大学计算机基础清华大学出版社

+7： 00000111 -7：11111000
(3)补码 [X]反=
0X 0<=X 1|X|+1 X<0
+7： 00000111 - 7：11111001
+0：00000000 - 0：10000000 +0：00000000 - 0：11111111 +0：00000000 - 0：00000000
形码类 五笔字型法、郑码输入法等 。
16
(2) 汉字国标码(GB2312－80)
一级汉字（3755个）
55
每个汉字占两个字节。
56
二级汉字（3008个）
一级汉字：3755个；二级汉字：3008个。
87
（扩充使用）
汉字分区，每个区94个汉字。
94
(3)机内码
“大”字的区位码2083 区号和位号分别加上32 “大”字的国标交换码
组 平面 行 字位
最高位为0
基本多文种平面（BMP）：0组0平面，包含字母、音节及表意文字等。
例如：‘A’ 41H(ASCII) 00000041H(UCS) ‘大’ B4F3H(GB2312) 00005927H(UCS)
其他汉字编码
• Unicode码 另一国际标准：采用双字节编码统一地表示世界上的主要文字。 其字符集内容与UCS的BMP相同。
计算机基础知识
2.2 计算机系统的组成与工作原理 4.1 数制转换及运算 4.2 数据在计算机中的表示
2.2 计算机系统的组成与工作原理
2.2.1计算机系统的组成
硬件
软件
系统软件 应用软件
计算机系统分为：硬件+软件
计算机系统的组成
主机
硬件
计
算
外部设备
机
系
统
系统软件
软件
应用软件
CPU
运算器 寄存器 控制器
③ 执行指令 由操作控制线路发出完成该操作所需要的一系列控
制信息，去完成该指令所要求的操作。
④ 一条指令执行完成，指令计数器加1 或将转移地址码送入程序 计数器，然后回到①。
计算机的基本工作原理
自动加 1
起始地址
内存储器 程序计数器 PC 程序计01数00器 PC （4）
指令寄存器
操作码 07
（2）
101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75 101(O)=82+1=65 71(O)=78+1=57 101A(H)=163+16+10＝4106
进制表示符号 B 二进制 O八进制 D十进制 H十六进制
十进制转化成 R 进制
整数部分：除以 r取余数，直到商为0，余数从右到左排列。 小数部分：乘以 r取整数，整数从左到右排列。
存储器
信息交流中心
内存储器
存放大量信息 的外存储器
存储器
每个记忆单元由8位二进制位组成。
字节BYTE 7 6 5 4 3 21 0
位Bit
1KB=210B=1024B 1MB= 210KB= 1024KB 1GB= 210MB= 1024MB 1TB= 210GB= 1024GB
输入设备、输出设备
2.2.2计算机硬件组成
主机
输出设备 外设
外存设备
输入设备 网络设备
计算机硬件包括主机和外设
计算机的五大部件
冯.诺依曼思想： • 二进制 •程序与数据一样存放在内存 •五大模块
处理器
存储器
存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合， 每个记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据。
存储器通常分为内存储器和外存储器
二进制优点：物理上容易实现，运算简单，可靠性、通用性强
1 10 1 01 10 11 01 11
输入设备
输出设备wenku.baidu.com
数值 十／二进制转换 西文ASCII 码 汉字 输入码／机内码转换 声音、图像 模／数转换
内存
二／十进制转换
数值
西文字形码
西文
汉字字形码
汉字
数／模转换
声音、图像
4.2.1数值
符号数的机器数表示
内存
CPU
＋ － ×÷ And Or……
If Goto……
主机
I/O设备
对计算机的硬件进行管理等
计算机的基本工作原理
指令的执行过程分为以下4个步骤：
① 取指令 按照指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并
送往指令寄存器。
② 分析指令 对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对
操作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号； 由地址码确定操作数地址。
矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征 矢量方式特点正好与点阵相反
(5) 汉字地址码 每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址 地址码和机内码要有简明的对应转换关系
UCS编码
(6) 其他汉字编码 UCS码、Unicode码、GBK码、BIG5码等 国际标准： 通用多八位编码字符集UCS(Universal Code Set) 世界各种文字的统一的编码方案，一个字符占4个字节。分为：
小数部分：从左向右按三(四)位进行分组
不足补零
1 101 101 110.110 101(B)= 1556.65(O) 15 5 6 6 5 11 0110 1110.1101 01(B)=36E.D4(H) 36 E D4
二进制、八进制、十六进制数间的关系
八进制 对应二进制
0
000
1
001
2
010
1.二进制数的加法运算
加法运算法则 0+0=0 0+1=1+0=1 1+1=10
1101 + 1110
11011
2.二进制数的减法运算
减法运算法则 0-0=1-1=0 1-0=1 0-1=1
二进制数的算术运算
3.二进制数的乘法运算
乘法运算法则 0×0=0 0×1=1×0=0 1×1=1
4.二进制数的减法运算
3
011
4
100
5
101
6
110
7
111
十六进制
0 1 2 3 4 5 6 7
对应二进制
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
十六进制 对应二进制
8
1000
9
1001
A
1010
B
1011
C
1100
D
1101
E
1110
F
1111
4.4.3 二进制数的算术运 算
减法运算法则 0÷0=0 0÷1=0 1÷1=1
4.4.4 二进制数的逻辑运算
逻辑非的真值表
逻辑非运算 逻辑与运算
A
F=A
0
1
1
0
逻辑与的真值表
AB
0
0
0
1
1
0
1
1
F = A×B
0 0 0 1
4.4.4 二进制数的逻辑运算
逻辑或运算
逻辑或的真值表
AB
0
0
0
1
1
0
1
1
F = A+B
0 1 1 1
4.2 数据在计算机中的表示
思考题
1．计算机由哪几个部分组成？ 2．存储器的容量单位有哪些？256MB=( )B 3．内存和外存有什么区别？ 4．指令和程序有什么区别？ 5．如何快速判断一个二进制数是奇数偶数？ 6．浮点数在计算机中是如何表示的？ 7．一个n位的有符号数，其最大值是多少？ 8． “D”、“d”、“3”和空格的ASCII码值？ 9．比较GB、GBK、UCS、Unicode的区别。
地址码 0270 （1）
控制器
译码器
操作控制线路 （3）
累加寄存器
算术、逻辑运算部件
运算器
内存储器
地址
内容
…
……
程
0100
070270
序
区 0101
…
……
0270
数据
数
据
区
4.1 数制转换及运算
4.1.1进位计数制
678.34=6×102+7×101+8×100 +3×10-1+4×10-2
数码
基数
例 100.345(D)=~1100100.01011(B)
2 100 0
2 50 0
2 25 1 2 12 0
26
0
23
1
11
0
余数
0.345 2
0.690 2
1.380 2
0.760 2
1.520
2
1.04
100(D)=144(O)=64(H) 八进制
8 100 4
8 12 4
81
1
0
余数
十六进制
16 100 4
16 6
6
0
余数
二进制、八进制、十六进制数间的相互转换
•一位八进制数对应三位二进制数 •一位十六进制数对应四位二进制数 •二进制转化成八(十六)进制)
144(O)=001 100 100(B) 1 44
64(H)=0110 0100(B) 64
整数部分：从右向左按三(四)位进行分组
• GBK码 GBK等同于UCS的新的中文编码扩展国家标准，2字节表示一个汉字 第一字节从81H~FEH，最高位为1； 第二字节从40H~FEH，第二字节的最高位不一定是1。
• BIG5编码
台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准，包括440个符 号，一级汉字5 401个、二级汉字7 652个，共计13 060个汉字。
内存
随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器(Cache)
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪等 输出设备：显示器、打印机等 外 存：软盘、硬盘、光盘、闪存等 网络设备：网卡、调制解调器等
操作系统：Windows、Unix、Linux等 语言处理程序：C、Java、VB等 实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统 等
权
r进制数用 r个基本符号（例如0，1，2，…，r-1）表示数值
r进制数N可表示为：
N=an-1×rn-1＋an-2×rn-2＋…＋a0×r0＋a-1×r-1＋…＋a-m×r-m
n1
ai r i
im
4.1.2不同进位计数制间的转换
r 进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加
例：
10101(B)=24+22+1=21
常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪、麦克风等。 常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音响等。
2.2.3计算机的基本工作原理
指令是能被计算机识别并执行的的二进制代码，完成一种操作。
结构
指令
分 类
操作码 要完成的操作类型或性质
操作数 操作的内容或所在的地址
数据传送指令 数据处理指令 •程序控制指令 输入输出指令 其它指令
回车
0DH
13
空格 ‘0’～‘9’ ‘A’～‘Z’ ‘a’～‘z’
20H 30H～39H 41H～5AH
61H～7AH
32 48～57 65～90 97～122
汉字编码
输入码 汉字输入
国标码
机内码
地址码
字形码 汉字输出
(1) 汉字输入码
区 位号1 2 3
94
号
1
音码类 全拼、双拼、微软拼音、智能ABC等 9 字母、数字和各种符号
10101100
符号位 “0”表示正 、 “1”表示负
定点小数
小数点
S
S 定点整数
无符号位
小数点
浮点数表示
阶符 阶码 数符 尾数
规格化的形式：尾数的绝对值大于 等于0.1并且小于1，从而唯一地规 定了小数点的位置。
定点整数
定点小数
110.011(B)=1.10011×2+10=11001.1×2-10=0.110011×2+11
4.2.2 字符
西文字符
ACSII码(American Standard Code for Information Interchange) 128个常用字符，用7位二进制编码，从0到127
控制字符：0～32，127；普通字符：94个。
例如：“a”字符的编码为，对应的十进制数是97；
换行
0AH
10
“大”字的内码B4F3
00010100 0l0l00ll 00100000 00100000 00110100 0l1l00ll 10110100 1l1l00ll
汉字字形编码
(4) 汉字字形码 点阵：汉字字形点阵的代码 有16×16、24×24、32×32、48×48等 编码、存储方式简单、无需转换直接输 出放大后产生的效果差
0 11 0
110011
N= 数符尾数2阶符阶码 尾数的位数决定数的精度 阶码的位数决定数的范围
带符号数的表示
假定一个数在机器中占用8位。
(1) 原码 [X]原=
0X 0<=X 1|X| X<=0
+7：00000111 - 7： 10000111
(2)反码 [X]反=
0X 0<=X 1|X| X<=0