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第2章 计算机基础知识


每一个字符有一个唯一的编码。
西文字符的编码
ASCII码
美国标准信息交换代码
American Standard Code for Information Interchange
采用一个字节编码,可表示256种不同的字符。
标准ASCII
最高位为0的编码
0
范围0-127, 共128种
扩展ASCII 1
例2、在二进制数中,1011.01 可表示为: 1011.01==1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2
常用的进位计数制

十进制
二进制
十六进制
八进制
十进制 基数 数字符号 10 0-9
二进制 2 0,1
八进制 8 0-7
十六进制
16 0-9,A-F
示例
100D
A=A+1
语言处理程序
把计算机语言编写的源程序编译
成可在计算机上运行的程序

汇编程序
把汇编语言写的源程序=〉机器语言表示的目 标程序的翻译程序。

解释程序
逐条对某种语言源程序进行解释并执行,不产 生目标代码。

编译程序
将源程序翻译成与之等价的用机器语言表示的 目标程序,其翻译过程称为编译。
源程序转换成可执行的过程


计算,并将结果=>变量
通过输出语句,将变量的值输出到屏幕上。

r
s

计算机软件系统的组成
系 统 软 件 应 用 软 件
操作系统 语言处理程序 程序设计语言

工具软件 应用软件包 用户程序
软件是各种程 序及其文档的 总称。软件是 用户与机器的 接口 。

系统软件
指维持计算机系统正常运行和支持用户
1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
不同的计算机中,阶码和尾数各占多少位 都有具体的规定。 阶码部分用补码表示成定点纯整数;尾数 部分用补码表示成定点纯小数。
字符编码
计算机处理的信息除了数值数据以外, 还有其他大量的非数值数据,非数值数据中 主要是字符数据。由字符数据转换成二进制 数值数据,最好的方法就是为字符编码,即 对字符进行编号。
计算机中的信息是用二进制表示的。因为:
物理上容易实现 运算简单
逻辑性强
在计算机中只能识别二进制数码信息,因此, 一切字母、数字、符号等信息都必须用二进制特定 编码来表示;信息才能传送、存储和处理
二进制的示例
1
1
1
0
1
0
1
0
数制的概念
数制:是指表示数值的方法,有进位计数制和非进位计 数制 进制:按照进位的原则进行计数的数制称为进位计数制, 简称“进制”。
补码
0 1 1 0 0 0 0 1
1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1
-97
原码 反码 补码
补码运算具有如下优点
可以将减法运算转化为加法运算来完成
数的符号位可参与运算 两数和(差)的补码等于两数的补码之和(差)
数的定点表示和浮点表示
数码:一组用来表示某种数制的符号
基数:数制所使用的数码个数,常用R表示,称R进制
位权:指数码在不同位置上的权值。其大小是以基数R 为底,数码所在位置的序号为指数的整数次幂。
任何一种数制表示的数都可以写成按 位权展开的多项式之和。
例1、在十进制数中,358.72 可表示为:
358.72=3×102+5×101+8×100+7×10-1+2×10-2
隐含小数位(+0.625)
定点整数:
符号位
1 0
0 0
1 0
1
0
隐含小数位(-10)
数的浮点表示
1122.33 = 1.12233 × 103 = 11.2233 × 102 = 0.112233 × 104 0.0001101B = 0.1l01×2-11
阶 符
阶码
阶101011B → 0.1l101011×2-110
以字节为基本单位来解释信息。
其他单位
KB MB GB TB 千字节 兆字节 吉字节 太字节
PB
拍字节
1 KB = 1024 B
l MB = l024 KB = 210 KB = 220 B
1 GB = l024 MB = 210 MB = 220 KB = 230 B
1 TB = 1024 GB = 210 GB = 220 MB
人与硬件系统之 间的接口是软件 系统。
应用软件
系统软件 硬件
计 算 机 系 统 层 次 结 构
运算器 中央处理单元(CPU ) 主机 内存储器 硬件 外存储器 输入设备 输出设备 控制器
外设
计算机 系 统 系统软件 软件 应用软件
操作系统 程序语言及其编译、解释程序 调试程序、测试及诊断程序
信息表示
8421
示例: 1000 1010 0101. 1111
8
A
. F 5
例: 将(741.566)8 转换成为二进制数 (741.566)8=(111100001.101110110)2
例: 将(5A.B8)16 转换成为二进制数
(5A.B8)16=(01011010.10111000)2
信息编码
输入设备 内存
数值
西文
输出设备
二/十进制转换
西文字形码
十/二进制转换
ASCII码
数值
西文
汉字
输入码/机内码
汉字字形码
数/模转换
汉字
声音/图像
声音/图像 模/数转换
信息的存储单位
位(bit)
简记b,也称比特,是计算机存储数据的最小单
位。
字节(byte)
1 B=8 bit
计算机中,字节是表示信息含义的最小单位,即
单用户操作系统
单用户单任务:Dos 单用户多任务:Windows
多用户操作系统
Unix、Linux
程序设计语言
支持编写计算机程序的软件
机器语言
计算机唯一识别的,二进制数码构成的机器指令
83
指令
06 00 00
操作数一
01
操作数二
汇编语言 高级语言
用符号代表机器语言
ADD A,1
自然语言和数学语言(C、VB等)
100B
100O
100H
为了区别不同进制的数据,可在数据后加 一个特定的字母来表示它所采用的进制:以字 母B表示二进制,以字母O表示八进制,以字母D 或省略表示十进制数,以字母H表示十六进制
不同数制间数的转换
R进制数
十进制数
十进制数
R进制数
二、八、十六进制之间的转换
R进制数
=>
十进制数
位权法:把R进制数按位权展开求和
十进制 => R进制
整数转换 小数转换
十进制整数=> R进制整数
余数法:除基数取余法,连续除以基数,并
取其余数,直到商为零,将所得余数 倒序排列即可 示例: 100 -> 八进制
8 100 4 4 1
8 12 8 1 0
结果:144
示例: 97 -> 二进制
2 97 2 48 2 24 2 12 2 6 2 3 2 1 0 1 0 0 0 0 1 1
指令、执行指令3个阶段
取指令 分析指令 执行指令
程序的执行过程
开 始
从存储器取一条指令
分析指令?
执行指令
结束
计算机系统
计算机系统的组成
硬件系统(设备) 软件系统(程序、文档)
计算机硬件系统的组成
硬件
运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备 内存 外存
CPU
主机
外部设备
输入设备
存储器
输出设备
运算器
控制器
例:根据计算机的工作原理描述求解圆面 积的过程

控制输入设备,将数据=〉内存 计算,并将结果=〉内存 控制输出设备,将存储在内存的结果输出到屏幕上。

变量
a
int a , b ; a=1;
ff00
ff01
b=a+1;
b

ff02
ff03
利用C语言描述求解圆面积的过程

通过输入语句,将数据=>变量
原码 反码 补码
原码
原码就是机器数,最高位为符号位,数值部 分是原数的绝对值
反码
正数的反码和原码相同,负数的反码是对 其原码除符号位外各位求反(0变1,1变0)
补码
正数的补码和原码相同,负数的补码是对 其反码最后一位加1
假定一个数在机器中占用8位
+97
原码 反码
0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1
结果为:1100001
十进制小数 => R进制小数
进位法:乘基数取整,连续乘以基数,并取其整
数,直到积为零或达到所要求的精度时, 将所得整数正序排列即可 示例: 0.625 => 二进制
0.625 × 取整数 2 1.250 × 0.25 2 0.50 0.5 × 2 1.0
结果:0.101
二、八与十六进制之间的转换
在计算机中表示小数时根据其小数点位
置是否固定,分为:
定点表示法 浮点表示法

定点表示法
约定小数点隐含地固定在某个位置不变,
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