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计算机导论 第2章 计算机基础知识

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计算机导论 第2章 计算机基础知识

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

2010计算机导论Chapter2复习提纲

2010计算机导论Chapter2复习提纲
学《计算机导论》课程复习提纲
任课教师：战德臣，聂兰顺
2.2 基本思想与基本过程
1. 语义符号化思想 语义符号化是指将现实世界的语义用符号表达，进而进行基于符号的计算的一种思维， 将符号赋予不同语义，则能计算不同的问题。 例如， 《易经》将现实世界分为阴和阳，阴即０，阳即１，进一步用阴阳的组合与变化， 即０,1 的组合与变化来反映大千世界的变化规律，例如八卦，用三位０,1 码的组合，每一种 组合抽象于一种自然现象，如“乾卦”抽象于天，表达具有天的特性的事物，则天为乾卦的 本体语义，而如果将乾卦放在“家庭空间”中，则表征“父” ，而如果放在“身体空间”中， 则表征“首” ，因此，符号可以被绑定不同的语义。由此符号化，则二十四节气的演变、生 命规律的演变等都可以用 0 和１，即阴和阳的变化来反映了。 2. 计算的实现：电子电路级的实现，即基于 0 和 1 的电子实现； 现实世界的各种信息可表示成０和１， 可基于０和１进行算术运算和逻辑运算， 在实现 过程中，能够表示０和１的元器件有很多，典型的如继电器开关：开(表示１)、关(表示０)， 电路中的电信号：低电平(表示０)、高电平(表示１)，二极管、三极管等不仅实现表示，还 实现控制。 利用基本元器件，如二极管、三极管可封装集成后制造“与”门、 “或”门、 “非”门等 门电路，并能确认这些基本门电路的正确性。 再将“与”门、 “或”门、 “非”门等门电路进行组合，形成更为复杂的组合电路。布尔 代数与数字逻辑是判断组合电路正确性的工具。 微处理器、内存储器等就是不断组合已有的门电路、组合电路，并将其集成在一块芯片 上所形成的。 3. 计算的实现：程序级的实现，即图灵机 图灵认为：所谓计算就是计算者(人或机器)对一条两端可无限延长的纸带上的一串 0 或 1，执行指令一步一步地改变纸带上的 0 或 1，经过有限步骤最后得到一个满足预先规定的 符号串的变换过程。基本思想： “基本动作”就是机器将输入转变为输出， “指令”是对基本 动作的控制， “程序”是有先后次序关系的指令串即控制规则， “自动执行”是依控制规则自 动将输入处理为输出， “输入/输出”及“程序”均用符号表达及最终由 0 和 1 表达。 上述思想可用形式化模型表达。图灵机是一个七元组 P = (Q, , , , q0, B, F )，其中 Q 是有穷状态集，是有穷输入字符集， 是有穷输入带字符集，＝<q,X,Y,R/L/N,p>是状 态转移函数，表示：在当前状态 q 下，将字符 X 转换为字符 Y,同时，控制纸带向左、向右 移动或不动，然后将状态改为 p。q0 是初始状态，B 是空格符，F 是有穷终结状态集。 图灵机模型被认为是计算机的基本理论模型， 即计算机是使用相应的程序来完成任何设 定好的任务，是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路，一个问题的求解可以通过构 造其图灵机(即程序)来解决。图灵认为：凡是能用算法方法解决的问题也一定能用图灵机解 决; 凡是图灵机解决不了的问题任何算法也解决不了，此即图灵可计算性问题。 4. 冯.诺依曼计算机和存储程序思想 冯.诺依曼计算机的五大基本部件：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 其中运算器负责执行逻辑运算和算术运算，控制器负责读取指令、分析指令并执行指令，以 调度运算器进行计算， 存储器负责存储数据和指令， 输入设备负责将程序和指令输入到计算 机中，输出设备是将计算机处理结果显示或打印出来。 冯.诺依曼计算机的基本思想是存储程序的思想，即程序在执行之前事先存储在存储器 中，这样机器就可连续地从存储器中读取指令执行指令，实现连续自动的计算。 2-4

计算机导论第二章

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

计算机导论第2章简明教程PPT课件

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。

计算机基础知识第2章

计算机基础知识第2章

编辑控制键区包括键及其功能：
4个方向键其功能是可以移动光标。 Insert键：插入键，其功能是插入、改写状态的转换。 Delete键：删除键，其功能是删除光标所在处字符。 Home键：行首键，快速移动光标到首行。 End键：行尾键，其功能是快速移动光标到行尾。 Page Up键：向前翻页键，其功能是向前翻页。 Page Down键：向后翻页键，其功能是向后翻页。 Print Screen键：打印屏幕键，其功能是打印屏幕。 Scroll Lock键：屏幕锁定键，其功能是锁定屏幕。 Pause键；暂停键。
2.1.1对象和任务 1.对象 Windows是一种面向对象的操作系统，可理解为一切可操作的东 西，如桌面、窗口、图标、菜单、按钮、滚动条等。 2.任务 Windows是一种多任务的操作系统 2.1.2 桌面 2.1.3 窗口 2.1.4 快捷菜单 2.1.5对话框
2.2 Windows XP基本操作
2.3 Windows XP系统设置
2.3.1 任务栏
任务栏是位于桌面最下方的一个小长条，它 显示了系统正在运行的程序和打开的窗口、 当前时间等内容。 任务栏可分为“开始”菜单按钮、快速启动 工具栏、窗口按钮栏和通知区域等几部分。 任务栏的操作：移动、隐藏 、改变高度、 添加删除图标
2.3.2 改变屏幕显示样式
窗口的切换
方法一：用鼠标单击任务栏上代表该窗口的按 钮。 方法二：如果窗口在桌面上可见，用鼠标单击 该窗口的可见部分的任何位置。 方法三：按下Alt键不松开，再多次按Esc键循 环切换活动窗口，直到所要的窗口成为活动窗 口。 方法四：按下Alt键不松开，再多次按Tab键从 弹出的对话框中选择所要的窗口后松开按键。
2.2.2 Windows XP的桌面 用户登录到系统后看到的整个屏幕界面即是桌 面，桌面主要由桌面背景、快捷图标和任务栏 三部分组成，它是用户和计算机进行交流的窗 口。 当用户安装好中文版Windows XP 第一次登录 系统后，可以看到一个非常简洁的画面，在桌 面的右下角只有一个回收站的图标

计算机导论 第二章完美总结

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)

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5版 方英兰)第2章 算法基础

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

第2章基础知识(计算机专业导论第三版40)

第2章基础知识(计算机专业导论第三版40)

三位二进
计算机专业导论
2.2 数的码制
2.2.1 机器数和真值 机器数：一个数连同其符号一起在 机器中的表示。 真 值：机器数的数值。
计算机专业导论
8位微机中的带符号数： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
符号位
数值位
0 D7 =
1
正数 负数
机器数 01010010B = 11010010B =
计算机专业导论
10进制16进制 16进制10进制 10进制X进制 X进制10进制
计算机专业导论
小结数制转换
•十进制=〉其他进制 整数部分除 基数倒取余、小数部分乘基数取整
•其他进制 =〉十进制 按公式展开
•二进制 〈=〉十六进制 四位二进 制对应一位十六进制
•二进制 〈=〉八进制 制对应一位八进制
计算机专业导论
2.1.1 几种 进制数 • 十进制——符合人们的习惯 • 二进制——便于物理实现 • 十六进制——便于识别、书写
计算机专业导论
十进制数的两个主要特点：
（1） 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。
（2）遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100 + K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m =
真值 +82 82
计算机专业导论
2.2.2 带符号数的三种表示方法
（1）原码 最高位为符号位 0 正数 1 负数 后面n-1位是数值。
[+4]原 = 0 000 0100B

计算机科学导论课件-02-计算机运算基础

计算机科学导论课件-02-计算机运算基础

1
3/2 = 1
1
1/2 = 0
1
自下而上地依次将余数加以汇集，即得到 对应的二进制数：1111011（2）。
小数呢？
12
计算机科学导论
数制及其转换
二进制数与八进制数、十六进制数
将二进制数转换为八进制数：
从右向左，每三位进行一次转换，
即从二进制数的值转换成等值的八
进制数字。
例：转换 1111011（2）
3
计算机科学导论
数制及其转换
进位计数制
在日常生活中会遇到不同进制的数，如十进制数，逢10 进1；一周有七天，逢7进1。而计算机中用的是二进制 数，逢2进1。
无论哪种数制，其共同之处都是进位计数制。
各种数制的共同特点是：数制规定了每位数上可能有的 数码的个数，以及同一个数码处于不同位置表示不同的 值。这就是数制中除数码外最重要的两个概念，即基数 （radix）和位权（weight）。
18
计算机科学导论
计算机中数据的表示
反码表示
规定：
一个正整数的反码表示与其原码表示相同； 一个负整数的反码表示：对其原码表示的数值位进行按位
变反（按位将 1 换成 0、将 0 换成 1）的结果。
例如（若码长为 8）：
(26)（反） = (26)（原） = 0 0011010 (-26)（反）= 11100101 (10011010 → 11100101)
将二进制数转换为十六进制数：
1 111 011（2）= 173（8） 111 1011（2）= 7B（16）
从右向左，每四位进行一次转换，
即二进制数的值转换成等值的十
六进制数字。
反过来怎么转换？
13
计算机科学导论

计算机科学导论第二章

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

计算机导论知识点总结

计算机导论知识点总结

计算机导论知识点总结第1章绪论1.1 计算机的基本概念1.1.1 什么是计算机计算机的概念。

计算机系统的组成，硬件的概念，硬件的五个组成部分，软件的概念一个计算机系统包括硬件和软件两大部分。

硬件是由电子的、磁性的、机械的器件组成的物理实体，包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备等5个基本组成部分；软件则是程序和有关文档的总称，包括系统软件和应用软件两类。

什么是系统软件，常用的系统软件有哪些？什么是应用软件，常用的应用软件有哪些？1.1.2计算机的分类按规模分类有：巨型计算机，大中型计算机、小型计算机、微型计算机1.1.4 计算机的用途计算机的主要用途有哪些？科学计算，数据处理，实时控制，人工智能，计算机辅助工程和辅助教育，娱乐与游戏。

这些各用途的含义是什么CAD CAM CAI的含义1.1.5计算机的发展计算机发展史中的“代”是如何划分的？每代计算机的使用的主要器件是什么？1946年，第一台计算机ENIAC冯·诺依曼的存储程序的含义第五代计算机的主要特征是人工智能1.5 信息化社会的挑战信息化社会的特征是什么？internet的起源是什么？我国的互联网络：中国教育科研网、中国公用信息网、中国科学技术网、中国金桥信息网。

以及这几个互联网络的主要用途。

习题答案二、选择题1-6： A B D C CC 7-12: B C D B B C第2章计算机的基础知识2.1 计算机的运算基础2.1.1数制的概念2.1.2 掌握进制之间的相互转换10进制转换为2,8,16进制；2，8,16进制转换为10进制；2进制与8进制的相互转换；2进制与16进制之间的相互转换。

2,8,16à10 位权法：把各非十进制数按权展开，然后求和。

10à2,8,16 整数部分：除基取余法：“除基取余，先余为低（位），后余为高（位）”。

小数部分：乘基取整法:“乘基取整，先整为高(位),后整为低(位)”2à8：以小数点为界，将整数部分自右向左和小数部分自左向右分别按每三位为一组（不足三位用0补足），然后将各个三位二进制数转换为对应的一位八进制数。

计算机基础知识-第2章

计算机基础知识-第2章

计算机导论
第2章 图灵机模型及数据编码
2.2 图灵机
在第一台电子计算机ENIAC诞生的10年前即 1936年，英国数学家图灵发表了题为“论可计算
数 及其在判定问题中的应用”﹙On Computer Numbers With an Application to the ntscheidungs problem﹚的学术论文，奠定了学术界公认的现代 电子计算机的理论和模型基础。 1、希尔伯特纲领
根据图灵的研究，直观地说，所谓计算就是计 算者﹙人或机器﹚对一条两端可无限延长的纸带上 的一串0和1执行指令，一步一步地改变纸带上的0或 1，经过有限步骤，最后得到一个满足预先规定的符 号串的变换过程。图灵用形式化方法成功表述可计
计算机导论
第2章 图灵机模型及数据编码
算这一过程的本质。图灵的研究成果是哥德尔 研究成果的进一步深化，该成果不仅再次表明了 某些数学问题是不能用任何机械过程来解决的思 想，而且还深刻揭示可计算所具有的“能行过程” 的本质特征。
过程是能行的﹙能够具体表现在一个算法中﹚，当 且仅当它能够被一台图灵机实现。
图灵机等计算模型均是用来解决问题的，理论 上的能行性隐含着计算模型的正确性，而实际实现 中的能行性还包含时间与空间的有效性。
第2章 图灵机模型及数据编码
计算机导论
3、图灵机 计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。
图灵机是一种思想模型， 它由三部分组成： 一个控制器，一条可以无限延伸的 带子和一个在带子上左右移动的读 写头。
图灵机的功能是完成对输入信息进行变换得 到输出信息的计算。
计算机导论
第2章 图灵机模型及数据编码
机器从给定带子上的某起始点出发，其动作完 全由其初始状态及机内五元组来决定。就某种意义 而言，一个机器其实就是它作用于纸带上的五元组 集。一个机器计算的结果是从机器停止时带子上的 信息得到的。 4、冯·诺依曼型计算机

计算机导论精品PPT-第二章 计算机基础知识

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2.2.5 输出设备
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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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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
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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

第2章 计算机基础知识共136页文档

第2章 计算机基础知识共136页文档
把汇编语言写的源程序=〉机器语言表示的目 标程序的翻译程序。
解释程序
逐条对某种语言源程序进行解释并执行，不产 生目标代码。
编译程序
将源程序翻译成与之等价的用机器语言表示的 目标程序，其翻译过程称为编译。
源程序转换成可执行的过程
源程序 目标程序 可执行程序
编辑程序 汇编或编译程序 连接程序
应用软件
位权：指数码在不同位置上的权值。其大小是以基数R 为底，数码所在位置的序号为指数的整数次幂。
任何一种数制表示的数都可以写成按 位权展开的多项式之和。
例1、在十进制数中，358.72 可表示为： 358.72=3×102+5×101+8×100+7×10-1+2×10-2
例2、在二进制数中，1011.01 可表示为： 1011.01==1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2
裸机：不装备任何软件的计算机。
操作系统软件
用于管理计算机硬件和软件资源，组织计 算机的工作流程，方便用户使用，并能为其 他软件的开发与使用提供必要的支持。是计 算机必须配置的软件
▪ 单用户操作系统
单用户单任务：Dos 单用户多任务：Windows
▪ 多用户操作系统 Unix、Linux
程序设计语言
在系统软件的支持下,用各种语言编写的 为某一专门的应用目的而开发的软件
文字处理软件 表格处理软件 辅助设计软件 实时控制软件
作为系统，计算
计
机具有层次性。
算
内核是硬件系统：
机
是进行信息处理 的实际物理装置。
用户
系 统
最外层是使用计
算机的人，即用 户。

第2章计算机基础知识

第2章计算机基础知识

类和光电类器件主组机 成的各种计算机部件控制和器设备的总
称，是组成计算机的储器
计算机软硬件件系统系统：是在计算机硬件设备只读上存运储器行(RO的M) 各
种程序、以及相关文档外和存数储器据：软的盘、总硬称盘、。光盘、U盘等
计算机系统
外部设备
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏等 输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音响等
③ 标志寄存器（Flag Register，FR）用于保存指令执 行结果的状态标志。指令的执行通过ALU的运算产生的 结果有各种状态，如两个数相加结果是正还是负，结果 是否为0等。每种状态在运算的过程中以一位二进制自动 保存在标志寄存器中。程序以标志寄存器中的内容为依 据对结果进行判断。
17
第2章 计算机基础知识
15
第2章 计算机基础知识
寄存器
寄存器是CPU内部临时存储单元，用于存储CPU 运算的数据、指令以及运算状态等信息。
寄存器分为通用寄存器和专用寄存器两种。 通用寄存器用于存放算术逻辑单元ALU运算的原始 数据、中间结果、最终结果、CPU访问存储器的地 址等信息。其数量一般有几十到几千个，远远少于 存储器的单元数量。
23
第2章 计算机基础知识
2 存储器——（2）外存储器）
外存储器（又称为辅助存储器，简称外存或辅存）是用来存放大量的 程序和数据，可以长期保存。
外存储器的特点： 1、外存储器存取速度较慢而容量相对较大，价格相对低 2 、不直接与CPU相连接，CPU不能直接访问，CPU工作时，它所执行
的指令及处理的数据都是从内存中取出的，产生的结果一般也存放在 内存中 3、非易失性，用于长期存放各类信息 4、存储介质：软磁盘、硬磁盘、光盘以及U盘等
动态RAM(DRAM)，大容量的存储器采用。 以电荷形式来存储信息，具有高度集成、功 耗低、速度快、价格便宜等优点。但是，存 储的信息在几豪秒后会衰减甚至消失，因此 需要周期性的进行刷新（再生），在电路中 就必须配备刷新逻辑电路。
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第1章 绪论
数据处理的基本单位
存储容量经常使用的单位有：
千字节(kilobyte，简写为KB)，1KB=210字节=1024B 兆字节(megabyte，简写为MB)，1MB=220字节=1024KB(兆字节） 吉字节(gigabyte，简写为GB)，1GB=230字节=1024MB(千兆字节） 太字节(terabyte，简写为TB)，1TB=240字节=1024GB(兆兆字节） 拍字节（petabyte，简写为PB），1PB=250字节=1024TB(千万亿字节） 艾字节（exabyte，简写为EB），1EB=260字节=1024PB(百亿亿字节）
三 适合逻辑运算。计算机的理论基础之一是数理逻辑,数 理逻辑中的“真”和“假”可以分别用“1” 和“0”来 表示,这样就把非数值信息的逻辑运算与数值信息的算 术运算联系起来。
12
第1章 绪论
比特的运算
算术运算和逻辑运算
算术运算：
加法： ０
０
１
＋０ ＋１ ＋０
０
１
１
１ ＋１ １０
减法： ０ －０ ０
借1当2
1０ １
－ １ －０
１
１
１ －１
０
13
逢2进1
第1章 绪论
比特的运算
基本的逻辑运算有三种：逻辑加（也称“或”运算）、逻辑乘（也称 “与”运算）和取反。它们的运算规则如下：
逻
0
辑 ∨0 加 ________
0 ∨1
________
1Байду номын сангаас∨0
________
1 ∨1
________
有1为1，全0 为0
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。
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。
比特既没有颜色，也没有大小和重量。比特是组成数 字数据的最小单位。
3
第1章 绪论
数据处理的基本单位
什么是比特
比特是计算机和其他所有数字系统处理、存储和传输数 据的最小单位，如二进制数0101就是4比特。一般用小写的 字母“b”表示。
当前计算机中某些中央处理器，用电压的高低来区分两 种状态，如2V左右为高电平，表示1；0.4V左右为低电平， 表示0。
11
第1章 绪论
计算机为什么用二进制
一 二进制中只有0和1 两个符号，可以用两种不同的稳定 状态（如有磁和无磁，高电位和低电位）来表示。计 算机的各组成部分都由仅两个稳定状态的电子元件组 成，它不仅容易实现，而且稳定可靠。
二 运算规则很简单。以加法为例，二进制的加法规则只 有四条：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10（逢二进一）
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
14
第1章 绪论
常用数制的书写形式
把数字用圆括号括起来加写下标
(567)10 (1011)2
5
第1章 绪论
CPU内部比特的表示
CPU内部通常使用高电平表示1，低电平表示0
0 3.3V 2.8V
1
0
0.5V 0.0V
+3v
1
V
0
0
6
第1章 绪论
内存储器中比特的存储
计算机存储器中用电容器存储二进位信息：当电容的两 极被加上电压，它就被充电，电压去掉后，充电状态仍 可保持一段时间，因而1个电容可用来存储1个比特
千比特/秒(kb/s)，lkb/s=103比特/秒=1000b/s(小写k表示1000)。 兆比特/秒(Mb/s)，1Mb/s=106比特/秒=1000kb/s 吉比特/秒(Gb/s)，1Gb/s=109比特/秒=1000Mb/s 太比特/秒(Tb/s)，1Tb/s=1012比特/秒=1000Gb/s。
字线
信息存储原理
存储单元 • 电容C处于充电状态
C
时，表示1
位线
读放大器
• 电容C处于放电状态 时，表示0
集成电路技术可以在半导体芯片上制作出以亿计的微型
电容器，从而构成了可存储大量二进位信息的半导体存
储器芯片 断电后信息不再保持！
7
第1章 绪论
磁盘中比特的表示与存储
磁盘表面微小区域中，磁性材料粒子的两种不同的 磁化状态分别表示0和1
磁头，用
磁
于写入和
盘
读出信息
片
磁性材 料粒子
8
旋转方向
“0” “1”
第1章 绪论
光盘中比特的表示与存储
光盘则通过“刻”在盘片光滑表面上的微小凹坑来记录 二进位数据。
磁盘表面被分为许多同心圆，每个同心圆称为一 个磁道。每个磁道都有一个编号，最外面的是0磁 道
扇区
磁道
每个磁道被划分为若干段 （段又叫扇区），每个扇 区的存储容量均为512字 节。每个扇区都有一个编 号 9
第2章 计算机基础知识
2.1 数字技术基础 2.2 逻辑电路 2.3 集成电路及其发展 2.4 集成电路的应用领域
2.1 数字技术基础
数字技术是采用有限个状态（主要是用0和 1两个数字）来表示、处理、存储和传输数据的 技术。
2
第1章 绪论
数据处理的基本单位
什么是比特
数字技术的处理对象是“比特”，其英文为“bit”， 它是binary digit的缩写，中文意译为“二进位数字” 或“二进位”，在不会引起混淆时也可以简称为“位”。 比特只有两种状态(取值）：它或者是数字0，或者是数字1。
(345)8
(5AD)16
数字后面加写相应的英文字母作标识
D ---- 表示十进制 B ---- 表示二进制 O/Q ---- 表示八进制 H ---- 表示十六进制
567D 1011B
345O 5ADH
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第1章 绪论
十进制数

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