计算机导论-第3章-数字表示
计算机中数据的表示PPT课件
23 21
…………… 1 …………… 1
二进制数的高位
0 …………… 1
结果：11101100
.
13
小数部分： 0.625*2=1.250• • • • • •1 0.250*2=0.500• • • • • •0 0.500*2=1.000• • • • • •1 得：0.101
（最高位） （最低位）
【字】Word : 由若干个字节组成。
1KB=210B=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB
.
17
3.3计算机的逻辑思维基础
• 人类具有高度发达的大脑，大脑是人类思维活动的物 质基础，而思维是人类智能的集中体现。
• 人脑的思维有逻辑思维、形象思维和灵感思维三种基 本方式。
• 逻辑思维的基础是概念、判断与推理，即将信息抽象 为概念，再根据逻辑规则进行逻辑推理。由于概念可 用符号表示，而逻辑推理可按串行模式进行，这一过 程可以事先写成串行的指令由机器来完成。计算机就 是这样一种用机器模拟人脑逻辑思维的人工智能系统。
.
18
• 现代计算机组成单元的速度是人脑中 神经元速度的几百万倍。因此，计算机 处理问题的速度似乎应当比人脑快的多。 事实上，对于那些推理或运算规则清楚 的可编程问题，计算机确实可以高速有 效地求解，例如弈棋。
•
.
19
• 计算机在数值运算和逻辑运算方面的精确与高速极大 地拓展了人脑的能力。但是计算机在解决与形象思维 和灵感思维相关的问题时，却显得无能为力。例如人 脸识别（婴儿从人群中认出母亲，日本脸谱识别计算 机对有变化人脸显示“不是人”），骑自行车，打网 球等涉及联想或经验的问题，人脑可以从中体会那些 只可意会、不可言传的直觉与经验，可以根据情况灵 活掌握处理问题的规则，从而轻而易举地完成此类任 务，而计算机在这方面则显十分笨拙。
计算机导论第3章。
第3章补充习题答案1. (10111.110)2=(27.6)8 , (10111.110)2=(17.C)16(1001010.101)2= (112.5)8 , (1001010.101)2= (4A.A)162. (17)10=(10001)2 ，(17)10=(21)8 ，(17)10=(11)16(0.5918)10=(0.1001)2 ，(0.5918)10=(0.457)8 (0.5918)10=(0.9780)16(125)10= (1111101)2 ，(125)10= (175)8 ，(125)10= (7D)16(234.125)10=(11101010.001)2 ，(234.125)10=(352.1)8 ，(234.125)10=(DA.2)163. (101011.110)2= (43.75)10 (73.2)8=(59.25)10 (A8C)16= (2700)104.若用二进制数表示所有4位十进制数，至少需要10位二进制数5. (1001)原码是00001001，补码是00001001，反码是00001001，(-1001) 原码是10001001，补码是11110110，反码是11110111(1000) 原码是00001000补码是00001000反码是00001000(-1000) 原码是10001000补码是11111000反码是11110111(+0000) 原码是00000000补码是00000000反码是00000000(-0000) 原码是10000000补码是100000000反码是111111116 1）.[X]原=10111；则头号位1为“-”号，0111为1+2+4=7所以原来的数位-7。
2）.[X]反=10111；则头号位1为“-”号，0111为1000，等于8+0+0+0=8所以原来的数为-8。
3）.[X]补=10111：则头号位1为“-”号，0111要-1等于0110，0110反过来是1001.，1001等于8+0+0+1=9，所以原来的数为-97 YES的ASCII码的二进制是11011010111111010111 ，十进制是896983十六进制是DAFD7COMPUTER的ASCII码的二进制是11000000101100010110000011000011101100111111111000110十进制是6779778085846982 十六进制是18162C18767FC6SIN(3.14、N) 的ASCII码的二进制是110111111111011011011000000011110011011110000101101001010100001 十进制是8069161937298182817十六进制是6FFB6C079BC2D2A18 计算机：计算机是一种能够按照程序对各种数据和信息进行自动处理的电子设备。
计算机导论(黄国兴)
计算机导论
6
计算机的发展
第一代计算机（1946年～1957年） 第二代计算机（1958年～1964年） 第三代计算机（1965年～1971年） 第四代计算机（1972年～今） 第五代计算机
计算机导论
计算机导论
4
计算机的特点
运算速度快 运算精度高 具有记忆能力 具有逻辑判断能力 存储程序
计算机导论
5
计算机的用途
科学计算 数据处理 实时控制 人工智能 娱乐与游戏 计算机辅助工程和辅助教育
问题的符号表示及其处理过程的机械化严格化的固有特性决定了数学是计算机科学与技术学科的重要基础之一数学及其形式化描述严密的表达和计算是计算机科学与技术学科所用的重要工具建立物理符号系统并对其实施变换是计算机科学与技术学科进行问题描述和求解的重要手段
第1章
内容提要
绪论
本章在介绍计算机的定义、分类、特点、用途和发展 等基本概念的基础上，介绍了计算机科学与技术学科的教 育和对计算机科学与技术学科毕业生的基本要求。本章还 分析了信息化社会的基本特征、Internet对信息化社会的 影响以及信息化社会对计算机人才及其知识结构的基本要 求，概要地介绍了计算机科学与技术学科的内涵、知识体 系和研究范畴。通过本章的学习，应理解计算机的基本概 念、信息化社会的特征以及信息化社会对计算机人才的需 求，并初步了解计算机科学技术的研究范畴和作为一名计 算机科学技术专业毕业的学生应具有的知识和能力，明确 今后学习的目标和内容，树立作为一个未来计算机科学技 术工作者的自豪感和责任感。
15
计算机科学与技术学科的教育
计算机科学与技术学科的发展速度是非常快的 , 计
计算机组成原理第三章计算机中的数据表示PPT课件
数值数据—定点数的表示法（补码）
实例：X1 = 0.10110 -0.10110 0.0000 [ X ] 补 =010110 101010 00000
实例：X1 = 10110 -10110 0000 [ X ] 补 =010110 101010 00000
实例：X1 = 0.10110 -0.10110 [ X ] 原= 010110 110110
实例：X1 = 10110 -10110 [ X ] 原= 010110 110110
0.0000 00000
10000 0000 00000 10000
数值数据—定点数的表示法（原码）
性质: 原码为符号位加数的绝对值，0正1负 原码零有两个编码，+0和 -0编码不同 原码难以用于加减运算，但乘除方便 N+1位二进制原码所表示的范围： 小数：MAX=1-2-n ，MIN=﹣（ 1-2-n ） 整数：MAX= 2n-1， MIN=﹣（ 2n-1）
字符编码
用一定位数的二进制数“0”和“1”进行编码 给出。
常用的字符编码ASCII码。 ASCII （American Standard Code
for Information Interchange)
字符编码
7 6 5 4 3 21
ASCII码是美国信息交换标准代码。
(American Standard Code for Information Interchange) 包括0-9十个数字，大小写英文字母 及专用符号等95种可打印字符。
继续推导：
5-2=5+10 （MOD 12）
5+（-2）=5+10 （MOD 12）
-2=10
（MOD 12）
计算机导论课件-3 计算机发展史
第一代计算机主要用于科学研究和工程计算。
1.1.1计算机发展
为二进制，被现代计算机采用。
1804年，法国机械师约瑟夫.雅各发明了可编程织 布机，第一次使用了“穿孔卡片”输入方式。
差分机（巴贝奇，英国，1822年）
是最早采用寄存器来存储数据的计算工具，体现了 早期程序设计的思想，使计算工具由手动机械跃入 自动机械的新时代。
分析机（巴贝奇，英国，1832年）
1975年，美国1BM公司推出了个人计算机PC（ PersonaI Computer），从此，人们对计算机不再 陌生，计算机开始深入到人类生活的各个方面。
电子元件：大规模集成电路
Desktop Microcomputer
局域 网的 诞生
硬件特点
➢引入并行计算机体系结构
第四代软件特点
➢结构化程序设计语言Pascal、c语言出现
第三代计算机的代表是IBM公司花了50亿美元开发 的IBM 360系列。
IBM System/360
IBM System/360 Model 50
IBM System/360 Model 67
IBM System/360
Model 30
33
为了满足中小企业与政府机构日益增多的计算机应 用，第三代计算机出现了小型计算机。
主要缺点：
➢ 存储容量小，至多能存储20个10进制数；
➢ 程序是“外插型”的，为了进行几分钟的计算， 接通各种开关和线路的准备工作就要用几小时。
计算机导论课件-第3章 计算机系统的组成
3.2 计算机硬件系统
3.2.1 中央处理单元
5. CPU的性能参数
（2）外频：CPU的基准频率，决定着整块主板的运行速度。 （3）倍频系数：是指CUP主频和外频之间的相对比例关系。在相同 的外频下，倍频越高，CPU的频率也越高。 （4）缓存：CPU的重要指标之一，其结构和大小对CPU速度的影响 非常大，CPU缓存的运行频率极高，一般与处理器同频运作，其工 作效率远远大于系统内存和硬盘。
目前计算机的基本体系结构与基本作用机制仍然沿用冯·诺伊曼的最 初构思和设计，我们把这种结构称之为冯·诺伊曼体系结构或普林斯顿体 系结构。
冯·诺伊曼体系结构计算机主要有以下两大特征： 1．计算机要执行的指令和需要处理的数据都采用二进制表示； 2．指令与数据必须存储到计算机内部让其自动执行。
冯·诺伊曼结构计算机系统包括硬件系统和软件系统两部分，简称为 硬件和软件。硬件（HardWare）是组成计算机的各种物理设备，由五 大功能部件组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 软件（SoftWare）是指在硬件系统上运行的各类程序、数据及有关资 料的总称，由系统软件和应用软件组成。
2. 软件的特点 从应用的角度看，硬件和软件在逻辑功能上可以等效，既可以
用硬件实现，也可以用软件实现。
3.3 软件系统
2. 软件的特点 与硬件相比，软件有以下特点。 ➢ 软件容易改变或修改。 ➢ 软件易于复制，生产效率高。 ➢ 软件适宜选择多种方法和算法进行比较。 ➢ 软件适宜用在条件判断和控制转移多的情况，适宜实现复杂算法。 ➢ 软件实现的功能不如硬件实现的运行速度快。 ➢ 软件实现在安全性方面不如硬件，不适宜用在安全性要求高的情况。
3.2 计算机硬件系统
计算机中如何表示数字(1-6讲)
计算机中如何表示数字-01机器数与真值机器数就是数值在计算机中的表示形式，真值则是它在现实中的实际数值。
可以这样简单的理解。
因为计算机只能直接识别和处理用0、1两种状态的二进制形式的数据，所以在计算机中无法按人们的日常书写习惯用正、负符号加绝对值来表示数值，而与数字一样采用二进制代码0和1来表示正、负号。
这样在计算机中表示带符号的数值数据时，符号和数均采用了0、1进行了代码化。
这种采用二进制表示形式，连同正负符号一起代码化的数据，称为机器数或者机器码（即，数值在计算机中的二进制表示形式）。
与机器数对应,用正、负符号加绝对值来表示的实际数值称为真值。
根据约定机器数是否存在符号位，机器数可以分为无符号数和带符号数。
无符号数是指计算机字长的所有二进制位均表示数值。
带符号数是指机器数分为符号位和数值两部分，且均采用二进制表示。
一般约定最高位表示符号。
例1-1:10011001作为无符号定点整数时，真值是153；作为带符号定点整数时，第一位是符号位，1代表负号，二进制数10011001的真值是-0011001，转化成十进制是-25。
对于带符号数，根据小数点位置固定与否，又可以分为定点数和浮点数。
在介绍浮点数之前我们要将注意力完全放在定点数上面，要有点耐心，对定点数的理解程度决定了我们对浮点数的理解程度，因为可以将浮点数看成是对定点数的一种应用，以后就会明白了。
好了，先看一看什么是定点数。
定点数约定所有数据的小数点位置均是相同且固定不变的。
计算机中通常使用的定点数有定点小数和定点整数两类。
定点小数：对于一个长度为n位的机器数，定点小数约定小数点在符号位和最高数值位之间，如下数符（最高位，占用1位）. 尾数（剩余n-1位）小数点只是一个约定，是隐含的，不占用空间。
定点整数：对于一个长度为n位的机器数，定点整数约定小数点在最低数值位之后，如下数符（最高位，占用1位）尾数（剩余n-1位）.小数点也是隐含的。
例1-2:下的八位二进制数，我们看看它们所代表的值是多少定点小数：1.1011001 真值=-0.1011001=-0.6953125定点整数：11011001 真值=-1011001=-89真值：127=+1111111 定点整数：01111111真值：-0.125=-0.001 定点小数：1.0010000总结上面的内容，机器数的特点是：1. 符号数值化，0代表正、1代表负。
3计算机导论数值信息表示
整数、实数。。。
数值在计算机中的表示
信息在冯诺依曼体系结构计算机中都是是以 二进制形式表示的，数值信息究竟是如何被表示 的呢？直接存放它们的二进制值不是一个好的解 决方案。 事实上，我们除了要表示一个数的值以外， 还要考虑它的正负号如何表示，小数点如何表示 ，甚至也要考虑如何表示更有利于计算机实现， 如何设计表示的范围更大，如何表示精度更高等 等。
51212807647101b2e161161409611256216141695810十六进制表示法和八进制表示法十六进制表示法和八进制表示法4位2进制可用来表示16进制反之亦然3位2进制可用来表示8进制反之亦然十六进制表示法和八进制表示法十六进制表示法和八进制表示法bitpatternbitpattern00000001001000110100010101100111hexdigithexdigitbitpatternbitpattern10001001101010111100110111101111hexdigithexdigit十六进制表示法和八进制表示法十六进制表示法和八进制表示法bitpatternbitpattern000001010011octdigitoctdigitbitpatternbitpattern100101110111octdigitoctdigit十六进制表示法和八进制表示法十六进制表示法和八进制表示法整数从右向左三位并一位小数从左向右三位并一位八进制二进制一位拆三位一位拆四位整数从右向左四位并一位小数从左向右四位并一位二进制十六进制三位并一位二进制与八进制之间的转换二进制数转换为八进制数
如果一个十进制数既有整数部分，又有小数部
分，则应将整数部分和小数部分分别进行转换。
非十进制数转换为十进制数
位权法:把各非十进制数按权展开，然后求和。 〖 例6 〗 (10110)2 =1×24＋0×23＋1×22 ＋1×21＋0×20 ＝16＋0＋4＋2＋0 ＝（22）10
计算机导论课后习题及参考答案
计算机导论课后习题第一章绪论一、单项选择题1.世界上第一台电子计算机ENIAC诞生于（）。
A．1941年B．1946年C．1949年D．1950年2.世界上首次提出存储程序计算机体系结构的是（）。
A．莫奇莱B．艾仑·图灵C．乔治·布尔D．冯·诺依曼3.世界上第一台电子数字计算机采用的主要逻辑部件是（）。
A．电子管B．晶体管C．继电器D．光电管4.物理器件采用晶体管的计算机被称为（）。
A．第一代计算机B．第二代计算机C．第三代计算机D．第四代计算机5.下列叙述正确的是（）。
A．世界上第一台电子计算机ENIAC,首次实现了“存储程序”方案B．按照计算机的规模，人们把计算机的发展过程分为四个时代C．微型计算机最早出现于第三代计算机中D．冯·诺依曼提出的计算机体系结构奠定了现代计算机结构的理论基础6.计算机最早的应用领域是（）。
A．科学计算B．数据处理C．过程控制D．CAD／CAM／CIMS7.计算机辅助设计的简称是( )。
A．CAD B．CAM C．CAI D．CBE8.当前的计算机一般称为第四代计算机，它所采用的逻辑元件是（）。
A.晶体管B.集成电路C.电子管D.大规模集成电路9.按照计算机用途，可将计算机分为（）。
A．通用计算机和个人计算机B．数字计算机和模拟计算机C．数字计算机和混合计算机D．通用计算机和专用计算机10.计算机中所有信息的存储都采用（）。
A．十进制B．二进制C．八进制D．十六进制11.计算机最主要的工作特点是（）。
A．存储程序与自动控制B．高速度与高精度C．可靠性与可用性D．有记忆能力12.计算机硬件的组成部分主要包括运算器、存储器、输入设备、输出设备和（）。
A．控制器B．显示器C．磁盘驱动器D．鼠标器13.客机、火车票系统属于（）方面的计算机应用。
A．科学计算B．数据处理C．过程控制D．人工智能14.个人计算机属于（）。
A．小巨型机B．小型计算机C．微型计算机D．中型计算机15.计算机之所以能实现自动连续执行，是由于计算机采用了（）工作原理。
计算机导论复习知识点
第一章概述1、计算机的发展从1946年第一台电子计算机ENIAC问世至今已经历了五代的发展历史。
第一台计算机ENIAC诞生于1946年，是电子管计算机；第二代是晶体管计算机；第三代是中小规模集成电路；第四代是大规模集成电路；2、冯·诺依曼原理：存储程序和程序控制的原理3、信息的基本单位●基本概念◆位bit：一位二进制代码，用b表示；是数字信息化的最小单位◆字节Byte：简写为B。
8位二进制数为一个字节，是表示存储容量大小的最基本单位；◆字Word：由字节组成，为字节的整数倍；◆字长●存储容量大小的换算1 B ===8bit; 1KB====1024B ;1MB====1024KB; 1GB===1024MB;1TB===1024GB; 1个汉字===2B；●几种进制数（1）十进制计数制:有0-9十个数码，逢十进一。
用D标记或加下标10（2）二进制计数制:仅有0、1两个数码，逢二进一。
（0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10）用B标记或加下标2（3）八进制计数制:有0-7共8个数码，逢八进一。
（7+1=10）用O标记或加下标8（4）十六进制计数制:有0-9、A、B、C、D、E、F共十六个数码，逢十六进一。
（F+1=10）用H标记或加下标16●几种进制数之间的转换（1）各进位制数转换为十进制数将各进位制数按照其通式展开（个位为0位），计算出结果即可。
（2）十进制数换成二、八、十六进制数10→？整数部分：采用“除—倒取余数法”（一直除到商为0，将得出的余数倒排即为转换结果。
）小数部分：采用“乘—顺取整数部分”（一直除到小数部分为0，将得出的整数部分顺序排列即为转换结果。
）（3）二进制数与八进制数转换⏹2→8采用“三位一并”法：以小数点为基点，向左右两边三位一组转为八进制数，不足三位用0补齐。
⏹8→2采用“一分为三”法。
（4）二进制数与十六进制数转换●2→16采用“四位一并”法：以小数点为基点，向左右两边四位一组转为十六进制数，不足四位用0补齐。
计算机导论(第3版)-1-3章参考答案
第1章习题参考答案1、简要叙述ENIAC之前计算工具的发展历程。
答案:（1）算筹；（2）算盘；（3）计算尺；（4）机械计算机；（5）机电计算机。
对于（3）—（5），列出其代表机型。
2、对比说明第一代至第四代计算机各自的主要特点。
答案:（1）第一代计算机的主要特点：用电子管作为基本元器件；用机器语言或汇编语言编写程序；使用水银延迟线、静电存储管、磁鼓和磁芯作主存储器；输入输出装置主要用穿孔卡片；主要用于科学计算。
（2）第二代计算机的主要特点：用晶体管作为基本元器件；出现了FORTRAN、ALGOL和COBOL 等高级语言；采用磁芯存储器作主存，采用磁盘与磁带作辅存；除了科学计算和数据处理外，开始进入实时过程控制领域；出现了操作系统。
（3）第三代计算机的主要特点：用集成电路作为基本元器件；高级语言得到广泛应用；用半导体存储器取代了磁芯存储器，存储容量大幅度提高；普遍采用了微程序设计技术，设计了具有兼容性的体系结构；系统软件与应用软件都有很大发展，操作系统的功能有很大的提高和完善；出现了成本较低的小型计算机。
（4）第四代计算机的主要特点：用微处理器或超大规模集成电路取代了普通集成电路；计算机的存储容量进一步扩大，开始使用光盘和激光打印机；面向对象程序设计语言得到广泛使用；微型计算机诞生；数据通信、计算机网络、分布式处理有了很大的发展，互联网得到广泛应用。
3、微型计算机是如何发展起来的？微型计算机的快速发展有什么重要意义？答案: 1971年诞生的微处理器是将运算器和控制器集成在一起的大规模/超大规模集成电路芯片，以微处理器为核心再加上存储器和接口芯片，便构成了微型计算机。
1981年IBM公司推出微型计算机IBM PC后，微型计算机得到了快速发展。
微型机的出现及快速发展，才使计算机走进了大大小小的企事业单位和千家万户，也促进了互联网的快速发展和广泛应用。
4、简要说明第五代计算机的含义，如何评价第五代计算机的研究。
计算机导论 第3章 计算机软件系统
二、发展过程
软件的发展受到应用和硬件发展的推劢和制约，其发展过程大致可 分为三个阶段：
第一阶段 1946-1958 第一个程序出现→实用 的高级程序设计语言出 现，这期间重点考虑程 序本身，尚未出现软件 一词。
第二阶段 1956-1968 实用的高级程序设计语 言出现→软件工程出现 ，这期间出现软件一词 ，融程序及其有关的文 档于一体。 软件危机
三、常用的操作系统
操作系统是现代计算机必丌可少的系统软件， 它是计算机的灵魂所在。 1.操作系统的诞生--盘古开天地 最初的操作系统出现在IBM704大型机上. 微型计算机的操作系统则诞生于20世纨70年代-CP/M。它能够进行文件管理，具有磁盘驱劢装置，
可控制磁盘的I/O,显示器的显示以及打印的输出。
UNIX发展简图
UNIX系统的框架结构
5.诱人的小企鹅--Linux 1991年，芬兰赫尔辛基大学的21岁学生Linus Torvolds在学习操作系统时，将自己开发的Linux系统源 程序完整地上传到FTP服务器上，供大家下载测试。
Operating Systems: Design and Implementation Andrew S. Tanenbaum & Albert S. Woodhull
第三阶段 1968以后 软件工程出现→现在， 1968年大西洋公约学 术会议提出软件工程。
三、软件的分类
软件主要分为系统软件和应用软件。 系统软件又分为：操作系统、语言处理系统、数 据库管理系统、软件工具等。 应用软件又包括：应用软件包和用户程序。
系统软件：居于计算机系统中最靠近硬件的 一层，其他软件一般通过系统软件发挥作用。如 操作系统、编译程序、网络软件系统、数据库系 统、人机交互软件系统等。 此外还包括一些支 撑软件，如环境数据库、各种接口软件和工具组 等。 应用软件：特定应用领域专用的软件。
计算机导论PPT第三章_数据存储
10
Example 3.2
将258存储在16位存储单元中. 解：首先将整数转换为二进制 (100000010)2 左边加7个0使总位数满足16位， 即 (0000000100000010)2 再将该整数存储在存储单元中.
17:2611来自Example 3.3
当译解作为无符号整数保存在内存中的位串 00101011时，从输出设备返回什么? 解：使用第2章的解题过程， 二进制整数转换为十进制无符号整数43. 32+8+2+1=43
浮点表示法 Floating-point representation
用于维持正确度或精度的解决方法是使用浮点表示法 . 浮点表示法允许小数点浮动，小数点的左右可以有不同 数量的数码，增加了可存储的实数范围.
i
Figure 3.9 在浮点表示法中的三个部分
浮点表示法由3部分组成：符号、位移量、定点数
3 数据存储
(Data Storage)
17:26 1
教学目标
通过本章的学习，同学们应该能够:
列出计算机中使用的五种数据类型. 描述不同的数据如何以位模式存储在计算机中. 描述整数如何以无符号格式存储在计算机中.
描述整数如何以符号加绝对值格式存储. 描述整数如何以二进制补码格式存储. 描述实数如何以浮点格式存储在计算机中. 描述文本如何通过各种不同的编码系统存储在计算机中. 描述音频如何通过采样、量化和编码存储在计算机中. 描述图像如何通过光栅和矢量图模式存储在计算机中. 描述视频如何以图像随时间变化的表示来存储在计算机中.
i
17:26
Figure 3.4 整数的定点表示法
整数通常使用定点表示法存储在内存中.
计算机导论——以计算思维为导向第4版教学大纲
《计算机导论》教学大纲说明：教师可根据课时和学校特点适当选择、调整教学安排。
一、课程简介实证思维、逻辑思维和计算思维是人类认识世界和改造世界的三大思维。
计算机的出现为人类认识世界和改造世界提供了一种更有效的手段，以计算机技术和计算机科学为基础的计算思维已成为人们必须具备的基础性思维。
如何以计算机思维为切入点，通过重构《大学计算机》的课程体系和知识结构，促进计算思维能力培养，提升大学生综合素质和创新能力是大学计算机课程改革面临的重要课题。
这些不断变化的情况要求对目前《大学计算机》的课程体系进行改革。
所以，如何明确、恰当地将计算思维融入知识体系，培养当代大学生用计算机解决和处理问题的思维和能力，从而提升大学生的综合素质，强化创新实践能力是当前的迫切要求。
1.教学目标(1)基本目标《大学计算机》教学不仅承担着传承知识，更肩负着创新知识的使命。
因此，在传授知识的同时更应培养学生的学习能力、解决问题的能力、交流能力、团队合作能力和创新能力，使他们能更快地适应未来工作的需求。
分层次课程体系体现《大学计算机》课程教学的实效性和针对性, 以“全面提高计算机公共课程教学质量，培养学生良好的信息化素养, 计算思维品质和计算机应用技能，为学生的后续专业学习提供良好的支持”为核心目标。
(2)高级目标研究性教学在培养学生的综合能力的过程中将发挥越来越重要的作用，它将成为综合性实践课程的主要教学方法。
学习的过程是参与的过程，是创造的过程而非盲目接受的过程。
学生积极的思维习惯和探究问题的意识应该在课程教学中得到培养。
在实现基本目标的基础上，实现高级目标：♦提升学习愿望，学习目标；♦增强学生的自我意识；♦运用已有知识学习新事物；♦教授特定领域和特定课程的学习策略；♦潜移默化，完善学生的人格。
2.实践环节实践性教学内容的设置遵循以下原则：(1)课程实验采用集中实验和自主实险相结合的原则。
其中，集中实验根据课程安排到统一的实验室进行实验；自主实验则由学生利用自己的机器或学校内外公有计算机实验室自主完成实验任务。
1.3(4) 计算机中的数制、数据表示解析
空格 ‘0’～‘9’ ‘A’～‘Z’ ‘a’～‘z’
20H 30H～39H 41H～5AH 61H～7AH
32 48～57 65～90 97～122
2. 汉字的编码
(1) 汉字输入码
为用户能够利用西文键盘输入汉字而设计的编码
• 数字编码，如：电报码、区位码
• 字音编码，如：双拼、全拼
101000013acda11600101011010110111010001010111101100110010110057b32c1614数据在计算机中的表示输入设备输出设备数值十二进制转换西文ascii汉字输入码机内码转换声音图像模数转换内存二十进制转换西文字形码汉字字形码数模转换数值西文汉字声音图像141数值数据的表示符号位定点小数小数点定点整数小数点无符号位符号位表示负运算带来问题复杂性54的结果应为1但在计算机中若按照上面讲的符号位同时和数值参加运算则运算如下
- 0：11111111
(2)反码
[X]反=
0X
1|X|
0<=X X<=0
(3)补码
[X]反=
0X
0<=X
+7： 00000111
- 7：11111001
+0：00000000
- 0：00000000
1|X|+1 X<=0
2. 定点数和浮点数表示
定点数
S 小数点 无符号位 小数点 S 定点小数
定点整数
1.3 计算机的数制
进位计数制
十进制
几种常见的进位计数制
二进制 八进制
十六进制
进位计数制： 是一种科学的计数方法，它以累计和进位
的方式进行计数，实现了很少的符号表示 大范围数字的目的。
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Chapter 3 Number RepresentationKnowledge point:3.1 Convert a number from decimal, hexadecimal, and octal to binary notation and vice versa.3.2 Integer representation: unsigned, sign-and-magnitude, one’s complement, and two’s complement.3.3 Excess system.3.4 Floating-point representation.REVIEW QUESTIONS5. What are three methods to represent signed integers? (Knowledge point 3.2)A：Sign-and-Magnitude, One’s Complement, and Two’s Complement.9. Name two uses of unsigned integers. ( Knowledge point 3.2)A：Counting and Addressing.10. What happens when you try to store decimal 130 using sign-and-magnitude representation with an 8-bit allocation? ( Knowledge point 3.2)A：Overflow.11. Compare and contrast the representation of positive integers in sing-and-magnitude, one’s complement, and two’s complement. ( Knowledge point 3.2)A：The representation of positive integers in sing-and-magnitude, one’s complement, and two’s complement is the same.14. Compare and contrast the range of numbers that can be represented in sign-and-magnitude, one’s complement, and two’s complement. ( Knowledge point 3.2)A：Sign-and-Magnitude range –(2N-1-1)～+(2N-1-1)One’s Complement range –(2N-1-1)～+(2N-1-1)Two’s Complement range –(2N-1)～+(2N-1-1)16. What is the primary use of the Excess_X system? ( Knowledge point 3.3)A：The primary use of the Excess_X system is in storing the exponential value of a fraction.17. Why is normalization necessary? ( Knowledge point 3.4)A：A fraction is normalized so that operations are simpler.MULTIPLE-CHOICE QUESTIONS20. The only digits used in the c number system are 0 and 1. ( Knowledge point 3.1)a. decimalb. octalc. binaryd. hexadecimal21. When converting a decimal number to binary, you repeatedly divide by a. ( Knowledge point 3.1)a. 2b. 8c. 10d. 1622. Which of the following is an integer representation method that handles both positive and negative numbers? ( Knowledge point 3.2) da. sign-and-magnitudeb. one’s complementc. two’s complementd. all of the above23. In unsigned integers, a 4-bit allocation allows d nonnegative numbers. ( Knowledge point 3.2)a. 7b. 8c. 15d. 1624. In all signed integer representations, a 4-bit allocation complementation allows bnonnegative numbers. ( Knowledge point 3.2)a. 7b. 8c. 15d. 1625. In c number representation, 1111 in memory represents -0. ( Knowledge point3.2)a. unsigned integersb. signed-and-magnitudec. one’s complementd. two’s complement26. In d number representation, 1111 in memory represents -1. ( Knowledge point3.2)a. unsigned integersb. signed-and-magnitudec. one’s complementd. two’s complement27. In d number representation, there are two representations for 0. ( Knowledge point 3.2)a. sign-and-magnitudeb. one’s complementc. two’s complementd. a and b28. In c number representation, there is one representation for 0. ( Knowledge point3.2)a. unsigned integerb. one’s complementc. two’s complementd. a and c29. If the leftmost bit is 0 in d number representation, then the decimal number is positive. ( Knowledge point 3.2)a. sing-and-magnitudeb. one’s complementc. two’s complementd. all of the above30. If the leftmost bit is 1 in d number representation, then the decimal number is positive. ( Knowledge point 3.2)a. sign-and-magnitudeb. one’s complementc. two’s complementd. none of the above31. Which number representation method is most widely used today for storing numbers in a computer? ( Knowledge point 3.2) ca. sing-and-magnitudeb. one’s complementc. two’s complementd. unsigned integers32. Which number representation method is often used to convert analog signals to digital signals? ( Knowledge point 3.2) da. unsigned integersb. sign-and-magnitudec. one’s complementd. b and c33. Unsigned integers can be used for d. ( Knowledge point 3.2)a. countingb. addressingc. signal processingd. a and b34. Which number representation method is often used to store the exponential value of a fraction? ( Knowledge point 3.3) da. unsigned integersb. one’s complementc. two’s complementd. Excess_X35. In an Excess_X conversion, you a the magic number X to the number to be converted. ( Knowledge point 3.3)a. addb. subtractc. multiplyd. divide36. In Excess_X number representation, what is usually the relationship between X and N, the bit allocation? ( Knowledge point 3.3 ca. X=2N-1b. X=2N+1c. X=2N-1-1d. a or c40. What is the Excess_128 representation of 5? ( Knowledge point 3.3) ca. 00000101b. 10000100c. 10000101d. 1000000141. When a fraction is normalized, there is a b to the left of the decimal point. ( Knowledge point 3.4)a. 0 bitb. 1 bitc. random bit sequenced. a or b42. You multiply a normalized number by d where e is the number of bits that the decimal point moved. ( Knowledge point 3.4)a. 2eb. e/2c. e2d. 2e43. When a fraction is normalized, the computer stores the d. ( Knowledge point 3.4)a. signb. exponentc. mantissad. all of the above44. The precision of the fractional number stored in a computer is defined by the c. ( Knowledge point 3.4)a. signb. exponentc. mantissad. any of the above45. How is the mantissa stored in a computer? ( Knowledge point 3.4) ca. in one’s complementb. in two’s complementc. as an unsigned integerd. in sign-and-magnitude46. An octal digit converted to binary is composed of b bits. ( Knowledge point 3.1)a. 2b. 3c. 4d. 8EXERCISES47.Change the following decimal numbers to 8-bit unsigned integer if possible. ( Knowledge point 3.1)a. 23 00010111b. 121 01111001c. 34 00100010d. 342 Overflow48.Change the following decimal numbers to 16it unsigned integer. ( Knowledge point 3.1)a. 41 0000000000101001b. 411 0000000110011011c. 1234 0000010011010010d. 342 000000010101011049. Change the following decimal numbers to 8-bit sign-and-magnitude integers. ( Knowledge point 3.2)a. 32 00100000b. -101 11100101c. 56 00111000d. 129 Overflow50. Change the following decimal numbers to 16-t sign-and-magnitude integers. ( Knowledge point 3.2)a. 142 0000000010001110b. -180 1000000010110100c. 560 0000001000110000d. 2456 000010011001100052. Change the following decimal numbers to 16-bit one’s complement integers. ( Knowledge point 3.2)a. 162 0000000010100010b. -110 1000000001101110c. 2560 0000101000000000d. 12,123 001011110101101153. Change the following decimal numbers to 8-bit two’s complement integers. ( Knowledge point 3.2)a. -12 11110100b. -101 10011011c. 56 00111000d. 142 Overflow54. Change the following decimal numbers to 16-bit two’s complement integers. ( Knowledge point 3.2)a. 102 0000000001100110b. -179 1111111101001101c. 534 0000001000010110d. 62,056 111100100110100055. Change the following 8-bit unsigned numbers to decimal. ( Knowledge point 3.1)a. 01101011 107b. 10010100 148c. 00000110 6d. 01010000 8056. Change the following 8-bit sign-and-magnitude numbers to decimal. ( Knowledge point3.2)a. 01111011 123b.10110100 -52c.01100011 99d.11010000 -8057. Change the following 8-bit one’s complement numbers to decimal. ( Knowledge point3.2)a.01100011 99b.10000100 -123c.01110011 115d.11000000 -6358. Change the following 8-bit two’s complement numbers to decimal. ( Knowledge point3.2)a.01110111 119b.11111100 -4c.01110100 116d.11001110 -5068. Show the following numbers in 32-bit IEEEformat. ( Knowledge point 3.4)a. -20x1.10001 1 01111111 10001000000000000000000b.+23x1.111111 0 10000010 11111100000000000000000c.+2-4x1.01110011 0 01111011 01110011000000000000000d.-2-5x1.01101000 1 01111010 01101000000000000000000ing the result of the previous problem, show the following numbers in 32-bit IEEE format. ( Knowledge point 3.4)a. 7.1875→111.0011 →22×1.110011 →0 10000001 11001100000000000000000b. 12.640625→1100.101001 →23×1.100101001 →0 10000010 10010100100000000000000 c. -11.40625→-1011.01101 →-23×1.01101101 → 1 10000010 01101101000000000000000d. -0.375→-0.011 →-2-2×1.1 → 1 01111101 10000000000000000000000。