清华大学出版社第二章 计算机基础知识

整数部分：从右向左按三(四)位进行分组 小数部分：从左向右按三(四)位进行分组 不足补零（特别注意！！）
001 101 101 110.110 101(B)= 1556.65(O) 1 5 5 6 6 5 0011 0110 1110.1101 0100(B)=36E.D4(H) 3 6 E D 4
计算机的工作原理：存储程序的工作原理
将程序（指令序列）和数据事先存放在存储器中，运行时顺 序取出指令一条条地执行
计算机硬件系统的组成
CPU
CPU又叫中央处理器 ，是计算机核心部件
主要由运算器和控制器组成
中 央 处 理 器
控制整个计算 机所有部件的 工作
控制器 运算器 执行算术运算和 逻辑运算
存储器

存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合 可读写其中的数据 通常分为内存储器和外存储器 每个记忆单元由8位二进制位组成 位,字节,字,字长
字节BYTE
7 6 5
4 3 2 1 0
位Bit
位、字节、字



位(Bit)：是计算机中最小的数据单位 字节(Byte)：1个字节由8个二进制位组成，是计算机中 用来表示存储空间大小的最基本的容量单位 存储空间容量的单位除用字节(简记为B)表示外，还可以 用千字节(KB)、兆字节(MB)及十亿字节(GB)等表示
通讯软件：E-mail、Express Outlook、IE
用层次的观点看到的计算机
用户
软件开发工具…
应 用 程 序
操 作 系 统
硬件
2.3 信息在计算机内的表示
计算机内部，所有信息都必须转换成二进制的形式， 才能提供给计算机进行处理。计算机使用二进制的原因： 可行性：二进制只有０和1两种状态，这在技术（物理） 上很容易实现
特点：简单、直观、不易出错，不依赖机器，可移植
性强
编译 算法语言 源程序 编译程序 系统软件 机器语言 目标程序 执行 结果
第四代语言:4GL自然语言编程
使用自然语言编程 易学、开发速度快，易维护，易调
系统软件的分类
服务程序 通常包括监控管理程序，调试程序，故障检查
和诊断程序、连接编译程序等
(26.25)16=2×161+6×160+2×16-1+5×16-2 =(38.144531)10
2进制

二进制计数制中，数值用0，1表示，基数为2，是逢2进
一的计数制，各数位的权是以2为底的幂。
【例1】二进制数1101可以表示为：
(1101)2=1×23+1×22+0×21+1×20 =(13)10
明确给软件下了一个定义：
软件是计算机程序、方法、规则、相关的文档以及 在计算机上运行时所必须的数据。
通常把软件系统分为系统软件和应用软件。
系统软件
系统软件 管理、控制和维护计算机软、硬件系统的软件
为计算机系统与用户之间提供良好界面
支持应用软件的开发和运行 主要包括：操作系统、语言处理系统、数据库 管理系统、各类服务程序
二进制、八进制、十六进制数间的关系
八进制
0
对应二进制
000
十六进制 对应二进制
0 0000
十六进制
8
对应二进 制
1000
1
2 3
001
010 011
1
2 3
0001
0010 0011
9
A B
1001
1010 1011
4
5 6
100
101 110
4
5 6
0100
0101 0110
C
D E
1100
1101 1110
例：13.8125(D)=1101.1101(B)
十进制转化成r进制
八进制
8
100 12 4
100(D)=144(O)
8
8
1 0
4 1
十六进制
100(D)=64(H)
16 16
100 6 0 4 6
不同进制间的转换
105(D) = 1101001(B) 0.3125(D) = 0.0101(B)
数据库管理程序（DBMS） 用于管理数据库中数据的软件 对数据库运行描述，管理，查询，操作及维护
应用软件
应用软件是针对某个应用领域中的具体问题而编
制的程序，具有很强的实用性和专业性，应用领域广
泛，大体可分为以下几类： 病毒防治软件：SCAN、KILL、KV系列 文字处理软件WPS、Word 图像处理软件：PowerPoint、Photoshop、3DS
内存与外存
外存:存放的是大量的没有使用的程序和数据
内存与硬盘的区别
内存中存放的是当前正在运行的程序和数据 硬盘中存放的是大量的没有使用的程序和数据 硬盘容量大，速度慢、可长期保存数据、价格低 内存容量小，速度快、数据易失、价格高
与CPU直接打交道的是内存
外部设备
输入设备
把数据和程序转换成计算机中用以表示二进制
1
102 1 162 1 22
2的各幂次方
4
10-1
2
101 2 161 0 21
3.
100 A. 160 1. 20 0
5
10-2
23=8
24=16 25=32
十六进制数12A.BC中的位权
B C 16-1 16-2 1 2-2
26=64
28=256 29=512
二进制数101.01中的位权
2-1
101.11(B)=1*22+1*20+1*2-1+1*2-2=5.75 101(O)=1*82+1*80=65 71(O)=781+1*80=5 101A(H)=1*163+1*161+10*160=4106
十进制转化成r进制
整数部分：除以r取余数，直到商为0，余数从下到上排列。 小数部分：乘以r取整数，整数从上到下排列。
简易性：二进制运算非常简单
逻辑性：与逻辑命题两个值“真”与“假”相对应， 为计算机现实逻辑判断提供了方便 可靠性：二进制传输和处理时抗干扰能力强，不容易 出错
2.3.1 数制的概念
进位计数制:就是按进位的方法进行计数，它 包括三要素：数位、基数、位权。
常用进位计数制：16进制、10进制、8进制、2
的电信号，输入到计算机的内存中 键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等 输出设备 把运算处理结果按照人们所要求的形式输出
显示器、打印机、绘图仪等
2.1.2
计算机软件系统
IEEE（Institute of electrical and electronic
Engineers美国电气及电子工程师协会组织）在1983年
机器语言编的特点：难学、难记、难写，依赖于 机器，可移植性差，易出错
第二代语言：汇编语言
用符号代替二进制，与机器语言一一对应，较直观，
不易出错，不能通用
汇编
汇编语 言程序 汇编程序 系统软件 机器语言目 标程序
执 行
结果
第三代语言:高级语言
不依赖于具体的计算机、只关心程序的实现方法 必须将源程序翻译成机器语言程序才能执行 在一台计算机上能运行某种高级语言程序的条件：此 计算机上必须配有该语言的编译系统
控制:写
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
11101101 11001101 10000000 11101101 11101001 11101101 10001101 11101101 11101101
11101101 11101101 11001101 10001101 11101101 11101101 10001101 11101101
的概念，将数据和指令一起存储。这个概念被誉为“计算机发展史 上的一个里程碑”，标志着现代电子计算机时代的真正开始。
冯.诺依曼计算机的特征
计算机内信息（数据和控制信息）用二进制表示
“逢二进一”：1+0=1，1+1=10，0+0=0
特点：可行性、简易性、逻辑性、可靠性、不直观
计算机硬件由五大部分组成
控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备
进制
数位
数位是指数码在数中的位置
例如十进制数：1234.56
1 千 2 百 3 十 4. 个 5 十 位 3 2 1 0 -1 6 百 位 -2
位 位 位 位 分 分
基数
某种计数制中，每个数位上所能使用的数码的个数，
称为这种计数制的基数。
1、十进制的基数 基数为10，数码为0，1，2，…，9十个
1KB＝210Ｂ＝1024Ｂ 1MB＝210KB＝1024KB＝220Ｂ 1GB＝210MB＝1024MB＝230B 1TB＝1024GB＝240Ｂ

字(Word)：字由若干字节构成(一般为字节的整数倍)， 如16位、32位、64位等。
内存储器的访问过程
存储器的访问过程：向[0001]单元写数据
地址0001
按权展开式
对于任意一个n位整数和m位小数的r进制数k=(an1…a1a0.a-1a-2…a-m)r，均可按权展开为：
二进制与十进制之间的特 殊转换值： n个
2n=100…0B
n个 2n-1=11…1B
2.3.2 不同进位制间的转换
r进制转化成十进制——方法是直接按权展开： 例：
10101(B)=1*24+1*22+1*20=21
系统软件的分类

操作系统

统管计算机的所有资源，如处理器、存储器、输入
/输出设备等硬件设施

管理其他系统软件和应用软件 确保整个计算机系统有效地运转，并为用户提供良 好的使用环境

DOS、WINDOWS、UNIX
系统软件的分类
语言处理系统 第一代语言：机器语言
这种由0和1组成的指令，称为“机器指令”
7
111
7
0111
F
1111
不同进制间的转换
345(O) = 11100101(B)
124(H) = 100100100(B) ABC(H) = 101010111100(B) 1101001010(B) = 1512(O) 1101001010(B) = 34A(H)
2.3.3 数在计算机中的表示
0.3128(D) = 0.0101(B)
105.3125(D) = 1101001.0101(B)
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 4 4
64(H)=0110 0100(B) 6 4
键盘、鼠标、扫描仪 显示器、打印机、投影仪 操作系统、语言处理程序、数据库管理系 统、服务程序 应用软件包、用户程序
计算 机软 件
系统 软件
应用 软件
2.1.1 计算机硬件系统的组成
输出设备 主机 外设 外存设备
输入设备
网络设备
冯.诺依曼体系结构
冯.诺依曼确立了至今仍然沿用的计算机体系结构，提出了存储
1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
数据 10000000
内存与外存

内存（主存）

随机存储器（RAM）：可读出或写入数据，掉电
后数据无法保存 内存中存放的是正在执行的程序和正在使用的数据


程序运行时，若从内存中取出的是数据，则送运算
器计算，若取出的是指令，则送控制器翻译，并执 行该指令
第2章 计算机基础知识
2.1 计算机的组成结构
2.2 计算机操作系统软件（第4章讲）
2.3 信息在计算机内的表示（重点）
2.1 计算机的组成结构

完整的计算机系统包括两大部分，即硬件系统和软 件系统。 硬件系统


计算机的物质基础，没有硬件就没有计算机。如 CPU、存储设备、输入/输出设备等
输入设备 输入设备 输出设备 输出设备
输入设备
输出设备
数值 十／二进制转换 数值 十／二进制转换 数值 十／二进制转换 西文 汉字
西文 ASCII 码 ASCII 码 西文 ASCII 码
பைடு நூலகம்内存 内存 内存
210=1024
16进制
十六进制中，数值用0，1，…，9，A，…，F表示，基数
为16，是逢十六进一的计数制，各数位的权是以16为底的
幂。 【例1】十六进制数56EA可以表示为：
(56EA)16=5×163+6×162+14×161+10×160 =(22250)10
【例2】十六进制数26.25可以表示为：
进制表示符号
2、二进制的基数
基数为2，数码为0，1两个 3、十六进制的基数 4、八进制的基数 基数为8，数码为0，1，…，7八个
B：二进制
O：八进制 D：十进制
H：十六进制 基数为16，数码为0—9，A，…，F十六个
位权
位权是指在进位计数制中，为了确定一个数位的实际数值必须乘上 的因子。 十进制数123.45中的位权

软件系统

软件是计算机的灵魂，没有软件计算机就不会发 挥其作用。如操作系统、OFFICE应用系统等
计算机系统的组成
中央处理 运算器、控制器、寄存器 器（CPU） 计 算 机 硬 件 存储器 内存 外存
随机存储器（RAM） 只读存储器（ROM） 软盘、硬盘、光盘、U盘
计 算 机 系 统
输入 设备
输出 设备