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1、第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识本章要点与学习要求：计算机产生、发展和应用（了解）计算机的基本组成 （驾驭）进位制数及其相互转换 （熟悉）二进制数定点及浮点表示（驾驭）二进制数原码反码及补码（驾驭）计算机常用编码 （熟悉）补码加减运算 （驾驭）常用逻辑运算 （驾驭）逻辑代数的初步学问 （驾驭）基本逻辑电路和逻辑元件（了解）第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识教学章节教学章节计算机的发展概述计算机的发展概述 1.1计算机基本组成及工作原理计算机基本组成及工作原理 1.2数制与编码数制与编码 1.3运算基础运算基础1.4逻辑代数及逻辑电路逻辑代数及逻辑电
2、路 1.5第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识教学目的：教学目的：了解计算机的产生、发展和应用了解计算机的产生、发展和应用教学重点：教学重点：计算机的发展计算机的发展1.11.1 计算机发展概述计算机发展概述计算机发展概述计算机发展概述第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识教学引入现在，计算机在我们的日常生活中无处不现在，计算机在我们的日常生活中无处不在，你了解计算机的发展史吗？在，你了解计算机的发展史吗？返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识1.1.1 计算机的产生计算机的产生 计算机与一般计算工具的差别计算机与
3、一般计算工具的差别存储器的大小存储器的大小运算实力运算实力 定义定义电子计算机是一种能按预先存储的程序，对以数字形式电子计算机是一种能按预先存储的程序，对以数字形式出现的信息进行处理的电子装置。出现的信息进行处理的电子装置。1.11.1 计算机发展概述计算机发展概述计算机发展概述计算机发展概述 P1P1P1P1 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识 结绳计数结绳计数是计算机的是计算机的“远古史远古史”筹算筹算是计算机的是计算机的“古代史古代史”中国中国算盘算盘与计算机诞生有关技术的发展与计算机诞生有关技术的发展与计算机诞生有关技术的发展
4、与计算机诞生有关技术的发展1.从筹算到算盘从筹算到算盘 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识 1614年，耐普尔利用对数原理制造一台乘法机。奥托里把对数刻在木板上，后发展为现在的计算尺。1642年，法国数学家布莱斯帕斯卡独创简易机械计算机。1671年，德国数学家莱布尼茨把帕斯卡机器加以改进,使它既可以做加减法，又可以做乘除法运算。圆柱型对数计算尺圆柱型对数计算尺帕斯卡帕斯卡帕斯卡加法器帕斯卡加法器2.机械计算器机械计算器 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识18201820年，英
5、格兰的查尔斯年，英格兰的查尔斯巴贝奇设计了巴贝奇设计了“差分机差分机”(”(计算机之父）计算机之父）英国数学家乔治英国数学家乔治布尔布尔18541854年提出符号逻辑年提出符号逻辑 （布尔代数）（布尔代数）2020世纪世纪3030年头末期，英国数学家艾伦年头末期，英国数学家艾伦图灵描述了假想机器（图灵机）图灵描述了假想机器（图灵机）2020世纪世纪3030年头后期，艾肯和年头后期，艾肯和IBMIBM公司的工程师小组完成了公司的工程师小组完成了“Mark I”“Mark I”布尔巴贝奇Mark第一台差分机2.机械计算器（序）机械计算器（序）上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计
6、算机系统的基础知识计算机系统的基础知识ENIACENIAC是世界公认的第一台通用电子数字计算机。是世界公认的第一台通用电子数字计算机。19461946年年2 2月由美国宾州高校的莫克莱和埃克特研制；月由美国宾州高校的莫克莱和埃克特研制；1800018000多个电子管、多个电子管、15001500多个继电器、占地多个继电器、占地170170平方米、重量平方米、重量3030吨、计算速吨、计算速度度5 5千次千次/秒；每次至多只能存储秒；每次至多只能存储2020个十进制数；个十进制数；弱点：存储容量小，尚未接受弱点：存储容量小，尚未接受“程序存储程序存储”方式；电子管太多方式；电子管太多第一台数字电
7、子计算机第一台数字电子计算机第一台数字电子计算机第一台数字电子计算机 P1P1P1P1 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识图灵对现代计算机贡献：建立了图灵机的理论模型，发展了可计算图灵对现代计算机贡献：建立了图灵机的理论模型，发展了可计算性理论；提出了定义机器智能的图灵测试。性理论；提出了定义机器智能的图灵测试。冯冯诺依曼贡献：建立现代计算机基本结构，即冯诺依曼贡献：建立现代计算机基本结构，即冯诺依曼结构。诺依曼结构。整个系统是由五大基本部件组成，即由运算器、限制器、存储器、整个系统是由五大基本部件组成，即由运算器、限制器、存储器、输
8、入设备、输出设备组成；输入设备、输出设备组成；接受二进制，运用机器语言接受二进制，运用机器语言,指令通过操作码来完成简洁的指令通过操作码来完成简洁的 操作；操作；接受存储程序的思想，对计算进行集中的依次限制。接受存储程序的思想，对计算进行集中的依次限制。冯冯.诺诺依依曼曼图图 灵灵现代计算机发展的杰出人物现代计算机发展的杰出人物现代计算机发展的杰出人物现代计算机发展的杰出人物 P1P1P1P1 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识所谓现代计算机是指接受先进的电子技术来代替陈所谓现代计算机是指接受先进的电子技术来代替陈旧落后的机械或继电器
9、技术。旧落后的机械或继电器技术。以构成计算机硬件的逻辑元件为标记，大致经验了以构成计算机硬件的逻辑元件为标记，大致经验了从电子管、晶体管、中小规模集成电子路到大规模从电子管、晶体管、中小规模集成电子路到大规模超大规模集电路计算机等四个发展阶段。超大规模集电路计算机等四个发展阶段。1.1.2 1.1.2 计算机的发展计算机的发展计算机的发展计算机的发展 P2 P2 重点重点 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识课堂交互现代计算机与微型机划分的标准有什么不同？现代计算机与微型机划分的标准有什么不同？现代计算机：现代计算机：电子器件不同微型机
10、：微型机：微处理器的位数 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识特点特点 接受电子管作为逻辑开关元件；接受电子管作为逻辑开关元件；存储器运用水银延迟线、静电存储管、磁鼓等；存储器运用水银延迟线、静电存储管、磁鼓等；外部设备接受纸带、卡片、磁带等；外部设备接受纸带、卡片、磁带等；运用机器语言，运用机器语言，5050年头中期起先运用汇编语言，但没有操年头中期起先运用汇编语言，但没有操作系统作系统 体积浩大体积浩大 、笨重、笨重 、耗电多、耗电多、牢靠性差、牢靠性差、速度慢、速度慢、维维护困难护困难 典型机器典型机器 ENIAC ENIAC、E
11、DVACEDVAC、UNIVACUNIVAC、IBM 701 IBM 701、IBM 650 IBM 650 应用应用 科学计算科学计算1.第一代电子计算机第一代电子计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识特点特点运用半导体晶体管作为逻辑开关元件；运用半导体晶体管作为逻辑开关元件；运用磁芯作为主存储器，协助存储器接受磁盘和磁带；运用磁芯作为主存储器，协助存储器接受磁盘和磁带；输入输出方式有了很大改进；输入输出方式有了很大改进；起先运用操作系统，有了各种计算机高级语言。起先运用操作系统，有了各种计算机高级语言。体积减小、重量减轻、耗电
12、量削减、速度加快、牢靠性增加体积减小、重量减轻、耗电量削减、速度加快、牢靠性增加;典型机器典型机器IBM IBM 的的70907090、70947094、70407040、70447044应用应用数据处理、工业限制、科学计算数据处理、工业限制、科学计算 2.其次代电子计算机其次代电子计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识 特点特点 运用中、小规模集成电路作为逻辑开关元件；运用中、小规模集成电路作为逻辑开关元件；起先运用半导体存储器。辅存仍以磁盘起先运用半导体存储器。辅存仍以磁盘,磁带为主；磁带为主；外部设备种类和品种增加；外部设备
13、种类和品种增加；起先走向系列化、通用化和标准化；起先走向系列化、通用化和标准化；操作系统进一步完善，高级语言数量增多。操作系统进一步完善，高级语言数量增多。计算机的体积、重量进一步减小，运算速度和牢靠性进一步计算机的体积、重量进一步减小，运算速度和牢靠性进一步提高提高 典型机器典型机器IBM 370IBM 370系列、系列、IBM 360 IBM 360系列、富士通系列、富士通F230F230系列等。系列等。应用应用系统模拟、系统设计、大型科学计算、科技工程各领域。系统模拟、系统设计、大型科学计算、科技工程各领域。3.第三代电子计算机第三代电子计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第
14、1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识特点特点 运用大规模、超大规模集成电路作为逻辑开关元件；运用大规模、超大规模集成电路作为逻辑开关元件；主存接受半导体存储器，辅存接受大容量的软、硬磁盘，主存接受半导体存储器，辅存接受大容量的软、硬磁盘，并起先引入光盘；并起先引入光盘；外部设备有了很大发展，起先接受光字符阅读器外部设备有了很大发展，起先接受光字符阅读器（OCROCR）,扫描仪、激光打印机和各种绘图仪；扫描仪、激光打印机和各种绘图仪；操作系统不断发展和完善，数据库管理系统进一步发展。操作系统不断发展和完善，数据库管理系统进一步发展。计算机的体积、重量、功耗进一步减小，运算速度、存
15、计算机的体积、重量、功耗进一步减小，运算速度、存储容量、牢靠性等大幅度提高。储容量、牢靠性等大幅度提高。典型机器典型机器IBMIBM的的43004300系列、系列、30803080系列、系列、30903090系列，以及系列，以及IBM 9000IBM 9000系系列列 应用应用事务处理、智能模拟、普及到社会生活各个方面事务处理、智能模拟、普及到社会生活各个方面4.第四代电子计算机第四代电子计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识人工智能（人工智能（AIAI）：是探讨如何用人工的方法和技术来仿照、延）：是探讨如何用人工的方法和技术来仿
16、照、延长和扩展人的智能，以实现某些长和扩展人的智能，以实现某些“机器思维机器思维”或脑力劳动自动或脑力劳动自动化的一门学科。化的一门学科。第五代计算机系统（第五代计算机系统（FGCS:):FGCS:):就是智能计算机系统，智能计算就是智能计算机系统，智能计算机由以下几个部分组成：机由以下几个部分组成：学问库（学问库（KB:Knowledge BankKB:Knowledge Bank）学问库计算机学问库计算机(KBM:Knowledge Bank Machine(KBM:Knowledge Bank Machine）学问库管理系统学问库管理系统(KBMS)(KBMS)问题求解和推理机问题求解和
17、推理机 智能接口系统智能接口系统 应用系统应用系统5.人工智能和第五代电子计算机人工智能和第五代电子计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识工作原理工作原理 数字计算机（Digital Computer）模拟计算机(Analog Computer)混合计算机(Hybrid computer)按应用按应用 通用计算机(General Purpose Computer)专用计算机(Special Purpose Computer)综合性能指标综合性能指标 巨型机 （Super Computer）大型机（Main Frame Comput
18、er）小型机（MiniComputer）微型机（MicroComputer）工作站（Workstation）服务器（Server）网络计算机（Net Computer）计计计计 算算算算 机机机机 分分分分 类类类类 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识巨型机巨型机(Super computer)(Super computer)又称超级计算机，它的价格昂贵、功又称超级计算机，它的价格昂贵、功能强大，多用于战略武器、空间技术、石油勘探、天气预报。能强大，多用于战略武器、空间技术、石油勘探、天气预报。社会模拟等。社会模拟等。它从技术上朝两个
19、方向发展：它从技术上朝两个方向发展：开发高性能器件，缩短时钟周期，提高单机性能开发高性能器件，缩短时钟周期，提高单机性能 接受多处理器结构，提高机器性能，用于尖端领域，代表国接受多处理器结构，提高机器性能，用于尖端领域，代表国家的计算机科学水平。家的计算机科学水平。典型巨型计算机：典型巨型计算机：如美国的如美国的ILLIAC-IVILLIAC-IV型计算机（每秒型计算机（每秒1.51.5亿次）、亿次）、CRAY-1CRAY-1型计型计算机（每秒算机（每秒1 1亿次）。亿次）。“银河银河”系列计算机和系列计算机和“曙光一号曙光一号”并行计算机等，标记着并行计算机等，标记着我国是世界上少数几个能独
20、立研制出巨型机的国家之一。我国是世界上少数几个能独立研制出巨型机的国家之一。巨巨 型型 机机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识运算速度可达运算速度可达5000亿次的亿次的“神威神威”计算机计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展 P23P23微型计算机的分代是以微处理器的位数为依据的，共分四代。第一代微型计算机其次代微型计算机第三代微型计算机第四代微型计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章
21、章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识特点特点 字 长：4位/8位 芯片集成度（晶体管数目/片）：12002000 时钟频率：0.50.8MHz 基本指令执行时间：1015S 地址总线：4/8条CPUCPU举例举例40041.第一代微型计算机第一代微型计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识特点特点 字 长：8位 芯片集成度（晶体管数目/片）：50009000时钟频率：12.5MHz基本指令执行时间：12S地址总线：16条微处理器（微处理器（CPUCPU）举例）举例Intel 8080、Intel 8085、M6800、Z-8
22、080802.其次代微型计算机其次代微型计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识特点特点 字 长：16位 芯片集成度（晶体管数目/片）：2万7万时钟频率：510MHz基本指令执行时间：0.40.75S地址总线：20/24条微处理器（微处理器（CPUCPU）举例：）举例：Intel 8086、Intel 8088、Intel 80286、M680003.第三代微型计算机第三代微型计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识特点特点 字 长：32/64位 芯片集成度（晶体管数目/
23、片）：10万以上 时钟频率：25 150MHz 基本指令执行时间：0.125S 地址总线：24/32条微处理器（微处理器（CPUCPU）举例）举例Intel 80386、Intel 80486、奔腾系列等4.第四代微型计算机第四代微型计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识笔记本电脑：一种体积更小、重量更轻的便携式微型机笔记本电脑：一种体积更小、重量更轻的便携式微型机 单片计算机：微型计算机的主要部件集成在一块芯片上，也单片计算机：微型计算机的主要部件集成在一块芯片上，也称单片微型计算机，简称单片机。称单片微型计算机，简称单片机。单
24、片机的发展历史可分为三个阶段：单片机的发展历史可分为三个阶段：初级单片机阶段（1976-1978）高性能单片机阶段（1978年以后）16位单片机推出阶段（1982年以后）其他微型计算机其他微型计算机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识综合化、智能化综合化、智能化网络化、高速化、整体化、协同化网络化、高速化、整体化、协同化多样化、大众化多样化、大众化微小化、低能耗、低污染、缩微化、绿色化微小化、低能耗、低污染、缩微化、绿色化 商品化商品化集成化、集成化、高效化高效化 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 1.1.3 1.1.3 计算机应
25、用的发展趋势计算机应用的发展趋势计算机应用的发展趋势计算机应用的发展趋势 P67P67第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识课堂交互按计算机接受的电子器件来划分计算机的发展，经验了（）代。按计算机接受的电子器件来划分计算机的发展，经验了（）代。A）4 B）6 C）7 D）3分析：按计算机接受的电子器件来划分，计算机的发展经验了四代。分析：按计算机接受的电子器件来划分，计算机的发展经验了四代。结论：答案应选结论：答案应选A）上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识教学小结教学小结教学小结教学小结 计算机的定义；计算机的定义；
26、与计算机诞生有关的技术的发展；与计算机诞生有关的技术的发展；现代计算机的发展；现代计算机的发展；微型计算机的发展；微型计算机的发展；计算机的特点；计算机的特点；计算机的应用计算机的应用 ；上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识作作作作 业业业业P43 1P43 11 1冯诺依曼计算机的主要特征是什么？冯诺依曼计算机的主要特征是什么？补充：计算机和微型计算机分别是依据什么划代的？计补充：计算机和微型计算机分别是依据什么划代的？计算机和微型计算机这几代各是什么？算机和微型计算机这几代各是什么？返返 回回 上一页上一页第第1 1章章 计算机系统
27、的基础知识计算机系统的基础知识 教学目的教学目的 驾驭计算机系统的组成成分及各组成成分的功能驾驭计算机系统的组成成分及各组成成分的功能 了解计算机的工作过程。了解计算机的工作过程。教学重点教学重点 计算机硬件组成及各部分功能计算机硬件组成及各部分功能 1.2 1.2 计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成及工作原理第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识教学引入现在，我们已经了解计算机的发展，那么现在，我们已经了解计算机的发展，那么计算机的内部有哪些部件组成？计算机的内部有哪些部件组成？返返 回回下一页下一页 第第1 1章
28、章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识概念 硬件系统：指由电子部件和机电装置组成的计算硬件系统：指由电子部件和机电装置组成的计算机实体。机实体。软件系统：指为计算机工作服务的全部技术资料软件系统：指为计算机工作服务的全部技术资料和各种程序。和各种程序。功能 硬件的功能：接受计算机程序硬件的功能：接受计算机程序,并在程序的控制下并在程序的控制下完成数据输入、数据处理和输出结果等任务。完成数据输入、数据处理和输出结果等任务。软件的功能：保证计算机硬件的功能得以充分发软件的功能：保证计算机硬件的功能得以充分发挥，并为用户提供一个宽松的工作环境。挥，并为用户提供一个宽松的工作环境。关系二者缺一不
29、可，没有软件的计算机称为二者缺一不可，没有软件的计算机称为“裸机裸机”裸裸机不能做任何工作。机不能做任何工作。硬件是组成计算机的物质基础硬件是组成计算机的物质基础,软件则是其灵魂软件则是其灵魂1.2.1 1.2.1 计算机的基本组成计算机的基本组成计算机的基本组成计算机的基本组成 P7P7 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识负负责责数数据据的的算算术术运运算算和和逻逻辑辑运运算算即即数数据据的的加加工处理工处理实实现现记记忆忆功功能能的的部部件件用用来来存存放放计计算算程程序序及及参参与与运运算算的的各各种数据。种数据。存储器存储器运
30、算器运算器限制器限制器输入设备输入设备实现计算实现计算程序和原始程序和原始数据的输入数据的输入负责对程负责对程序规定的限序规定的限制信息进行制信息进行分析、限制分析、限制并协调输入、并协调输入、输出操作或输出操作或内存访问内存访问1.2.1 1.2.1 计算机的基本组成计算机的基本组成计算机的基本组成计算机的基本组成 P7P7输出设备输出设备实现计算实现计算结果的输出结果的输出重点重点 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识结果结果数据数据中心处理器中心处理器取数取数存数存数外外 部部 设设 备备 接接 口口程序程序数据数据外设外设主主
31、机机 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识冯诺依曼型计算机两大特征：程序存储接受二进制 微型计算机的组成框图微型计算机的组成框图微型计算机的组成框图微型计算机的组成框图 P8P8重点重点 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识 指令指令 定义：能够被计算机识别的吩咐，是对计算机进行程序限定义：能够被计算机识别的吩咐，是对计算机进行程序限制的最小单位制的最小单位 组成：组成：操作码：计算机应当执行的某种操作的性质和功能；操作码：计算机应当执行的某种操作的性质和功能；地址码：被操作的数
32、据存放在何处，即指明操作数的地地址码：被操作的数据存放在何处，即指明操作数的地址址程序程序是由完成某一特定任务的一组指令所组成。是由完成某一特定任务的一组指令所组成。机器指令：机器指令：是要计算机执行某种操作的指令，它们全部由是要计算机执行某种操作的指令，它们全部由0 0和和1 1这样的这样的二进制编码组成，其操作通过硬件逻辑电路实现。二进制编码组成，其操作通过硬件逻辑电路实现。1.2.2 1.2.2 计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理 P9P9 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 输出设备输出设备执行执行结果结果程序程序数据数据先编写出完成这一
33、算题的计算程序；先编写出完成这一算题的计算程序；结束指令结束指令输入设备输入设备内存储器内存储器微处理器微处理器地址地址/指令指令/数据数据分析指令分析指令取指令取指令执行指令执行指令结束结束其他指令其他指令计算机工作过程计算机工作过程CPU工作过程工作过程程序和数据送入计算机内存；程序和数据送入计算机内存；限制器从存储器中取指令；限制器从存储器中取指令；限制器分析、执行指令，为取下一条指令做准备；限制器分析、执行指令，为取下一条指令做准备；取取下下一一条条指指令令，分分析析执执行行，如如此此重重复复操操作作，直直至至执执行行完完程程序序中中 的全部指令，便可获得最终结果。的全部指令，便可获得
34、最终结果。计算机的工作过程计算机的工作过程计算机的工作过程计算机的工作过程 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识计算机的自动计算过程就是执行一段预先编制好的计算程计算机的自动计算过程就是执行一段预先编制好的计算程序的过程；序的过程；计算程序是指令的有序集合。计算程序是指令的有序集合。指令的逐条执行是由计算机的硬件实现的，可归结为取指指令的逐条执行是由计算机的硬件实现的，可归结为取指令、分析指令、执行指令所规定的操作，并为取下一条指令、分析指令、执行指令所规定的操作，并为取下一条指令准备好指令地址。令准备好指令地址。1.2.2 1.2.2 计算机的基本工作原理计算机的基本工作
35、原理计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理 P11P11动画演示动画演示 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识教学小结教学小结教学小结教学小结 计算机系统的组成计算机系统的组成 计算机硬件及各部分的功能计算机硬件及各部分的功能 计算机的工作过程计算机的工作过程 作作作作 业业业业P 43 4P 43 4 返返 回回 上一页上一页第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识 教学目的教学目的学习计算机中数据信息的表示方式和各种表示方式之间的内在联系、二进制的定点与浮点表示及其原码反码补码表示、计算机中非数值数据的编码，使大家
36、对数值数据的表示方式有所了解。教学重点教学重点不同进制数之间的转换二进制数的原码、反码及补码表示字符编码1.3 1.3 数制与编码数制与编码数制与编码数制与编码第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识教学引入计算机可以处理各种各样的数据，如文本、计算机可以处理各种各样的数据，如文本、图像、声音、动画等，那么这些信息在计算机图像、声音、动画等，那么这些信息在计算机内部是如何保存的？内部是如何保存的？返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识按形表示按一定的编码方法来表示数据按值表示要求在选定的进位制中正确地表示出数值，包括数字符号、小数点位置
37、及正负符号等。表示数据信息的两种基本方法表示数据信息的两种基本方法12 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识1.特点：10个有序的数字符号：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9其中：“十”为进位基数(Base/Radix)，“逢十进一”的计数规则小数点符号：“.”2.表示法：并列表示法Positional Notation多项式表示法Polynomial Notation简称基数(R)。十十十十 进进进进 制制制制 数数数数 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识例：十进制数12
38、345.67809多项式表示法:将并列式按“权”绽开为按权绽开式，称为多项式表示法。如下例：10410310210110010-110-210-310-410-5 如上所示，处在不同位置的数字具有不同的如上所示，处在不同位置的数字具有不同的“权权”，并列计数法，也称，并列计数法，也称位置表示法。位置表示法。万千百十个位位位位位小数点十百千万十万分分分分分位位位位位并列表示法并列表示法12345.67809=1104+2103+3102+4101+5100+610-1+710-2+810-3+010-4+910-5 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机
39、系统的基础知识进位制数进位制数 所谓“数制”，即各种进位计数制。在R进制中，具有R个数字符号，它们是0，1，2，（R-1）在R进制中，由低位向高位是按“逢R进一“的规则进行计数。R进制的基数（base）是 R，R进制数的第i位的权(weight)为“Ri”，并约定整数最低位的位序号i=0（i=n,2，1，0，-1，-2）。小数点右移一位扩大倍，左移一位缩小为原来的1/倍。1.3.1 1.3.1 进位制数及其相互转换进位制数及其相互转换进位制数及其相互转换进位制数及其相互转换 P12P12 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识不同数制表示
40、 在在数数码码的的右右下下角角注注明明数数制制或或在在数数的的后后面面加一个字母。加一个字母。B：二进制数：二进制数 Q：八进制数：八进制数 D：十进制数：十进制数 H：十六进制数：十六进制数不同数制特点进进位位计计数数制制方方式式:每每种种数数制制运运用用数数码码个个数数R R称称为为基基数数，进进位位计计数数制制编编码码符符合合“逢逢R R进进位位”规则。规则。位位权权表表示示法法:数数制制中中每每一一固固定定位位置置对对应应的的单单位位值值称称为为权权，处处于于不不同同位位置置数数码码代代表表的的值值与与它它所所在在位位置置权权值值有关。有关。121.3.1 1.3.1 进位制数及其相互
41、转换（序）进位制数及其相互转换（序）进位制数及其相互转换（序）进位制数及其相互转换（序）上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识进位制进位制二进制二进制八进制八进制十进制十进制 十十 六六 进进 制制规规 则则基基 数数数数 码码 权权形式表示形式表示逢二进一逢二进一R=2 0,12iB逢八进一逢八进一 R=80,1,2,78iQ逢十进一逢十进一 R=100,1,2,910iD逢十六进一逢十六进一 R=160,1,9,A,B,C,D,E,F16iH计算机中常用进制数的表示计算机中常用进制数的表示计算机中常用进制数的表示计算机中常用进制数的表
42、示重点重点 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识运运用用按按权权相相加加法法，即即将将各各位位进进制制数数码码与与它它对对应应的的权权相相乘乘，其其积积相相加加，和和数数即即为为与与该该R R进进制制数数相相对对应应的的十十进制数。进制数。整数的转换整数的转换:接受除接受除R R取余法。从最终一次除取余法。从最终一次除得余数读起（即从高位得余数读起（即从高位到低位）。到低位）。小数部分的转换小数部分的转换:接接受乘受乘R R取整法，将所得取整法，将所得小数从第一次乘得整数小数从第一次乘得整数读起，就是这个十进制读起，就是这个十进制小数所
43、对应的小数所对应的R R进制小进制小数数R进制数十进制数十进制数R进制数不同数制之间的转换不同数制之间的转换不同数制之间的转换不同数制之间的转换 P13P13重点重点 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识 分析：运用按权相加法，即将各位进制数码与它对应的权相乘，其积相加，和数即为与该R进制数相对应的十进制数。(1100101.101)(1100101.101)2 2=1=12 26 6+1+12 25 5+0+02 24 4+0+02 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0+1+12 2-1-1+0+02
44、2-2-2+1+12 2-3-3=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125=（101.625101.625）1010即即 （1100101.1011100101.101）2 2=（101.625101.625）1010例例1：求（：求（1100101.101）2 的等值十进制数。的等值十进制数。上一页上一页 返返 回回下一页下一页 33 解:先求（66）10等值二进制数 余数 2 66即（即（6666）1010=（1000010)1000010)2 2再求小数部分 积的整数部分 0.6252=1.250 1 0.2502=0.500
45、 0 0.5002=1.000 1 即(0.625)10=(0.101)2所以：(66.625）10=(1000010.101）2留留意意：十十进进制制小小数数不不确确定定都都能能转转换换成成完完全全等等值值的的二二进进制制小小数数，所所以以有有时要取近似值，有换算误差存在。时要取近似值，有换算误差存在。01684210100001例例2：求（：求（66.625）10等值二进制数等值二进制数 分析：分析：将此数分成整数和小数两部分分别转换，然后再拼接起来将此数分成整数和小数两部分分别转换，然后再拼接起来。上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础
46、知识二进制、八二进制、八进制、十六进制、十六进制间转换进制间转换二进制数二进制数八进制数八进制数“三位并一位三位并一位”以小数点为基准，整数部分从右至以小数点为基准，整数部分从右至左，每三位一组，最高位不足三位左，每三位一组，最高位不足三位时，添时，添0补足三位；补足三位；小数部分从左至右，每三位一组最小数部分从左至右，每三位一组最低有效位不足三位时，添低有效位不足三位时，添0补足三位。补足三位。各组三位二进制数按各组三位二进制数按22，21，20权权绽开后相加，绽开后相加，得到一个八进制数得到一个八进制数八进制数八进制数二进制数二进制数“一位拆三位一位拆三位”把一位八进制写成对应的三位二进制
47、，然后按权连把一位八进制写成对应的三位二进制，然后按权连接即可接即可二进制数二进制数十六进制数十六进制数“四位并一位四位并一位”以小数点为基准，整数部分从右至以小数点为基准，整数部分从右至左，每四位一组，最高位不足四位左，每四位一组，最高位不足四位时，添时，添0补足四位；补足四位；小数部分从左至右，每四位一组最小数部分从左至右，每四位一组最低有效位不足四位时，添低有效位不足四位时，添0补足四位。补足四位。各组四位二进制数按各组四位二进制数按23,22，21，20权绽开后相加，权绽开后相加，得到一个十六得到一个十六进制数进制数十六进制数十六进制数二进制数二进制数“一位拆四位一位拆四位”把一位十六
48、进制写成对应的四位二进制，然后按权把一位十六进制写成对应的四位二进制，然后按权连接即可连接即可重点重点 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识解：001 010 111 011.001 011 100 1 2 7 3 .1 3 4 即：(1010111011.0010111)2=(1273.134)8例例3：将（：将（1010111011.0010111)2 转换转换 为八进制数为八进制数 分析：依据“三位并一位”的原则，对二进制数进行处理。例例4：将（：将（2754.41)8转换成二进制数转换成二进制数 分析：依据“一位拆三位”的原则，
49、对八进制数进行处理。解：2 7 5 4 .4 1 010 111 101 100.100 001 即：（2754.41)8=(10111101100.100001)2 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识解：001011010101011101002D5.74 即：（1011010101.011101)2=(2D5.74)16例例5：将（：将（1011010101.011101)2转换成十六进制数转换成十六进制数 分析：依据“四位并一位”的原则，对二进制数进行处理。例例6：将（：将（5A0B.0C)16转换成二进制数转换成二进制数 分析
50、：依据“一位拆四位”的原则，对八进制数进行处理。解：5A0B0C0101101000001011.00001100 即：（5A0B.0C)16=(101101000001011.000011)2 上一页上一页 返返 回回下一页下一页 第第1 1章章 计算机系统的基础知识计算机系统的基础知识2.2.二进制数的定点表示二进制数的定点表示二进制数的定点表示二进制数的定点表示 P15P15概念指计算机中的指计算机中的小数点位置固定不变小数点位置固定不变的数的表示方式的数的表示方式。功能分类定点整数：小数点固定在数的最低位之后。设字长为位，定点整数：小数点固定在数的最低位之后。设字长为位，能表示的数值范