第二章计算机导论
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计算机导论 第2章 计算机基础知识
约定：大写字母“B”表示1个“字节”(byte) ，用小 写的“b”表示1个比特。每个字节包含8个比特，
4
第1章 绪论
数据处理的基本单位
比特的存储
在计算机等数字系统中，比特的存储经常使用一种称为 触发器的双稳态电路来完成。触发器有两个稳定状态，可分 别用来表示0和1，在输入信号的作用下，它可以记录1个比 特。
十六进制
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10
第1章 准备五张卡片，把数字1~31写在如表所示的卡片上。 请哪位同学说一下哪几张卡片上有你的生日？老师就可以知
道你的生日是哪一天。
22
第1章 绪论
十进制数 二进制数
转换方法： 整数和小数放开转换 整数部分：除以2逆序取余 小数部分：乘以2顺序取整
注意：磁盘、U盘、光盘等外存储器制造商采用 1MB=1000KB，1GB=1000000KB来计算其存储容量。
10
第1章 绪论
数据处理的基本单位
比特的传输
在数字通信技术中，数据的传输是通过比特的传输来 实现的。由于是一位一位串行传输的，传输速率的度量单位 是每秒多少比特，经常使用的传输速率单位如下： 比特/秒(b/s)，也称“bps”，如2400 bps(2400b/s)、 9600bps(9600b/s)等。
0
11
1
逻
辑
∧
0 0
乘 ________
0
0 ∧1
________
0
1 ∧0
________
0
1 ∧1
________
1
有0为0，全1 为1
取反运算 :“0”取反后是“1”，“1”取反后是“0”。 如：1101 =0010
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第1章 绪论
数据处理的基本单位
比特的存储
在计算机等数字系统中，比特的存储经常使用一种称为 触发器的双稳态电路来完成。触发器有两个稳定状态，可分 别用来表示0和1，在输入信号的作用下，它可以记录1个比 特。
十六进制
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10
第1章 准备五张卡片，把数字1~31写在如表所示的卡片上。 请哪位同学说一下哪几张卡片上有你的生日？老师就可以知
道你的生日是哪一天。
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第1章 绪论
十进制数 二进制数
转换方法： 整数和小数放开转换 整数部分：除以2逆序取余 小数部分：乘以2顺序取整
注意：磁盘、U盘、光盘等外存储器制造商采用 1MB=1000KB，1GB=1000000KB来计算其存储容量。
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第1章 绪论
数据处理的基本单位
比特的传输
在数字通信技术中，数据的传输是通过比特的传输来 实现的。由于是一位一位串行传输的，传输速率的度量单位 是每秒多少比特，经常使用的传输速率单位如下： 比特/秒(b/s)，也称“bps”，如2400 bps(2400b/s)、 9600bps(9600b/s)等。
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0 0
乘 ________
0
0 ∧1
________
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1
有0为0，全1 为1
取反运算 :“0”取反后是“1”，“1”取反后是“0”。 如：1101 =0010
计算机导论第二章__数制
结果是 (001001001100)2.
23:34
43
二进制-八进制的转换 Binary-octal conversion
Figure 2.11 二进制与八进制的互换
23:34
44
Example 2.21
如何将二进制数(101110010)2转换为八进制数. 解： 每3位一组转换为1位八进制数码. 对照每3位一组等量转换得到八进制数. 101 110 010 结果是 (562)8.
数制字母。
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6
进制 二进制 八进制 十进制 十六进制
符号 B (Binary) O (Octal) D (Decimal)
数码 0~1 0~7 0~9
H (Hexadecimal) 0~9,A~F
23:34
7
十进制系统The decimal system (以10为底)
十进制来源于拉丁词根decem (ten). 在该系统中，底b = 10 ， 用10个符号来表示一个数
23:34
35
Example 2.14
将十进制数0.625转换为二进制数.
该例子显示小数部分如何计算.
23:34
36
Example 2.15
如何将0.634转换为八进制数且精确到小数四位.
结果是 0.634 = (0.5044)8. 注意，乘以8 (以8为底).
23:34
37
Example 2.16
相等的十进制数为N = 512 + 128 + 40 + 6 = 686.
23:34
22
四种位置化系统总结
表2.1是四种位置化系统小结.
23:34
23
表2.2显示了数字0到15在不同的系统中是如何表示的.
计算机导论第二章
厦门大学嘉庚学院 weiying 19
〖 例2-9 〗（1207）8 ＝1×8 3＋2×8 2＋0×8 1＋7×8 0＝512＋128 ＋0＋7 ＝（647）10 〖 例2-10〗（1B2E）16 ＝1×16 3＋B×16 2＋2×16 1＋E×16 0 ＝1×4096＋11×256＋2×16＋14×1 ＝（6958）10
码制
补码表示法：正数的补码与原码相同，负数的 补码为对该数的原码除符号位外各位取反，然 后在最后一位加1。 〖 例2-18 〗设带符号数的真值X=+62和Ｙ=－62 他们的原码和补码分别为： ［Ｘ］原＝0111110 ［Ｘ］补＝0111110 ［Ｙ］原＝1111110 ［Ｙ］补＝1000010
厦门大学嘉庚学院 weiying 25
厦门大学嘉庚学院 weiying 12
十进制整数转换为非十进制整数
除基取余法：“除基取余，先余为低（位），后余为高 （位）”。 〖 例2-1〗 （55）10＝（110111）2 余数 2 55 1 2 27 1 2 13 1 练习：（71）10=（？）2 2 6 0 2 3 1 2 1 1 0
其他进制数精确地表示,这时应根据精
度要求转换到一定的位数为止，作为其
近似值。
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。
厦门大学嘉庚学院 weiying 18
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2-7 〗（10110） 2 ＝1×24 ＋0×23 ＋1×22 ＋1×21 ＋0×20 ＝16＋0＋4＋2 ＋0 ＝（22）10 〖 例2-8 〗（10101.1011） 2 ＝1×24 ＋ 0×23 ＋ 1×22 ＋ 0×21 ＋ 1×20 ＋ 1×21+0×2 －2＋1×2 －3 ＝16＋0＋4＋0＋1＋ 0.5＋0＋0.125 ＝（21.625）10
〖 例2-9 〗（1207）8 ＝1×8 3＋2×8 2＋0×8 1＋7×8 0＝512＋128 ＋0＋7 ＝（647）10 〖 例2-10〗（1B2E）16 ＝1×16 3＋B×16 2＋2×16 1＋E×16 0 ＝1×4096＋11×256＋2×16＋14×1 ＝（6958）10
码制
补码表示法：正数的补码与原码相同，负数的 补码为对该数的原码除符号位外各位取反，然 后在最后一位加1。 〖 例2-18 〗设带符号数的真值X=+62和Ｙ=－62 他们的原码和补码分别为： ［Ｘ］原＝0111110 ［Ｘ］补＝0111110 ［Ｙ］原＝1111110 ［Ｙ］补＝1000010
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十进制整数转换为非十进制整数
除基取余法：“除基取余，先余为低（位），后余为高 （位）”。 〖 例2-1〗 （55）10＝（110111）2 余数 2 55 1 2 27 1 2 13 1 练习：（71）10=（？）2 2 6 0 2 3 1 2 1 1 0
其他进制数精确地表示,这时应根据精
度要求转换到一定的位数为止，作为其
近似值。
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。
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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2-7 〗（10110） 2 ＝1×24 ＋0×23 ＋1×22 ＋1×21 ＋0×20 ＝16＋0＋4＋2 ＋0 ＝（22）10 〖 例2-8 〗（10101.1011） 2 ＝1×24 ＋ 0×23 ＋ 1×22 ＋ 0×21 ＋ 1×20 ＋ 1×21+0×2 －2＋1×2 －3 ＝16＋0＋4＋0＋1＋ 0.5＋0＋0.125 ＝（21.625）10
计算机导论-第二章
A
1
F=A
其逻辑函数表达式为：F= A。 例如A=1， 则F = A = 0。
(4)“与非”门 “与非”门是由“与”门和“非”门两个单 元电路组合而成的逻辑电路，用以实现“与非” 运算。“与非”门的逻辑函数表达式为：F = A B，其逻辑结构和逻辑符号如下图所示。 A & B AB 1 B F=AB A ≥1 F容
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 位和位存储 用位模式表示信息 数的存储 主存储器 海量存储器 数据压缩 通信差错
2.1 位和位存储
• 位的定义：在今天的计算机中，信息是以0 和1的模式编码的，这些数字就称为位(bit)。 比如：“a”的八位模式的ASCⅡ码值是 “01100001”。 • 用位存储的信息有：数值、其他的字符(标 点符号、字母、@、%、&、*、(、)等)
(6)“异或”门 其逻辑函数表达式为：F =Ａ+Ｂ= A B+ＡＢ，异 或门的逻辑符号如下图所示。 A =1 F＝A + B B
对于给定的输入A和B，可以得出F=A + B。 例如：若 A=1，B=0， 则 F= A + B= A B+A B = 1 ·0+ 1 ·0 = 1
2.2 用位模式表示信息
2.1.2门和触发器
1)逻辑电路基础 能实现逻辑运算的电路称为逻辑门电 路(简称门电路)，常用的门电路有“与”门、 “或”门、“非”门、“与非”门、“或非” 门、“异或”门等。由基本门电路可以按逻 辑设计组合成计算机硬件的基本功能电路， 如：触发器、寄存器、计数器、译码器等等。
(1)“与”门 实现“与”运算的单元电路叫“与” 门。“与”门的逻辑符号如图所示： A & F=AB B 其逻辑函数表达式为：F = A B。 例如 A=1，B=0，则 F = A B = 1· = 0 0
计算机导论第2章简明教程PPT课件
第二章 计算机的组成
面向职业 体现系统 重视实践 强化应用
任务1：了解计算机的分类，熟悉计算机系统的组成
4、小型机 小型机是原理类似个人电脑和服务器，而其体系结构 又区别于个人电脑和服务器的一种高性能的计算机。 5、工作站（Workstation） 工作站是一种高端的通用微型计算机，一般具有较强 的信息处理能力，尤其是在图形、图像处理和任务并 行处理方面的能力较强。 常常应用于动画制作、信息服务等领域。
第二章 计算机的组成
面向职业 体现系统 重视实践 强化应用
任务1：了解计算机的分类，熟悉计算机系统的组成
4、输入设备 输入设备是用于向计算机输入数据和信息的设备。
常见输入设备
第二章 计算机的组成
面向职业 体现系统 重视实践 强化应用
任务1：了解计算机的分类，熟悉计算机系统的组成
5、输出设备 输出设备是用于将计算机中的数据输出的设备。它把 各种处理结果数据或信息以数字、字符、图像、声音 等形式表示出来。
第二章 计算机的组成
面向职业 体现系统 重视实践 强化应用
任务1：了解计算机的分类，熟悉计算机系统的组成
6、个人计算机（Personal Computer，简称PC） 个人计算机,俗称个人电脑，是指能够独立运行完成 特定功能的个人计算机。 PC机的特点：是价格便宜，使用方便，软件丰富， 适合办公或家庭使用。 一般来个人计算机分为两大机型：台式机、笔记本电 脑
第二章 计算机的组成
面向职业 体现系统 重视实践 强化应用
任务1：了解计算机的分类，熟悉计算机系统的组成
1、控制器 控制器也称为控制部件，它是计算机的指挥中心， 发出各种控制信息，指挥整个计算机工作。 控制器的实质就是解释程序。 控制器由指令寄存器、程序计数器和操作控制器组成 指令寄存器是用来保存当前正在执行或者即将执行的 指令。 程序计数器用来指出程序中下一条要执行的指令地址 的一种计数器。
计算机导论第2章(2009)
对于提高学生的就业竞争力和对工作的适应性具
有重要作用。
计算机导论(2009)
2.3 计算机专业实践教学体系
实践教学的形式
课程实验
课程设计
科研训练
毕业设计与毕业论文
计算机导论(2009)
2.3 计算机专业实践教学体系
课程实验
与理论教学课程配合的实验课程，主要是以单元实验为 主，辅以适当的综合性实验。
计算机导论(2009)
2.4 本章小结
大学生的主要任务是学习知识、提高能力和培养素质，为事业的成功及 个人才智的展现做好充分准备。 能力主要包括自学能力、自控能力、创新能力、表达能力和组织能力， 素质主要包括品德素质、文化素质、心理素质、专业素质和身体素质。 计算机专业的学生，在比较扎实的掌握计算机基本理论、基本知识及先 进的软硬件开发环境的基础上，要具备较好的程序设计能力、较强的系 统开发及维护能力、较强的网络组建及维护能力，了解计算机领域的发 展趋势。
公共基础课程
专业基础课程
专业课程
计算机导论(2009)
2.2 计算机专业知识体系
数学类课程
高等数学
线性代数
概率统计
离散数学
计算机导论(2009)
2.2 计算机专业知识体系
电子类课程
普通物理
电路分析
数字电路
模拟电路
计算机导论(2009)
2.2 计算机专业知识体系
硬件类课程
计算机组成原理
微型机原理及应用
计算机网络
计算机体系结构
嵌入式系统原理及应用
计算机导论(2009)
2.2 计算机专业知识体系
软件类课程
计算机导论
程序设计语言 数据结构
第2章 计算机硬件-计算机导论(第2版)-微课版-吕云翔-清华大学出版社
总线
• 总线速度是指前端总线的频率。前端总线 是用来与微处理器交换数据的电路，其频 率的高低直接影响着微处理器访问内存的 速度，进而影响着微处理器的性能。目前 前端总线的频率在1000MHz到2100MHz之 间。频率越高代表速度越快。
字长
• 字长是指微处理器能够同时处理的二进制 数的位数。字长取决于ALU中寄存器的大小 以及与之相连接的线路的容量。例如32位 处理器ALU中的寄存器是32位的，可以同时 处理32位数据。字长越长，意味着处理器 在相同的周期可以处理更多的数据。当前 的计算机系统通常使用32位或64位处理器。
指令集
• 有些指令集中包含有需要几个时钟周期才 能完成的复杂指令，拥有这种指令集的微 处理器使用了复杂指令计算机（Complex Instruction Set Computer，简称CISC）技术。 而拥有数量有限且较简单指令集的微处理 器使用了精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，简称RISC）技术。 RISC微处理器执行大部分指令的速度相比 CISC微处理器要快，但完成同样的任务需 要更多的简单指令。目前大多数个人计算 机都采用了CISC处理器，而手持设备大多 数采用的是ARM（Advanced RISC Machines， 高级RISC机器）处理器。
• 只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM） • CMOS • EEPROM
随机访问存储器（RAM）
• RAM中存放了等待CPU处理的原始数据、程 序指令，以及临时存放CPU处理后的结果。 除此之外，RAM中还存储着操作系统的指 令，以控制整个计算机系统的基本功能。
• RAM是易失存的，即需要电来存放、维持 数据。一旦计算机失去电力供应，存放在 RAM中的数据就会立刻永久性消失。
计算机导论 第二章完美总结
常用的数制表示方法
下标法 字母法
2.2.2 数制的表示
下标法
用小括号将要表示的数括起来， 用小括号将要表示的数括起来，然后在右括号外 的右下角写上数制的基数R 的右下角写上数制的基数R。 一般我们用（ 表示不同进制的数据。 一般我们用（ ）角标表示不同进制的数据。 十进制数用（ 表示， 如：十进制数用（ ）10表示， 二进制数用（ 二进制数用（ ）2表示 （1056.78）10，表示1056.78是十进制数 1056.78） 表示1056.78是十进制数 1056.78 756） 表示756 756是八进制数 （756）8，表示756是八进制数 1101.0101是二进制数 1101.0101） 表示1101.0101 （1101.0101）2，表示1101.0101是二进制数
2.2.2 数制的表示
几种进位计数制的表示和运算规则
数制 数码个数 基数 规则 权 形式表示 十进制 0,1,… 0,1,…,9 10 逢十进一 借一当十 10i Decimal 二进制 0,1 2 逢二进一 借一当二 2i Binary 八进制 0,1,… 0,1,…,7 8 逢八进一 借一当八 8i Octal 十六进制 0,1,… 0,1,…,9, A,B,C,D,E,F 16 逢十六进一 借一当十六 16i Hexadecimal
2.2.3 数制之间的转换
例：将（0.706）D转换为二进制数。
0.706 × 2 = 1.412 • • • • • •1 • • • • • •b−1 0.412 × 2 = 0.824 • • • • • •0 • • • • • •b− 2 0.824 × 2 = 1.648 • • • • • •1 • • • • • •b−3 0.648 × 2 = 1.296 • • • • • •1 • • • • • •b− 4 0.296 × 2 = 0.592 • • • • • •0 • • • • • •b−5 0.592 × 2 = 1.184 • • • • • •1 • • • • • •b−6 0.184 × 2 = 0.368 • • • • • •0 • • • • • •b−7 0.368 × 2 = 0.736 • • • • • •0 • • • • • •b−8 0.736 × 2 = 1.472 • • • • • •1 • • • • • •b−9
计算机导论第2章(新)
第二章
Windows XP操作系统 操作系统
§1 Windows XP文件操作 文件操作 §2 Windows XP控制面板 控制面板 §3 Windows XP附件 附件
2
文件操作 §1 Windows XP文件操作 文件
第 二 章 Windows XP Windows XP 任务1： 盘根目录下新建一个名为“ 任务 ：在D盘根目录下新建一个名为“练习”的 盘根目录下新建一个名为 练习” 文件夹，并将该文件夹设成共享文件夹， 文件夹，并将该文件夹设成共享文件夹，共享 名为“我的共享” 名为“我的共享”。在计算机中查找 “calc.exe” 文件，将该文件复制到“练习”文件夹中， 文件，将该文件复制到“练习”文件夹中，并 重命名为“计算器.exe”。在“练习”文件夹中 练习” 重命名为“计算器 。 新建文本文件“作业.txt”和文件夹“doc”，将 和文件夹“ 新建文本文件“作业 和文件夹 ， “作业.txt”文件移动到 文件夹中，并将“计 作业 文件移动到doc文件夹中，并将“ 文件移动到 文件夹中 算器.exe”文件复制到文件夹 中。将“作 文件复制到文件夹doc中 算器 文件复制到文件夹 业.txt”文件设置为 文件设置为
15
文件操作 §1 Windows XP文件操作 文件
第 二 章 Windows XP Windows XP 文档窗口的活动范围仅限于所属应用程序窗口工 作空间内部。 作空间内部。 文档窗口内也有“最大化”按钮及“最小化” 文档窗口内也有“最大化”按钮及“最小化”按 钮。 文档窗口没有自己的菜单栏， 文档窗口没有自己的菜单栏，它与应用程序窗口 共用菜单栏。 共用菜单栏。 ③对话框窗口 Windows与用户通信的窗口 Windows与用户通信的窗口 常见的组件有： 常见的组件有： 标签页、文本框、复选框、单选按钮、旋转按钮、 标签页、 文本框、 复选框、 单选按钮、 旋转按钮、 滚动条、组合框、下拉式列表框、树形列表框、 滚动条 、 组合框 、 下拉式列表框、 树形列表框 、 16 命令按钮等，如下页图所示。 命令按钮等，如下页图所示。
计算机导论第二章
How many bits are needed in a bit pattern to represent a symbol in a language? It depends on how many symbols are in the set.
2.3 Representing Data---Text
EBCDIC---8 bits Unicode---16 bits ISO—International Organization for Standardization—32 bits
汉字编码
汉字 输入
输入码
国标码
机内码
地址码
字形码
汉字 输出
图：汉字信息处理系统的模型
汉字输入码：由输入设备产生的汉字编码，分为音码类和形
2.3 Representing Data---Text
The following highlights some features of ASCII code: It uses a 7-bit pattern ranging from 0000000 to 1111111. There are 31 control(nonprintable) characters. The numeric character(0 to 9) are coded before letters. The uppercase letters(A…Z) come before the lowercase letters(a…z).
Note: The computer industry uses the term “multimedia” to define information that contains numbers, text, images, audio, and video.
计算机导论(第5版 方英兰)第2章 算法基础
数赋给r； ③ 先将n的值赋给m，再将
r的值赋给n； ④ 如果r=0，返回m的值
作为结果，过程结束， 否则进入②。
自然语言
流程图
euclid(m，n) do
r:= m mod n; m:=n; n:=r while r≠0 return m;
伪代码
2.2.4 算法结构
当型循环
循环结构
直到型循环
选择结构
如何设计算法，常用的算法设计方法有分治递归、贪心法、回溯法、动态规划、分支限界等； 对给定算法，如何分析它的效率和性能。
小结
汉诺塔问题
旅行商问题
排序问题
n皇后问题
学习算法的意义
小结
算法研究的典型例子
计算领域最重要的问题类型
学习算法的意义
第2章 算法基础
2.2 算法初步
1
算法概念
3
算法描述
5
算法设计方法
11
5
1
5个
1个
4个
3个
2.2.5 算法设计方法
走不通，就掉头
回溯法：也称“万能算法”。求解过程相当于在所有可能解构成的解空间树中
搜索满足约束条件的解。
【例】4皇后问题。 1
1 . .2
1 2
....
1 2
.3
(a)
(b)
1
1
2
3
....
(e)
(f)
(c) 1 . . .2
(g)
(d)
1 2
3 . .4
设有n个城市，已知任意两城市间的距离，现有一推销员想从某一城市出发经 过每一城市（且只经过一次）最后又回到出发点，问如何找一条最短路径？
AE D CB F A
r的值赋给n； ④ 如果r=0，返回m的值
作为结果，过程结束， 否则进入②。
自然语言
流程图
euclid(m，n) do
r:= m mod n; m:=n; n:=r while r≠0 return m;
伪代码
2.2.4 算法结构
当型循环
循环结构
直到型循环
选择结构
如何设计算法，常用的算法设计方法有分治递归、贪心法、回溯法、动态规划、分支限界等； 对给定算法，如何分析它的效率和性能。
小结
汉诺塔问题
旅行商问题
排序问题
n皇后问题
学习算法的意义
小结
算法研究的典型例子
计算领域最重要的问题类型
学习算法的意义
第2章 算法基础
2.2 算法初步
1
算法概念
3
算法描述
5
算法设计方法
11
5
1
5个
1个
4个
3个
2.2.5 算法设计方法
走不通，就掉头
回溯法：也称“万能算法”。求解过程相当于在所有可能解构成的解空间树中
搜索满足约束条件的解。
【例】4皇后问题。 1
1 . .2
1 2
....
1 2
.3
(a)
(b)
1
1
2
3
....
(e)
(f)
(c) 1 . . .2
(g)
(d)
1 2
3 . .4
设有n个城市，已知任意两城市间的距离，现有一推销员想从某一城市出发经 过每一城市（且只经过一次）最后又回到出发点，问如何找一条最短路径？
AE D CB F A
计算机科学导论第二章
特点： ➢ 无溢出的情况下，补码的运算简单，能
获得正确结果。 ➢ 与原码相比较，补码在正数轴方向上表
示数的范围与原码相同，但在负数轴方 向上补码表示范围比原码增大了一个单 位。
22
机器数的表示法
正数 负数
范 围 （ n 位 ） 正0
负0
原 0数值 1绝对值 码
-（２ｎ-１－ １）～
+（２ｎ-１ － １）
20
机器数的表示法
反码：一个二进制数，若以2n-1为模，它 的补码称为反码（1补码）。
特点： ➢ 进行加减运算时，若在最高位有进位，则
要在最低位＋1，此时要多进行一次加法 运算，增加了复杂性，又影响了速度，因 此很少使用。
21
机器数的表示法
补码：一个二进制数，若以2n为模，它 的补码称为补码（2补码）。
9
其它进制转换为十进制
方法：按进位计数制（位置计数法）展开计算 后得到十进制
例1：将二进制数1101.101转换为十进制数 解：
（1011.101）2 =1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3 =8+0+2+1+0.5+0+0.125 =11.625
10
其它进制转换为十进制
计算机中，数是用物理器件的状态表示的，二进 制只有两种状态（0，1），容易用电路表示。电 位的高低，脉冲的有无，电路的通断等都可表示。
二进制运算规则简单，容易用数字逻辑电路实现。 二进制可方便的表示逻辑值，进行逻辑运算。
17
计算机中的数的表示
机器数：一个带符号数在机器中的表示形式。 最高位定义为符号位，“0”表示正数，“1” 表示负数。如： 01100000B，10110000B称机器数
获得正确结果。 ➢ 与原码相比较，补码在正数轴方向上表
示数的范围与原码相同，但在负数轴方 向上补码表示范围比原码增大了一个单 位。
22
机器数的表示法
正数 负数
范 围 （ n 位 ） 正0
负0
原 0数值 1绝对值 码
-（２ｎ-１－ １）～
+（２ｎ-１ － １）
20
机器数的表示法
反码：一个二进制数，若以2n-1为模，它 的补码称为反码（1补码）。
特点： ➢ 进行加减运算时，若在最高位有进位，则
要在最低位＋1，此时要多进行一次加法 运算，增加了复杂性，又影响了速度，因 此很少使用。
21
机器数的表示法
补码：一个二进制数，若以2n为模，它 的补码称为补码（2补码）。
9
其它进制转换为十进制
方法：按进位计数制（位置计数法）展开计算 后得到十进制
例1：将二进制数1101.101转换为十进制数 解：
（1011.101）2 =1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3 =8+0+2+1+0.5+0+0.125 =11.625
10
其它进制转换为十进制
计算机中，数是用物理器件的状态表示的，二进 制只有两种状态（0，1），容易用电路表示。电 位的高低，脉冲的有无，电路的通断等都可表示。
二进制运算规则简单，容易用数字逻辑电路实现。 二进制可方便的表示逻辑值，进行逻辑运算。
17
计算机中的数的表示
机器数：一个带符号数在机器中的表示形式。 最高位定义为符号位，“0”表示正数，“1” 表示负数。如： 01100000B，10110000B称机器数
计算机导论精品PPT-第二章 计算机基础知识
2.2.5 输出设备
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2.2.5 输出设备
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计算机导论
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计算机基础知识
2.2.6 主板
主要功能
提供插接各种功能卡的插槽。 各种常用外部设备提供通用接口。
主要组成部分
芯片 扩展槽 对外接口
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2.5.2 按层次组织文件
逐层建立文件夹，并把 不同文件放入不同的文 件夹。 提高文件管理效率和存 储空间利用率。
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小 结：
1. 计算机基本组成 2. 计算机工作原理 3. 硬件子系统 4. 软件子系统 5. 数据表示和数据存储
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计 算 机 导 论
2 计算机基础知识
计算机基础知识
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
计算机导论
计算机的基本组成及工作原理 计算机硬件子系统 计算机软件子系统 数据表示
数据存储
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计算机基础知识
2.1 计算机的基本组成及工作原理 2.1.1 计算机的基本组成
存储器 控制器 运算器
计算机导论
电子与信息工程学院
计算机基础知识
2.2.7 总线
主要功能
多个功能部件共享的信息传输线称为总 线。 采用总线结构便于部件和设备的扩充， 使用统一的总线标准，不同设备间互连 将更容易实现。
计算机导论
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计算机基础知识
2.3 计算机软件子系统 2.3.1 系统软件
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2.2.5 输出设备
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2.2.6 主板
主要功能
提供插接各种功能卡的插槽。 各种常用外部设备提供通用接口。
主要组成部分
芯片 扩展槽 对外接口
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2.5.2 按层次组织文件
逐层建立文件夹，并把 不同文件放入不同的文 件夹。 提高文件管理效率和存 储空间利用率。
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小 结：
1. 计算机基本组成 2. 计算机工作原理 3. 硬件子系统 4. 软件子系统 5. 数据表示和数据存储
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2 计算机基础知识
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2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
计算机导论
计算机的基本组成及工作原理 计算机硬件子系统 计算机软件子系统 数据表示
数据存储
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2.1 计算机的基本组成及工作原理 2.1.1 计算机的基本组成
存储器 控制器 运算器
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2.2.7 总线
主要功能
多个功能部件共享的信息传输线称为总 线。 采用总线结构便于部件和设备的扩充， 使用统一的总线标准，不同设备间互连 将更容易实现。
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2.3 计算机软件子系统 2.3.1 系统软件
计算机导论-第2章 计算机结构
单击此处添课程名
外围设备
• 外围设备是指计算机系统中除了CPU和主存之外的那 些用来加强计算机功能的设备
• 交互设备：
• 用于计算机和用户的交互，例如触摸屏、打印机、视频显示终端
单击此处添课程名 等。视频显示终端包括显示器和键盘，还有其它的设备，如鼠标。
• 存储设备：
• 用于存储数据，如磁盘和磁带设备。
指令系统(3)
• CISC
• 采用微程序设计方法实现指令的控制器 • 减轻编程的工作量，缩短程序代码
单击此处添课程名 • 由于大量的复杂指令、可变的指令长度、多种的寻址 方式，大大增加了解码的难度，代码难以优化，执行 效率低
指令系统(4)
• RISC
• IBM370CISC系统占总指令数仅20%的简单指令在程序调用 中占了80%，而占指令数80%的复杂指令却只有20%的机 会用到
• 存储器的层次结构
• 局部性原理 （Principle of Locality）
• 时间局部性
单击此处添课程名 （Spatial Locality）
• 空间局部性 （Temporal Locality）
存储系统 (2)
• 基本概念
• 命中率（Hit Rate） • 失配率（Miss Rate）
单击此处添课程名 • 命中时间（Hit Time）
流水线技术(1)
• 流水技术的特点：
• 一条流水线由流水段组成，流水段的数目称为流水线的深 度；
• 每个流水段有专门的功能部件对指令进行某种加工；
单击此处添课程名 • 各流水段所需时间是一样的，这样才能同步符合流水节拍；
• 流水线工作阶段可分为建立、满载和排空三个阶段； • 在理想情况下，当流水线充满后，每隔Δt时间即一个流水
外围设备
• 外围设备是指计算机系统中除了CPU和主存之外的那 些用来加强计算机功能的设备
• 交互设备：
• 用于计算机和用户的交互，例如触摸屏、打印机、视频显示终端
单击此处添课程名 等。视频显示终端包括显示器和键盘，还有其它的设备，如鼠标。
• 存储设备：
• 用于存储数据，如磁盘和磁带设备。
指令系统(3)
• CISC
• 采用微程序设计方法实现指令的控制器 • 减轻编程的工作量，缩短程序代码
单击此处添课程名 • 由于大量的复杂指令、可变的指令长度、多种的寻址 方式，大大增加了解码的难度，代码难以优化，执行 效率低
指令系统(4)
• RISC
• IBM370CISC系统占总指令数仅20%的简单指令在程序调用 中占了80%，而占指令数80%的复杂指令却只有20%的机 会用到
• 存储器的层次结构
• 局部性原理 （Principle of Locality）
• 时间局部性
单击此处添课程名 （Spatial Locality）
• 空间局部性 （Temporal Locality）
存储系统 (2)
• 基本概念
• 命中率（Hit Rate） • 失配率（Miss Rate）
单击此处添课程名 • 命中时间（Hit Time）
流水线技术(1)
• 流水技术的特点：
• 一条流水线由流水段组成，流水段的数目称为流水线的深 度；
• 每个流水段有专门的功能部件对指令进行某种加工；
单击此处添课程名 • 各流水段所需时间是一样的，这样才能同步符合流水节拍；
• 流水线工作阶段可分为建立、满载和排空三个阶段； • 在理想情况下，当流水线充满后，每隔Δt时间即一个流水
计算机导论2
图灵机就是这样的一个计算模型。
Church 已经证明：图灵机、递归函数、λ演算和 Post系 统这四种计算模型是等价的。这意味着，人们可以选择 最合适的计算模型来确定一个任务是否可计算。
4
计算机导论 - Introduction to Computers
图灵机
一个图灵机包括三个部分：
一条无限长的带：带上划上格子，每个格子中可以写一个 符号；所有允许出现的符号属于一个预先规定好的字母表。
计算机导论
(Introduction to Computers)
第二章 什么是计算？
1
计算机导论 - Introduction to Computers
什么是计算（Computing）？
直观的计算：数的加减乘除；函数的微分、积分；微分 方程的求解；定理的证明推导；等等。 计算的实质：从一个符号序列 A（输入）得出另一个符号 序列 B（输出）。
当前机器状态：q3
指令各部分的合作： 1）在当前机器状态下 2）判断读入的符号 3）写一个符号 4）控制读写头动作 5）设置下一机器状态
19
计算机导论 - Introduction to Computers
用图灵机来进行计算
例1：
读写头
带
1
1
1
1
1
1
1
控制器 程序 q1 q1 q2 q2 q3 q3 1 b 1 b 1 b 1 1 1 b b b R R R L H H q1 q2 q2 q3 q3 q3
当前机器状态：q3
指令各部分的合作： 1）在当前机器状态下 2）判断读入的符号 3）写一个符号 4）控制读写头动作 5）设置下一机器状态
计算机导论 第二章 基本数据与存储期末测试习题与答案
1、在计算机中，信息的存放与处理采用（）。
A.十进制B.ASCII码C.十六进制D.二进制正确答案：D2、下列4组数依次为二进制数、八进制数和十六进制数，符合这个要求的是（）。
A.11，78，19B.12，80，10C.11，77，19D.12, 77，10正确答案：C3、对两个二进制数1与1分别进行算术加、逻辑或运算，其结果用二进制形式分别表示为（）。
A.1、1B.1、10C.10、10D.10、1正确答案：D4、下列数中最大的数是（）。
A.11011000.01BB.215.79DC.267.46QD.D9.4AH5、一个数是152，它与6AH等值，该数是（）。
A.十六进制数B.十进制数C.八进制数D.二进制数正确答案：C6、在同一汉字系统中，用拼音、五笔输入等不同的汉字输入方式输入的同一汉字，其机内码是（）。
A.与其字形码相同B.相同的C.不同的D.不一定正确答案：B7、存储一个24*24点阵的汉字字形码需要（）个字节。
A.72B.48C.16D.24正确答案：A8、一般说来，要求声音的质量越高，则（）。
A.量化级数越高和采样频率越低B.量化级数越低和采样频率越高C.量化级数越高和采样频率越高D.量化级数越低和采样频率越低9、在数字视频信息获取与处理过程中，正确的处理顺序是（）。
A.采样、D/A变换、压缩、存储、解压缩、A/D变换B.采样、压缩、A/D变换、存储、解压缩、D/A变换C.A/D变换、采样、压缩、存储、解压缩、D/A变换D.采样、A/D变换、压缩、存储、解压缩、D/A变换正确答案：D10、JPEG是（）图像压缩编码标准。
A.矢量B.静态C.点阵D.动态正确答案：B二、多选题1、以下说法正确的是（）。
A.十进制可以精确的转换为二进制B.文字不能在计算机中直接存储C.相比于十进制，二进制更容易转换为十六进制D.字体不同，文字的字形码一定不同正确答案：B、C、D2、下列（）是图像和视频编码的国际标准。
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数字系统
学习内容
定义数据类型
数据在计算机内部的存储模式
了解文本\数字\图像\视频\音频之间的差异
二进制、八进制和十六进制的表示方法及其之间的转换
2.1
DATA TYPES
不同类型的数据
数据
在计算机中，数据是使用二进制系统来表示的。
在这种系统中，位模式（一系列的0和1）
被用来表示数。
代码
不同的位模式集合被设计用于表示文本符号，每一个集合被称为代码。
表示符号的过程----编码。
编码与解码的例子
2.2
DATA INSIDE
THE COMPUTER
位(bit)
----是存储在计算机中的最小数据单位;
它是0或1。
字节Byte
----通常长度为8的位模式被称为一个字节。
预备知识
22=4 24=16 28=256 210=1024
1K= 210=1024 （Kilo）
1M=1024K= 220（Mega）
1G=1024M= 230 （Giga）
1个二进制位：bit（比特）
8个二进制位：Byte（字节）1Byte=8bit
2个字节：Word（字）1Word=2Byte=16bit
数制
▪十进制：基数为10，逢十进一
12.34 = 1×101 + 2 ×100 + 3 ×10-1 + 4 ×10-2▪二进制：基数为2，逢二进一
1101
2 = 1 ×2
3 + 1 ×22 + 1 ×20 = 13
10
▪十六进制：基数为16，逢十六进一
1001, 0001, 1000, 0111
5 1 8 7
= 5 ×163+ 1 ×162+ 8 ×161+ 7 ×160▪八进制：基数为8，逢八进一
数制之间的转换
二进制↔十进制
→1011B=11D
←降幂法除法
例：27D= ? B
27 11 3 3 1
-↓-↓-↓-↓-↓
16 8 4 2 1
1 1 0 1 1
∴27D=11011B
二进制↔十六进制
→0011 0101 1011 1111
↓↓↓↓
3 5 B F
∴0011010110111111B=35BFH
← A 1 9 C
↓↓↓↓
1010 0001 1001 1100
∴A19CH=1010000110011100B
十六进制↔十进制
→BF3CH=11⨯163 + 15⨯162 + 3⨯161 + 12⨯160←降幂法除法
例：399D= ? H
399 143 15
-↓-↓-↓
256 16 1
⨯⨯⨯
1 8 F
∴399D=18FH
2.3
REPRESENTING
DATA
黑-白图像的位图图形表示方法
彩色像素的表示方法
矢量图—将图像分解成曲线和直线的组合，其中每一曲线或直线同数学公式表示。
音频表示方法
视频
图像（帧）在时间上的表示。
电影就是一系列的帧，一张接一张地
播放而形成的运动图像。
2012
计算机科学导论G.jx@BUCT 21。