过键盘输入汉字是输入汉字的外部码，计算机为了识别汉字，要把汉字的外部码转换成汉字的内部码（又称内码或机内码），以便进行处理和存储。计算机要与其他系统或设备需要信息、数据交流时还必须采用交换码（又称国标码）。为了将汉字处理结果输出，还必须将汉字的内部码转换为以点阵形式表示的字形码，确定一个汉字的点阵，并作为图形的点阵数据，在屏幕上显示或在打印机上输出。第48页，本讲稿共80
41、页1.汉字外部码（或称汉字外码）汉字外部码（或称汉字外码）汉字外码是指用户从键盘上输入的汉字输入方法的编码。例如区位码、拼音码、五笔字型码等。同一个汉字，如果用户使用不同的输入法，就有不同的外码。所以汉字外码是不惟一的。2.汉字内部码汉字内部码汉字内部码也称为汉字内码或汉字机内码。汉字内码是在计算机内部表示汉字的代码，主要是用来对汉字在计算机内部进行存储、传递和运算等。对于大多数计算机系统而言，一个汉字内码占用2个字节，分别称为高位字节和低位字节，而ASCII码只占用1个字节。汉字内码的每个字节的最高二进制位均为1，而ASCII码的最高二进制位为0，利用字节的最高位的值可以区分汉字内码和ASC
42、II码。第49页，本讲稿共80页3.国标码国标码国标码（或称交换码）就是国家标准汉字编码GB2312-80所规定的机器内部编码。当计算机之间或与终端之间进行信息交换时，要求它们之间传送的汉字代码信息完全一致，国标码就是用于汉字信息处理系统之间或者通信系统之间交换信息使用的代码，所以国标码又称汉字交换码。国标码共收集了7445个字符和汉字，其中汉字6763个，以及各种符号682个。常用的一级汉字3755个（用汉语拼音排序），不大常用的二级汉字3008个（用偏旁部首排序）。在汉字交换码中，每个汉字用2个字节表示。目前，我国大部分计算机系统仍然主要采用GB2312-80编码。第50页，本讲稿共80页
43、4.字形码字形码字形码也称汉字输出码。字形码的作用是输出汉字。对汉字字形经过点阵的数字化后的一串二进制数称为字形码。各种汉字编码间的关系如下图所示。第51页，本讲稿共80页1.7 计算机语言计算机语言1.7.1 机器语言机器语言机器语言即是机器指令的集合。每台计算机都配有自己的指令集合（叫做指令系统）。指令是指示计算机进行某种操作的命令。一条指令通常包括操作码和操作数两部分。操作码指示这条指令执行何种操作，而操作数是指示操作的对象或参数。机器语言也称为计算机低级语言。它是以二进制代码形式表示的机器指令的集合。用机器语言编写的程序称为机器语言程序，计算机只懂得机器语言。机器语言程序能被计算机直接
44、识别和执行，因此，机器语言运行速度最快。就一台微机来说，它的机器指令是用许多二进制数表示的，即全是0和1的组合。第52页，本讲稿共80页1.7.2 汇编语言汇编语言汇编语言，也称符号语言或组合语言。汇编语言比机器语言进了一步，它用符号来表示指令（操作码和操作数），便于记忆。用汇编语言编写的程序称为源程序，源程序经过汇编程序的加工和翻译后成为计算机可执行的目标程序。1.7.3 高级语言高级语言高级语言，又称算法语言，它的语句和命令接近于人们习惯使用的自然语言，它的运算符和计算式子与数学上的用法很接近，使人们易学、易记、易用。高级语言不依赖于某台机器，通用性好，高级语言是为一般人使用而设计的。计算
45、机不能直接识别和执行用高级语言编写的源程序，源程序经过“翻译程序”的加工和翻译后成为计算机可执行的目标程序。所谓“翻译程序”是指编译程序或解释程序。第53页，本讲稿共80页常用的高级语言有：BASIC （最简单，适合于初学者使用）FORTRAN （适合于科学计算）C（应用于系统软件程序设计等）COBOL（适合于商业、经济管理）PASCAL（结构程序设计语言）DBASE（数据库管理）FOXBASE（同上）FoxPro（同上）C+（面向对象程序设计语言）Java（同上）第54页，本讲稿共80页1.7.4 源程序和目标程序源程序和目标程序把人们用高级语言编写的程序（称为源程序）翻译成计算机能直接执行
46、的机器语言程序（称为目标程序）。这种翻译一般有两种方式，即编译方式和解释方式。编译方式是通过一个事先调入计算机内存中的编译程序，它先把整个源程序全部翻译成机器语言程序（目标程序），然后再加以执行。解释方式是通过事先调入计算机内存中的解释程序，它逐句地翻译源程序，译出一句立即执行一句，边解释边执行。第55页，本讲稿共80页1.8 操作系统简介操作系统简介1.8.1 操作系统的概念操作系统的概念操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程以及方便用户的程序的集合。从用户的观点看，操作系统是用户和计算机之间的接口。如DOS、UNIX、Linux、Windows系列等都是目前广泛
47、使用的操作系统。虽然各种操作系统就其规模、实现、功能、特性及硬件环境等方面而言存在不少差异，但它们提供的服务通常包括以下几个方面：（1）资源分配。（2）程序执行。（3）I/O操作。（4）文件系统管理。（5）中断处理。（6）出错检测。（7）保护。第56页，本讲稿共80页另外，操作系统也为其他软件的运行建造工作环境，所以，通常把操作系统称为软件工作平台。操作系统通常向用户提供三种类型的接口：（1）命令接口。用户从键盘上输入操作系统的命令，系统提供相应服务。（2）程序接口。程序接口也称系统调用接口，用户在自己的程序中使用系统调用，从而获取系统更基层的服务。（3）图形接口。用户利用鼠标、窗口、菜单、图
48、标等图形用户界面工具，直观、方便、有效地使用系统服务和各种应用程序及实用工具。第57页，本讲稿共80页1.8.2 操作系统的功能操作系统的功能操作系统是一种大型复杂的系统软件，它的主要功能是实施对计算机各种资源的管理。通常把操作系统的功能分为进程管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理五大部分。1.进程管理进程管理进程管理主要是对CPU进行管理，所以又称处理器管理。进程管理的主要任务是：当有多个用户请求服务时，如何充分发挥CPU的作用，提高其使用效率，协调各程序之间的运行，合理地为所有用户服务。也就是说，进程管理的主要任务是把处理器的时间分配给进程以及协调各进程之间的相互关系。第58页，本
49、讲稿共80页2.存储管理存储管理存储管理的主要任务是对内存资源进行合理分配。因此，必须随时掌握内存的分配情况，并进行存储空间的分配与释放工作。因此，存储管理所关心的是给每个用户作业分配所需的内存空间，并配合硬件完成地址转换、用户内存区域的定界、存储保护和内存扩充。存储管理的目的，一是方便用户，使用户在编制程序时完全可以不考虑程序在内存中的实际地址；二是对系统来说，要采用合理、有效地分配策略，提高资源的利用率，改善系统的整体性能。第59页，本讲稿共80页3.设备管理设备管理设备管理程序是操作系统中用户与外部设备之间的接口。其主要功能是分配、回收外部设备和控制设备的运行。4.文件管理文件管理操作系
50、统中，把负责存储和管理信息的机构称为文件系统。在现代计算机系统中，操作系统不仅把程序、数据、各种信息甚至把外部设备都当作文件来管理。文件管理的功能如下：（1）文件命令的解释和加工。（2）管理文件系统所用的资源（文件目录和外存）。（3）为相应设备提供I/O请求。第60页，本讲稿共80页5.作业管理作业管理作业是指用户在一次算题或一次事务处理过程中，要求计算机系统所做工作的集合。一个作业从进入系统到执行结束，一般需要经历收容、执行和完成3个阶段。相应地，可以说作业处于后备、执行和完成三个不同的状态。1）后备状态作业由输入设备进入外存储器的过程称为收容。一旦收容结束，系统就把建立的作业控制块加入到后