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1、大学计算机基础全册配套最大学计算机基础全册配套最 完整精品课件完整精品课件1 大学计算机基础大学计算机基础 Wangxiaoling 3/ 59 目录目录 1.绪论绪论 2.计算机系统的组成与工作原理计算机系统的组成与工作原理 3.操作系统基础操作系统基础 4.办公软件的应用办公软件的应用 5.计算机网络基础计算机网络基础 6.Internet基础与应用基础与应用 7.网络安全与道德规范网络安全与道德规范 8.多媒体信息处理与应用多媒体信息处理与应用 9.数据的组织与管理数据的组织与管理 10.程序设计基础程序设计基础 n教学辅助网站地址教学辅助网站地址 nhttp:/ nhttp:/ n中国

2、数字科技馆中国数字科技馆 nhttp:/ Museum/xinxiguan/htm/jisua nji.htm Wangxiaoling 4/ 59 计算机（Computer）是一种能够按照 事先存储的程序，自动、高速地进行 大量数值计算和各种信息处理的现代 化智能电子设备。 第第1章章 绪论绪论 Wangxiaoling 6/ 59 本章要点本章要点 1.1 计算机的发展历程计算机的发展历程(基本基本概念、特点、应用概念、特点、应用) 1.2 计算机与信息社会计算机与信息社会 1.3 信息素养及其培养信息素养及其培养(自学自学) Wangxiaoling 7/ 59 计算机的发展历程计算机的

3、发展历程 n计算机的发展计算机的发展 机械计算机机械计算机17世纪世纪机电计算机机电计算机萌芽期的电子计算机萌芽期的电子计算机20世纪初世纪初 1946年年第一台电子数字计算机第一台电子数字计算机ENIAC由美国宾夕法尼亚大学研制成功。由美国宾夕法尼亚大学研制成功。 主要用于计算弹道和氢弹的研制。主要用于计算弹道和氢弹的研制。 特特 征征 18000多个电子管多个电子管 1500多个继电器多个继电器 150千瓦千瓦 30吨吨 1500平方英尺平方英尺 5000次加法次加法/秒秒 用手工搬动开关和拨插电缆来编程用手工搬动开关和拨插电缆来编程 ENIAC Wangxiaoling 8/ 59 Wa

4、ngxiaoling 9/ 59 计算机的发展历程计算机的发展历程 n计算机体系结构的形成计算机体系结构的形成 计算机体系结构（经典定义）计算机体系结构（经典定义） n是程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。是程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。 是指程序（机器语言，汇编语言或者编译程序生成系统）是指程序（机器语言，汇编语言或者编译程序生成系统） 设计者为使其所设计（或生成）的程序能在机器上正确运设计者为使其所设计（或生成）的程序能在机器上正确运 行，必须掌握和遵循的行，必须掌握和遵循的 计算机属性，这些属性包含其概计算机属性，这些属性包含其概 念性结构和功能特性

5、两个方面。念性结构和功能特性两个方面。 Wangxiaoling 10/ 59 计算机的发展历程（电子计算机）计算机的发展历程（电子计算机） n计算机的分代计算机的分代(按使用的电子器件和构成元件划分按使用的电子器件和构成元件划分) 现代计算机经历了现代计算机经历了4代：代： n第一代第一代(1946年至年至1958年年)是是电子管电子管计算机计算机 n第二代第二代(1958年至年至1964年年)是是晶体管晶体管计算机计算机 n第三代第三代(1964年至年至1970年年)是是集成电路集成电路计算机计算机 n第四代第四代(1971年至今年至今)大规模大规模/超大规模集成超大规模集成 电路电路计算

6、机计算机 Wangxiaoling 11/ 59 计算机的基本概念计算机的基本概念 电子数字计算机电子数字计算机 又称又称“数字式电子计算机数字式电子计算机”。 以数字形式的量值在机器内部以数字形式的量值在机器内部 进行运算和存储的电子计算机。进行运算和存储的电子计算机。 特点特点：运算速度快，精确度高，：运算速度快，精确度高， 具有存储和逻辑判断能力具有存储和逻辑判断能力 用途用途：科学计算工程、工业控：科学计算工程、工业控 制、数据计算制、数据计算 大小划分大小划分：巨型、小型、微型：巨型、小型、微型 电子模拟计算机电子模拟计算机 简称简称“模拟计算模拟计算 机机”。以连续变化。以连续变化

7、 的电流或电压来表的电流或电压来表 示被运算量的电子示被运算量的电子 计算机。计算机。 (很少使用很少使用) 数模混合数模混合 计算机计算机 兼有数字兼有数字 和模拟两和模拟两 种计算机种计算机 的优点的优点 计算机的分类计算机的分类 Wangxiaoling 12/ 59 计算机的基本概念计算机的基本概念 n计算机的特点计算机的特点 自动控制能力自动控制能力 n基础：存储程序基础：存储程序 高速运算能力高速运算能力 记忆能力记忆能力 n存储装置存储装置 计算精度高计算精度高 逻辑判断能力逻辑判断能力 n软件编制软件编制 通用性强通用性强 n可编程性可编程性 存储程序计算机存储程序计算机 Wa

8、ngxiaoling 13/ 59 计算机的基本概念计算机的基本概念 n计算机的主要用途计算机的主要用途 科学计算（数值计算）科学计算（数值计算） n最早、用于军事最早、用于军事 数据处理（信息处理）数据处理（信息处理） 自动控制自动控制 计算机辅助系统计算机辅助系统 nCAD 、CAM、CAE、CIMS、CAI等等 人工智能人工智能 计算机网络计算机网络 n数据通信、资源共享数据通信、资源共享 多媒体计算机系统多媒体计算机系统 n文字、声音、图形、图像、音频、视频和动画等集成处理文字、声音、图形、图像、音频、视频和动画等集成处理 Wangxiaoling 14/ 59 计算机的基本概念计算机

9、的基本概念 n计算机与信息社会计算机与信息社会 数据数据 n是是客观事物属性的表示客观事物属性的表示，可以是数值数据和各种非数值数据。，可以是数值数据和各种非数值数据。 对计算机而言，数据是指能够为其处理的经过数字化的信息。对计算机而言，数据是指能够为其处理的经过数字化的信息。 信息信息 n是人们是人们由客观事物得到由客观事物得到的，使人们能够认知客观事物的各种消的，使人们能够认知客观事物的各种消 息、情报、数字、信号、图形、图像、语音等所包括的内容。息、情报、数字、信号、图形、图像、语音等所包括的内容。 信息与数据的区别信息与数据的区别 n任何事物的属性都可以通过数据来表示的。数据经过加工处

10、理任何事物的属性都可以通过数据来表示的。数据经过加工处理 后，表现为信息。后，表现为信息。 15 第第2章章 计算机系统的组成与计算机系统的组成与 工作原理工作原理 Wangxiaoling 16/ 59 本章要点本章要点 n计算机中数据的表示与运算计算机中数据的表示与运算 n计算机系统的组成计算机系统的组成 n计算机的工作原理计算机的工作原理 n微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 n微型计算机的组装与选购微型计算机的组装与选购 Wangxiaoling 17/ 59 计算机中数据的表示与运算计算机中数据的表示与运算 n计算机内部采用二计算机内部采用二进制进制数数 常用的进位计数制表常用

11、的进位计数制表 计数制计数制基数基数数数 码码 进位关系进位关系 二进制二进制 B (binary)2 2 0 0、1 1 逢二进一逢二进一 八进制八进制 Q ( octal)octal) 8 8 0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7 逢八进一逢八进一 十进十进 D (decimal) (decimal) 10 10 0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9 逢十进一逢十进一 十六进制十六进制H (hex) 16 16 0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9、A A、B B、C C、D D、

12、E E、 F F 逢十六进一逢十六进一 二进制与十进制的对应关系表二进制与十进制的对应关系表 二进制位数二进制位数7 76 65 54 43 32 21 10 0 换算关系换算关系2 27 72 26 62 25 52 24 42 23 32 22 22 21 12 20 0 对应十进制值对应十进制值1281286464323216168 84 42 21 1 Wangxiaoling 18/ 59 计算机中数据的表示与运算计算机中数据的表示与运算 n二进制二进制 十进制之间的转换十进制之间的转换 二进制转换成十进制二进制转换成十进制按按位权位权展开式展开式,逐项计算相加逐项计算相加 例如例如

13、: (1010.1)2=123+022+121+020+12-1 =8+2+0.5 =10.5 其其位权位权是以是以2为底的为底的幂幂。 n注意注意: :各种数制中不同位的权为各种数制中不同位的权为“基的基的n-1n-1次方次方(n(n为所在为所在 的位数的位数) )”。如。如: : n十进制中，各位的权为十进制中，各位的权为1010n-1 n-1 n二进制中，各位的权为二进制中，各位的权为2 2n-1 n-1 n八进制中，各位的权为八进制中，各位的权为8 8n-1 n-1 n十六进制中，各位的权为十六进制中，各位的权为1616n-1 n-1 Wangxiaoling 19/ 59 计算机中数

14、据的表示与运算计算机中数据的表示与运算 十进制转换成二进制十进制转换成二进制 n整数部分，按整数部分，按“除除2取余取余”法法 n例如例如:(100)10=(? )2 n所以所以: (100)10 =(1100100)2 2100 0 250 0 225 1 212 0 26 0 23 1 21 1 低（右）低（右） 高（左）高（左） 余数余数 Wangxiaoling 20/ 59 计算机中数据的表示与运算计算机中数据的表示与运算 十进制转换成二进制十进制转换成二进制 n小数部分，按小数部分，按“乘乘2取整取整”法法 例如：例如： （0.65）10 =( ? )2 要求精度为小数五位。要求精

15、度为小数五位。 所以：所以： （0.65）10 =(0.10100 )2 Wangxiaoling 21/ 59 计算机中数据的表示与运算计算机中数据的表示与运算 十进制十进制八进制、十六进制八进制、十六进制 n八进制八进制二进制对应关系二进制对应关系 八进制八进制01234567 二进制二进制000001010011100101110111 十六进制十六进制01234567 二进制二进制00000001001000110100010101100111 十六进制十六进制89ABCDEF 二进制二进制10001001101010111100110111101111 十六进制十六进制二进制对应关系

16、二进制对应关系 Wangxiaoling 22/ 59 计算机中数据的表示与运算计算机中数据的表示与运算 二进制二进制八进制或十六进制快速互换举例八进制或十六进制快速互换举例 (735)8=(111 011 101)2 (A47D)16= (1010 0100 01111101)2 (1110 0010 1001 011011)2=( ？)16 1110 0010 10010110 1100（以小数点为界向左向右四分节不足四位补（以小数点为界向左向右四分节不足四位补0） E 2 9 6 C 所以，所以，(1110 0010 1001 011011)2=(E29.6C)16 ( 011 011

17、100 110010 100 )2=(334624)8 3 3 4 6 2 4（后补两个后补两个0） 十六进制十六进制01234567 二进制二进制00000001001000110100010101100111 十六进制十六进制89ABCDEF 二进制二进制10001001101010111100110111101111 Wangxiaoling 23/ 59 计算机内部数据的表示方法计算机内部数据的表示方法 n数值数据的表示方法数值数据的表示方法 数据度量单位数据度量单位 n位（位（bit，比特），比特） n字节（字节（Byte） n字（字（Word） n换算关系换算关系 n1B 8b n

18、1KB （千字节）（千字节） 1024B n1MB （兆字节）（兆字节） 1024KB n1GB （吉字节）（吉字节） 1024MB Wangxiaoling 24/ 59 计算机内部数据的表示方法计算机内部数据的表示方法 带符号数的表示方法（有带符号数的表示方法（有3 3种表示法：种表示法：原码、反码和补码表示原码、反码和补码表示） D7D6D5D4D3D2D1D08位机位机 +28=00011100D7=0，表示正数，表示正数 D7D6D5D4D3D2D1D0 -28=10011100D7=1，表示负数，表示负数 Wangxiaoling 25/ 59 计算机内部数据的表示方法（计算机内部

19、数据的表示方法（了解了解） n机器数的表示方法（机器数的表示方法（3 3种种) ) 原码原码 n正数的符号位用正数的符号位用0 0表示，负数的符号位用表示，负数的符号位用1 1表示，机器数的不变形表示法即称表示，机器数的不变形表示法即称 为该数的原码。为该数的原码。( (最高位为符号位，数值位部分就是该数的绝对值最高位为符号位，数值位部分就是该数的绝对值) 如如:-7原 原= 1 0000111 B n+0原 原=00000000 0原 原=10000000 反码反码 n正数的反码表示与原码相同正数的反码表示与原码相同；负数的反码是将负数的原码除符号位以外，其；负数的反码是将负数的原码除符号位

20、以外，其 余各数位按位取反而得到的。余各数位按位取反而得到的。 n如如:-7反 反= 1 1111000 B n+0反 反=00000000 0反 反=11111111 补码补码 n正数的补码表示与原码相同正数的补码表示与原码相同；负数的补码是将负数的原码除符号位以外，其；负数的补码是将负数的原码除符号位以外，其 余各数位按位取反再加余各数位按位取反再加1 1而得到的。如而得到的。如:-7补 补= 1 1111001 B n0补 补= 0补 补=00000000 注意：负数用补码表示时，可以把减法转化为加法。注意：负数用补码表示时，可以把减法转化为加法。 Wangxiaoling 26/ 59

21、 计算机内部数据的表示方法计算机内部数据的表示方法(补码表示（存储）补码表示（存储）) n例如：把表上的例如：把表上的8点钟改为点钟改为6点钟点钟 Wangxiaoling 27/ 59 计算机内部数据的表示方法计算机内部数据的表示方法 n补码的原理可以用钟表来描述补码的原理可以用钟表来描述: 例如：例如： 假设当前时针指向假设当前时针指向8点，而准确时间是点，而准确时间是6点，点， 调整时间可有以下两种拨法：调整时间可有以下两种拨法： 一种是倒拨一种是倒拨2小时，即：小时，即：8-2=6 另一种是顺拨另一种是顺拨10小时：小时：8+10=12+6=6 在以在以12模的系统中，加模的系统中，加

22、10和减和减2效果是一样的，因此凡是减效果是一样的，因此凡是减2运算，都可以运算，都可以 用加用加10来代替。来代替。 n对对“模模”而言，而言，10和和2互为补数。实际上以互为补数。实际上以12模的系统中，模的系统中，11和和1，10和和2，9 和和3，7和和5，6和和6都有这个特性。共同的特点是两者相加等于模。都有这个特性。共同的特点是两者相加等于模。 n对于计算机，其概念和方法完全一样。对于计算机，其概念和方法完全一样。n位计算机，位计算机，设设n=8， 所能表示的最大所能表示的最大 数是数是11111111，若再，若再 加加1称为称为100000000(9位位)，但因只有，但因只有8位

23、，最高位位，最高位1自然自然 丢失。又回到丢失。又回到00000000，所以，所以8位二进制系统的模为位二进制系统的模为28=256(模是指一个模是指一个 计量系统的计数范围计量系统的计数范围 ) 。 在这样的系统中减法问题也可以化成加法问题，只在这样的系统中减法问题也可以化成加法问题，只 需把减数用相应的补数表示就可以了。需把减数用相应的补数表示就可以了。把补数用到计算机对数的处理上，就是把补数用到计算机对数的处理上，就是 补码。补码。 Wangxiaoling 28/ 59 计算机内部数据的表示方法计算机内部数据的表示方法 原码、反码和补码表原码、反码和补码表 X X原码原码反码反码补码补

24、码X X原、反、补码原、反、补码 -0-01 10000000000000011111111111111110000000000000000+0+00 000000000000000 -1-11 10000001000000111111110111111101111111111111111+1+10 000000010000001 -2-21 10000010000001011111101111111011111111011111110+2+20 000000100000010 -3-31 10000011000001111111100111111001111110111111101+3+30

25、 000000110000011 -4-41 10000100000010011111011111110111111110011111100+4+40 000001000000100 -127-1271 11111111111111110000000100000001000000110000001+127+1270 011111111111111 -128-128- - -1000000010000000- - - 原码表示的数字范围：原码表示的数字范围： -127 +127 补码表示的数字范围：补码表示的数字范围：-128 +127 Wangxiaoling 29/ 59 补码运算举例补码运

26、算举例 例例1：8+7 两个正数相加所以符号位都是两个正数相加所以符号位都是0 。 0 0 0 0 1 0 0 0 正数的原码、反码和补码是一个数正数的原码、反码和补码是一个数 + 0 0 0 0 0 1 1 1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 0 0 0 0 1 1 1 1 00001111 是正是正15 因为符号位是因为符号位是0 例例2：8+（-7）两个数相加）两个数相加8是正数符号位是是正数符号位是0，7是负数符号位是是负数符号位是1。 0 0 0 0 1 0 0 0 + 1 0 0 0 0 1 1 1 -7的原码的原码 _ _ _ _ _ _ _ _ _

27、_ _ _ _ _ _ 变换变换 0 0 0 0 1 0 0 0 +8用补码表示用补码表示 + 1 1 1 1 1 0 0 1 -7用补码表示用补码表示 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 0 0 0 0 0 0 0 1 这里负数变成这里负数变成2的补码变成加法操作结果是的补码变成加法操作结果是1 最高位溢出舍去。最高位溢出舍去。 Wangxiaoling 30/ 59 例例3：-8+7 两个正数相加所以符号位都是两个正数相加所以符号位都是0 。 1 0 0 0 1 0 0 0 + 0 0 0 0 0 1 1 1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

28、变换变换 -8变换成变换成2的补码（原码的补码（原码10001000反码反码11110111 补码补码11111000） 1 1 1 1 1 0 0 0 + 0 0 0 0 0 1 1 1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 1 1 1 1 1 1 1（负数要变回）（负数要变回） n结果为结果为负数负数，再变换成，再变换成2的补码的补码 1 0000001是是-1 。 Wangxiaoling 31/ 59 计算机内部数据的表示方法计算机内部数据的表示方法 定点数和浮点数定点数和浮点数 n定点表示法定点表示法 规定小数点位置固定不变，称为定点数。规定小数点位置固定不

29、变，称为定点数。 n浮点表示方法浮点表示方法 小数点的位置不固定，可以浮动，称为浮点数。小数点的位置不固定，可以浮动，称为浮点数。 定点整数定点整数:用定点数来表示整数。用定点数来表示整数。 定点小数定点小数:用定点数来表示纯小数。用定点数来表示纯小数。 浮点数浮点数: 既有整数部分、又有小数部分的数。既有整数部分、又有小数部分的数。 n一个数的浮点形式（设基数是一个数的浮点形式（设基数是2）可写成：）可写成： A = 2i S 如如: (110.101）B= 211 0.110101 n其中其中:S代表尾数代表尾数,i代表阶码。代表阶码。 其形式如下：其形式如下： i i的符号的符号CiCi

30、阶码阶码i i尾数尾数S S的符号的符号C CS S尾数尾数S S 1000B （原码、反码和（原码、反码和 补码只能表示单补码只能表示单 纯整数或小数，纯整数或小数， 被认为是数的被认为是数的定定 点点表示法。）表示法。） Wangxiaoling 32/ 59 计算机内部数据的表示方法计算机内部数据的表示方法 n定点数和浮点数定点数和浮点数 定点整数定点整数 n定点整数是指小数点隐含固定定点整数是指小数点隐含固定 在整个数值的最右，符号位右在整个数值的最右，符号位右 边所有的位数表示的是一个整边所有的位数表示的是一个整 数，最小数为数，最小数为1。 定点小数定点小数 n定点小数是指小数点隐

31、含固定定点小数是指小数点隐含固定 在最高数据位的左边，最大数在最高数据位的左边，最大数 为为0.1。 浮点数浮点数 n浮点数是指小数点位置不固定浮点数是指小数点位置不固定 的数，它既有整数部分又有小的数，它既有整数部分又有小 数部分，如数部分，如123.55、33.789 等。等。 Wangxiaoling 33/ 59 计算机内部数据的表示方法计算机内部数据的表示方法 n例：例： 二进制数二进制数 110.101 2110.110101的浮点数表示形式为：的浮点数表示形式为： 即：实数即：实数 （110.101）2=(0.110101) 2211 或（或（110.101）2=(0.11010

32、1) 2(1000) 2 注意：注意：17=17.0100=0.17102，类似地，类似地 17=(10001)220=(0.10001)225 i i的符号的符号CiCi阶码阶码i i尾数尾数S S的符号的符号C CS S尾数尾数S S 0110110101 Wangxiaoling 34/ 59 计算机内部数据的表示方法计算机内部数据的表示方法 n数值编码数值编码 通常使用最多的一种编码方式叫十进制数的二通常使用最多的一种编码方式叫十进制数的二 进制编码，即进制编码，即8421 BCD码。码。 十进制数十进制数BCD编码对应关系表编码对应关系表 十进制数十进制数8421 BCD码码十进制数

33、十进制数8421 BCD码码 0000081000 1000191001 20010100001 0000 30011110001 0001 40100120001 0010 50101130001 0011 60110140001 0100 70111150001 0101 Wangxiaoling 35/ 59 计算机内部数据的表示方法计算机内部数据的表示方法 n数值编码数值编码 通常使用最多的一种编码方式叫十进制数的二通常使用最多的一种编码方式叫十进制数的二 进制编码，即进制编码，即8421 BCD码。码。 十进制数十进制数BCD编码对应关系表编码对应关系表 十进制数十进制数8421 B

34、CD码码十进制数十进制数8421 BCD码码 0000081000 1000191001 20010100001 0000 30011110001 0001 40100120001 0010 50101130001 0011 60110140001 0100 70111150001 0101 Wangxiaoling 36/ 59 计算机内部数据的表示方法计算机内部数据的表示方法 n字符数据的编码字符数据的编码 ASCII码码(American Standard Code for Information Interchange )是美国信息交换标准代码的简称。是美国信息交换标准代码的简称。 n

35、基本的基本的 ASCII 字符集共有字符集共有 128 个字符，其中有个字符，其中有 96 个可打印个可打印 字符，包括常用的字母、数字、标点符号等，另外还有字符，包括常用的字母、数字、标点符号等，另外还有 32 个个 控制字符。控制字符。 ASCII码有码有7位码和位码和8位码两种形式。位码两种形式。 n标准标准ASCII码为码为7位，占一个字节。最高位为位，占一个字节。最高位为0(b7)用作奇偶校用作奇偶校 验位。所谓奇偶校验，是指在代码传送过程中用来检验是否出验位。所谓奇偶校验，是指在代码传送过程中用来检验是否出 现错误的一种方法，一般分奇校验和偶校验两种。现错误的一种方法，一般分奇校验

36、和偶校验两种。 例如：例如： n数字字符数字字符 0 的的 ASCII 码是码是 30H ,用二进制表示是用二进制表示是 _ 。 n答：答：0110000 Wangxiaoling 37/ 59 计算机中数据的表示与运算计算机中数据的表示与运算 ASCII 代码表代码表 b b6 6b b5 5b b4 4 b b3 3b b2 2b b1 1b b0 0 000000001001010010011011100100101101110110111111 00000000NULNULDLEDLESPSP0 0 P P、p p 00010001SOHSOHDC1DC1! !1 1A AQ Qa a

37、q q 00100010STXSTXDC2DC2“2 2B BR Rb br r 00110011ETXETXDC3DC3# #3 3C CS Sc cs s 01000100EOTEOTDC4DC4$ $4 4D DT Td dt t 01010101ENQENQNAKNAK% %5 5E EU Ue eu u 01100110ACKACKSYNSYN ;K K k k 11001100FFFFFSFS，L L l l| | 11011101CRCRGSGS- -= =M M m m 11101110SOSORSRSN Nn n 11111111SISIUSUS/ /？O Oo oDELDE

38、L Wangxiaoling 38/ 59 计算机中数据的表示与运算计算机中数据的表示与运算 n汉字编码汉字编码 针对汉字的计算机输入及机内表示内码针对汉字的计算机输入及机内表示内码 n用连续的两个字节表示，每字节最高位为用连续的两个字节表示，每字节最高位为“1”。 汉字编码的种类汉字编码的种类 GB2312 Wangxiaoling 39/ 59 计算机中数据的表示与运算计算机中数据的表示与运算 n汉字编码汉字编码 Wangxiaoling 40/ 59 计算机中数据的表示与运算计算机中数据的表示与运算 n计算机中的数据运算计算机中的数据运算 二进制的数算术运算二进制的数算术运算 n加法运算

39、：加法运算：0+00，0+1=1+0=1，1+110 n减法运算：减法运算：0-0=0，0-1=1（向高位借位（向高位借位1次），次），1-0=1，1-1=0 n乘法运算：乘法运算：00=0，01=0，10=0，11=1 n除法运算：除法运算：00 = 0， 01 = 0，10 （无意义），（无意义）， 11=1 二进制的数逻辑运算二进制的数逻辑运算 n与运算：与运算：00=0，01=0，10=0，11=1 n或运算：或运算：00=0，01=1，10=1，11=1 n异或运算异或运算：0 0=0，0 1=1，1 0=1，1 1=0 Wangxiaoling 41/ 59 计算机系统的组成计算机

40、系统的组成 n计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成 计计 算算 机机 系系 统统 硬件系统硬件系统 软件系统软件系统 主机主机 外设外设 中央处理器中央处理器(CPU) 内存储器内存储器 输入设备输入设备 输出设备输出设备 外存储器外存储器 系统软件系统软件 应用软件应用软件 Wangxiaoling 42/ 59 计算机系统的组成计算机系统的组成 n硬件系统硬件系统 冯冯诺依曼原理诺依曼原理 n存储程序存储程序 冯冯诺依曼结构计算机由五大部分诺依曼结构计算机由五大部分（图（图1-2 冯冯诺依曼诺依曼体系体系结构结构） n运算器：算术运算和逻辑运算的主要部件运算器：算术运算和逻辑运算的主要

41、部件 n控制器：指挥中心控制器：指挥中心 n存储器：用来保存程序和数据存储器：用来保存程序和数据 内部存储器（内存或主存储器）内部存储器（内存或主存储器） 外部存储器（外存或辅助存储器）外部存储器（外存或辅助存储器） n输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、磁盘驱动器、触摸屏输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、磁盘驱动器、触摸屏 n输出设备：显示器、打印机、绘图仪、磁盘驱动器输出设备：显示器、打印机、绘图仪、磁盘驱动器 冯冯诺依曼诺依曼 图图1-2 冯冯诺依曼诺依曼体系体系结构结构 注意：注意：CPU CPU 只能直接读写内存，不能直接读写外存，存储在外存上的数据只能直接读写内存，不能直接读写外存，存储在外

42、存上的数据 和程序需先读到内存，才能进行处理和程序需先读到内存，才能进行处理 Wangxiaoling 43/ 59 计算机系统的组成计算机系统的组成 冯冯诺依曼结构的主要特点诺依曼结构的主要特点 n存储程序控制存储程序控制 n程序由指令构成（二进制数表示）程序由指令构成（二进制数表示） n指令由操作码和地址码构成指令由操作码和地址码构成 n机器以机器以CPU为中心为中心 Wangxiaoling 44/ 59 计算机系统的组成计算机系统的组成 n软件系统软件系统 软件定义：软件定义：程序、程序运行时所需的数据以及文档程序、程序运行时所需的数据以及文档 n裸机：仅有硬件系统，没有安装任何软件裸

43、机：仅有硬件系统，没有安装任何软件 软件的分类软件的分类 单用户操作系统单用户操作系统 多用户操作系统多用户操作系统 网络操作系统网络操作系统 操作系统操作系统 汇编程序汇编程序 解释程序解释程序 编译程序编译程序 语言处理程序语言处理程序 数据库管理系统数据库管理系统 疹断与维护程序疹断与维护程序 调试程序调试程序 服务程序服务程序 系统软件系统软件 软件包软件包 用户程序用户程序 应用软件应用软件 软件软件 程序设计语言程序设计语言 n机器语言、汇编语言、高级语言机器语言、汇编语言、高级语言 Wangxiaoling 45/ 59 计算机的工作原理计算机的工作原理 n指令和程序指令和程序

44、指令指令 n指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机 能完成的某一操作。一条指令通常由两个部分组成：能完成的某一操作。一条指令通常由两个部分组成： 操作码：指明该指令要完成的操作的操作码：指明该指令要完成的操作的类型或性质类型或性质，如取数、，如取数、 做加法或输出数据等。做加法或输出数据等。 操作数：指明操作对象的内容或所在的操作数：指明操作对象的内容或所在的存储单元地址存储单元地址(地地 址码址码)，操作数在多数情况下是地址码，地址码可以有，操作数在多数情况下是地址码，地址码可以有03 个。个。 程序程序 n程序是指令的有

45、序集合，指令是程序的组成元素，通常一条指程序是指令的有序集合，指令是程序的组成元素，通常一条指 令对应着一种基本操作，一台计算机能做多少种操作，是由计令对应着一种基本操作，一台计算机能做多少种操作，是由计 算机的指令系统决定的。算机的指令系统决定的。 操作码操作码操作数（地址码）操作数（地址码） Wangxiaoling 46/ 59 计算机的工作原理计算机的工作原理 n指令的执行过程：指令的执行过程：取指令取指令分析指令分析指令执行指令执行指令 Wangxiaoling 47/ 59 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 n微型计算机的基本结构微型计算机的基本结构 Wangxiaolin

46、g 48/ 59 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 n微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成 CPU nCPU（中央处理器），是计算机的核心，所有的算术和逻辑（中央处理器），是计算机的核心，所有的算术和逻辑 运算都是由它完成的，是决定计算速度、处理能力、档次的关运算都是由它完成的，是决定计算速度、处理能力、档次的关 键部件。键部件。 Intel公司的公司的CPU Wangxiaoling 49/ 59 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 存储器：内存和外存存储器：内存和外存 n内存（内存主要有内存（内存主要有168线和线和184线两种线两种 ）。是计算机的主要工）。是计算机的主

47、要工 作存储器，内储速度快，但容量有限。内存又分作存储器，内储速度快，但容量有限。内存又分RAM和和ROM。 ROM（只读存储器），只读而不能写入信息，常固化在（只读存储器），只读而不能写入信息，常固化在 芯片上，不会因断电而消失。芯片上，不会因断电而消失。 RAM（随机存储器），可以进行任意的计或写操作，断（随机存储器），可以进行任意的计或写操作，断 电内容消失，不能永久保存。电内容消失，不能永久保存。 Wangxiaoling 50/ 59 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 外存外存 n软盘软盘 、硬盘、硬盘 、光盘、光盘 、磁带以及目前极为流行的、磁带以及目前极为流行的 U 盘等

48、都属盘等都属 于外存，是外部设备。于外存，是外部设备。 n外存的容量大，价格低廉，但存取速度慢，用于存放暂时不用外存的容量大，价格低廉，但存取速度慢，用于存放暂时不用 的程序和数据。的程序和数据。 Cache n一种特殊的存储器是高速缓冲存储器。一种特殊的存储器是高速缓冲存储器。 Wangxiaoling 51/ 59 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 n主板与主板芯片组主板与主板芯片组 主板：固定在主机箱箱体上的一块电路板，是计算机主板：固定在主机箱箱体上的一块电路板，是计算机 各种部件相互连接的纽带和桥梁。各种部件相互连接的纽带和桥梁。 Wangxiaoling 52/ 59 微型

49、计算机系统的组成微型计算机系统的组成 n系统总线系统总线 微型计算机采用的是总线结构。总线是微型计算机采用的是总线结构。总线是一组信号线的集合一组信号线的集合，是一，是一 种在各模块间传送信息的公共通路。种在各模块间传送信息的公共通路。 系统总线系统总线包括包括集成在集成在CPU内的内部总线和外部总线内的内部总线和外部总线。它包含有三它包含有三 种不同功能的总线种不同功能的总线，即，即数据总线、地址总线和控制总线数据总线、地址总线和控制总线。 按照传递的信息按照传递的信息 n数据总线数据总线（Data Bus，DB）。双向总线。用于实现在）。双向总线。用于实现在CPU、存储器、存储器、 I/O

50、接口之间的数据传送；数据总线的宽度等于计算机的字长。接口之间的数据传送；数据总线的宽度等于计算机的字长。 n地址总线地址总线（Address Bus，AB）。单向总线。用于传送）。单向总线。用于传送CPU所要访所要访 问的存储单元或问的存储单元或I/O端口的地址信息。地址总线的位数决定了系统所端口的地址信息。地址总线的位数决定了系统所 能直接访问的存储器空间的容量。能直接访问的存储器空间的容量。 n控制总线控制总线（Control Bus，CB）。双向总线。用于控制总线上的操）。双向总线。用于控制总线上的操 作和数据传送的方向；实现微处理器与外部逻辑部件之间的同步操作。作和数据传送的方向；实现