信息处理技术员第一章计算机硬件基础

四、二进制与十六进制的转换
二进制
十六进制 二进制
十六进制
0000
0
1000
8
0001
1
1001
9
0010
2
1010
A
0011
3
1011
B
0100
4
1100
C
0101
5
1101
D
0110
6
1110
E
0111
7
1111
F
1、二进制－>十六进制(四位一组法) 111001B=0011 1001B=39H 1111000111B=0011 1100 0111B=3C7H
2、八进制转化为十进制
(172)8 ＝ 1× 82＋7× 81＋2× 80 ＝ (122)10
❖ 3、十六进制转化为十进制 ❖ (5C)16 ＝ 5×161＋12×160 ＝ (92)10
二、十进制转N进制
❖ 方法: ❖ 将十进制数整数和小数分开转换,再将结
果合并。
❖ 整数部分： 除以基数逆向取余法. ❖ 小数部分： 乘以基数顺向取整法.
第一章 计算机硬件基础
❖ 计算机硬件基础知识历来都是信息处理技术员考试 的一个重点。
❖ 考试大纲中涉及本章的考点如下： ❖ （1）数据运算 ❖ （2）数据表示 ❖ （3）主板的结构 ❖ （4）CPU的组成 ❖ （5）存储器 ❖ （6）常用I/O设备
1.1 计算机概述
❖ 计算机是一种能自动、高速、正确地完成数 值计算、数据处理和实施控制等功能的电子 设备。
例2：四个字节存放一个实数，如：－1×106
0 0101011
10000000
符号位 数值位 阶码 数符
尾数
阶符 0 0000110 1 11111111 11111111 11111111
非数值数据编码
1、ASCII码 最基本、最常用的非数值数据是由字符（汉字字符和西文
字符）组成的。西文字符普遍采用ASCII码表示（P14) ASCII码是美国标准信息交换码(American standard
高速缓存存储器 Cache
❖ 它是位于CPU和主存储器之间，容量较小但 存取速度很高的存储器，用于保存主存储器 中一部分内容的副本。当主机读/写数据时， 首先访问Cache，只有在Cache中不含所需 数据时，CPU才会访问主存，从而很好地解 决了CPU和主存储器的速度不匹配问题。
外部设备
❖ 也称外围设备，简称外设，主要包括输入设 备和输出设备。常用外部设备包括键盘、鼠 标、显示器、打印机、绘图仪及扫描仪等。
2、十六进制－>二进制 (扩展四位法) 2CH=0010 1100B=101100B 62DH=0110 0010 1101B=11000101101B
典型错误 1D2H=001 1101 010B=11101010B
计算机中数据存储单位
1.位：一个二进制位，一个“1”，或者一 个“0”。最小单位，英文名bit
八进制 0 1 2 3 4 5 6 7
1、二进制－>八进制 (三位一组法) 111101001B=111 101 001B=751Q 10110B=010 110B=26Q 11000.11=011 000. 110B=30.6Q
2、八进制－>二进制 (扩展三位法) 345Q=011 100 101B=11100101B 632Q=110 011 010B=110011010B
2.字节：八位为一个字节。英文名Byte，简 写为B , 1Byte=8bit
千字节 KB 1 KB = 1024Byte = 210Byte
兆字节 MB 1 MB = 1024KB
吉字节 GB 1 GB = 1024MB
三、带符号数在计算机内部的表示（P13)
在计算机中，对于n位二进制数将其
最高位作为符号位，0表示正数，1表示负数
值的二进制 反码=原码除符号位外求反 补码=反码+1
❖ 例1：十进制数－5在微机内的存储形式是（D） ❖ A．00000101 B．10000101 ❖ C．11111010 D．11111011
例2：用一个字节表示十进制数-15的补码是
1111 0001
➢ 计算机中数据的存储与编码
数值数据编码
(A2)16＝？
(FF)16＝？
二、十进制转R进制(P11)
方法: 将十进制数整数和小数分开转换,再将
结果合并。
整数部分：整除（基数）逆向取余法. 小数部分：乘基（数）顺向取整法.
❖ 1、十进制转换为二进制
❖ 十进制整数转换：除以2逆向取余
❖ 10D=1010B
❖ 2 10 ❖ 2 5 …0
2 2 …1 2 1 …0
位权：102，101，100，10-1
2、不同数制之间的转换
❖ 一、R进制转十进制 ❖ 方法：按权展开求和。
1、二进制转换为十进制 101B ＝ 1× 22＋0× 21＋1× 20 ＝ 5 D 10101B=1×24+0×23+1×22+0×21+1×20 =21D 111.11B=1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2 =7.75D
定点数 浮点数
整数 小数
有符号整数 无符号整数
非数值数据编码
西文字符 中文字符
声音 图像
视频
数值数据编码
（1）定点数的表示 •定点整数的小数点位置约定在最低位后面 有符号整数：
最高位为符号位，0为正；1为负 无符号整数：
都是数值位，没有符号位。
例：
00100011
8位有符号整数 35
8位无符号整数 35
1.1.3计算机的分类
❖目前计算机种类非常多，按照用途 可以分为通用计算机和专用计算机。 按照运算速度可分为巨型机、大型 机、小型机、工作站和微型计算机。 按照所处理的数据类型可分为模拟 计算机、数字计算机和混合计算机 等。
1.2 数据运算
❖ 二进制是计算机功能得以实现的数字基础， 任何计算机应用中的数据在机器内部都表示 为“0”和“1”组成的二进制代码串，数据 处理最终都将转换为二进制基本运算。
❖ 1946年，世界上第一台计算机ENIAC诞生在 美国，经过60多年的发展，计算机的运算能 力、外形结构及应用领域等都发生了极大的 变化。
❖ 它的诞生、发展和应用彻底改变了人类社会 的生产、生活学习和娱乐方式。
1.1.1 计算机的组成部件
❖ 一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组 成。
❖ 1、 冯·诺依曼提出的设计思路。主要内容如下：
1.2.1 数制及其转换
❖ 1、进位计数制
数制：用一组固定的数字符号和一套统一的规则来 表示数目的方法。常用的进制有：2进制，8进制， 10进制，16进制。
基数：某进制所允许使用的基本数字符号。2，8， 10，16。
位权(数的值不仅取决于数码的大小还取决于它所在 的位置）：基数的i次方。如：
132.5 ＝ 1×102＋3×101＋2×100 ＋5×的10-1 ❖ 基数：10
对值的二进制 ❖ 用1个字节表示 ❖ （12）原码 = 0000 1100 ❖ （-12）原码= 1000 1100 ❖ 用2个字节表示 ❖ （12）原码 = 00000000 00001100 ❖ （-12）原码= 10000000 00001100
2、反码 原码、反码、补码
❖ 正数的反码与原码相同，负数的反码符号位 不变，其余数位取反。
如： 带符号数（有符号数） 01101101 正数 11000110 负数 11101101 负数 01101101 正数 10001111 负数 01110001 正数
数的符号位连同该数值本身一起作为一个数称为机器 数，机器数的二进制编码有原码、反码、补码三种。
原码、反码、补码(P13-14)
1、 原码 ❖ 符号位除外（0正1负），数值部分为该数绝
❖ 控制器负责对指令进行译码，产生一系列控制信号，指挥和 协调计算机的各个部件有序工作码器（ID）③程序计 数器（PC）④微操作信号发生器
2、主存储器
简称主存，用于存放当前执行的程序和需要使用的数 据，存储速度快，CPU可直接访问。
❖ 存储体
❖ 地址译码器
若干重要字符的编码为：
❖ NUL（空） （000 0000）2 = （0）10=（0）16 ❖ 回车（CR） （000 1101）2 = （13）10=（0D）16 ❖ 空格（SP） （010 0000）2 = （32）10=（20）16 ❖ 数字0 （011 0000）2=（48）10=（30）16 ❖ 数字9 （ 57）10=（39）16 ❖ 字母A （ 65）10=（41）16 ❖ 字母Z （ 90）10=（5A）16 ❖ 字母a （ 97）10=（61）16 ❖ 字母z （ 122）10=（7A）16
输出设备（显示器、打印机、绘图仪等）
外存储器（硬盘、软盘、光盘）
软件系统
系统软件（操作系统、语言处理程序、数据 库管理程序、诊断维护程序等）
应用软件（各种MIS系统、Office、Photoshop等）
图 计算机系统的基本组成
2、计算机的硬件系统
❖ 组成计算机的基本部件有运算器、存储器、控制器、输
入设备和输出设备，它们通过总线互连，就构成了计算机的 硬件系统。
❖ 中央处理器（CPU）是运算器和控制器的合称，是硬件的核 心，主要厂家Intel和AMD。
❖ 1、CPU。主要工作时执行指令，按照指令的要求对数据进 行运算和处理，这部分工作由运算器和控制器分工合作完成。
❖ 运算器：由算术逻辑部件（ALU）、寄存器组以及一些控制 电路组成。
10001111 －15(原码）
143
•下列数值能用8位二进制表示的是
A. 257
B. 300
C. 200
D. 29
• 定点小数的小数点约定在最高数值位的前面，符号位的后面。
（2）浮点数(实数）的表示(P15)
浮点数由阶码和尾数两部分组成：
阶符 阶码 数符 尾数
阶码部分
尾数部分
例1：二个字节存放一个整数，如：+11136
❖ 总线：连接计算机中各部件的数据通路。 ❖ 总线包括数据总线(DB)、地址总线(AB)和控
制总线(CB)。
3.计算机的软件系统
❖ 系统软件 ❖ 应用软件
1.1.2计算机的应用
❖ 科学计算 ❖ 自动控制 ❖ 信息处理 ❖ 计算机辅助设计/辅助制造（CAD/CAM） ❖ 辅助教学和医疗 ❖ 人工智能
逆向取余
0 …1
注：除到商为零停止
❖ 十进制小数转换：乘2顺向取整
• （0.125）10＝ （0.001）2
取整
0 0.125 .× 2
0 0.250 ×2
0 0.500 ×2
1
1.000
结束标志
（10.125）10＝（1010.001）2
练习题
❖ 将下列十进制转为二进制，精确到4位小数 (54)10
＝(110110)2
(15.73)10
＝(1111.1011)2
2、十进制转换成八进制 整数部分：除8逆向取余 264D＝？
3、十进制转换成十六进制 整数部分：除16逆向取余 287D＝？ 171D=?
（71）10=(
)2|8|16
三、二进制与八进制的转换
二进制 000 001 010 011 100 101 110 111
❖ （12）反码 = 0000 1100 ❖ （-12）反码= 1111 0011 3、补码 ❖ 正数的补码与原码相同，负数的补码等于反
码加1 ❖ （12）补码=0000 1100 ❖ （-12）补码=1111 0100
原码、反码、补码
正数：原码，反码，补码都相同 负数：原码，符号位除外，数值部分为该数绝对
❖ 1、十进制转换为二进制 ❖ 十进制整数转换：除以2逆向取余 ❖ 10D=1010B
2、八进制转化为十进制
八进制
(172)8 172 O 172 Q
(172)8 ＝ 1× 82＋7× 81＋2× 80 ＝ (122)10
(336)8＝？
3、十六进制转化为十进制
十六进制
(5C)16 5C H
(5C)16 ＝ 5×161＋12×160 ＝ (92)10
code for Information Interchange),是微型计算机 中表示字符的常用编码。 标准的ASCII码是用一个字节表示的，最高位置为“0”， 用7位二进制数编码，总共可以表示128个字符。 ASCII码的新版本是把原来的7位码扩展成8位码，因此 它可以表示256个字符。 教材P207和下页列出了ASCII编码表。其中，每个字符 的列标题为其编码的高三位，行标题为其编码的低四位：
地 址
❖ 地址寄存器
寄 存
器
❖ 数据缓冲寄存器
❖ 读/写控制电路
数
地
据
址 译
存储体
缓 冲
码
寄
器
存
器
读/写控制电路
主存储器结构示意图
外存储器
❖ 也称为辅助存储器，其特点是存储容量大、 成本低，可脱机保存信息，但CPU不可以直 接访问。
❖ 常见的外存储器包括软盘存储器、硬盘存储 器、光盘存储器、移动硬盘以及U盘等。
❖ (1)计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输 出设备五大部分组成。
❖ (2)计算机内部采用二进制数来表示程序和数据。 ❖ (3)采用“存储程序并顺序执行”的原理。
计算机的系统结构
中央处理器
运算器 控制器
硬件系统
主机
内存储器
只读存储器（ROM） 随机读写存储器（RAM）
计算机系统
输入设备（键盘、鼠标、扫描仪、其他） 外部设备