第一章 计算机基础知识
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机技术重要的一个分支。
智能化: 使用计算机模拟人的感觉和思维过程 多媒体化: 使用计算机更有效的处理文字、图形、图像音频等
多媒体信息
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1.1.3
计算机的分类
按处理的信息类型分类： 模拟计算机、数字计算机和混合计算机 按使用范围分类： 专用型和通用型 按规模分： 巨型机、大型机、中型机、小型机、 工作站和微型机。
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1.2.1
数制与进位计数制
1．进位计数制的基本概念
进位计数制: 是指按进位的规则进行计数的方法。 进位计数制三要素：
码的个数，用R表示； 表的数值的大小。
① 数位：指数码在一个数中所处的位置，用±n表示； ② 基数：指在某种计数制中，每个数位上所能使用的数 ③ 位权：指在某种计数制中，每个数位上数码“1”所代
所以：(10100110)2∧(11100011)2 =(10100010)2 (10100110)2∨(11100011)2 =(11100111)2
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1.2.2 二进制数的运算
3．二进制数的逻辑运算
【例1.7】设：A=10010101，B=00001111， 求： A、和A⊕B。
第一代
电子管时代
第二代
晶体管时代
第三代
中小规模集成 电路时代
1965～1970 集成电路 1971～现在
第四代
大规模超大规 模IC时代
大规模及超大 规模集成电路
1M～64G
数据库系统、 网络和分布式 操作系统
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1.1.2 计算机的发展 新一代计算机：超级计算机（智能计算机）， 具有知识表示和逻辑推理能力，具有人---机通 信能力。是把信息采集、存储、处理、通信和 人工智能相结合的计算机系统。 新一代计算机的系统结构研究目标是要改变传 统冯〃诺伊曼机的概念，采用全新的物理器件。 目前，人们仍在不懈努力，力争有所突破。
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1.2.2 二进制数的运算
3．二进制数的逻辑运算 【例 1.6】求八位二进制数 (10100110)2 和 (11100011)2 的逻辑 “与”和逻辑“或”。 解：逻辑运算只能按位操作，其竖式运算的运算方法如下：
10100110 ∧ 11100011 10100010
10100110 ∨ 11100011 11100111
解：由于： A =10010101 B＝00001111
则有： A=01101010 B=11110000
10010101 ⊕ 00001111 10011010
A⊕B=10011010
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1.2.3
数制转换
1．非十进制转换为十进制
转换方法：按权展开求和。 即：将非十进制数写成按位权展开的多项式之和的 形式，然后以十进制的运算规则求和。 【例1.8】将二进制数1100101.01B转换为十进制数。 解：1100101.01B =1×26+1×25+1×22+1×20+1×2-2 =64+32+4+1+0.25=101.25 【例1.10】将十六进制数2FE.8H转换为十进制数。 解：2FE.8H =2×162+F×161+E×160+8×16-1 =512+240+14+0.5=766.5
21世纪高职高专规划教材
计算机应用基础
中国水利水电出版社
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课程简介 1.1 计算机概述 1.2 计算机中的数据 1.3 信息编码技术 1.4 微机系统的组成及工作原理 1.5 计算机安全与病毒 1.6 多媒体计算机
关 闭
1.1 计算机概述 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 计算机的概念 计算机的发展 计算机的分类 计算机的应用 微型计算机
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1.2.3
数制转换
2．十进制转换为非十进制 转换方法：整数部分除基数取余；小数部分乘基数取整。 【例1.12】将十进制数226.125转换为二进制数。 解：对整数部分的转换采用除2取余法； 对小数部分的转换采用乘2取余法。 0.125
2
余数 226 2 113 …… 0 2 56 …… 1 0 2 28 …… …… 2 14 …… 0 2 7 …… 0 2 3 1 …… 2 1 1 …… 0 1 结果 ：226 ＝ 11100010B 读取顺序
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1.2.2 二进制数的运算
2．二进制数的算术运算
【例1.5】完成下面二进制数的乘法和除法运算。 解：完成二进制乘/除法运算的竖式运算过程如下：
1101 ← 被乘数 × 1010 ← 乘数 0000 1101 部分积 0000 1101 10000010 ← 乘积
}
1 0001 1011 √10111011 1011
信息→编码→二进制数→电子器件的状态 二进制数的基本特点：
① 可行性； ② 简易性； ③ 逻辑性； ④ 可靠性。
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1.2.2 二进制数的运算
2．二进制数的算术运算 （1）二进制加法 二进制加法运算的运算规则如下： 0+0=0； 0+1=1； 1+0=1； 1+1=0（进位为1）。 【例1.3】完成下面八位二进制数的加法运算。 解：二进制加法运算的竖式运算过程如下：
0010 0011
0100 0101 0110 0111
2 3
4 5 6 7
2 3
4 5 6 7
10 11
12 13 14 15
1010 1011
1100 1101 1110 1111
12 13
14 15 16 17
A B
C D E F
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1.2.2 二进制数的运算
1．二进制与计算机
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1.2.1
十进制
0 1பைடு நூலகம்
数制与进位计数制
二进制 （ B） 0000 0001 八进制 （Q） 0 1 十六进 制（H） 0 1 十进 制 8 9 二进制 （ B） 1000 1001 八进制 （Q） 10 11 十六进制 （H） 8 9
常用进位计数制的对应关系
2 3
4 5 6 7
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1.2.1
数制与进位计数制
逢R进一 采用位权表示
2．进位计数制的基本特点
例1：十进制数3058.72可表示为：
（3058.72）10 = 3×103 + 0×102 + 5×101 + 8×100 + 7×10-1 + 2×10-2
例2：二进制数10111.01 可表示为：
(10111.01)2 = 1×24 +0×23 +1×22 +1×21 +1×20 +0×2-1 +1×2-2 （3AB.65）16= 3×162 + A×161 + B×160 + 6×16-1 + 5×16-2
1．微机发展的时代划分
1985～1992
1993～2003 2004～今
第三代
第四代 第五代
32位
32位多流水线结构 64位
Intel80386、80486
Pentium、PentiumⅡ、 PentiumⅢ、PentiumⅣ Itanium系列
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1.1.5
微型计算机
2．微机中使用的微处理器芯片
-
11110010 11000000 00110010
-
10010010 ← 被减数 01010011 ← 减数 1111111 ← 借位 00111111 ← 差数
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1.2.2 二进制数的运算
2．二进制数的算术运算
（3）二进制乘法 运算规则如下： 0× 0 = 0； 0×1= 0； 1× 0 = 0； 1× 1 = 1。 （4）二进制除法 运算规则如下： 0÷1 = 0； 1÷1 = 1； 0÷0 和 1÷0均无意义。
例3：十六进制数3AB.65可表示为：
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1.2.1
数制与进位计数制
2．数制的表示方法 后缀表示法
二进制数 八进制数 下标表示法 二进制数 (1101)2 (327)8 (123)10 (3B7)16 十进制数
1101B
327Q
123D
3B7H
十进制数 十六进制数
八进制数
十六进制数
除数
← ←
商 被除数
←
1011 1011
0
←
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余数
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1.2.2 二进制数的运算
3．二进制数的逻辑运算
二进制数的逻辑运算包括“与”、“或”、“非”、“异或”等， 逻辑运算的基本特点是按位操作。即根据两操作数对应位的情况确 定本位的输出，而与其它相邻位无关。 （1）“或”逻辑运算 “或”逻辑也叫逻辑加，运算符为“+”或 “∨”。运算规则如下： 0∨0=0， 0∨1=1，1∨0=1，1∨1=1。 即：“见1为1，全0为0”。 （2）“与”逻辑运算 “与”逻辑也叫逻辑乘，运算符为“×”或 “∧”。运算规则如下： 0∧0=0， 0∧1=0，1∧0=0，1∧1=1。 即：“见0为0，全1为1”。
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1.1.5
微型计算机
微处理器的性能指标
字长：计算机一次能并行处理的二进制 位数。 主频：微处理器运行的时钟频率 二级缓存 总线频率
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1.2 计算机中的数据
1.2.1 数制与进位计数制 1.2.2 二进制数的运算 1.2.3 数制转换 1.2.4 数据在计算机中的表示
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1.1.1
计算机的概念
2. 世界上的第一台计算机
1946年2月，ENIAC在美国的宾夕法尼 亚大学诞生。
ENIAC计算机与Pentium计算机的性能比较 （点击此处查看）。
意义：标志着人类社会计算 机时代的开始。
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1.1.2 计算机的发展
计算机的最终诞生是众多科学家几百年 来共同努力的结果（点击此处查看详 情）。 冯〃诺依曼的贡献： 1. 硬件组成结构－运算器、控制器、存 储器、输入设备和输出设备五大部分。 2. 计算机的基本工作原理－存储程序技 术（存储程序、自动执行程序）。
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1.1.2 计算机的发展
1．计算机的发展阶段
代别 年代 1946～1957 1958～1964 逻辑部件 电子管 运算速度 每秒几千次到几 万次 每秒几十万次 晶体管 每秒几十万次到 几百万次 每秒几百万次到 上亿次 64K～2M 内存容量 几千个字 几十万个字 编程语言 机器语言或汇 编语言 FORTRAN、 ALGOL、 COBOL 操作系统
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1.1.1
计算机的概念
1．什么是计算机
计算机是指由电子器件组成的具有逻辑判断和记忆 能力，能在给定的程序控制下，快速、高效、自动完成 信息加工处理、科学计算、自动控制等功能的现代数字 化电子设备。 计算机的特点： ① 数字化； ② 具有记忆和逻辑判断能力； ③ 高速度、高精度； ④ 自动控制。
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1.1.2 计算机的发展
2．计算机的发展趋势
计算机第一定律——摩尔定律
早期计算机大约每隔8~10年速度提高10倍，成本、体 积缩小10倍；近年来，大约每隔3年，计算机性能提高近4 倍，成本下降50%。
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1.1.2 计算机的发展
2．计算机的发展趋势
巨型化: 发展高速、大存储容量和功能更强大的巨型计算机 微型化: 体积小、重量轻、价格低、功能强的微型计算机 网络化: 网络技术是计算机和通信技术相结合的产物。世界算
00001010 + 11010001 11011011
10010010 + 01010011 0010010 11100101
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← ← ← ←
被加数 加数 进位 和数
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1.2.2 二进制数的运算
2．二进制数的算术运算 （2）二进制减法 二进制减法运算的运算规则如下： 0-0=0； 1-0=1； 1-1=0； 0 -1=1 (有借位时借1当2)。 【例1.4】完成下面八位二进制数的减法运算。 解：竖式运算过程如下：
CPU的分类：可分为Intel系列和非Intel系列。 Intel系列：80X86系列，Pentium系列。其兼容
厂家生产的有AMD、Cyrix系列。 非Intel系列：主要有Motorola公司生产的 MC68000系列，苹果电脑公司生产的AppleMacintosh系列微机所使用的power PC等。
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1.1.4
计算机的应用
计算机的应用领域如下： 科学计算 数据处理 过程控制 计算机辅助工程 人工智能
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1.1.5
起迄年份 1971～1977 1978～1984
微型计算机
代 别 第一代 第二代 位 数 4～8位 16位 典 型 芯 片 Intel4004、intel8008 intel8086、80286，Z8000， MC68000
智能化: 使用计算机模拟人的感觉和思维过程 多媒体化: 使用计算机更有效的处理文字、图形、图像音频等
多媒体信息
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1.1.3
计算机的分类
按处理的信息类型分类： 模拟计算机、数字计算机和混合计算机 按使用范围分类： 专用型和通用型 按规模分： 巨型机、大型机、中型机、小型机、 工作站和微型机。
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1.2.1
数制与进位计数制
1．进位计数制的基本概念
进位计数制: 是指按进位的规则进行计数的方法。 进位计数制三要素：
码的个数，用R表示； 表的数值的大小。
① 数位：指数码在一个数中所处的位置，用±n表示； ② 基数：指在某种计数制中，每个数位上所能使用的数 ③ 位权：指在某种计数制中，每个数位上数码“1”所代
所以：(10100110)2∧(11100011)2 =(10100010)2 (10100110)2∨(11100011)2 =(11100111)2
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1.2.2 二进制数的运算
3．二进制数的逻辑运算
【例1.7】设：A=10010101，B=00001111， 求： A、和A⊕B。
第一代
电子管时代
第二代
晶体管时代
第三代
中小规模集成 电路时代
1965～1970 集成电路 1971～现在
第四代
大规模超大规 模IC时代
大规模及超大 规模集成电路
1M～64G
数据库系统、 网络和分布式 操作系统
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1.1.2 计算机的发展 新一代计算机：超级计算机（智能计算机）， 具有知识表示和逻辑推理能力，具有人---机通 信能力。是把信息采集、存储、处理、通信和 人工智能相结合的计算机系统。 新一代计算机的系统结构研究目标是要改变传 统冯〃诺伊曼机的概念，采用全新的物理器件。 目前，人们仍在不懈努力，力争有所突破。
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1.2.2 二进制数的运算
3．二进制数的逻辑运算 【例 1.6】求八位二进制数 (10100110)2 和 (11100011)2 的逻辑 “与”和逻辑“或”。 解：逻辑运算只能按位操作，其竖式运算的运算方法如下：
10100110 ∧ 11100011 10100010
10100110 ∨ 11100011 11100111
解：由于： A =10010101 B＝00001111
则有： A=01101010 B=11110000
10010101 ⊕ 00001111 10011010
A⊕B=10011010
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1.2.3
数制转换
1．非十进制转换为十进制
转换方法：按权展开求和。 即：将非十进制数写成按位权展开的多项式之和的 形式，然后以十进制的运算规则求和。 【例1.8】将二进制数1100101.01B转换为十进制数。 解：1100101.01B =1×26+1×25+1×22+1×20+1×2-2 =64+32+4+1+0.25=101.25 【例1.10】将十六进制数2FE.8H转换为十进制数。 解：2FE.8H =2×162+F×161+E×160+8×16-1 =512+240+14+0.5=766.5
21世纪高职高专规划教材
计算机应用基础
中国水利水电出版社
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课程简介 1.1 计算机概述 1.2 计算机中的数据 1.3 信息编码技术 1.4 微机系统的组成及工作原理 1.5 计算机安全与病毒 1.6 多媒体计算机
关 闭
1.1 计算机概述 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 计算机的概念 计算机的发展 计算机的分类 计算机的应用 微型计算机
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数制转换
2．十进制转换为非十进制 转换方法：整数部分除基数取余；小数部分乘基数取整。 【例1.12】将十进制数226.125转换为二进制数。 解：对整数部分的转换采用除2取余法； 对小数部分的转换采用乘2取余法。 0.125
2
余数 226 2 113 …… 0 2 56 …… 1 0 2 28 …… …… 2 14 …… 0 2 7 …… 0 2 3 1 …… 2 1 1 …… 0 1 结果 ：226 ＝ 11100010B 读取顺序
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1.2.2 二进制数的运算
2．二进制数的算术运算
【例1.5】完成下面二进制数的乘法和除法运算。 解：完成二进制乘/除法运算的竖式运算过程如下：
1101 ← 被乘数 × 1010 ← 乘数 0000 1101 部分积 0000 1101 10000010 ← 乘积
}
1 0001 1011 √10111011 1011
信息→编码→二进制数→电子器件的状态 二进制数的基本特点：
① 可行性； ② 简易性； ③ 逻辑性； ④ 可靠性。
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1.2.2 二进制数的运算
2．二进制数的算术运算 （1）二进制加法 二进制加法运算的运算规则如下： 0+0=0； 0+1=1； 1+0=1； 1+1=0（进位为1）。 【例1.3】完成下面八位二进制数的加法运算。 解：二进制加法运算的竖式运算过程如下：
0010 0011
0100 0101 0110 0111
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4 5 6 7
2 3
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1010 1011
1100 1101 1110 1111
12 13
14 15 16 17
A B
C D E F
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1.2.2 二进制数的运算
1．二进制与计算机
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1.2.1
十进制
0 1பைடு நூலகம்
数制与进位计数制
二进制 （ B） 0000 0001 八进制 （Q） 0 1 十六进 制（H） 0 1 十进 制 8 9 二进制 （ B） 1000 1001 八进制 （Q） 10 11 十六进制 （H） 8 9
常用进位计数制的对应关系
2 3
4 5 6 7
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1.2.1
数制与进位计数制
逢R进一 采用位权表示
2．进位计数制的基本特点
例1：十进制数3058.72可表示为：
（3058.72）10 = 3×103 + 0×102 + 5×101 + 8×100 + 7×10-1 + 2×10-2
例2：二进制数10111.01 可表示为：
(10111.01)2 = 1×24 +0×23 +1×22 +1×21 +1×20 +0×2-1 +1×2-2 （3AB.65）16= 3×162 + A×161 + B×160 + 6×16-1 + 5×16-2
1．微机发展的时代划分
1985～1992
1993～2003 2004～今
第三代
第四代 第五代
32位
32位多流水线结构 64位
Intel80386、80486
Pentium、PentiumⅡ、 PentiumⅢ、PentiumⅣ Itanium系列
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微型计算机
2．微机中使用的微处理器芯片
-
11110010 11000000 00110010
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10010010 ← 被减数 01010011 ← 减数 1111111 ← 借位 00111111 ← 差数
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1.2.2 二进制数的运算
2．二进制数的算术运算
（3）二进制乘法 运算规则如下： 0× 0 = 0； 0×1= 0； 1× 0 = 0； 1× 1 = 1。 （4）二进制除法 运算规则如下： 0÷1 = 0； 1÷1 = 1； 0÷0 和 1÷0均无意义。
例3：十六进制数3AB.65可表示为：
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数制与进位计数制
2．数制的表示方法 后缀表示法
二进制数 八进制数 下标表示法 二进制数 (1101)2 (327)8 (123)10 (3B7)16 十进制数
1101B
327Q
123D
3B7H
十进制数 十六进制数
八进制数
十六进制数
除数
← ←
商 被除数
←
1011 1011
0
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1.2.2 二进制数的运算
3．二进制数的逻辑运算
二进制数的逻辑运算包括“与”、“或”、“非”、“异或”等， 逻辑运算的基本特点是按位操作。即根据两操作数对应位的情况确 定本位的输出，而与其它相邻位无关。 （1）“或”逻辑运算 “或”逻辑也叫逻辑加，运算符为“+”或 “∨”。运算规则如下： 0∨0=0， 0∨1=1，1∨0=1，1∨1=1。 即：“见1为1，全0为0”。 （2）“与”逻辑运算 “与”逻辑也叫逻辑乘，运算符为“×”或 “∧”。运算规则如下： 0∧0=0， 0∧1=0，1∧0=0，1∧1=1。 即：“见0为0，全1为1”。
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微型计算机
微处理器的性能指标
字长：计算机一次能并行处理的二进制 位数。 主频：微处理器运行的时钟频率 二级缓存 总线频率
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1.2.1 数制与进位计数制 1.2.2 二进制数的运算 1.2.3 数制转换 1.2.4 数据在计算机中的表示
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1.1.1
计算机的概念
2. 世界上的第一台计算机
1946年2月，ENIAC在美国的宾夕法尼 亚大学诞生。
ENIAC计算机与Pentium计算机的性能比较 （点击此处查看）。
意义：标志着人类社会计算 机时代的开始。
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1.1.2 计算机的发展
计算机的最终诞生是众多科学家几百年 来共同努力的结果（点击此处查看详 情）。 冯〃诺依曼的贡献： 1. 硬件组成结构－运算器、控制器、存 储器、输入设备和输出设备五大部分。 2. 计算机的基本工作原理－存储程序技 术（存储程序、自动执行程序）。
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1.1.2 计算机的发展
1．计算机的发展阶段
代别 年代 1946～1957 1958～1964 逻辑部件 电子管 运算速度 每秒几千次到几 万次 每秒几十万次 晶体管 每秒几十万次到 几百万次 每秒几百万次到 上亿次 64K～2M 内存容量 几千个字 几十万个字 编程语言 机器语言或汇 编语言 FORTRAN、 ALGOL、 COBOL 操作系统
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1.1.1
计算机的概念
1．什么是计算机
计算机是指由电子器件组成的具有逻辑判断和记忆 能力，能在给定的程序控制下，快速、高效、自动完成 信息加工处理、科学计算、自动控制等功能的现代数字 化电子设备。 计算机的特点： ① 数字化； ② 具有记忆和逻辑判断能力； ③ 高速度、高精度； ④ 自动控制。
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1.1.2 计算机的发展
2．计算机的发展趋势
计算机第一定律——摩尔定律
早期计算机大约每隔8~10年速度提高10倍，成本、体 积缩小10倍；近年来，大约每隔3年，计算机性能提高近4 倍，成本下降50%。
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1.1.2 计算机的发展
2．计算机的发展趋势
巨型化: 发展高速、大存储容量和功能更强大的巨型计算机 微型化: 体积小、重量轻、价格低、功能强的微型计算机 网络化: 网络技术是计算机和通信技术相结合的产物。世界算
00001010 + 11010001 11011011
10010010 + 01010011 0010010 11100101
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被加数 加数 进位 和数
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1.2.2 二进制数的运算
2．二进制数的算术运算 （2）二进制减法 二进制减法运算的运算规则如下： 0-0=0； 1-0=1； 1-1=0； 0 -1=1 (有借位时借1当2)。 【例1.4】完成下面八位二进制数的减法运算。 解：竖式运算过程如下：
CPU的分类：可分为Intel系列和非Intel系列。 Intel系列：80X86系列，Pentium系列。其兼容
厂家生产的有AMD、Cyrix系列。 非Intel系列：主要有Motorola公司生产的 MC68000系列，苹果电脑公司生产的AppleMacintosh系列微机所使用的power PC等。
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1.1.4
计算机的应用
计算机的应用领域如下： 科学计算 数据处理 过程控制 计算机辅助工程 人工智能
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1.1.5
起迄年份 1971～1977 1978～1984
微型计算机
代 别 第一代 第二代 位 数 4～8位 16位 典 型 芯 片 Intel4004、intel8008 intel8086、80286，Z8000， MC68000