第1讲 计算机系统与数制
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第一章微型计算机基础
（2）反码表示法
数的最高位表示数的符号，数值部分对于正数 同真值，对于负数是真值各位取反，这种表示法 就叫反码表示法。
1．对于正数： 符号位用0表示，数字位同真值 2．对于负数： 符号位用1表示，数字位为真值 按位取反。
例 x＝+91＝+10l1011B [x]反=01011011B 例 y＝-91＝-1011011B [y]反=10100100B “0”的表示：[+0]反=00000000B [-0]反 =11111111B 对于8位机，反码可表示的数的范围：-127～ +127。
0⊕1＝1 读作0“异或”1等于1
1⊕0＝1 读作1“异或”0等于1
1⊕1＝0 读作1“异或”1等于0
例：
10101111
⊕11000010
01101101
1.2.2计算机中带符号数的表示方法
几个概念: 无符号数 机器数
带符号数 真值
机器数的三种表示方法: 原码表示法 反码表示法 补码表示法
（1）原码表示法
将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大 规模集成电路芯片上作为中央处理部件，简称为微 处理器(CPU),微型计算机是以微处理器为核心，再 配上存储器、接口电路等芯片构成的。
微处理器按照其功能可以分为两大部分：总线接口单元 （BIU）和执行单元（EU）。 按照计算机CPU、字长和功能划分，经历了5代的演变: ➢ 第一代（1971年～1973年）：4位和8位低档微处理器 ➢ 第二代（1974年～1978年）：8位中高档微处理器 ➢ 第三代（1978年～1980年）：16位微处理器 ➢ 第四代（1981年～1992年）：32位微处理器 ➢ 第五代（1993年以后）：全新高性能奔腾系列微处理
计算机基础计算机系统数制和编码课件
02
十六进制数的基数为16，每一位数字的权值根据其位置而变化， 例如：个位为16^0，十位为16^1，百位为16^2，以此类推。
03
十六进制数的运算遵循四则运算规则，但需要注意A-F代表 的值为10-15。
03
编码系统
ASCII码
01
总结词
美国信息交换标准代码
02
详细描述
ASCII码是最早的编码标准之一，用于将字符转换为数字。它包含了 128个字符，使用7位二进制数表示，能够满足英文和部分特殊字符 的需求。
Unicode码
总结词
统一码、万国码
详细描述
Unicode码是一种国际化的编码标准，旨在解决不同语言和特殊字符的编码问题。它采用16位二进制数表示，能 够覆盖世界上大部分语言的字符，包括一些特殊符号和图形。
GB2312码
总结词
汉字国标码
详细描述
GB2312码是中国国家强制标准，主要用于汉字的编码。它包含了6000多个常 用汉字和英文、数字的符号，采用2个字节的16位二进制数表示。GB2312码是 简体中文的常用编码方式之一。
THANKS
详细描述
字节是计算机中常用的数据存储单位 ，由8个位组成。它可以表示的数值 范围从0到255。常见的存储单位还有 千字节（KB）、兆字节（MB）、吉 字节（GB）等。
字（Word）
总结词
字是计算机中自然的数据存储单位，通常由若干个字节组成 。
详细描述
字是计算机中自然的数据存储单位，通常由若干个字节组成 。不同架构的计算机可能有不同的字长，常见的有16位、32 位和64位等。字可以用来表示整数、浮点数等各种数据类型 。
余数，直到商为0为止。
二进制数与八进制数的转换
十六进制数的基数为16，每一位数字的权值根据其位置而变化， 例如：个位为16^0，十位为16^1，百位为16^2，以此类推。
03
十六进制数的运算遵循四则运算规则，但需要注意A-F代表 的值为10-15。
03
编码系统
ASCII码
01
总结词
美国信息交换标准代码
02
详细描述
ASCII码是最早的编码标准之一，用于将字符转换为数字。它包含了 128个字符，使用7位二进制数表示，能够满足英文和部分特殊字符 的需求。
Unicode码
总结词
统一码、万国码
详细描述
Unicode码是一种国际化的编码标准，旨在解决不同语言和特殊字符的编码问题。它采用16位二进制数表示，能 够覆盖世界上大部分语言的字符，包括一些特殊符号和图形。
GB2312码
总结词
汉字国标码
详细描述
GB2312码是中国国家强制标准，主要用于汉字的编码。它包含了6000多个常 用汉字和英文、数字的符号，采用2个字节的16位二进制数表示。GB2312码是 简体中文的常用编码方式之一。
THANKS
详细描述
字节是计算机中常用的数据存储单位 ，由8个位组成。它可以表示的数值 范围从0到255。常见的存储单位还有 千字节（KB）、兆字节（MB）、吉 字节（GB）等。
字（Word）
总结词
字是计算机中自然的数据存储单位，通常由若干个字节组成 。
详细描述
字是计算机中自然的数据存储单位，通常由若干个字节组成 。不同架构的计算机可能有不同的字长，常见的有16位、32 位和64位等。字可以用来表示整数、浮点数等各种数据类型 。
余数，直到商为0为止。
二进制数与八进制数的转换
计算机基础-计算机系统、数制和编码
26
1.3.3 计算机软件系统
• 2、应用软件：除系统软件以外的所有软件都是
应用软件，是为解决用户实际问题而设计、开发 的软件。
– – – – – 办公处理软件 计算机辅助设计软件 实时控制软件 娱乐软件 用户程序软件
27
1.3.4 计算机的性能指标 • 1、字长：指计算机的CPU一次可以处理的二进制数据的 最大位数。有8位、16位、32位、64位等。字长主要影响 计算机的精度、寻址速度和处理能力。一般情况下，字长
1.1.1 传统计算机的发展
•
◆计算机的发展分代是根据电子元器件（主要逻辑 部件）发展而划分：
【电子管1946-1958】
【晶体管1958-1964】
【大规模、超大规模 集成电路1971至今】
【中小规模集成电路1964-1971】
1.1.1 计算机的发展
1.1.2 计算机的发展方向
• • • • •
• 双核处理器、多核处理器
34
1.4.3 主存储器 • 插在主板的插槽中，称主存储器或内存，用于存放当前运 算的程序和程序所用的数据。内存一般由半导体器件构成。 • 内存容量指的是RAM的容量。
35
1.4.4 外部存储器 • 外存储器（也称辅助存储器）：在现实生活中要存储的数 据很多，内存中无法存放更多的数据，另外，如上所述， 系统一旦断电或关机，其中存放的数据将全部自动消失， 因此，通常将数据保存在外存储器中，使用时调入内存。
软件系统：由程序和程序运行所需要的数据以及与程
序相关的文档组成。
11
1.3.1
计算机系统组成
12
电子计算机的逻辑设计思想（冯.诺依曼的设计思想）
◆ 电子计算机的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设 备和输出设备5个部分组成； ◆ 计算机中的数据以二进制表示； ◆ 存储程序控制：将程序和数据存在存储器中，计算机能 自动执行程序。【计算机工作原理：存储程序控制原理】
第1讲____计算机中的数制及常见的信息编码(1.2节、1.3节)
从上述可知，一个浮点数是由两个定点数组合而成的。实际地，一个定点 数也可以看成是浮点数的一个特例。即当浮点数的阶数部分为零时（表示
浮点数实际小数点的位置与定点小数约定位置一致），这样浮点数只剩下
尾数部分了。同理，定点数表示法是浮点数表示法的基础，而浮点数表示 法是定点数表示法的应用。它们之间的相互关系，从理论上亦可说明。
比例因子还要取得合适，能使参加运算的数、运算的中间结果以及最后结果都能在 该定点数所能表示的数值范围之内。
定点数表示法使计算机只能处理纯整数或纯小数，限制了计算机处理数据的范围。
数的定点与浮点表示
浮点表示
在浮点表示法中，小数点的位置是浮动的。为了使小数点可以自由浮动， 浮点数由两部分组成，即尾数部分与阶数部分。浮点数在机器中的表示方
法如下：
Pf
Pm-1 Pm-2 …
P0
阶码数值部分
Sf
Sn-1
Sn-2 … S0
尾数数值部分
其中：
阶码符号
尾数小数点位置 阶码小数点位置
➢ 尾数部分S表示的是浮点数N的全部有效数字，它是一个有符号位的定点小数， 且该符号就是浮点数N的符号，即Nf；
➢ 阶数部分P表示的是浮点数N的实际小数点位置与尾数约定的小数点位置之间 的位移量。该位移量P是一个有符号位的定点整数。当阶码符号为正时，表 示小数点向右移动P位；当阶码符号为负时，则表示小数点向左移动P位。因 此，浮点数的小数点随着P的符号和大小而自由浮动。
数的表示及数制转换
二进制数与十六进制数的互换
1位十六进制数与4位二进制数的对应关系：
十六进制数 二进制数 十六进制数 二进制数
0
0000
8
1000
1
计算机第一章
图1-1
2. 数制间的转换（输入计算机的数都要被转换为二进制）
（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→？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。）
（3）二进制数与八进制数转换
1.逻辑与规则（当A和B同时为真时，A AND B 的值为真，否则为假。）
0 AND 0=0,n,0 AND 1=0 nn1 AND 0=0 nn1 AND 1=1（或 0?0=0 0?1=0 1?0=0 1?1=1）
2.逻辑或规则（当A和B有一个为真时，A OR B 的值为真，否则为假。）
0 OR 0=0 nn0 OR 1=1nn1 OR 0=1 nn1 OR 1=1（或 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1）
主板上最主要的部件是主机，即CPU和内存，图1-9是CPU和内存条的外形。
CPU
CPU的两个重要指标是字长和时钟频率。字长反映了PC能同时处理的数据的长度，其标志计算机的运算精度；时钟频率则反映了PC的运行速度。CPU的性能指标决定了计算机的档次。
内存
PC的内存主要有ROM、RAM和Cache三种：
（3）八进制计数制:有0-7共8个数码，逢八进一。（7+1=10）
（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）
（5）数的表示：(数值)计数制 例：(2BF)16 （十进制数默认，可不加下标。）
（6）各进制数的对应关系:如图1-1所示。（试写出？处相应的数）
2. 数制间的转换（输入计算机的数都要被转换为二进制）
（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→？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。）
（3）二进制数与八进制数转换
1.逻辑与规则（当A和B同时为真时，A AND B 的值为真，否则为假。）
0 AND 0=0,n,0 AND 1=0 nn1 AND 0=0 nn1 AND 1=1（或 0?0=0 0?1=0 1?0=0 1?1=1）
2.逻辑或规则（当A和B有一个为真时，A OR B 的值为真，否则为假。）
0 OR 0=0 nn0 OR 1=1nn1 OR 0=1 nn1 OR 1=1（或 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1）
主板上最主要的部件是主机，即CPU和内存，图1-9是CPU和内存条的外形。
CPU
CPU的两个重要指标是字长和时钟频率。字长反映了PC能同时处理的数据的长度，其标志计算机的运算精度；时钟频率则反映了PC的运行速度。CPU的性能指标决定了计算机的档次。
内存
PC的内存主要有ROM、RAM和Cache三种：
（3）八进制计数制:有0-7共8个数码，逢八进一。（7+1=10）
（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）
（5）数的表示：(数值)计数制 例：(2BF)16 （十进制数默认，可不加下标。）
（6）各进制数的对应关系:如图1-1所示。（试写出？处相应的数）
第一章 计算机基础知识数制转换
• 1有16个数码：0、1、3、4、5B、C、D、E、F。 2 运算时逢十六进一。 • 3基数R=16 基数R=16 • 4位权：16^i（i=0、1、2、 位权：16^i（i=0、
n-1）
计算机中常用的几种计数制的表示
进位制 基数 R 2 8 10 16 基本符号 权 表示 进位 符号 规则 B
小结：R 小结：R进制转换为十进制的方法：
• 将R进制数按权展开求和
1.2.4十进制转换成R 1.2.4十进制转换成R进制
• 阅读P13页，想一想：十进制转换成R进制 阅读P13页，想一想：十进制转换成R
采用什么方法。
(1) 十进制整数转换成二进制整数
• 例：（21）D=（ 例：（21）D=（
向右，每三位二进制数为一组用一位八进制数表 示，不足三位的用0 示，不足三位的用0补足。 例：把二进制数10110101.1011转换成八进制数 例：把二进制数10110101.1011转换成八进制数 二进制数( 二进制数(0)1 0 1 1 0 1 0 1 . 1 0 1 (100) 八进制数 2 6 5. 5 4 结果是：（10110101.1011） =（265.54） 结果是：（10110101.1011）B =（265.54）Q
取有效精度。
• 练习： • (1) （0.25）D=（ ）B 0.25）D=（ • (2)（0.45）D=（ ）B (2)（0.45）D=（
参照上述方法,也可以实现十→ 参照上述方法,也可以实现十→八进 制, 十→十六进制的转换过程。
• 1.2.5二进制与八进制和十六进制的相互转 1.2.5二进制与八进制和十六进制的相互转
第一章 计算机基础知识
教学目标
• 1、掌握进位计数制的概念 • 2、掌握进位计数制的四要素 • 3、掌握进位计数制的相互的转换方法
n-1）
计算机中常用的几种计数制的表示
进位制 基数 R 2 8 10 16 基本符号 权 表示 进位 符号 规则 B
小结：R 小结：R进制转换为十进制的方法：
• 将R进制数按权展开求和
1.2.4十进制转换成R 1.2.4十进制转换成R进制
• 阅读P13页，想一想：十进制转换成R进制 阅读P13页，想一想：十进制转换成R
采用什么方法。
(1) 十进制整数转换成二进制整数
• 例：（21）D=（ 例：（21）D=（
向右，每三位二进制数为一组用一位八进制数表 示，不足三位的用0 示，不足三位的用0补足。 例：把二进制数10110101.1011转换成八进制数 例：把二进制数10110101.1011转换成八进制数 二进制数( 二进制数(0)1 0 1 1 0 1 0 1 . 1 0 1 (100) 八进制数 2 6 5. 5 4 结果是：（10110101.1011） =（265.54） 结果是：（10110101.1011）B =（265.54）Q
取有效精度。
• 练习： • (1) （0.25）D=（ ）B 0.25）D=（ • (2)（0.45）D=（ ）B (2)（0.45）D=（
参照上述方法,也可以实现十→ 参照上述方法,也可以实现十→八进 制, 十→十六进制的转换过程。
• 1.2.5二进制与八进制和十六进制的相互转 1.2.5二进制与八进制和十六进制的相互转
第一章 计算机基础知识
教学目标
• 1、掌握进位计数制的概念 • 2、掌握进位计数制的四要素 • 3、掌握进位计数制的相互的转换方法
第1章 计算机基础
（5）人工智能
人工智能由英国著名科学家图灵提出，被认为是21世纪的三大尖端技术之一。 人们为纪念图灵在计算机领域的卓越贡献而专门设立了“图灵奖”。
（6）网络应用
计算机技术与现代通信的结合造就了计算机网络，它使人际交流跨越了时间和
空间的障碍，已成为建立信息社会的物质基础。
（7）多媒体技术
多媒体技术是利用计算机对文本、图形、图像、声音、动画、视频等多种信息 综合处理、建立逻辑关系和人机交互作用的技术。
1.2.2 计算机硬件系统
2．微型计算机的硬件系统
（3）总线
总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，通过它实现计
算机各部件之间的数据、地址和控制信息的传送。总线与微机各部件之间的关 系如图1-5所示。
1.2.2 计算机硬件系统
2．微型计算机的硬件系统
（4）外存储器
外存储器简称外存或辅存，属于外部设备，是对内存的扩充。外存具有存
2．光子计算机
光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存储和处理的 新型计算机。
3．分子计算机
分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大，其运算过程是蛋白质分 子与周围介质相互作用的过程。
4．纳米计算机
纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机，它几乎不耗费任何能 源，性能要比今天的计算机强大许多倍。
④光盘存储器：光盘存储器由光盘驱动器（简称光驱）和光盘组成。
1.2.2 计算机硬件系统源自2．微型计算机的硬件系统（5）输入设备
①键盘
– 键盘的常用键位及功能见表1-2。 – 键盘的正确指法和操作方法，并进行指法练习。 – 按〈Ctrl+Space Bar〉组合键，可以启动或关闭中文输入法；按 〈Ctrl+Shift〉组合键，能够在输入法间切换。 – 单击中文输入法指示器中的全角/半角切换按钮（或按〈Shift +Space Bar〉 组合键），可以实现半角和全角切换。
人工智能由英国著名科学家图灵提出，被认为是21世纪的三大尖端技术之一。 人们为纪念图灵在计算机领域的卓越贡献而专门设立了“图灵奖”。
（6）网络应用
计算机技术与现代通信的结合造就了计算机网络，它使人际交流跨越了时间和
空间的障碍，已成为建立信息社会的物质基础。
（7）多媒体技术
多媒体技术是利用计算机对文本、图形、图像、声音、动画、视频等多种信息 综合处理、建立逻辑关系和人机交互作用的技术。
1.2.2 计算机硬件系统
2．微型计算机的硬件系统
（3）总线
总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，通过它实现计
算机各部件之间的数据、地址和控制信息的传送。总线与微机各部件之间的关 系如图1-5所示。
1.2.2 计算机硬件系统
2．微型计算机的硬件系统
（4）外存储器
外存储器简称外存或辅存，属于外部设备，是对内存的扩充。外存具有存
2．光子计算机
光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存储和处理的 新型计算机。
3．分子计算机
分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大，其运算过程是蛋白质分 子与周围介质相互作用的过程。
4．纳米计算机
纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机，它几乎不耗费任何能 源，性能要比今天的计算机强大许多倍。
④光盘存储器：光盘存储器由光盘驱动器（简称光驱）和光盘组成。
1.2.2 计算机硬件系统源自2．微型计算机的硬件系统（5）输入设备
①键盘
– 键盘的常用键位及功能见表1-2。 – 键盘的正确指法和操作方法，并进行指法练习。 – 按〈Ctrl+Space Bar〉组合键，可以启动或关闭中文输入法；按 〈Ctrl+Shift〉组合键，能够在输入法间切换。 – 单击中文输入法指示器中的全角/半角切换按钮（或按〈Shift +Space Bar〉 组合键），可以实现半角和全角切换。
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
计算机中的数制与编码PPT课件
十进制整数转为二 十进制小数转为二
进制整数。
进制小数。
方 法：除2取余，
直至商为0，余数 倒序排。
方 法：乘2取整，
直至小数为0，整 数正序排。
精选ppt课件2021
19
十进制整数转为二进制数例题
将十进制数46转为二进制数：
步骤：
余数 排序方向
2
46
2
230Βιβλιοθήκη 21112
5
1
2
2
1
21
0
0
1
结果（46）10=（101110）2
=( 302.1640625 )10
精选ppt课件2021
15
十六进制数转为十进制数例题
将(5FC.1A)16转换为十进制数
( 5 F C. 1 A )16
位权（权） 162 161 160 16-1 16-2
位权展开
本位数字与该位的位权乘积的代数和:
5X162+FX161+CX160+1X161+A*16-2 =（1532.1015625）10
和“0”；其次，二进制的运算规则简单；再次，
逻辑命题中的“假”和“真”，也恰好与二进
制的“0”和“1”相对应。所以，计算机从其易
得性、可靠性、可行性及逻辑性等各方面考虑，
选择了二进制数字系精选统ppt课。件2021
3
一、数据与信息
数据：人类能够识别或计算机能够处 理的符号对客观事物的具体表示
信息：经过加工处理后用于人们制定 决策或具体应用的数据称作信息
精选ppt课件2021
16
A：（2A4E）16
=( 10830)10
B：（32CF.48）16
计算机中的数制和码制教案
计算机中的数制和码制教案第一章：数制的基本概念1.1 数制的定义和分类了解数制的概念，掌握常见的数制及其特点二进制、八进制、十进制、十六进制的表示方法1.2 数制的转换方法掌握不同数制之间的转换方法，包括逢十进一、借一当二等练习不同数制之间的转换题目第二章：二进制与计算机2.1 二进制的基本概念了解二进制的定义，掌握二进制的表示方法掌握二进制的运算规则，包括加、减、乘、除等2.2 二进制与计算机的关系了解计算机为什么使用二进制，掌握二进制在计算机中的作用练习二进制运算题目，加深对二进制的理解第三章：十六进制与计算机3.1 十六进制的基本概念了解十六进制的定义，掌握十六进制的表示方法掌握十六进制的运算规则，包括加、减、乘、除等3.2 十六进制与计算机的关系了解计算机中十六进制的作用，掌握十六进制在计算机中的应用练习十六进制运算题目，加深对十六进制的理解第四章：字符编码4.1 字符编码的基本概念了解字符编码的定义，掌握字符编码的作用掌握常见的字符编码方式，如ASCII码、Uni码等4.2 字符编码的转换方法掌握字符编码之间的转换方法，包括编码与解码等练习字符编码的转换题目，加深对字符编码的理解第五章：计算机中的数据表示5.1 数据表示的基本概念了解数据表示的定义，掌握数据表示的方法掌握不同数据类型的表示方式，如整数、浮点数、字符等5.2 数据表示的转换方法掌握不同数据类型之间的转换方法，包括数据压缩、数据扩展等练习数据表示的转换题目，加深对数据表示的理解第六章：计算机中的逻辑运算6.1 逻辑运算的基本概念了解逻辑运算的定义，掌握逻辑运算的类型，如与、或、非等掌握逻辑运算的规则和真值表6.2 逻辑运算在计算机中的应用了解逻辑运算在计算机中的作用，掌握逻辑运算在计算机电路和算法中的应用练习逻辑运算题目，加深对逻辑运算的理解第七章：计算机中的算术运算7.1 算术运算的基本概念了解算术运算的定义，掌握算术运算的类型，如加、减、乘、除等掌握算术运算的规则和优先级7.2 算术运算在计算机中的应用了解算术运算在计算机中的作用，掌握算术运算在计算机中的实现方法练习算术运算题目，加深对算术运算的理解第八章：计算机中的数据存储8.1 数据存储的基本概念了解数据存储的定义，掌握数据存储的方式，如内存、硬盘等掌握数据存储的原理和存储单元的概念8.2 数据存储在计算机中的应用了解数据存储在计算机中的作用，掌握数据存储在计算机中的管理方法练习数据存储相关题目，加深对数据存储的理解第九章：计算机中的数据传输9.1 数据传输的基本概念了解数据传输的定义，掌握数据传输的方式，如并行传输、串行传输等掌握数据传输的速率和传输协议的概念9.2 数据传输在计算机中的应用了解数据传输在计算机中的作用，掌握数据传输在计算机中的实现方法练习数据传输相关题目，加深对数据传输的理解回顾本教案的主要内容，巩固所学知识10.2 拓展探索数制、码制和数据表示在计算机领域的应用和发展趋势推荐相关学习资源，鼓励进一步学习和研究重点和难点解析重点一：数制的转换方法数制转换是理解计算机内部数据处理的基础，学生需要掌握不同数制之间的转换规则。
大学计算机基础1.2计算机的数制
大学计算机基础1.2计算机的数制大学计算机基础 12 计算机的数制在我们日常使用计算机的过程中，数制是一个非常基础但又极其重要的概念。
如果不了解数制，我们就很难真正理解计算机是如何处理和存储信息的。
那么，什么是数制呢？简单来说，数制就是用一组固定的符号和规则来表示数值的方法。
常见的数制包括十进制、二进制、八进制和十六进制。
我们最熟悉的莫过于十进制了。
在十进制中，我们使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 这十个数字来表示数值。
比如数字 123，它的百位是 1，代表 1 个100；十位是 2，代表 2 个 10；个位是 3，代表 3 个 1。
而计算机中最常用的数制是二进制。
为什么计算机要使用二进制呢？这是因为计算机的电子元件只有两种稳定的状态，即开和关，或者说高电平和低电平。
我们可以用 1 来表示开（或高电平），用 0 来表示关（或低电平）。
这样，计算机就能够通过处理 0 和 1 这两个数字来进行各种计算和操作。
二进制数的特点是逢 2 进 1。
例如，二进制数 101，从右往左，第一位是 1，代表 1 个 1；第二位是 0，代表 0 个 2；第三位是 1，代表 1 个 4。
将它们相加，1×1 ＋ 0×2 ＋ 1×4 ＝ 5，所以二进制数 101 对应的十进制数就是 5。
为了方便书写和阅读二进制数，我们又引入了八进制和十六进制。
八进制是逢 8 进 1，使用 0、1、2、3、4、5、6、7 这八个数字。
十六进制则逢 16 进 1，除了使用 0 9 这十个数字外，还使用 A、B、C、D、E、F 来分别表示 10、11、12、13、14、15。
在计算机中，不同数制之间的转换是经常会遇到的操作。
比如，将十进制数转换为二进制数，可以通过除 2 取余的方法。
以十进制数 10为例，10÷2 ＝ 5 余 0，5÷2 ＝ 2 余 1，2÷2 ＝ 1 余 0，1÷2 ＝ 0 余 1。
第1章计算机基础知识
1.3 计算机的基本工作原理
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1.3.2 程序与软件 程序是为使计算机完成某项特定的任务而编写的一个有
序的命令和数据的集合。这些命令可以是计算机指令，也可 以是某种汇编语言或高级语言的词句。
软件是为方便用户，提高计算机效能而编制的各种程序 的总称。从软件工程学的观点来看，软件是程序的完善和发 展，它是经过严格的正确性检验和实际试用，并具有相对稳 定的文本和完整的文档资料的程序。
(5) 人工智能。用计算机来模拟人的智能，包括模式识别 、景物分析、语言识别、机器翻译、专家系统、博弈、 机器人。
(6) 网络应用。例如，电子商务、网上购物、远程教学。
1.2 计算机的组成
10
一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组成
硬件系统由主机和外部设备组成（各种物理设备）。 软件系统由系统软件和应用软件组成，是运行、管理 和维护计算机的各类程序和文档的总称。
操作系统的功能：存储器管理、CPU管理、设备管理、文件管理 和作业管理。
1.3 计算机的基本工作原理
18
1.3.1 计算机的基本工作原理
冯·诺依曼计算机的工作原理可概述为
要点：
“存储程序” + “程序控制”
1．以二进制表示数据和指令（程序）。
2. 先将程序存入存储器中，再由控制器自动读 取并执行。
1.3 计算机的基本工作原理
19
存储程序与程序控制
存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列（即程 序）及运行中所需的数据，通过一定的方式输入并存储在计 算机的存储器中。
程序控制是指计算机运行时能自动地逐一取出程序中一条条 指令，加以分析并执行规定的操作 。
指令是指计算机完成某个基本操作的命令。指令能被计算机 硬件理解并执行。一条指令就是计算机机器语言的一个语句， 是程序设计的最小语言单位。一条计算机指令是用一串二进 制代码表示的 。
计算机系统的组成与工作原理
3．控制器 控制器是整个计算机的控制中心，它按照从内存储器中取出 的指令，向其他部件发出控制信号，使计算机各部件协调一 致地工作，另一方面它又不停地接收由各部件传来的反馈信 息，并分析这些信息，决定下一步的操作，如此反复，直到 程序运行结束。
4．运算器 运算器又称算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）， 它接受由内存送到的二进制数据并对其进行算术运算和逻辑 运算。 运算器在控制器的作用下实现其功能。除了完成算术运算和 逻辑运算外，它也要完成数据的传送。被加工的数据，大多 预先存放在寄存器中或存储器中。在一系列控制信号作用下， 数据成队地被送往加法器，完成运算后，在控制信号作用下， 再传送到寄存器或内存单元中保存起来。
②汉字输入编码（外码） 区位码 拼音输入编码 字形输入编码 ③汉字输出编码 把某一个汉字当作一幅平面图画，分别从纵、横两个方向等 距离在画上作n-1条直线，这样就把该幅画分成n×n小方块， 会发现有的小方块内有汉字的笔画，有的则没有。这就是一 幅数值化了的图形。 所有汉字的字模的集合称为字库。对于用16×16点阵字模组 成的字库需要大约220KB存储容量。汉字字模在字库中的位 置按汉字内码升序存入字库中。
2．二进制数的逻辑运算 （1）与运算 与运算又称逻辑乘，通常用^或•表示。运算规则为按位进行 与运算，若进行与操作的两位均为1，则结果为1；两位中有 一位为0，则结果为0。具体规则是：0^0=0，0^1=0，1^0=0， 1^1=1。 （2）或运算 或运算又称逻辑加，通常用ˇ或+表示。运算规则是按位进行 或运算，若进行或操作的两位中有一位为1，则结果为1；两 位均为0，则结果为0。具体规则是：0ˇ0=0，0ˇ1=1，1ˇ0=1， 1ˇ1=1。
4．八进制与十六进制 八进制数与二进制数的转换很容易，每一位八进制 数写成对应的3位二进制数即完成八进制数到二进制 数的转换。从整数部分的低位到高位以及从小数部 分的高位到低位每3位二进制数写成对应的一位八进 制数即完成二进制数到八进制数的转换。
第1讲 计算机系统与数制
主讲人：王翠玲 《计算机应用基础》
• 2、CPU • ( l ) CPU 分类 • CPU 有通用CPU 和嵌人式CPU 两种类型。通用和嵌人式 的区别，主要在于应用模式的不同。一般来说，通用CPU 追求高性能，功能比较强，能运行复杂的操作系统和大型 应用软件。嵌人式CPU 则强调处理特定应用问题的高性 能，主要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级 操作系统，在功能和性能上有很大的变化范围，例如用于 蜂窝电话、CD 播放机等消费类家电。微型计算机一般采 用通用CPU ，最具代表性的产品是美国Intel 公司的微处 理器系列，
主讲人：王翠玲 《计算机应用基础》
• 4、输入设备
• 输人设备用来接受用户输入的原始数据和程序， 并将它们转变为计算机可以识别的形式（二进制） 存放到内存中。常用的输人设备有键盘、鼠标、 扫描仪、光笔、数字化仪、麦克风等。
主讲人：王翠玲
《计算机应用基础》
• 5、输出设备
• 输出设备用于将存放在内存中由计算机处理的结 果转变为人们所能接受的形式。常用的输出设备 有显示器、打印机、绘图仪、音响等。
主讲人：王翠玲 《计算机应用基础》
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《计算机应用基础》
• ( 3 )板载功能
• 随着主板技术的发展，主板早已经不是原先单一 的搭载CPU 、内存、硬盘以及外设的平台，而是 可以附加许多原来由各种类型的卡所承担的功能， 这些功能称为板载功能。随着主板南、北桥芯片 的功能日益丰富和板载芯片越来越多，主板的板 载功能也越来越多。可以说只要用户需要，几乎 所有能附加的功能都被加上了。目前常用主板主 要的板载功能有声卡、显示卡、网卡、IEEE 1394 卡等。
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《计算机应用基础》
• 3、存储器
• 2、CPU • ( l ) CPU 分类 • CPU 有通用CPU 和嵌人式CPU 两种类型。通用和嵌人式 的区别，主要在于应用模式的不同。一般来说，通用CPU 追求高性能，功能比较强，能运行复杂的操作系统和大型 应用软件。嵌人式CPU 则强调处理特定应用问题的高性 能，主要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级 操作系统，在功能和性能上有很大的变化范围，例如用于 蜂窝电话、CD 播放机等消费类家电。微型计算机一般采 用通用CPU ，最具代表性的产品是美国Intel 公司的微处 理器系列，
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• 4、输入设备
• 输人设备用来接受用户输入的原始数据和程序， 并将它们转变为计算机可以识别的形式（二进制） 存放到内存中。常用的输人设备有键盘、鼠标、 扫描仪、光笔、数字化仪、麦克风等。
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• 5、输出设备
• 输出设备用于将存放在内存中由计算机处理的结 果转变为人们所能接受的形式。常用的输出设备 有显示器、打印机、绘图仪、音响等。
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• ( 3 )板载功能
• 随着主板技术的发展，主板早已经不是原先单一 的搭载CPU 、内存、硬盘以及外设的平台，而是 可以附加许多原来由各种类型的卡所承担的功能， 这些功能称为板载功能。随着主板南、北桥芯片 的功能日益丰富和板载芯片越来越多，主板的板 载功能也越来越多。可以说只要用户需要，几乎 所有能附加的功能都被加上了。目前常用主板主 要的板载功能有声卡、显示卡、网卡、IEEE 1394 卡等。
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• 3、存储器
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《计算机应用基础》
• ② 程序和数据以同等地位存放在存储器中，并按 地址访问。 • ③ 程序和数据以二进制表示。
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《计算机应用基础》
• 下面将分别介绍，冯• 诺依曼提出的计算机5个基本部分的 具体内容。 • 1、运算器 • 运算器的主要功能是算术运算和逻辑运算。计算机中最主 要的工作是运算，大量的数据运算任务是在运算器中进行 的。 • 运算器又称算术逻辑单元（Arithmetic and Logic Unit , ALU ）。
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《计算机应用基础》
• 在计算机系统中，对于软件和硬件的功能没有一个明确的 分界线。软件实现的功能可以用硬件来实现，称为硬化或 固化，例如，微机的ROM 芯片中就固化了系统的引导程序； • 同样，硬件实现的功能也可以用软件来实现，称为硬件软 化，例如，在多媒体计算机中，视频卡用于对视频信息进 行处理（包括获取、编码、压缩、存储、解压缩和回放 等），而现在大多数计算机都通过软件（如播放软件）来 实现此功能。
对后来的计算机在体系结构和工作原理上具有重大影 响的是在同一时期由美籍匈牙利数学家冯• 诺依曼和他的 同事们研制的EDVAC 计算机。在EDVAC 中采用了“存 储程序”的概念。以此概念为基础的各类计算机统称为冯 • 诺依曼机。它的主要特点可以归结为：
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《计算机应用基础》
• ① 计算机应由5 个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输人设 备和输出设备，其结构如图1.2，图中实线为数据流，虚线为控制流。
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• 2、应用软件
• 应用软件是针对某个应用领域的具体问题而开发 和研制的程序。应用软件一般包括用户程序及其 说明性文件资料。应用软件必须在系统软件的支 持下才能工作。它具有很强的实用性和专业性， 正是由于应用软件的开发和使用，才使得计算机 的应用日益渗透到社会的各行各业。由于计算机 软件的迅速发展，软件逐步标准化、模块化，一 般把解决各类特别问题的应用程序的组合称为软 件包。
图1.1 计算机系统逻辑结构图 《计算机应用基础》
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• 硬件系统是组成计算机系统的各种物理设备的总 称，是计算机系统的物质基础，如CPU 、存储器、 输人设备、输出设备等。硬件系统又称为裸机， 裸机只能识别由0 、1 组成的机器代码，没有软 件系统的计算机几乎是没有用的。
• 软件是由程序、程序运行所需的数据以及开发、 使用和维护这些程序所需的文档3 部分组软件系 统是计算机系统中各种软件的总称。
• 运算器中的数据取自内存，运算的结果又送回内存。运算 器对内存的读写操作，是在控制器的控制下进行的。
主讲人：王翠玲
《计算机应用基础》
• 2、控制器
• 控制器是计算机的“神经中枢”和“指挥中心”， 只有在它的控制之下整个计算机才能有条不紊地 工作，自动执行程序。控制器的功能是依次从存 储器取出指令、分析指令、向其他部件发出控制 信号、指挥计算机各个部件协同工作。
主讲人：王翠玲
《计算机应用基础》
主讲人：王翠玲
《计算机应用基础》
1.2 微机硬件组成及主要技术指标
• 1.2.1 微机硬件组成
• 微型计算机，又称微机，是目前发展最快的一类 计算机。它们的基本结构都是由显示器、键盘和 主机构成。台式计算机的主机安装在主机箱内， 在主机箱内有系统主板（又称主机板或母板）、 硬盘驱动器、CD-ROM 驱动器、软盘驱动器、电 源、显示器适配器（又称显示卡或图形加速卡） 等。
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《计算机应用基础》
• 3、存储器
• 存储器是计算机用来存放程序和数据的部件，是 计算机中各种信息存储和交流的中心。它的基本 功能是能够按照指定位置存入或取出信息。
• 存储器通常分为内存储器和外存储器。
主讲人：王翠玲
《计算机应用基础》
• （1）内存储器
• 内存储器（简称内存，又称主存）被划分为很多 单元，每个单元称为存储单元，每个存储单元可 以存储一定数量的二进制数据，各种信息进人计 算机后，都要转换成0 或1的二进制形式；每个存 储单元都有惟一的编号，称为存储单元的地址。 当计算机要把一个数据存入某存储单元或从某存 储单元取出时，首先要提供存储单元的地址，然 后查找相应的存储单元才能进行信息的存取。
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《计算机应用基础》
• 下图为具有基本功能的多媒体计算机硬件系统。
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• 1、主板 • ( l ) 主板架构 • 系统主板是微型计算机中最大的一块集成电路板，是微型 计算机中各种设备的连接载体。主板采用开放式结构，板 上有CPU 插座、控制芯片组、BIOS 芯片、内存条插槽、 AGP ( Accelerated Graphics Port ) 总线扩展槽、PCI ( Peripheral Component Interconnect )局部总线扩展槽和 其他各种接口。
主讲人：王翠玲
《计算机应用基础》
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《计算机应用基础》
• ( 2 ) 芯片组
• 芯片组是系统主板的“灵魂”，它决定了主板的 结构及CPU 的使用。芯片组就像人体的中枢神经 一样，控制着整个主板的运作。芯片组外观就是 集成块。根据芯片的功能，有时把它们称做南桥 芯片和北桥芯片。南桥芯片主要负责1 / 0 接口控 制、IDE 设备（硬盘等）控制以及高级能源管理 等；北桥芯片负责与CPU 的联系并控制内存、 AGP 、PCI 数据在北桥内部传输。由于北桥芯片 的发热量较高，所以芯片上通常装有散热片。
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• 1.1.3 计算机基本工作原理 • 按照冯·诺依曼机“存储程序”的概念，计算机的工作过 程就是执行程序的过程。要了解计算机是如何工作的，首 先要知道计算机指令和程序的概念。 • 1、计算机的指令和程序
• 指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计 算机能完成的某一种操作。计算机指令常用二进制代码表 示，指令长度是指组成二进制代码的位数。一条指令通常 由两个部分组成，如下所示：
主讲人：王翠玲 《计算机应用基础》
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• ( 3 )板载功能
• 随着主板技术的发展，主板早已经不是原先单一 的搭载CPU 、内存、硬盘以及外设的平台，而是 可以附加许多原来由各种类型的卡所承担的功能， 这些功能称为板载功能。随着主板南、北桥芯片 的功能日益丰富和板载芯片越来越多，主板的板 载功能也越来越多。可以说只要用户需要，几乎 所有能附加的功能都被加上了。目前常用主板主 要的板载功能有声卡、显示卡、网卡、IEEE 1394 卡等。
• 所谓软件，是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、 使用和维护这些程序所需要的文档的集合计算机软件极为 丰富，要对软件进行恰当的分类是相当困难的。一种通常 的分类方法是将软件分为系统软件和应用软件两大类
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• 1、系统软件
• 系统软件是负责管理计算机系统中各种独立的硬 件，使得它们可以协调工作的程序和相关数据。 系统软件使得计算机使用者和其他软件将计算机 当作一个整体而不需要顾及到底层每个硬件是如 何工作的。一般来讲，系统软件包括操作系统、 语言处理程序和工具软件等。
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• 外存与内存有许多不同之处，主要体现在以下几点： • ① 外存不怕停电，如磁盘上的信息可以长期保存；大部 分内存是不能长期保存信息的随机存储器（断电后信息丢 失）。 • ② 外存的容量不像内存那样受多种限制，可以大得多， 如目前硬盘的容量可达数百吉字节；而绝大多数计算机的 内存是以半导体存储器为主，由于价格和技术方面的原因， 内存的存储容量受到限制。 • ③ 外存速度慢，内存速度快。
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1.1.1 计算机硬件系统
硬件系统是组成计算机系统的各种物理设备的总称， 可以将其理解为我们所看到的实际物理设备。此部分将会 以冯.若依曼思想为主线，对计算机硬件系统进行论述， 而各种具体的硬件信息，将会在下一节中进行描述。 计算机的工作过程就是执行程序的过程。怎样组织程 序，涉及计算机体系结构问题。
主讲人：王翠玲 《计算机应用基础》
• 4、输入设备
• 输人设备用来接受用户输入的原始数据和程序， 并将它们转变为计算机可以识别的形式（二进制） 存放到内存中。常用的输人设备有键盘、鼠标、 扫描仪、光笔、数字化仪、麦克风等。
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• 5、输出设备
• 输出设备用于将存放在内存中由计算机处理的结 果转变为人们所能接受的形式。常用的输出设备 有显示器、打印机、绘图仪、音响等。
• 输人设备和输出设备简称为I / O( Input/Output ） 设备。
主讲人：王翠玲
《计算机应用基础》
• 1.1.2 计算机软件系统 • 在计算机系统中，硬件是物质基础，软件是指挥硬件工作 的灵魂。软件的功能与质量在很大程度上决定了整个计算 机的性能，故软件和硬件一样，是计算机工作必不可少的 组成部分。
操作码
主讲人：王翠玲
操作数
《计算机应用基础》
• 程序是指能完成一定功能的指令序列，是计算机 指令的有序集合。计算机按照程序设定的指令顺 序依次执行，并完成对应的一系列操作，这就是 程序执行的过程。
主讲人：王翠玲
《计算机应用基础》
• 2、计算机的工作原理
• 计算机的工作过程实际上是快速地执行指令的过 程。用户首先必须根据某任务要求编写相应的程 序，通过输人设备将程序和数据送到计算机的存 储器中保存起来；程序运行后，计算机从存储器 依次取出指令，送往控制器进行分析，并根据指 令的功能向各有关部件发出各种操作控制信号； 最终的运算结果要送到输出设备输出。
主讲人：王翠玲
《计算机应用基础》
• 内存又分为以下两类： • ① 随机存储器（Random Access Memory，RAM ） • 通常RAM 指计算机的主存，CPU 既可从中读出数据又可 向它写入数据。但是，一旦关机断电，RAM 中的信息将 全部消失。 • ② 只读存储器（Read onlv Memory，ROM ) • CPU 对它只取不存，它里面存放的信息一般由计算机制 造厂写入并经固化处理，用户是无法修改的。即使断电， ROM 中的信息也不会丢失。因此，ROM 中一般存放计算 机系统管理程序，如基本榆人输出系统B10S ( Basic Inpu /Output System ）。