第1章 数据在计算机中的表示
1 计算机中的数制
n
计算机中的数制 计算机中数的表示方法与格式 非数值数据在计算机中的表示方法
n
n
东南大学信息科学与工程学院
1
1.1 计算机中的数制
n
数制：多位数码中,每一位的构成方式，以及从低位到 高位的进位规则
十进制（Decimal）：逢十进一, 0~9 二进制（Binary）：逢二进一, 0,1 八进制（Octal）：逢八进一, 0~7 十六进制（Hexadecimal）：逢十六进一,0~9,A~F N进制：逢N进一
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4
1.1 计算机中的数制
1.1.2 R进制
V = rn−1 × Rn−1 + rn− 2 × Rn− 2 + ⋅⋅ ⋅ + r1 × R1 + r0 × R0 + r−1 × R −1 + r−2 × R−2 + ⋅ ⋅⋅ + r− m × R− m = ∑ ri × Ri
二进制 →十六进制
从低位到高位将每4位二进制数分为一组，并用相应的十六进 制数代换，即可得到对应的十六进制数
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13
1.1 计算机中的数制
(0101 1110. 1011 0001)B ( 5 E. B 1 )H
十六进制 →二进制
将十六进制数的每一位，用等值的4位二进制数代替 ( 8 F. C 6 )H
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2
1.1 计算机中的数制
1.1.1 十进制
n 任意数都由基数（底，Radix）和位权（Weight）构 成 n 用来表示数的数码的集合称为基，该集合的大小称为 基数 n 十进制的基：{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}，基数R=10，位权 10i n 对于任意一个十进制数，可以用计数法(按权展开)表示 为 (V)D=ΣKi×10i 若整数位数为n,小数位数为m,则i=n-1,n-2,…,0,-1,…,m
微机原理第1章-数制
无符号二进制数的除法运算有可能产生溢出，当除数较小时，运算
结果可能超出微处理器为除法运算结果准备的存储空间，从而溢出 。除法溢出时微处理器会产生溢出中断，提醒程序员程序出错。
33
知识点1.3.3
带符号整数的表示方法：
原码、反码、补码
34
带符号数的表示方法
【例1-17】 十进制 +1 -1 ＋79 －79 0 0 二进制 +1 -1 + 1001111 - 1001111 0 0000000 1 0000000 符号数值化 0 0000001 1 0000001 0 1001111 1 1001111
15
2. 十进制数到非十进制数的转换
转换为二进制， 对整数：除2取余； 对小数：乘2取整。
转换为十六进制， 对整数：除16取余； 对小数：乘16取整。
整数部分 小数部分
余数
低位
高位
2 115 2 57 2 28 2 14 2 7 2 3 2 1 0
1 1 0 0 1 1 1
高位
0.75 2 × 1.5 0.5 2 × 1.0
例如：(3FC.6)H =3×162+F×161+C×160+6×16-1 =(1020.375)D
知识点1.2.2
数制转换
14
1. 非十进制转换为十进制
按权表达式展开，再按十进制运算规则求和，即可得到对应的十进制数。
例： (1101.101)2=23+22+2-1+2-3=(13.625)10 (3FC.6)H=3×162+15×161+12×160+6×16-1=(1020.375)D
678.34=6×102+7×101+8×100 +3×10-1+4×10-2
第1章数据在计算机中的表示形式讲义.
数据在计算机中的表示形式
本章主要内容
(1) 机器数与真值的概念 (2) 常见的机器数表示形式 (3) 数的定点表示与浮点表示
1.1 机器数与真值
电子计算机实质上是一个二进制的数字系统，在机器
内部，二进制数总是存放在由具有两种相反状态的存储 元件构成的寄存器或存储单元中，即二进制数码0和1是 由存储元件的两种相反状态来表示的。
① 若定点小数原码序列为x0. x1x2… xn ,则 [x]原= x 0≤x＜1 1-x -1＜x≤0 式中x代表真值，[x]原为原码表示的机器数。 例如：
x＝＋0.1011，则[x]原 =0.1011 x＝－0.1011，则[x]原 =1-(-0.1011)=1+0.1011=1.1011 ② 若定点整数原码序列为x0 x1 x2… xn ，则 [x]原= x 0≤x＜2n 2n - x -2n＜x≤0
例如： x＝＋1011，则[x]原=01011 x＝－1011，则[x]原=24 –(–1011)=10000+1011=11011 对于原码表示，具有如下特点： ① 原码表示中，真值0有两种表示形式。 以定点小数的原码表示为例： [+0]原=0.00…0 [-0]原=1-(-0.00…0)=1+0.00…0=1.00…0 ② 在原码表示中，符号位不是数值的一部分，它们仅是 人为约定（“ 0 为正， 1 为负”），所以符号位在运算 过程中需要单独处理，不能当作数值的一部分直接参 与运算。
移码特点：
1）移码是把真值映射到一个正数域，因此移码的大小 可以直观地反映真值的大小。无论是正数还是负数， 用移码表示后，可以按无符号数比较大小。 2）移码的数值部分与相应的补码各位相同，而符号位 与补码相反。在移码中符号位为0表示真值为负数，符 号位为1表示真值为正数。 3）移码为全0时，它对应的真值最小。 4）真值0在移码中的表示是唯一的，即：
数据结构第1章-答案
一、填空题01、数据结构是一门研究非数值计算的程序设计问题中计算机的(操作对象)以及它们之间的(关系和运算)等的学科。
02、数据结构被形式地定义为(D,R)，其中D是(数据元素)的有限集合，R是D上的(关系)有限集合。
03、数据结构包括数据的(逻辑结构)、数据的(存储结构)和数据的(运算)这三个方面的内容。
04、数据结构按逻辑结构可分为两大类，它们分别是(线性结构)和(非线性结构)。
05、线性结构中元素之间存在(一对一)关系，树形结构中元素之间存在(一对多)关系，图形结构中元素之间存在(多对多)关系。
06、在线性结构中，第一个结点(没有)前驱结点，其余每个结点有且只有1个前驱结点；最后一个结点(没有)后续结点，其余每个结点有且只有1个后续结点。
07、在树形结构中，树根结点没有(前驱)结点，其余每个结点有且只有(1)个前驱结点；叶子结点没有(后续)结点，其余每个结点的后续结点数可以(任意多个)。
08、在图形结构中，每个结点的前驱结点数和后续结点数可以(任意多个)。
09、数据的存储结构可用四种基本的存储方法表示，它们分别是(顺序)、(链式)、(索引)、(散列)。
10、对于给定的n个元素，可以构造出的逻辑结构有(集合)、(线性结构)、(树形结构)、(图状结构)四种。
11、数据的运算最常用的有5种，它们分别是(插入)、(删除)、(修改)、(查找)、(排序)。
12、一个算法的效率可分为(时间)效率和(空间)效率。
13、数据结构中评价算法的两个重要指标是算法的(时间复杂度)和(空间复杂度)。
14、一个数据结构在计算机中的(映射)称为存储结构。
15、算法的五个重要特性是(有穷性)、(确定性)、(可行性)、输入、输出。
16、已知如下程序段for (i=n; i>=1; i--) //语句1{ x++; //语句2for (j=n; j>=i; j--) //语句3y++; //语句4}语句 1 执行的频度为(n+1)；语句2执行的频度为(n)；语句3执行的频度为(n(n+3)/2)；语句4执行的频度为(n(n+1)/2)。
大学计算机基础(第三版)-1
第9章 Access数据库技术基础
第1章 计算机基础知识
计算机的发明和创造是人类文明史的一个具有时代意义的大 事，计算机的应用现今已渗透到人类应用的各个方面，由此人类 和计算机息息相关。 本章向读者介绍了计算机的产生、发展、特点与应用，此外 在本章还将向读者介绍信息（数据））在计算机中的表示方法以 及计算机的安全常识。
图1-1 算筹与算盘
我国酒泉卫星发射基地 建设时用的手摇计算机 手摇计算机
（ 2）软件： 1854年，英国数学家乔治.布尔(George Boole)， 设计了一套符号，表示逻辑理论中的基本概念，并 规定了运算法则，把形式逻辑归结成一种代数运算， 从而建立了逻辑代数，应用逻辑代数可以从理论上 图1-5 乔治· 布尔 解决具有两种电状态的电子管作为计算机的逻辑元 件问题，为现代计算机采用二进制奠定了理论基础。 1936年，英国数学家阿兰.麦席森.图灵(Alan Mathison Turing)，发表的论文《论可计算数及其在 判定问题的应用》，给出了现代电子数字计算机的 数学模型，从理论上论证了通用计算机产生的可能 图1-6阿兰•麦席森•图灵 性。 1945年6月，美籍匈牙利数学家约翰.冯.诺依曼 (John Von Neumann)，首先提出了在计算机中“存 储程序”的概念，奠定了现代计算机的结构和工作 理论。 布尔、图灵和冯.诺依曼如图1-5~图1-7所示。
（ 1）硬件。自古以来，人类就不断地追求先进的计算工具。早在古 代，人们就为了计数和计算发明了算筹、算盘、计算尺、机械计算器、 差分机和分析机等，机械计算机在程序自动控制、系统结构、输入输出 和存储等方面为现代计算机的产生奠定了技术基础，如图1-1~4所示。
图1-2 现代计算尺 图1-4 差分机和分析机 图1-3 帕斯卡机械计算器
计算机组成原理第1章ppt课件
浮点数的表示与运算
浮点数的概念
浮点数是指小数点位置可以浮 动的数，用于表示更大范围、
更高精度的数值。
浮点数的表示方法
通常采用IEEE 754标准表示， 包括符号位、指数位和尾数位 。
浮点数的加减运算
需要进行对阶、尾数加减、规 格化等步骤，同时处理溢出和 舍入等问题。
浮点数的乘除运算
需要设计高效的算法和电路实 现，包括浮点乘法、浮点除法
地址译码器
将地址寄存器中的地址转换为对 应存储单元的选择信号。
存储体
由大量存储单元组成，每个存储 单元可存放一个字节或多个字节 的数据。
读写控制电路
根据CPU的命令控制存储器的读 写操作。
主存储器的性能指标与优化
存储容量
主存储器可以容纳的二进制信息量，通常以字节（Byte）为单位进 行衡量。
存取时间
逻辑门电路
基本逻辑门电路
介绍与门、或门、非门等 基本逻辑门电路的工作原 理和实现方法。
复合逻辑门电路
讲解与非门、或非门、异 或门等复合逻辑门电路的 工作原理和实现方法。
逻辑门电路的应用
介绍逻辑门电路在数字电 路中的应用，如组合逻辑 电路的设计和实现等。
03
计算机中的数据表示
数值数据的表示
定点数表示法
计算机的发展
计算机经历了从机械式计算机、电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算 机到超大规模集成电路计算机的五个发展阶段。
计算机系统的组成
硬件系统
包括中央处理器、存储器、输入 输出设备等，是计算机的物理基
础。
软件系统
包括系统软件和应用软件，是计算 机的逻辑基础。
数据
是计算机处理的对象，包括数值数 据、非数值数据和多媒体数据等。
数据在计算机中的表示
权： 16 0 、 161 、 16 2 数值：3＊ 16 ＋2＊ 16 ＋1＊ 16 =3+32+256=291
0 1 2
★十六进制数码与二进制数码之间的对应 关系
0 8 1 9 2 A 3 B 4 C 5 D 6 E 7 F 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
各种数制间的转换
• 十进制 → 二进制的转换： ⑵降幂法 首先写出要转换的十进制，其次写 出所有小于该数的各位二进制权值，然 后用要转换的十进制数减去与它最相近 的二进制权值，如够减则减去并在相应 位记以1；如不够减则在相应位记以0并 跳此位；如此反复直到该数为0为止。
例8
• 十进制数117.8125D 转换成二进制 计算过程如下： 1、小于N的权值 ：64 32 16 8 4 1 0.5 0.25 0.125 0.0625 117 2、 64 53(a6 1)
由表中可以看出，4位二进制数码的所有不同 组合与全部十六进制数码之间是一一对应的， 1位十六进制数码相当于4位二进制数码。
1.2 各种数制间的转换
各种数制间的转换
• 十进制 → 二进制的转换： ⑴乘除法 整数部分：除2取余(商为0),余数逆向排列 小数部分：乘2取整(积为1),整数顺序排列 以小数点为起点求得整数和小数的各个位
3 十六进制
★十六进制的基为0、1、2、3、4、5、6、 7、8、9、A、B、C、D、E、F共16个 数码 ★基数为16，计数时逢16进位 ★十六进制中各数码的权为16的整数次幂 ★通常用字母H或h标识十六进制数，有 时也用下标16或下标十六标识十六进制 数
第1章 数据的表示与编码 习题与答案
第一章习题一、复习题1、试述数制的概念。
位置化数字系统中，在数字中符号所占据的位置决定了其表示的值。
大多数人使用的数字系统是以10为底的，也就是十进制。
二进制数字系统是最简单的数字系统。
（P21-23）2、列举出你所知道的数字系统。
提示：根据本章内容和自己接触过的情况，也可以上网搜索有关资料。
3、谈谈二进制、八进制和十六进制等数字表示方法各有什么有点和缺点。
八进制就是逢8进位，十六进制就是逢16进位，2、8、16，分别是2的1次方，3次方，4次方。
这三种进制之间可以非常直接地互相转换。
八进制数或十六进制数实际上是缩短了的二进制数，但保持了二进制数的表达特点。
（P23-P25）4、为什么使用二进制计算的时候会出现溢出？因为存储空间大小（即存储单元的位的数量）的限制，可以表达的整数范围是有限的。
二进制补码中两个整数相加的法则是，2个位相加，将进位加到下一列。
如果最左边的列相加后还有进位，则舍弃它。
如果在最高位有进位，那就会产生溢出。
（P29-32）5、反码和补码相对于原码有什么优点？计算机中的数是用原码表示的还是用反码、补码表示的？数值的反码表示法是用最高位存放符号，并将原码的其余各位逐位取反。
反码的取值空间和原码相同且一一对应。
在补码表示法中，正数的补码表示与原码相同，即最高符号位用0表示正，其余位为数值位。
而负数的补码则为它的反码、并在最低有效位（即D0位）加1所形成。
处理器内部默认采用补码表示有符号数。
（P29）6、汉字编码有哪几种？各自的特点是什么？汉字的编码有国际码、机内码等。
在国标码的字符集中共收录了6763个常用汉字和682个非汉字字符，汉字机内码是与ASCII对应的，用二进制对汉字进行的编码。
由于汉字数量多，一般用2个字节来存放汉字的内码，即双字节字符集（double-byte character set，简称DBCS）。
（P36-37）7、图像是如何压缩存储的？哪一种图像占用空间最小，为什么？图形压缩编码的考虑主要由于位图文件体积太大，人们研究通过编码的形式，在保证图像具备一定质量的前提下，缩小图像文件的大小。
大学计算机数据在计算机中的表示(含媒体数据)
视频数据由连续的图像帧组成，采用类似图像编码的方式 进行表示。常见的视频编码格式有H.264、H.265等。
音视频处理
音视频处理包括音频编辑、音效处理、视频剪辑等操作。 常见的音视频处理软件有Audacity、Adobe Premiere等， 它们提供了丰富的音视频编辑和处理功能。
05
数据压缩技术
大学计算机数据在计 算机中的表示(含媒
体数据)
目录
• 计算机数据概述 • 数值型数据的表示 • 非数值型数据的表示 • 媒体数据的表示 • 数据压缩技术 • 数据加密与安全技术
01
计算机数据概述
数据与信息的概念
数据
数据是客观事物的属性、数量、位置及其相互关系的抽象表示，是计算机程序 加工的原料。数据可以是连续的值，比如声音、图像，称为模拟数据。也可以 是离散的，如符号、文字，称为数字数据。
03
非数值型数据的表示
字符的编码与表示
ASCII码
使用7位二进制数表示一个字符，共128个字符，包括英文字母、 数字、标点符号等。
Unicode编码
统一码，使用16位或32位二进制数表示一个字符，可以表示世 界上几乎所有的字符。
UTF-8编码
可变长编码，用1到4个字节表示一个字符，与ASCII码兼容，广 泛应用于网页和网络数据传输。
按表现形式分类
计算机数据可分为数字数据和模拟数据。数字数据是离散的 ，可以表示为二进制数。模拟数据是连续的，可以表示为连 续的电压或电流等模拟信号。
数据在计算机中的表示方法
数值型数据的表示
计算机内部的数值型数据均采用二进制数表示，包括定点数和浮点数两种表示方 法。定点数表示法将数值的整数部分和小数部分分别用固定的位数来表示。浮点 数表示法类似于科学计数法，用阶码和尾数来表示一个数。
微机原理及应用 第一章 计算机基础知识
× 0.6225
×
1.250 2
1 (b-1)
×
0.5 0 2
0 (b-2)
1.0
1 (b-3)
• 0.625 = 0.101B
2. 0.625转换成十六进制数 0.625 × 16 = 10.0 0.625 = 0.AH
3. 208.625 转换成十六进制数 208.625 = D0.AH
（三）二进制与十六进制数之间的转换
第一章 计算机基础知识
1-1 计算机运算基础 1-2 计算机发展与组成 1-3 单片机与嵌入式系统
1-1 计算机运算基础
1-1-1 数制及其转换 1-1-2 计算机中数的表示法 1-1-3 计算机中数的运算方法 1-1-4 计算机中的编码系统
1-1-1 数制及其转换
数制（即计数制）是计数的规则、计数的方式。 进制（即进位计数制）是按不同的进位规则(方式) 计数的 数制。
+0 +0 +0
1
+1 +1 +1
… … ……
127 +127 +127 +127
128 - 0 - 127 -128
… … ……
254 -126 - 1 - 2
255 -127 - 0 - 1
0~255 -127 -127 -128
~+127 ~+127 ~+127
1-1-3 计算机中数的运算方法
• 24=16 ，四位二进制数对应一位十六进制数。 • 举例：
• 3AF.2H = 0011 1010 1111.0010 = 1110101111.001B 3 A F2
• 1111101.11B = 0111 1101.1100 = 7D.CH 7DC
《大学计算机基础》第1章-计算机基础知识
17
1.1.5 计算机的类型
按速度等指标分类
巨型机 大型通用机 微型计算机
工作站 服务器
按用途及使用范围分类
专用计算机 通用计算机
18
1.1.6 计算机的新技术
嵌入式技术
将计算机作为信息处理的部件， 嵌入到应用系统中的一种技术。
网格计算
充分利用成千上万个网络中 的闲置计算机共同参与计算。
中间件技术
9
第三代计算机
采用中、小 规模集成电 路代替了独 立元件晶体 管。
10
将电脑浓缩在一颗芯片上
750,000,000 晶
体
管
数
0.18微米芯片
目
2,300
10微米芯片 4004
奔腾4
11
计算机第一定律——摩尔定律
晶 体 管 数
计算机的CPU性能 每18个月，集成度将翻一番，速度
将提高一倍，而其价格将降低一半。
信息技术 ➢ 联合国教科文组织对信息技术的定义
应用在信息加工和处理中的科学、技术与工 程的训练方法和管理技巧；上述方面的技巧 和应用；计算机及其与人、机的相互作用； 与之相应的社会、经济和文化等诸种事物。
24
现代信息技术的内容和特点
现代信息技术的内容 ➢ 信息基础技术
新材料、新能源、新器件的开发和制造技术
单
位
时
间百
执
万 条
/
行每
的秒
指
令
数
12
1.1.2 计算机发展的几个阶段
根据计算机所采用的物理器件，将计算机的发展 分为四个阶段
第一代
(1946~1958) 电子管
5千~几万（次/秒）
第二代
八年级信息技术上册第一章 计算机系统 第二节 信息在计算机中的表示
第一章计算机系统第二节信息在计算机中的表示【教材分析】本节内容是陕西科学技术出版社初中八年级信息技术教材第一章《计算机系统》的第二节《信息在计算机中的表示》的教学内容，是在学生学习了第一节《计算机系统简介》，了解了计算机系统的基本概念以及主要特点的基础上，进一步去了解数据在计算机中的表示方法以及对字符、汉字的编码的简单了解。
对八年级学生来说，已经具备一些信息技术基础知识。
但是，对于“信息在计算机中的表示”这部分知识还很陌生。
而且，在学生已有的知识体系中，所有的数都是默认为十进制数，八年级学生没有“二进制”等进制的概念。
本节重点介绍了数制、二进制、位与字节以及ASCII码，汉字编码的基础知识。
主要使学生知道“二进制”概念以及在计算机中的应用。
【教学目标】知识目标掌握数制与二进制的概念，初步了解ASCⅡ编码方案，使学生初步认识计算机存储容量单位---字节。
情感目标激发学生对学习计算机的兴趣，从质的方面进一步认识计算机。
情感态度与价值观培养学生有合作学习的意识及会合作，培养协作精神。
【重点难点】重点数据的信息化表示——二进制，位与字节的介绍，ASCII编码介绍。
难点二进制数制概念的理解，以及其在计算机中的应用，位与字节概念的理解。
【教学方法】讲授、归纳、启发、点拨、讨论【教学过程】设问引入：我们从小学一年级就开始学习数学，到现在你一共知道多少个数字？布置任务：每四人一组，讨论你学过的数，并记录下来，写在笔记本上（一人记录）其他人讨论。
小组讨论：一人记录，其他人讨论。
教师提问：请各组派代表到前面写出本组认为的数？学生回答：到前面写出“数“1.许多个2.无数个3.10个（0.1.2.3.4.5.6.7.8.9）教师引导：日常生活中我们使用0-9这10个字符组合表示任意一个数字，这种表示方法是“逢十进一”我们称之为十进制。
人类在长期的生活实践和日常生活中创造了各种表示数的方法，这种数的表示系统就是数制。
例如，我们通常使用的十进制数。
第1章 基础知识-汇编语言程序设计教程-陆遥-清华大学出版社
【例1.8】设x = -1001011，求其8位补码[x]补 。 解： x 为负数，先求其原码 [x]原 = 11001011 符号位不变，数字位按位取反 ↓
[x]反 = 10110100 加1 ↓ 得到x的补码 [x]补 = 10110101
注意：同样位数的补码与原码的数据表示范围不 完全重叠，补码可表示的绝对值最大的负数（即 -2n -1)没有对应的原码。
【例1.1】用8421码计算3+6。
解：
0 0 1 1 …… 3的8421码
+
0 1 1 0 …… 6的8421码
1 0 0 1 …… 9的8421码
【例1.2】用8421码计算5+7。
解：
0 1 0 1 …… 5的8421码
+
0 1 1 1 …… 7的8421码
1 1 0 0 …… 不在正常的8421码范围内
【例1.5】① 若 x = +1011100，则 [x]反 = 01011100 ② 若 x = -0010011，则 [x]反 = 11101100
3）补码表示法
设|x|＜2n，则x的补码被定义为
[x]补 = 2n ＋x (mod 2n)
其中，n为所形成的补码的位数，包括1位符号位 和n-1位数字位。
+
0 1 1 0 …… 对运算结果加6调整
1 0 0 1 0 …… 十进制数12的8421码
【例1.3】用8421码计算8+9。
解：
1 0 0 0 …… 8的8421码
+
1 0 0 1 …… 9的8421码
1 0 0 0 1 …… 运算结果错误
+
0 1 1 0 …… 对运算结果加6调整
第一章微型计算机基础知识
CPU
内容
读写控制
…
1023 10100111
（3）存储器的分类 ROM：只读存储器。 工作时从ROM中读出信息，不能随意改写。 断电后信息不会丢失。ROM常用作程序存储器， 存放已调试好的固定程序和常数。 RAM：随机读写存储器。 能方便读出和改写信息，但失电后信息将不 复存在。 RAM 常用作数据存储器，暂存各种现 场数据、运算结果和正在调试的程序。
指令代码3
… 指令代码n
2、存储器
位 b (bit)：一个二进制位，信息最小单位 字节 B (Byte)：8位为一个字节
字长 W (Word Length)：一个字包含的二 进制位数
（1）存储器结构
存储器功能：存放程序和数据等信息 存储内容：程序或数据的二进制代码 存储地址：存储器每个单元的位置编 号 存储器容量：指存储单元的多少，如 存储器容量为1KB = 1024×8位 1KB存储器 地址 存储内容 0 1 10011010 01101011
微处理器
微处理器是用一片或少数几片大规模集成电路组 成的中央处理器（CPU，Central Processing Unit）。 这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处 理器的基本组成部分有：寄存器堆、运算器、时序控 制电路以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、 执行指令以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操 作，是微型计算机的运算控制部分，它可与存储器和 外围电路芯片组成微型计算机。
第1章 微型计算机基础知识
1.1计算机中的数和数制
一、计算机中的数制 表示:最简单,可靠；运算规则最简单。 （一）二进制数 特点：1．具有两个不同的数字符号，即0和1。 2．逢二进位。 例如： 111．11 （二）十六进制数 特点： 1．具有16个数字符号，采用0～9和A～F。 2．逢16进位 小数点左边的权是16的正次幂 小数点右边的权是16的负次幂
智慧树知到《数据结构》章节测试答案
第1章单元测试1、算法的时间复杂度取决于___。
答案：A和B2、数据在计算机内存中的表示是指（）答案：数据的存储结构3、算法指的是（）答案：求解特定问题的指令有限序列4、在数据结构中，与所使用的计算机无关的数据结构是（）答案：逻辑7、某线性表采用顺序存储结构,每个元素占4个存储单元,首地址为100,则第12个元素的存储地址为( )。
答案：1448、算法能正确地实现预定功能的特性称为算法的（）。
答案：正确性第2章单元测试1、链表不具备的特点是（）。
答案：可随机访问任意一个结点3、线性表的顺序存储表示优于链式存储表示。
答案：错4、顺序存储结构的缺点是不便于修改,插入和删除需要移动很多结点。
答案：对5、在设头、尾指针的单链表中,与长度n有关的操作是( )。
答案：删除最后一个结点6、设指针q指向单链表中结点A,指针p指向单链表中结点A的后继结点B,指针s指向被插入的结点X,则在结点A和结点B间插入结点X的操作序列为( )。
答案：q->next=s; s->next=p;7、对于只在表的首、尾两端进行插入操作的线性表,宜采用的存储结构为( )。
答案：用尾指针表示的循环单链表8、在一个单链表中,若p所指节点不是最后节点,在p之后插入s所指节点,则执行( )。
答案：s->link=p->link;p->link=s;9、在双向链表存储结构中，删除p所指的结点时须修改指针____。
答案：p->next->prior=p->prior; p->prior->next=p->next;10、若事先不知道线性表的长度,则处理线性表时较好的存储结构是( )。
答案：单链表11、向一个有127个元素的顺序表中插入一个新元素并保存,原来顺序不变,平均要移动( )个元素。
答案：63.512、某线性表采用顺序存储结构,每个元素占4个存储单元,首地址为100,则第12个元素的存储地址为( )。
大学计算机基础(第2版)习题参考 答案
内部资料大学计算机基础第（第2版）习题参考答案目录第1章引论 (1)第2章计算机系统 (3)第3章数据在计算机中的表示 (6)第4章操作系统基础 (10)第5章Office2007办公软件 (16)第6章网络技术基础 (21)第6章电子商务（补充习题） (25)第7章信息检索与应用基础 (28)第8章信息安全基础 (32)第9章信息世界中的道德 (36)第10章数值分析 (38)第11章算法与数据结构基础 (39)第12章多媒体技术及应用 (41)第13章信息系统与数据库基础 (44)第1章引论【思考题与习题】一、思考题1．什么是计算机？什么是计算机文化？答：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。
计算机文化，就是人类社会的生存方式因使用计算机而发生根本性变化而产生的一种崭新文化形态，这种崭新的文化形态可以体现为：(1)计算机理论及其技术对自然科学、社会科学的广泛渗透表现的丰富文化内涵；(2)计算机的软、硬件设备，作为人类所创造的物质设备丰富了人类文化的物质设备品种；(3)计算机应用介入人类社会的方方面面，从而创造和形成的科学思想、科学方法、科学精神、价值标准等成为一种崭新的文化观念。
2．计算机的发展历程是怎样的？简述计算机的四个发展阶段。
答：从古到今，大概没有哪一项技术的发展速度可以与计算机相比肩了。
从第一台电子计算机ENIAC诞生后短短的几十年间，计算机的发展突飞猛进。
主要电子器件相继使用了真空电子管，晶体管，中、小规模集成电路和大规模、超大规模集成电路，引起计算机的几次更新换代。
每一次更新换代都使计算机的体积和耗电量大大减小，功能大大增强，应用领域进一步拓宽。
特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现，使得计算机迅速普及，进入了办公室和家庭，在办公室自动化和多媒体应用方面发挥了很大的作用。
目前，计算机的应用已扩展到社会的各个领域。
第1章计算机基础知识
目录
1.1 计算机的发展、分类及用途 1.2 计算机中数据的表示与存储 1.3 计算机硬件系统 1.4 计算机软件系统
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1.1 计算机的发展、分类及用途
自从数学发明以来，人类就离不开计数与计算。但 由于人脑的计算和记忆能力有限，因此复杂的计算就只 能借助功能更强大的外部工具来实现。
19世纪，电子技术的发展取得了巨大的进步， 特别是电子管的发明，把电子理论和电子元器件水 平推到了一个新的高度。同时，数理逻辑、脉冲技 术、信息论、控制论等日趋成熟，为电子计算机的 诞生提供了必要的理论基础和技术条件。
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1.1.2 计算机的分类
按处理的信号划分
数字机 所处理的数据都是以0 和1表示的二进制数字，是 不连续的离散数字，具有 运算速度快、准确、存储 量大等优点，因此适宜科 学计算、信息处理、过程 控制和人工智能等，具有 最广泛的用途。
模拟机 所处理的数据是连续 的，称为模拟量。模拟量 以电信号的幅值来模拟数 值或某物理量的大小。模 拟计算机解题速度快，适 合于解高级的微分方程， 在模拟计算和控制系统中 应用较多。
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1.2.2 计算机中的数制
无论使用哪一种进位计数制，数值的表示都包含两个基本要素：基数和各位的“位权”。
第1章计算机概论
1.3.2 各进制之间的转换
1、 进制和位权 十进制——以10为基数的计数体制 不同数位上的数具有不同的权值10i。 例如：
(333.33)D 位置计数法 =3 102 + 3 101+ 3 100+ 3 10-1 +3 10-2
权 权 权 权 权
10 i
基数
按权展开式
表示相对小数点的位置
神威Ⅰ计算机系统
2000年8月，由我国自主研发的峰值运算速度达到每秒 3840亿浮点结果的高性能计算机神威Ⅰ投入商业运营。我国继 美国、日本之后，已成为第三个具备研制高性能计算机能力的 国家。该系统在当今全世界已投入商业运行的前 500位高性能 计算机中排名第48位。 这个被命名为神威Ⅰ计算机系统的可缩放大规模并行计算 机系统，主要技术指标和性能达到了国际先进水平，是我国在 巨型计算机研制和应用领域取得的重大科研成果，从而打破了 西方某些国家在高性能计算机领域对我国的限制。 神威Ⅰ计算机系统的应用范围主要涉及气象气候、航空航 天、信息安全、石油勘探、生命科学等领域。北京高性能计算 机应用中心在试运行期间，已开发成功多个基于神威Ⅰ计算机 系统的实用化大型应用软件。初步统计，神威Ⅰ计算机系统使 用率达到60%以上，在国民经济建设领域正发挥着积极作用。 如：与我国气象局合作开发的集合数值天气预报系统，在 8小 时内可完成32个样本、10天全球预报；与中科院生物物理所合 作开发的人类基因克隆系统，已完成人类心脏基因克隆运算， 取得了达到国际先进水平的成果。
两种分类方法
1、按功能分类：
①专用计算机
应用于特殊领域，在特定用途下非常有效， 功能单一
②通用计算机 功能齐全，通用性强，用途广泛，但效率 相对专用机低
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• 比特（bit，binary digit的缩写）中文翻译为 “二进位数字”、“二进位” 或简称为 “位”
• 比特只有 2 种取值：0和1，一般无大小之分 • 如同DNA是人体组织的最小单位、原子是物质
的最小组成单位一样，比特是组成数字信息的 最小单位 • 数值、文字、符号、图像、声音、命令······都 可以使用比特来表示
高
● 数据在计算机中使用二进制表示的转换过程 P11图1-3
第1章 数据在计算机中的表示
1.3.2 进位计数制
• R基数 • 数码 •权 • 2进制 B • 8进制 O • 10进制 D • 16进制 H • 规则：逢N进一
第1章 数据在计算机中的表示
• 数制：表示数的方法。 • 如：16两=1市斤（16进制） • 1小时=60分（60进制） • 小学算术5+5=10（10进制） • 计算机中使用的计算1+1=10（二进制）
• 8个比特＝1个字节（byte，用大写B表示） • 计算机内存储器容量的计量单位：
– KB: 1 KB=210字节=1024 B （千字节） – MB: 1 MB=220字节=1024 KB（兆字节） – GB: 1 GB=230字节=1024 MB（吉字节、千兆字节） – TB:பைடு நூலகம்1 TB=240字节=1024 GB（太字节、兆兆字节） • 外存储器容量经常使用10的幂次来计算： – 1MB＝103 KB ＝1 000 KB
从“A”～“Z”、从“a”～“z” 都是顺序排列的，且小写比大 写字母的码值大32
第1章 数据在计算机中的表示
• “a”字符的编码为1100001，对应的十进制数是97；则“b” 的码值是98；
•
“A”字母字符的编码为1000001，对应的十进制数是65；则
“B”的码值是66；
定的规则进行二进制编码才能进入计算机。 字符编码的方法很简单，首先确定需要编码的字符总数，然后将每
一个字符按顺序确定顺序编号，编号值的大小无意义，仅作为识别与 使用这些字符的依据。
例如：字符形式的多少涉及到编码的位数。这如同学生在学校中 必须有一个学号来唯一地表示某个学生；学校的招生规模，决定了学 号的位数。 对西文与汉字字符，由于形式的不同，使用不同的编码。
第1章 数据在计算机中的表示
练习
1. 01110101101B=( )H
2. AFCH=(
)B
第1章 数据在计算机中的表示
进制的加减法
例： • 110+101= • （701）o+（312）o= • （123）D+(FA)H=
第1章 数据在计算机中的表示
1.3.6 字符
字符包括西文字符和中文字符。 由于计算机是以二进制的形式存储和处理的，因此字符也必须按特
第1章 数据在计算机中的表示
ASCII是用7位二进制编码，它可以表示27 =128个字符， 如表所示为７位ASCII代码表。
• 排列次序为d6 d5 d4 d3 d2 dl d0，d6为高位，d0为低位。
➢ NUL～SP和DEL，共34 个字符, 称为非图形字符(又称为控制 字符)
➢ 94个字符称为图形字符 ➢ 在这些字符中，从“0”～“9”、
第1章 数据在计算机中的表示
比特的传输速率
• 传输速率表示每秒钟可传输的二进位数目，常用单位 是： – 比特/秒(b/s)，也称“bps”。如 2400 bps(2400b/s) – 千比特/秒(kb/s)，1kb/s=103比特／秒=1 000 b/s – 兆比特/秒(Mb/s)，1Mb/s=106比特／秒=1 000 kb/s
✓ 在计算机中用8个二进制位存放一个7位的ASCII码， 最高位为0
✓ 7位ASCII码共有128个不同的编码值，其中包括大、小写英文字 母、阿拉伯数字、标点符号及控制符。数字10个，分别是0-9， 大小写英文字母共52个，除此之外的字符有66个 。
第1章 数据在计算机中的表示
• ASCII码中大部分是可打印字符。如 1,2,3,A,B,C,",?等。 还有一部分是不可打印字 符，如beep，会发出声音。 还有一部分是不 可见的字符，如回车，换行，空格。。。。
– 吉比特/秒(Gb/s)，1Gb/s=109比特／秒=1 000 Mb/s – 太比特/秒(Tb/s)，1Tb/s=1012比特／秒=1
000 Gb/s
第1章 数据在计算机中的表示
1.3 数据在计算机中的表示
• 计算机中的数据分为两大类： • 数值数据：+（正号）、 - 、1、 2.5 … • 字符数据：a、b、我、山、【】、/
第1章 数据在计算机中的表示
1. 西文字符的编码
• 用于表示字符的二进制编码称为字符编码
西文字符编码最常用的是ASCII字符编码（American Standard Code for Information Interchange）即美国信息交换标准代码。 ✓ 在计算机中使用最多的是ASCII码（美国标准信息交换码），有7 位（27=128）和8位（28=256）两种，常用的是7位 。国际通用的 是7位码。
第1章 数据在计算机中的表示
1.3.1 计算机采用二进制编码
1．二进制的规律
● 只有0和1两个数码； ● 逢二进一； ● 各位上的权均是2的某次幂。例如对于二进制数1011.01按权展开可写成：
(1011.01)2 ＝ (1×23+0×22+1×21+1×20+0×2–1+1×2–2)10 ＝ (8+2+1+0.25)10 ＝ (11.25)10
2．二进制数的特点
（1）表示容易 （2）运算简单 （3）工作可靠 （4）逻辑性强
第1章 数据在计算机中的表示
3.二进制的缺点
二进制是面向机器的，并不符合人们的习惯；与等价的十进制数相比二进制数 的数位要多得多，因而人们在阅读和书写二进制数时不方便也不直观。
4.为什么要用二进制
● 运算简单、易于物理实现、通用性强、占有空间小、消耗能量小、机器可靠性
第1章 数据在计算机中的表示
1.2 数字技术基础
1.2.1 比特 1.2.2 比特与二进制数 1.2.3 信息在计算机中的表示 1.2.4 比特的运算 1.2.5 小结
第1章 数据在计算机中的表示
1.2.1 信息的基本单位
——比特(bit)
（1）什么是比特 （2）比特的存储 （3）比特的传输
第1章 数据在计算机中的表示
比特的传输
• 信息是可以传输的，信息只有通过传输和交流才能 发挥它的作用
• 在数字通信技术中，信息的传输是通过比特的传输 来实现的
• 近距离传输时：直接将用于表示“0/1”的电信号或 光信号进行传输（称为基带传输），例如： – 计算机读/写移动硬盘中的文件 – 打印机打印某个文档的内容
• 远距离传输或者无线传输时：需要使用调制技术 （参见第4章第1节）
第1章 数据在计算机中的表示
2．十进制整数转换为二进制整数
十进制整数转换为二进制整数，可采用“除以2取余”方法。 例如：将十进制整数89和225分别转换成对应二进制数：
2 89 2 44 2 22 2 11 25 22 21
0
余数 1 0 0 1 1 0 1
即：(89)10=(1011001)2
余数
– 1GB＝106 KB ＝1 000 000 KB – 1TB＝ 109 KB = 1 000 000 000 KB
第1章 数据在计算机中的表示
现象
160GB 的移动硬盘
为什么160GB的硬盘显示出来的容量只有149.05GB？8GB的U盘显示出 来的容量只有7.46GB？
第1章 数据在计算机中的表示
第1章 数据在计算机中的表示
1.3.3 进制之间的转换
1．二进制数转换为十进制数
把一个二进制数转换成十进制数，只需采用“按权展开”方法。 例如： (11011.101)2＝ (1×24+1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3)10
＝ (16+8+2+1+0.5+0.125)10 ＝ (27.625)10
二进制 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
10000
八进制 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20
续表1.2
十六进制 7 8 9 A B C D E F 10
第1章 数据在计算机中的表示
• 2进制16进制 • 16进制2进制 • 对照书上的表完成
第1章 数据在计算机中的表示
比特在计算机中如何表示？
• 在计算机中表示与存储二进位的方法： – 电路的高电平状态或低电平状态(CPU) – 电容的充电状态或放电状态(RAM) – 两种不同的磁化状态(磁盘) – 光盘面上的凹凸状态(光盘) – ···
第1章 数据在计算机中的表示
存储容量的计量单位
• 从最右侧开始，每四位二进制数划为一组，用一位十 六进制数代替，也称为“以四换一”；十六进制数转 换成二进制数时正好相反，一位十六进制数用四位二 进制数来替换，也称“以一换四”。
0110 0101 1101
6
5
D
第1章 数据在计算机中的表示
1.3.5 八进制转换为十六进制
• 二进制表示不方便 • 所以用八进制和十六进制来表示 • 1位8进制=3位二进制 • 1位16进制=4位二进制 • 不足用0补 • P14表1-4
0.68750 ×2
1.37500 ×2
0.75000 ×2
1.50000 ×2
1.00000
整数部分＝0 整数部分＝1 整数部分＝0 整数部分＝1 整数部分＝1