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1、第1章 计算机基础知识1.1 计算机概述1.2 计算机系统概述1.3 进位计数制及相互间的转换1.4 带符号数的表示1.5 字符编码1.6 计算机中的常用术语1.1 计算机概述1.1.1 计算机的历史1.1.2 计算机的发展1.1.3 微处理器的发展1.1 计算机概述1.1.1 计算机的历史 电子计算机是电子计算机是2020世纪的最新科技成就之一。世纪的最新科技成就之一。19461946年在美国的宾夕法尼亚大学诞生了世界上年在美国的宾夕法尼亚大学诞生了世界上的第一台电子计算机。的第一台电子计算机。计算机是一种能够自动、高速、精确地进计算机是一种能够自动、高速、精确地进行逻辑控制和信息处理的现代
2、化的电子装置。行逻辑控制和信息处理的现代化的电子装置。1.1 计算机概述1.1.2 计算机的发展 计算机的发展已构成计算机的主要电子器件的更新为标志；计算机的发展经历了四个阶段：电子管时代 晶体管时代 集成电路时代 大规模、超大规模集成电路时代1.1 计算机概述1.1.3 微处理器的发展 微型计算机属于第四代计算机 微型计算机的发展以微处理器的发展为主要特征；微处理器的发展经历了4位、8位、16位、32位和64位的阶段。1.2 计算机系统概述1.2.1 硬件系统1.2.2 软件系统1.2 计算机系统概述1.2.1 硬件系统 硬件系统包括：运算器；控制器；存储器；输入设备和输出设备。1.2 计算
3、机系统概述1.2.2 软件系统 软件系统包括：软件系统包括：系统软件：如操作系统、程序设计语言等；应用软件：如办公软件、辅助设计软件等。1.3 进位计数制及 相互间的转换1.3.1 进位计数制1.3.2 各种数制间的 相互转换1.3.1 进位计数制1.十进制数 十进制数是日常生活中使用最多的数制；十进制数是日常生活中使用最多的数制；十进制数的要素有：十进制数的要素有：每一位数是每一位数是09十个数码中的一个；十个数码中的一个；逢十进一，借一为十。逢十进一，借一为十。十进制数的尾符为：十进制数的尾符为：D。1.3.1 进位计数制2.二进制数 计算机中采用二进制数；计算机中采用二进制数；二进制数的
4、要素有：二进制数的要素有：每一位数是每一位数是0或或1两个数码中的一个；两个数码中的一个；逢二进一，借一为二。逢二进一，借一为二。二进制数的尾符为：二进制数的尾符为：B。1.3.1 进位计数制3.八进制数 为了简化表示二进制数，在早期的计算机原为了简化表示二进制数，在早期的计算机原理和分析中常用八进制数。理和分析中常用八进制数。八进制数的要素有：八进制数的要素有：每一位数是每一位数是07八个数码中的一个；八个数码中的一个；逢八进一，借一为八。逢八进一，借一为八。二进制数的尾符为：二进制数的尾符为：O（或（或Q)。1.3.1 进位计数制4.十六进制数 为了简化表示二进制数，在计算机原理和分析中为
5、了简化表示二进制数，在计算机原理和分析中常用十六进制数。常用十六进制数。十六进制数的要素有：十六进制数的要素有：每一位数是每一位数是09、AF十六个数码中的一个；十六个数码中的一个；逢十六进一，借一为十六。逢十六进一，借一为十六。二进制数的尾符为：二进制数的尾符为：H。1.3.2 各种数制间的相互转换1.1.十进制数转换为其他进制数十进制数转换为其他进制数 转换方法：转换方法：将十进制数的整数部分除以被转换的进制值，将十进制数的整数部分除以被转换的进制值，每除一次取一次余数，无余数取零，按逆序取每除一次取一次余数，无余数取零，按逆序取值；将十进制数的小数部分乘以被转换的进制值；将十进制数的小数
6、部分乘以被转换的进制值，每乘一次取一次整数，无整数取零，按顺值，每乘一次取一次整数，无整数取零，按顺序取值。序取值。1.3.2 1.3.2 各种数制间的相互转换各种数制间的相互转换2.2.其他进制数转换为十进制数其他进制数转换为十进制数 转换方法：按权相加。转换方法：按权相加。举例：举例：例例1、110101.01B=25+24+22+1+2-1 =32+16+4+1+0.25 =53.25D1.3.2 1.3.2 各种数制间的相互转换各种数制间的相互转换例例2、234.6O=282+3 8+4+6 8-1 =128+24+4+0.75 =156.75D例例3、3A2.AH=3 162+10
7、16+2+10 16-1 =768+160+2+0.625 =930.625D 1.3.2 1.3.2 各种数制间的相互转换各种数制间的相互转换3.3.二进制数与八（十六）进制数的相二进制数与八（十六）进制数的相互转换互转换 转换方法：以小数点为界，整数向左，小数转换方法：以小数点为界，整数向左，小数向右，每三（四）位为一组，补足不向右，每三（四）位为一组，补足不0，可对，可对应转换为八（十六）进制数，反之为逆变换。应转换为八（十六）进制数，反之为逆变换。举例：举例：例例1、1101011.1B=001 101 011.100=153.4O =0110 1011.1000=6B.8H 1.3.
8、2 1.3.2 各种数制间的相互转换各种数制间的相互转换 例例2、234.5O=010 011 100.101 =10011100.101B =9C.AH 例例3、1AB.CH=0001 1010 1011.1100 =110101011.11B =653.6O 1.4 带符号数的表示1.4.1 1.4.1 原码原码1.4.2 1.4.2 反码反码1.4.3 1.4.3 补码补码1.4.4 1.4.4 带符号数的运算方法带符号数的运算方法1.4 带符号数的表示1.4.1 1.4.1 原码原码 真值的概念：真值的概念：带正、负符号数的二进带正、负符号数的二进制数称为真值。制数称为真值。原码：把原
9、码：把真值的符号位也数字化。一真值的符号位也数字化。一般用般用0 0表示表示“+”“+”，用，用1 1表示表示“-”“-”。例如：X1=+1010，X1原=01010；X2=-1010，X2原=11010。1.4 带符号数的表示1.4.2 1.4.2 反码反码 正数的反码与原码相同；负数的反码正数的反码与原码相同；负数的反码是：符号位不变，数值位逐位取反。是：符号位不变，数值位逐位取反。如：如：X1=+1010，X1反=X1原=01010；X2=-1010，X2反=10101。1.4 带符号数的表示1.4.3 1.4.3 补码补码 引入补码的目的是为了把负数转化为整数，引入补码的目的是为了把负
10、数转化为整数，目前在计算机系统中均采用补码表示负数。目前在计算机系统中均采用补码表示负数。正数的补码与原码相同；负数的补码是：符正数的补码与原码相同；负数的补码是：符号位不变，数值位逐位取反加号位不变，数值位逐位取反加1。如：X1=+1010，X1补=X1原=01010；X2=-1010，X2补=10101+1=10110。1.4 带符号数的表示1.4.4 1.4.4 带符号数的运算方法 1.1.二进制数的简单算术运算二进制数的简单算术运算 加法运算：加法运算：0+0=0，0+1=1+0=1，1+1=10。减法运算：减法运算：0-0=0，1-0=1，1-1=0，0-1=1 （向高位借（向高位借
11、1）。）。乘法运算：乘法运算：0 0=1，0 1=0，1 1=1 （移位相加）。（移位相加）。除法运算：除法运算：00、1 0均非法，均非法，0 1=0，1 1=1（移位相减）。（移位相减）。1.4 带符号数的表示带符号数的运算方法 2.2.补码运算补码运算 模的概念：模的概念：“减去一个数，等于加上这个数减去一个数，等于加上这个数的负数的负数”。补码运算的优点：使加、减法运算统一为加补码运算的优点：使加、减法运算统一为加法运算。法运算。补码运算的方法：将需运算的数求补，做相补码运算的方法：将需运算的数求补，做相加运算，运算结果再次求补还原。加运算，运算结果再次求补还原。注意：补码运算不能超过
12、数字的模值，否则注意：补码运算不能超过数字的模值，否则将会出现将会出现“溢出溢出”错误。错误。1.5 字符编码1.5.1 BCD1.5.1 BCD码码1.5.2 1.5.2 字符编码字符编码1.5.3 1.5.3 汉字编码汉字编码1.5 字符编码1.5.1 BCD1.5.1 BCD码码 1.1.二进制编码：二进制编码：典型的典型的二进制编码为四二进制编码为四位二进制编码位二进制编码。常用的有：。常用的有：8421码：是一种有权码码：是一种有权码。循环码：是一种无权码循环码：是一种无权码。详见教材详见教材P5表表1.2。1.5 字符编码1.5.1 BCD1.5.1 BCD码码 2.2.BCD码：
13、码：用用二进制编码表示的十进制数的简二进制编码表示的十进制数的简称称。即用。即用4 4位二进制数表示位二进制数表示1 1位十进制数。位十进制数。8421 BCD码：是一种有权码码：是一种有权码。它保留了它保留了8421码的码的前前10组编码，去掉了后组编码，去掉了后6组编码。组编码。余余3 BCD码：是一种无权码，它保留了码：是一种无权码，它保留了8421码的中码的中间间10组编码，去掉了前、后组编码，去掉了前、后3组编码。组编码。循环循环BCD码：是一种无权码，它保留了循环码的前码：是一种无权码，它保留了循环码的前10组编码，去掉了后组编码，去掉了后6组编码。组编码。1.5 字符编码 1.5
14、.1 BCD1.5.1 BCD码码 循环余循环余3 BCD码：是一种无权码，它保留码：是一种无权码，它保留 了循环码的中间了循环码的中间10组编码，去掉了前、后组编码，去掉了前、后3 组编码。组编码。5211码：是一种有权码，其每一位数码的码：是一种有权码，其每一位数码的 权值正如编码名称所示。权值正如编码名称所示。2421码：是一种有权码，其每一位数码的码：是一种有权码，其每一位数码的 权值正如编码名称所示。权值正如编码名称所示。1.5 字符编码1.5.2 1.5.2 字符编码字符编码 1.1.字符的编码：字符的编码：西文字符：采用西文字符：采用ASCII码，用一字节表示。码，用一字节表示。
15、汉字字符：采用汉字字符：采用GB2312-80编码，用二个字节编码，用二个字节 表示。共定义了表示。共定义了7445个字符信息，个字符信息，其中汉字字符其中汉字字符6763个，其他字符个，其他字符 682个。个。ASCII编码表见编码表见P238附录附录1。1.5 字符编码1.5.2 1.5.2 字符编码字符编码 2.2.字符的字形编码：一般采用二进制位的字符的字形编码：一般采用二进制位的点阵形式。点阵形式。西文显示字符：采用西文显示字符：采用57点点阵。汉字显示字符：采用汉字显示字符：采用1616点点阵。1.5 字符编码1.5.3 1.5.3 汉字编码汉字编码 区位码和国标码：区位码和国标码
16、：GB2312-80码，其区位号用码，其区位号用4位十进制数表示。位十进制数表示。汉字内码（机内码）：计算机内部表示汉字的代汉字内码（机内码）：计算机内部表示汉字的代码，用码，用2字节表示。字节表示。汉字外码（汉字输入码）汉字外码（汉字输入码）：指从键盘上输入的代：指从键盘上输入的代表汉字的编码表汉字的编码。1.6 计算机中的常用术语1.6.1 1.6.1 数据单位数据单位1.6.2 1.6.2 容量单位容量单位1.6.3 1.6.3 运算速度单位运算速度单位1.6 计算机中的常用术语 数据单位数据单位 位（位（bit）：是计算机数据的最小单位）：是计算机数据的最小单位。字（字（word）：是
17、计算机内部一次基本动：是计算机内部一次基本动作可以同时处理的二进制代码的位数，称为作可以同时处理的二进制代码的位数，称为字长字长。字节（字节（byte）：8位二进数为一个字节，位二进数为一个字节，一个字节可用来表示一个字节可用来表示28个二进制信息。个二进制信息。1.6 计算机中的常用术语1.6.2 1.6.2 容量单位容量单位 字节是表示信息量多少和存储容量大小字节是表示信息量多少和存储容量大小 的基本单位。的基本单位。容量用来反映存储器的存储能力。容量用来反映存储器的存储能力。容量的辅助单位有：容量的辅助单位有：210B=1024B=1KB 220B=1024KB=1MB 230B=102
18、4MB=1GB，240B=1024GB=1TB 1.6 计算机中的常用术语1.6.3 1.6.3 运算速度单位运算速度单位 运算速度一般用每秒执行的指令的条数表示。运算速度一般用每秒执行的指令的条数表示。运算速度运算速度的单位有：的单位有：MIPS：百万条指令每秒；：百万条指令每秒；MFLOPS：百万次浮点运算每秒；：百万次浮点运算每秒；在考虑微机性能指标时，人们一般习惯用在考虑微机性能指标时，人们一般习惯用CPUCPU的主频来衡量其运行速度，因为运行速度取决于的主频来衡量其运行速度，因为运行速度取决于CPUCPU的指令执行时间和时钟频率。的指令执行时间和时钟频率。CPU时钟频率的单位有时钟频率的单位有MHZ和和GHZ。