第1章__计算机的发展与运算基础[1]

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1、1.1 计算机的发展与特点计算机的发展与特点1.2 计算机的分类与应用计算机的分类与应用 1.3 计算机中信息的表示计算机中信息的表示 （重点为（重点为几种进位计数制，及进位计数制之几种进位计数制，及进位计数制之间的相互转换。）间的相互转换。）人类社会自从发明了数以后，计算技术人类社会自从发明了数以后，计算技术就在不断地衍生和发展，从古代的简单的就在不断地衍生和发展，从古代的简单的石块、贝壳、绳节计数，到中国唐代的算石块、贝壳、绳节计数，到中国唐代的算盘，到欧洲的手摇计算器，以后又相继出盘，到欧洲的手摇计算器，以后又相继出现了计算尺、袖珍计算器等，直到今天的现了计算尺、袖珍计算器等，直到今天的

2、电子计算机，记录了人类计算工具的发展电子计算机，记录了人类计算工具的发展史。史。诞生日期：诞生日期：1946年年2月月15日日;全名：全名：电子数字积分计算机电子数字积分计算机(ENIAC);运算速度：运算速度：每秒钟能够进行每秒钟能够进行5000次加法运算。次加法运算。电子管数字计算机 逻辑元件采用电子管（真空管）。 使用继电器、磁鼓或延迟线制作内存储器。 外存储器采用纸带、卡片磁带等。 使用机器语言或汇编语言。 运算速度每秒几千次到几万次。晶体管数字计算机 逻辑元件采用晶体管。 使用磁芯存储器制作内存储器。 外存储器采用磁带或磁盘等。 软件使用操作系统，采用高级语言编程。 运算速度每秒几十

3、万次中、小规模集成电路数字计算机 逻辑元件采用中、小规模的集成电路。 内存储器采用了磁芯存储器和半导体存储器。 外存储器采用磁带或磁盘等。 操作系统进一步完善，可采用多种高级程序设计语言编程。 运算速度每秒高达几百万次。大规模、超大规模集成电路数字计算机由微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口电路及系统总线等所组成的计算机，简称微机1.1.2微处理器与微型计算机的发展微处理器与微型计算机的发展1. 第一代微型计算机（第一代微型计算机（19711973年）年） 由由4位或8位微处理器制成的微型机都属于第一代微型计算机。2. 第二代微型计算机（第二代微型计算机（19731

4、978年）年） 软件上首次使用了操作系统，并使用了BASIC、FORTRAN等高级语言，这类仍属于8位的微处理器。3.第三代微型计算机（第三代微型计算机（19781984年）年） 采用16位的微处理器4. 第四代微型计算机（第四代微型计算机（19851992年）年） 随着超大规模集成技术的发展，出现了32位微处理器1.1.2微处理器与微型计算机的发展微处理器与微型计算机的发展5. 第五代微型计算机（第五代微型计算机（1993年年1995年）年） 采用32位处理机6. Itanium(安腾安腾)处理器处理器IA-64结构的开放硬件平台结构的开放硬件平台 Intel、AMD、IBM及Sun等公司先

5、后已设计并推出了多种常用RISC结构的64位微处理器，这些微处理器主要面向服务器和工作站等高端应用，但不兼容一般IP。7. Intel 64结构结构 采用64位处理机8. 多核处理器多核处理器多核（Multi-core）处理器是在一个集成电路芯片上制作了两个或多个处理器执行核心的芯片，其特点是提升了IA-32处理器硬件的多线程能力。通用性强，综合能力强，解决各种问题通用性强，综合能力强，解决各种问题特殊配置，结构简单，解决特定问题特殊配置，结构简单，解决特定问题1. 科学计算科学计算 例如气象资料的及时处理与天气的预报，军事工程的计算等例如气象资料的及时处理与天气的预报，军事工程的计算等2.

6、数据处理数据处理 例如银行用计算机管理和处理账务，企业用计算机管理生产例如银行用计算机管理和处理账务，企业用计算机管理生产、统计报表，商场用计算机进行进、销、存的管理与市场预、统计报表，商场用计算机进行进、销、存的管理与市场预测等。测等。 3. 计算机辅助技术（计算机辅助技术（CAD，CAM，CAI，），） 目前，目前， 广泛应用于机械、建筑、大规模集成电路、电子应广泛应用于机械、建筑、大规模集成电路、电子应用、服装、飞机及汽车等许多行业。用、服装、飞机及汽车等许多行业。 4. 自动控制自动控制 目前，广泛地应用在机械、电力、石油、化工及航天等许目前，广泛地应用在机械、电力、石油、化工及航天等

7、许多行业。多行业。5. 人工智能人工智能 包括智能家居、智能检测、智能控制、智能交通包括智能家居、智能检测、智能控制、智能交通 设备、智能软件、仿生与识别装置、智能化定位与导航系设备、智能软件、仿生与识别装置、智能化定位与导航系统、智能机器人，以及能模拟高水平医学专家进行疾病诊统、智能机器人，以及能模拟高水平医学专家进行疾病诊断的专家系统。断的专家系统。6. 网络应用网络应用 例如网上购物与电子汇款，例如网上购物与电子汇款，POS柜台销售信息网络系统的柜台销售信息网络系统的应用，自动取款机（应用，自动取款机（ATM）是信用卡业务的扩展等；）是信用卡业务的扩展等；7. 多媒体应用多媒体应用1.3

8、.1 几种进位计数制几种进位计数制n1 二进制二进制n 在现代计算机系统中，所指的数据都是在现代计算机系统中，所指的数据都是二进制二进制。n1进位计数制的特点 n（1）基数）基数 n 不同的计数制是以基数(Radix)来区分的，若以r代表基数，则：n r10 为十进制，可使用0，1，2，9共10个数符；n r2 为二进制，可使用0，1共2个数符；n r8 为八进制，可使用0，l，2，7共8个数符；n r16 为十六进制，可使用09,A,B,C,D,E,F共16个数符。n 计数规则：“逢逢 r 进一，借一当进一，借一当 r ” 。n（2）位权值）位权值 n 在任何一种数制中，一个数的每个位置上各

9、有一个“位权值位权值” n 如十进制数：752.657102+5101+2100+610-1+510-2 n “用位权值计数用位权值计数”的原则：每个位置上的数符所表示的数值等于该数符乘以该位置上的位权值。 十进制（十进制（D）：）：(258)10 、 258(D)、 258D、258 二进制（二进制（B）：）： (1010)2 、 1011(B)、 1011B 八进制（八进制（Q）：）： (257)8 、 257(Q)、 257Q 十六进制（十六进制（H）：）： (2A8)16 、 2A8(H)、 2A8H、0A58H2. 基本进位计数制基本进位计数制n二进制计数二进制计数 1、两个特点：第

10、一，选用两个符号（、两个特点：第一，选用两个符号（0和和1）构成；第二，逢）构成；第二，逢二进一。二进一。转化方法：转化方法： 整数部分：整数部分：除以除以 r 取余数，直到商为取余数，直到商为0。然后，。然后，依次将所得余数依次将所得余数从右到左从右到左列。列。 小数部分：小数部分：乘以乘以 r 取整数，依次将所得整数取整数，依次将所得整数从从左到右左到右排列。排列。例例 ：100.345(D) 1100100.01011(B)100(D) = 144(O) = 64(H) = 1100100(B)10025022521226232100010010.34520.69021.3802 0.7

11、60 2 1.520 2 1008128180441100166046161 1.0422. 二进制转八进制二进制转八进制 方法：整数部分：方法：整数部分：从右向左从右向左进行分组。小数部分：进行分组。小数部分：从左向从左向右右进行分组。进行分组。三位一组三位一组，不足，不足三位三位补零。补零。 例：例： 001 101 101 110.110 100(B) = 1556.64(Q) 1 5 5 6 6 43. 八进制转二进制八进制转二进制 方法：每一位八进制数转换为对应的方法：每一位八进制数转换为对应的三位三位二进制数。二进制数。 例：例：144(Q) = 001 100 100(B) 1

12、4 44.二进制转十六进制二进制转十六进制 方法：整数部分：方法：整数部分：从右向左从右向左进行分组。小数部分：进行分组。小数部分：从左向从左向右右进行分组。进行分组。四位一组四位一组，不足，不足四位四位补零。补零。 例：例： 0011 0110 1110.1101 0100 (B) = 36E . D4(H) 3 6 E D 45. 十六进制转二进制十六进制转二进制 方法：每一位八进制数转换为对应的方法：每一位八进制数转换为对应的四位四位二进制数。二进制数。 例：例：2C1D(H) = 0010 1100 0001 1101(B) 2 C 1 D1. 定点数的表示法定点数的表示法符号位小数点

13、定点整数定点整数小数点小数点|N|=2 n 1 10=N=2 n 1例：例：0010 0000 表示表示+0.25； 1010 0000表示表示 0.25。 例：例：0010 0000 表示表示+32； 1010 0000表示表示 32。 例：例：0010 0000 表示表示 32； 1010 0000表示表示160。 无符号整数无符号整数S|N|=0X=0X=0X=0+7： 00000111 +0：00000000 7： 10000111 0：10000000 X原=二二-十进制码（十进制码（BCD码）是一种常用的数字代码，它将码）是一种常用的数字代码，它将每个十进制数用每个十进制数用4位二

14、进制数表示，从而实现了用二进制数位二进制数表示，从而实现了用二进制数表示十进制数。表示十进制数。在计算机中，最常用的在计算机中，最常用的BCD码是码是8421 BCD码。码。 BCD码码 （二（二十进制码十进制码 ）BCD码有多种编码方案，常用的是码有多种编码方案，常用的是8421码。码。十进制数十进制数09的的BCD码则为码则为0000、00011001。 例：例：12=（0001 0010）BCD 345=（0011 0100 0101）BCD2. 字符代码的表示字符代码的表示ASC码（美国信息交换标准代码）码（美国信息交换标准代码） 常用字符有常用字符有128个，编码从个，编码从0到到1

15、27。 空格空格 编码：编码：20H 十进制：十进制：32 09 30H39H 4857 AZ 41H5AH 6590 az 61H7AH 97122 控制字符控制字符：032，127； 普通字符普通字符：94个。个。 3. 汉字的编码汉字的编码汉字输入和输出的过程：汉字输入和输出的过程： 输 入 码 国 标 码 字 形 码 机 内 码 地 址 码 汉 字 输 出 汉 字 输 入 (1) 汉字输入码汉字输入码 音码类：音码类：全拼、双拼、微软拼音、全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能自然码和智能ABC等；等； 形码类：五笔字型法、郑码输入法等形码类：五笔字型法、郑码输入法等 ； 混合码混合码：

16、自然码。自然码。(2) 汉字交换码汉字交换码 为了便于各计算机系统之间能够准确无误地交换汉字为了便于各计算机系统之间能够准确无误地交换汉字信息，必须规定一种专门用于汉字信息交换的统一编码信息，必须规定一种专门用于汉字信息交换的统一编码-汉字交换码。汉字交换码。(3) 汉字机内码汉字机内码国家标准国家标准:信息交换用汉字编码字符集信息交换用汉字编码字符集基本集基本集( (GB2312_80GB2312_80) ) 一级汉字一级汉字(常用字，按拼音排序常用字，按拼音排序)：3755个；个； 二级汉字二级汉字(非常用字非常用字) ：3008个。个。 区位码区位码 GB2312_80将收录的所有汉字将

17、收录的所有汉字与图形符号组成一个与图形符号组成一个94949494的矩阵，的矩阵，矩阵的每一行称为一个矩阵的每一行称为一个“区区”，每一列称为，每一列称为“位位” 。其中前其中前15个区为非汉字的各种个区为非汉字的各种图形符号，从第图形符号，从第1616区开始才是区开始才是汉汉字。字。 区、位分别编号后区、位分别编号后组合在一起就构成一个四位数代码组合在一起就构成一个四位数代码区位码区位码。例：汉字例：汉字“啊啊”的区位码为的区位码为“1601” ，用十六进制表，用十六进制表示为：示为：“1001H” 。 要特别注意，区码和位码是相互独立的。要特别注意，区码和位码是相互独立的。 国标码国标码在

18、某个汉字的在某个汉字的区位码的区码和位码上分别加区位码的区码和位码上分别加20H，便，便构成了这个汉字的构成了这个汉字的国标码国标码。加。加20H是为了避免与基本是为了避免与基本ASC码中的控制码冲突。码中的控制码冲突。 例如，汉字例如，汉字“啊啊”的区位码为：的区位码为：“1001H”、国标码为：、国标码为：“3021H” 机内码机内码 在某个汉字的在某个汉字的国标码国标码的的高位和低位上分别加高位和低位上分别加80H，便，便构成了这个汉字的构成了这个汉字的机内码机内码 。加。加80H是为了避免与英文字符是为了避免与英文字符的的ASC码冲突。码冲突。 汉字字形码通常有点阵描述法，矢量描述法及轮廓描述汉字字形码通常有点阵描述法，矢量描述法及轮廓描述法等。例，点阵表述法：法等。例，点阵表述法：汉字字形点阵的代码汉字字形点阵的代码 1616、2424、3232、4848。 用用1616点阵描述法描述点阵描述法描述“土土”字，其字，其1616点阵字形点阵字形与编码图如下图所示：与编码图如下图所示：