微型计算机基础与应用课件

《微型计算机基础与应用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机基础与应用课件（114页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、2022-5-171第章 计算机基础知识2022-5-172本章要求：基本知识点了解计算机的发展、特点及用途掌握计算机中使用的数制及数制间的转换弄清计算机的主要组成部件及其功能重点及难点计算机的系统组成计算机系统中数据的表示形式数制之间的转换2022-5-173什么是计算机什么是计算机计算机是一种能按照事先计算机是一种能按照事先存储存储的程序，的程序，自动自动、高速高速进行大量进行大量数值计算数值计算和各种和各种信息处理信息处理的现代化智能电的现代化智能电子装置。子装置。计算机的产生和发展是人计算机的产生和发展是人类生产力的一场革命。类生产力的一场革命。提出了计算机的三条原则：提出了计算机的三

2、条原则：1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证 精度；精度；2）利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运）利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运 算，以保证计算速度；算，以保证计算速度；3）采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分）采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分 离的结构。离的结构。 奠定现代计算机发展的重要人物和思想图灵与图灵机为纪念图灵对计算机的贡献，为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于美国计算机博物馆于1966年年设立了设立了“图灵奖图灵奖”计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。计算机是使用相应的程序来完成任何设

3、定好的任务。图灵机是一种思想模型，图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读带子和一个在带子上左右移动的读写头。写头。John von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼1949 冯诺依曼计算机存储程序工作原理计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。2022-5-177一、电子计算机的发展 第一代 电子管计算机 第

4、二代 晶体管计算机 第三代 中小规模集成电路计算机 第四代 大规模和超大规模集成电路计算机2022-5-178计算机发展史简表时代年份器件软件应用一1946-1957电子管机器语言、汇编语言科学计算二1958-1964晶体管高级语言数据处理工业控制三1965-1970中小规模集成电路操作系统、会话式语言社会的各个领域四1971年迄今大规模和超大规模集成电路操作系统日益完善、软件产业高度发达计算机网络根据电子计算机所采用的特理器件的发展，一般把电子计算机的发展分成4个阶段： 第一台电子计算机（ENIAC）5000次加法次加法/秒秒体重体重28吨吨占地占地170m218800只电子管只电子管150

5、0个继电器个继电器功率功率150KW第一台电子计算机的研制与军事目的有着密切关系。2022-5-17101第一代（1946年1958年）：电子管阶段电子管基本特征采用电子管作为计算机的逻辑元器件，每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅数KB。其数据表示主要是定点数，使用机器语言或汇编语言编写程序。第一代电子计算机体积庞大，造价昂贵，用于军事和科学研究工作。其代表机型有IBM 650（小型机）、IBM 709（大型机）。2022-5-17112第二代（1959年1964年）：晶体管阶段晶体管基本特征是采用晶体管作为计算机的逻辑元器件，由于电子技术的发展，运算速度达每秒几十万次，内存容量增至几十KB。

6、与此同时，计算机软件技术也有了较大发展，出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。与第一代计算机相比，晶体管电子计算机体积小、成本低、功能强、可靠性大大提高。除了科学计算外，还用于数据处理和事务处理。其代表机型有IBM 7094、CDC 7600。 2022-5-17123第三代（1965年1970年）：集成电路阶段集成电路基本特征是采用小规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，随着固体物理技术的发展，集成电路工艺己可以在几平方毫米的单晶硅集成电路片上集成由十几个甚至上百个电子元器件组成的逻辑电路。它的运算速度每秒可达几十万次到几百万次，体积越来越小，价格越来越低，软件越来越完善，在

7、监控程序的基础上发展形成了操作系统。其代表机型有IBM360。2022-5-17134第四代（1971年现在）：大规模/超大规模集成电路阶段超大规模集成电路基本特征是采用大规模集成电路和超大规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，20世纪70年代以来，集成电路制作工艺取得了迅猛的发展，在硅半导体上可集成更多的电子元器件，半导体存储器代替了磁芯存储器，目前，计算机的速度最高可以达到每秒几百万亿次浮点运算。操作系统不断完善，高级程序设计语言功能更加完善，人们的生活与计算机应用息息相关。2022-5-1714420,000,0002,300晶晶体体管管数数目目4004奔腾奔腾410微米芯片微米芯片202

8、2-5-1715晶晶体体管管数数单单位位时时间间执执行行的的指指令令数数百万条百万条/每秒每秒每每18个月芯片能力增长一倍。个月芯片能力增长一倍。2022-5-1716计算机的特点计算机的特点（1）运算速度快）运算速度快（2）运算精确度高）运算精确度高（3）具有）具有“记忆记忆”和逻辑判断能力和逻辑判断能力（4）通用性强）通用性强（5）高度自动化）高度自动化另外，还具有可靠性强、可联网等特点另外，还具有可靠性强、可联网等特点2022-5-1717二、计算机的发展方向二、计算机的发展方向未来的计算机以超大规模集成电路为基础，向巨型化巨型化（不是体积大，而是速度高、容量大、功能强）微型化微型化（体

9、积缩小、重量减轻）网络化网络化（分散的计算机联成网）智能化智能化（计算机将具有一定的“思维能力”）方向发展。2022-5-1718计算机发展巨型化运算速度可达每秒几百亿次运算的1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I”超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。中国超级计算机：国防科技大学研制的“银河1号”、 “银河2号”和“银河3号”国家职能计算机中心推出的“曙光1000” 、“曙光200I”和“曙光3000”2022-5-1719u社会在不断发展，人类对自然世界的认识活动也越来越多，很多情况要求计算机对数据进量的运算，如，数学命题的

10、证明、行星轨迹的计算以及航天飞机、宇宙飞船的设计等等。这些应用对计算机速度的要求也越来越高。u“巨型化”在这里并不是通常意义上的大小，主要是指机器的性能运算速度等。计算机发展巨型化2022-5-1720计算机发展微型化Altair 8800计算机不再是单一的计算机器，而是一种计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。信息机器，一种个人的信息机器。2022-5-1721计算机发展微型化u一方面，随着计算机的应用日益广泛，在一些特定场合，需要很小的计算机(如航天飞机，由于燃料的关系，设计原则是为了减少每一克而奋斗)，所以计算机的重量、体积都变得越来越小，但功能并不减少。u另

11、一方面，随着计算机在世界上日益普及，个人电脑正逐步由办公设备变为电子消费品。人们要求电脑除了要保留原有的性能之外，还要有时尚的外观、轻便小巧、便于操作等特点，如平板电脑、手持电脑等。今后个人电脑在电脑中所占的比重将会越来越大，使用也将会越来越方便。2022-5-1722计算机发展网络化计算机技术与通信技术结合计算机技术与通信技术结合的产物。的产物。使用远程资源，共享程序、使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。的通讯和合作。2022-5-1723计算机发展网络化u因特网的建立正在改变我们的世界，改变我们的生因特网的建立正在改变我们的世界，改变我们的

12、生活。网络具有虚拟和真实两种特性，网上聊天和网活。网络具有虚拟和真实两种特性，网上聊天和网络游戏等具有虚拟特性，而网络通信、电子商务、络游戏等具有虚拟特性，而网络通信、电子商务、网络资源共享则具有真实的特性。网络资源共享则具有真实的特性。u我们可以通过因特网购买生活必需品，交纳各种费我们可以通过因特网购买生活必需品，交纳各种费用、教学、管理个人账务等等。用、教学、管理个人账务等等。2022-5-1724计算机发展智能化“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的没有灵魂的机械来”。 笛卡尔（1637）人类第一个“工业机器人”：一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年）第一代机器人机械手（1962年出

13、现）第二代机器人具有“感觉”的机器人第三代机器人装有启发式计算机的“智能机器人”2022-5-1725计算机发展智能化u今后，计算机在我们的生活中扮演的角色将会更加重要。今后，计算机在我们的生活中扮演的角色将会更加重要。u计算机应用将具有更多的智能特性，能够帮助用户解决一些计算机应用将具有更多的智能特性，能够帮助用户解决一些自己不熟悉或不愿意做的事。自己不熟悉或不愿意做的事。u如，智能家电、烹调等。如，智能家电、烹调等。2022-5-1726三、 电子计算机的主要应用2022-5-1727科学计算：科学计算：解决科学技术和工程设计中存在的大量的数解决科学技术和工程设计中存在的大量的数学计算问题

14、。例如，求解上千阶的微分方程组、几百个学计算问题。例如，求解上千阶的微分方程组、几百个方程的线性方程组、大型矩阵运算等方程的线性方程组、大型矩阵运算等.数据处理数据处理 ：数据处理泛指任何形式的计算机管理和操：数据处理泛指任何形式的计算机管理和操纵数据的过程，例如，企业管理、库存管理、帐目计算、纵数据的过程，例如，企业管理、库存管理、帐目计算、信息情报检索等。信息情报检索等。 实时控制实时控制 ：计算机的速度不断提高，计算机的指令周计算机的速度不断提高，计算机的指令周期已降到几期已降到几ns级，使得许多生产过程的实时控制成为可级，使得许多生产过程的实时控制成为可能。例如，化工生产过程中的压力、

15、流量、温度等参数能。例如，化工生产过程中的压力、流量、温度等参数的控制的控制 。 2022-5-17284. 计算机辅助设计和制造：计算机辅助设计和制造：CAD/CAM系统已发展成为系统已发展成为更高级的计算机集成制造系统更高级的计算机集成制造系统(CIMS)。 5. 人工智能：人工智能：是探索和模拟人的感觉和思维过程的科学，是探索和模拟人的感觉和思维过程的科学，它是在控制论、计算机科学、仿生学、生理学等基它是在控制论、计算机科学、仿生学、生理学等基础上发展起来的新兴边缘学科。础上发展起来的新兴边缘学科。 6. 通信和文字处理：通信和文字处理：包括文字信息的产生、修改、编辑、包括文字信息的产生

16、、修改、编辑、复制、保存、检索、传输等，通信和文字处理是实复制、保存、检索、传输等，通信和文字处理是实现办公自动化、电子邮件、计算机会议和计算机出现办公自动化、电子邮件、计算机会议和计算机出版等新技术的必由之路。版等新技术的必由之路。 7.多媒体技术：多媒体技术：图形、声音、静态图像、动画、动态图图形、声音、静态图像、动画、动态图像等多媒体技术。像等多媒体技术。 2022-5-17298. 网络技术与信息高速公路网络技术与信息高速公路 ：把分布在不同地域的独立把分布在不同地域的独立的计算机系统用通信设施连接起来，以实现数据通的计算机系统用通信设施连接起来，以实现数据通信和资源共享。网络从地域范

17、围大小上分为局域网信和资源共享。网络从地域范围大小上分为局域网和广域网。和广域网。 9. 教育：教育：包括计算机辅助教学、知识信息系统、自然语包括计算机辅助教学、知识信息系统、自然语言处理等。计算机辅助教学生动、形象、易于理解，言处理等。计算机辅助教学生动、形象、易于理解，是提高教学质量的重要手段之一。是提高教学质量的重要手段之一。 10.军事：军事：包括军队自动化指挥系统、计算机作战模拟、包括军队自动化指挥系统、计算机作战模拟、军事信息处理武器的自动控制、精确制导武器、军军事信息处理武器的自动控制、精确制导武器、军用机器人、数字化部队、后勤保障等。用机器人、数字化部队、后勤保障等。 2022

18、-5-1730计算机的分类计算机的分类数 字 计 算 机数 字 计 算 机模 拟 计 算 机模 拟 计 算 机数模混合计算机数模混合计算机按处理对象按处理对象按使用范围按使用范围通 用 计 算 机通 用 计 算 机专 用 计 算 机专 用 计 算 机按规模按规模 巨 型 计 算 机巨 型 计 算 机大大/ /中型计算机中型计算机小 型 计 算 机小 型 计 算 机微 型 计 算 机微 型 计 算 机工作站或服务器工作站或服务器2022-5-17311-2 微型计算机系统的组成及工作原理一、微机系统的组成2022-5-1732一、微机系统的组成2022-5-1733计算机系统的组成计算机系统的组

19、成2022-5-1734二、微型计算机的硬件系统n1. 运算器ALU (Arithmetic-Logic Unit) 运算器又叫算术逻辑部件，是计算机执行算术运算和逻辑运算的部件。操作时，运算器的操作和操作种类由控制器决定，处理的数据来自存储器，处理的结果通常送回存储器，或暂时存放在内部寄存器中。 n2. 控制器(Control Unit) 控制器是整个计算机的指挥中心，它从主存中按规定顺序取出程序中的一条指令，对其进行分析，然后根据指令的要求向有关部件发出各种时序控制信号，控制它们执行这条指令所规定的功能。 运算器与控制器合在一起被称为中央处理器，即运算器与控制器合在一起被称为中央处理器，即

20、CPU(Central Processing Unit)，它是计算机的核心，控制整个计算机系统的工，它是计算机的核心，控制整个计算机系统的工作作 2022-5-1735CPU的性能指标 CPU主频：CPU内核电路的实际工作频率；CPU外频：CPU总线频率 CPU字长：单位时间内一次处理的二进制数的位数。 前端总线（FSBFront System Bus）指的是CPU和北桥芯片间数据传输的总线。 倍频系数： CPU内部的时钟信号是由外部输入的，在CPU内部采用了时钟倍频技术。按一定比例提高输入时钟信号的频率，这个提高时钟频率的比例称为倍频系数。主频=外频倍频 L1/L2 高速缓存：L1是第一层高

21、速缓存。L2是CPU性能表现的关键之一。CPU的类型如课本第6页图中所示。2022-5-1736主板2022-5-1737插好CPU、内存和显卡的主板2022-5-1738从机箱背面看主板接口2022-5-1739n3. 存储器(Memory) 存储器是用来存放程序和数据的部件，它是一个记忆装置，能根据地址存储数据或指令，也能根据地址提供有关的指令或数据，是计算机能够实现“存储程序控制”的基础。 存储器可分为主存储器和辅助存储器两大类 n主存储器(Main Memory)简称主存，也叫内存 n辅助存储器(Auxiliary Memory)简称辅存，也叫外存 2022-5-1740（1）内部存储

22、器（1）随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)RAM通常指计算机主存，使用动态随机存储器，制作成内存条形式出现。CPU对它们既可读出又可写入数据。（2）只读存储器(Read only Memory，简称ROM)CPU对它们只取不存，其信息用户无法修改。断电时信息不会丢失。ROM中一般存放计算机系统管理程序。（3）高速缓冲存储器Cache是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度冲突问题。性能指标：存储容量和工作速度。CPUCacheRAM2022-5-1741（2）外部存储器1）软盘用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成读写软盘时，磁

23、头直接接触盘面。常用软盘容量为1.44MB新型磁盘具有100MB250MB容量软盘曾经是必备的外部存储设备，但目前已基本淘汰。2022-5-17422）硬盘硬盘片是由涂有磁性材料的硬质合金构成。读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面硬盘容量视具体类型而定。影响硬盘容量的因素主要有：磁道、扇区、盘片、磁头、柱面。对照课本第1112页，这里是硬盘的内部构造图示。工作原理：电磁感应2022-5-1743固态硬盘：是由控制单元和存储单元（FLASH芯片）Solid State Disk、IDE FLASH DISK组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。低功

24、耗、传输速度快等特性使得其深受用户的青睐；但是价格高昂、容量偏低的问题也是阻碍其市场推广流行所在。与传统硬盘优缺点大致对比：项目固态硬盘传统硬盘容量较小大价格高低随机存取极快一般写入次数SLC：10万次 MLC：1万次无限制盘内阵列可极难工作噪音无有工作温度极低较明显防震很好较差数据恢复难可以重量轻重2022-5-1744 磁光技术移动存储产品磁盘技术与光技术结合 Flash存储设备 闪存芯片为存储介质采用USB的接口可擦写100万次以上 3）移动存储设备2022-5-1745衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率= 150KB/秒常用： 只读型光盘CD-ROM后继产品DVD-RO

25、M，DVD-ROM一倍速率是1.3MB/秒能够刻录光盘的驱动器，外形没有什么差别，称为刻录机。能刻录新数据的盘片， 分CD-R和CD-RW。还有DVD-R，DVD-RW刻录盘片要有三个条件：刻录机，刻录盘，和刻录软件。4）光盘及光盘驱动器2022-5-17464. 输入设备2022-5-17472022-5-17482022-5-17495. 输出设备液晶是一种介于固态和液态之间的物质，是具有规则性分子排列的有机化合物，加热会呈现透明状的液体状态，冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态，具有液体与晶体的特性，故称之为“液晶”。2022-5-1750又称为显卡。显示卡和显示器构成了微机的显示系统，显

26、示系统是计算机与人交换信息的窗口，显示信息的质量与显示器、显示卡的性能直接相关，显示卡的类型、性能是决定显示质量的第一关键。显示卡上主要部件有：显示芯片（GPU）、RAMDAC、显示内存、显卡 BIOS、VGA插座、特性连接器等。显示芯片负责图形数据的处理，是显示卡的核心部件。 RAMDAC的作用是将显存中的数字信号转换为能够用于显示的模拟信号。显存也是用于存放数据的、只不过它存放的是显示芯片处理后的数据，在屏幕上看到的图像数据都存放在显示内存中。显示卡要达到的分辨率越高，屏幕上显示的像素点就越多，所需的显示内存也就越多。2022-5-17512022-5-1752向主板、软盘驱动器、硬盘驱动

27、器或光盘向主板、软盘驱动器、硬盘驱动器或光盘驱动器等提供电源驱动器等提供电源( (位于机箱内位于机箱内) )直流稳压电源直流稳压电源不间断电源不间断电源用于交流稳压及停电保护用于交流稳压及停电保护( (如：如：UPS)UPS)2022-5-1753计算机工作原理1 1计算机采用二进制形式来表示数据和指令计算机采用二进制形式来表示数据和指令 数据：数据：以器件的两种物理状态，如晶体管的以器件的两种物理状态，如晶体管的“通通”和和“断断”等来表示，这种器件只能表示二进制代等来表示，这种器件只能表示二进制代码。因此，计算机处理的所有数据都要转换成二码。因此，计算机处理的所有数据都要转换成二进制代码。

28、进制代码。计算机中另一种重要信息，计算机中另一种重要信息，计算机的所有动作都按一条条指令的规定来进行。计算机的所有动作都按一条条指令的规定来进行。指令也用二进制代码表示指令也用二进制代码表示操作码：指出操作的性质操作码：指出操作的性质操作数：操作的对象操作数：操作的对象2022-5-1754计算机工作原理2 2存储程序是计算机自动工作的基础存储程序是计算机自动工作的基础 在计算机上算题前，先把解题方法分解成一个个步骤，都在计算机上算题前，先把解题方法分解成一个个步骤，都用计算机能够执行的用计算机能够执行的指令指令表示出来，这些指令就构成了解表示出来，这些指令就构成了解题程序。题程序。 把程序通

29、过输入设备把程序通过输入设备送入计算机送入计算机，以二进制代码形式存入，以二进制代码形式存入存储器。存储器。“启动启动”程序，计算机就逐个程序，计算机就逐个分析执行程序中一条条指令，分析执行程序中一条条指令，从而一步一步地自动算完题目从而一步一步地自动算完题目。2022-5-1755I/O设备设备内存储器内存储器运算器运算器控制器控制器指令存取命令运算命令输入/输出命令原始数据命令/程序取数读结果存数写数据线：数据线：控制线：控制线：数据的算术、逻辑运算，比较、移位等操作。：存储程序和数据：运算之前接受输入设备送来的信息。运算过程中为其它部件提供信息。保存中间结果和最终结果。：计算机的控制中心

30、，实现“程序控制”的主要部件。它从存储器中逐条取指令，分析指令规定的操作、所需数据等，再按分析结果向各部分发控制信号，统一指挥计算机完成操作。：将数字、文字、图像等转换为计算机能识别的二进制编码， 并输入到计算机内存储起来，以便加工处理。常用的有键盘、鼠标器、扫描仪等。 ：将计算机内数字形式的编码转换成人或其它设备所能接收和识别的信息形式。常用的有显示器、打印机、绘图仪等。 2022-5-1757程程 序序从存储器取一条指令从存储器取一条指令分析指令？分析指令？执行指令执行指令结结 束束NY2022-5-1758n 外围设备的配置外围设备的配置n 指令系统的功能指令系统的功能n 系统软件的配置

31、情况系统软件的配置情况n 诊断能力与容错能力诊断能力与容错能力内存容量内存容量字长字长主频主频其它其它运算速度运算速度2022-5-1759服务程序服务程序语言处理程序语言处理程序操作系统操作系统用户程序用户程序应用软件包应用软件包工具软件工具软件2022-5-1760三、 微型计算机的软件系统。：2022-5-1761硬硬 件件操作系统操作系统用户程序或文档用户程序或文档2022-5-1762计算机硬件计算机硬件用用户户应用软件应用软件系统软件系统软件2022-5-1763操作系统n操作系统是最基本，最重要的系统软件。它负操作系统是最基本，最重要的系统软件。它负责管理计算机系统的全部软件资源

32、和硬件资源，责管理计算机系统的全部软件资源和硬件资源，合理地组织计算机各部分协调工作，为用户提合理地组织计算机各部分协调工作，为用户提供操作和编程界面。供操作和编程界面。 2022-5-1764操作系统基础 操作系统的定义操作系统的定义 操作系统的功能操作系统的功能 操作系统用户界面操作系统用户界面2022-5-1765用来控制和管理系统用来控制和管理系统资源资源、方便用户使用、方便用户使用计算机的计算机的程序程序的集合，的集合，是人机交互的是人机交互的接口接口。操作系统基础操作系统基础2022-5-1766 CPUCPU的控制与管理的控制与管理内存的分配与管理内存的分配与管理外部设备的控制与

33、管理外部设备的控制与管理文件管理文件管理作业管理和控制作业管理和控制操作系统基础操作系统基础2022-5-1767操作系统用户界面操作系统用户界面DOSDOS NetWare NetWare UNIX UNIXWindows窗口图形界面窗口图形界面命令行界面命令行界面 操作系统基础操作系统基础2022-5-1768语言编译程序2022-5-1769数据库管理系统 2022-5-1770联网及通信软件 2022-5-1771应用软件应用软件应用软件：应用软件应用软件：为解决具体问题编制的软件，如会计记帐为解决具体问题编制的软件，如会计记帐软件等。应用软件常由厂商提供。软件等。应用软件常由厂商提供

34、。文字处理软件文字处理软件：输入、存储、输入、存储、修改、编辑、修改、编辑、打印文字资打印文字资料。常用的料。常用的有有WordWord，WPSWPS等。等。信息管理软件信息管理软件：输入、存储、修改、：输入、存储、修改、检索信息，如工资管理软件等。检索信息，如工资管理软件等。可多个联接构成可多个联接构成MISMIS系统。系统。CADCAD软件软件：高效地绘制、修改工程图纸，进行常规：高效地绘制、修改工程图纸，进行常规的设计计算，帮助用户寻求较优的设计方案。的设计计算，帮助用户寻求较优的设计方案。常用的有常用的有AutoCADAutoCAD等。等。实时控制软件实时控制软件：随时收集生产装：随时

35、收集生产装置、飞行器等的运行状态信息，置、飞行器等的运行状态信息，实施自动或半自动控制。实施自动或半自动控制。2022-5-17761-3 计算机中信息表示及计量单位 一、计算机中信息的计量单位字节：Byte，计算机中作为一个单位处理的一系列相邻单元，一个字节是8位 位：bit， 表示和存储信息的最小计量单位。通常用小写字母b表示。1 byte (B) = 8 bits (b) 字节=8个二进制位 1 KB=210 bytes=1,024 bytes 千字节 1 MB=210KB=220 bytes=1,048,576 bytes 兆字节 1 GB=210MB=230 bytes=1,073,

36、741,824 bytes 千兆字节 1 TB=210GB=240 bytes=1,099,511,627,776 bytes吉字节(后面还有更大的单位PB，EB，ZB，YB，BB，但是)2022-5-1777二、数制（计数制）数制：指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。计算机为什么采用二进制？1.二进制只需用两种状态表示数字, 容易实现 计算机是由电子元、器件构成的, 二进制在电气、电子元器件中最易实现它只有两个数字, 用两种稳定的物理状态即可表达, 而且稳定可靠比如磁化与未磁化, 晶体管的载止与导通（表现为电平的高与低）等而若采用十进制, 则需用十种稳定的物理状态分别表示十个数字

37、, 不易找到具有這种性能的元器件即使有, 其运算与控制的实现也极复杂。 2.二进制的运算规则简单 加法是最基本的运算乘法是连加, 减法是加法的逆运算（利用补码原理, 还可以转化为加法运算, 类似钟表拨针时的计算）, 除法是乘法的逆运算其余任何复杂的数值计算也都可以分解为基本算术运算复合进行为提高运算效率, 在计算机中除采用加法器外, 也直接使用乘法器众所周知, 十进制的加法和乘法运算规则的口诀各有100条, 根据交换率去掉重复项, 也各有55 条用计算机的电路实现這么多运算规则是很复杂的2022-5-1778相比之下, 二进制的算术运算规则非常简单, 加法、乘法各仅四条: 0+0=000=0

38、0+1=1010 1+0=110=0 1+1=10 11=1 根据交换率去掉重复项, 实际各仅 条用计算机的脉冲数字电路是很容易实现的 .用二进制容易实现逻辑运算 计算机不仅需要算术运算功能, 还应具备逻辑运算功能, 二进制的0, 1分别可用來表示假（false）和真（true）, 用布尔代数的运算法则很容易实现逻辑运算 4.二进制的弱点可以克服 二进制主要的弱点是表示同样大小的数值时, 其位数比十进制或其它数制多得多, 难写难记, 因而在日常生活和工作中是不便使用的但這个弱点对计算机而言, 并不构成困难在计算机中每个存储记忆元件（比如由晶体管组成的触发器）可以代表一位数字, 记忆是它們本身的

39、属性, 不存在记不住或忘记的问题至於位数多, 只要多排列一些记忆元件就解决了, 鉴於集成电路芯片上元件的集成度极高, 在体积上不存在问题对於电子元、器件, 0 和1 两种状态的转换速度极快, 因而运算速度是很高的 2022-5-1779二进制数二进制数的特点： 最多只有两个不同的数字符号，即 0 和 1 。 逢二进一。 (基数为二，逢二进一，借一为二。基数为二，逢二进一，借一为二。)二进制优点： 0，1两个状态易物理实现； 运算规则简单。 算术运算与逻辑运算容易沟通。2022-5-1780二进制数与其它数制的对照表二进制二进制 十进制十进制 八进制八进制 十六进制十六进制0000 0 0 00

40、001 1 1 10010 2 2 20011 3 3 30100 4 4 40101 5 5 50110 6 6 60111 7 7 71000 8 10 81001 9 11 91010 10 12 A1011 11 13 B1100 12 14 C1101 13 15 D1110 14 16 E1111 15 17 F 2022-5-1781进位计数制的三要素： 数位：数码在一个数中所处的位置。 基数：每个数位上所能使用的数码的个数。 位权：处在某一位上的“1”所表示的数值的大小。（N进制数中，整数部分第i位的位权为Ni-1,小数部分第j位的位权为N-j 。十进制(13542.387)1

41、01104310351024101 2100 310-1 810-2 710-3二进制(101.1)212202112012-1 (5.5) 102022-5-17822.不同进制数之间的转换2022-5-1783(1)非十进制数转换为十进制数(1101.1)2=1 23+1 22+021+1 20+1 2-1 =（8+4+0+1+0.5）10 =（13.5）10 按按“权权”展开，求和。展开，求和。2022-5-1784(2)十进制数转换为非十进制数1) 十进制整数转换为非十进制整数除基取余，直到商为零为止，倒排。,(86)10=(1010110)22022-5-17852) 十进制小数转换

42、为非十进制小数规则：乘基取整，直到小数部分为零或给定的精度为止，顺排。 例：将十进制数0.875转化为二进制数 0.875 2 1.75 0.75 2 1.5 0.5 2 1.0 所以(0.875)10=(0.111)2 2022-5-1786(3) 非十进制之间互相转换 1) 二进制转换为八进制方法三合一法三合一法 整数部分：自右向左，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。 小数部分：自左向右，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。例如：将（10100101.10111）2 转换成八进制数。 （10100101.10111）2 = (010 100 101 .101 110)2

43、=（ 2 4 5. 5 6）8 2022-5-1787 2) 八进制转换为二进制 方法一分为三法一分为三法 八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制 000 001 010 011 100 101 110 111 例如：将（207.54）8转换成二进制： 2 0 7. 5 4 010 000 111.101 100 所以， （207.54）8=（010000111.101100）2 =（10000111.1011）22022-5-1788 3) 二进制转换为十六进制 方法四合一法四合一法 整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。 小数部分：自左向右，四个一组，不

44、够补零，每组对应一个十六进制数码。例： (11001111.01111)2 = (1100 1111 .0111 1000)2 = ( C F . 7 8)162022-5-1789 4) 十六进制转换成二进制 方法一分为四法一分为四法 十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 十六进制 8 9 A B C D E F 二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111例如（1E4.2A）16=（0001 1110 0100. 0010 1010） 2 =（1111001

45、00.0010101） 22022-5-1790二进制数在计算机内的表示 计算机中整数一般用定点数表示。定点数指小数点在数中有固定的位置。 整数(不带符号的整数) 8位：0255，16位：065535 带符号整数 符号位（0：正；1：负） 最高位为符号位（原码表示法） 8位：-128127，16位：-32768+327672022-5-1791实数的表示指小数点在数中位置不固定。w 一个由（指数）和两部分组成。：尾数中的小数点应当向左或向右移动的位数。：表示数值的有效数字，其小数点约定在数符和尾数之间。例：100.101=2+30.1001012022-5-1792三、常见的信息编码编码：是采

46、用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息的技术。计算机只认识“0”和“1”，任何信息必须转换成二进制形式数据后才能由计算机进行处理、存储和传输。十进制数的编码与表示西文信息的编码与表示中文信息的编码与表示2022-5-1793BCD(二 - 十进制编码）BCD码BCD(Binary Code Decimal)码是用若干个二进制表示一个十进制数的编码， BCD码有多种编码方法，常用的有8421码。8421码是将十进制数码09中的每个数分别用4位二进制编码表示，对于多位数，只须将它的每一位数字用8421码直接列出即可。例如，十进制数转换成BCD码如下：(1209.56)10

47、(0001 0010 0000 1001.0101 0110 )BCD2022-5-1794十进制数的编码与表示十进制数十进制数8421码码十进制数十进制数8421码码00000100001 000010001110001 000120010120001 001030011130001 001140100140001 010050101150001 010160110160001 011070111170001 011181000180001 100091001190001 10012022-5-17951. 西文信息的编码与表示u字符编码(Character Code)就是用二进制编码来表示

48、字母、数字以及专门的符号。u在计算机系统中有两种重要的字符编码方式：ASCII和EBCDIC。EBCDIC(扩展的二十进制交换码)是西文字符的一种编码。采用8位二进制表示，共有256种不同的编码，可表示256个字符。u目前计算机中普遍采用的是ASCII(American Standard Code for Information Interchange)码，即美国信息交换标准代码。 2022-5-1796数字二进制数字符 二进制编码每个字符对应一个整数值字符编码标准： 美国标准信息交换代码(American Standard Code for Information Interchange)规

49、定：字节(位)最高位为,位给出128个编码。b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b02022-5-1797西文信息的编码与表示编码编码字符或动作字符或动作 对应十进制数对应十进制数=61A65a97换行换行10响铃响铃7回车回车13128种字符：95个可见字符，33个控制字符;制码 2022-5-17982.汉字字符集与编码 1981年，GB2312-80国家标准，其中有6763个汉字和682个非汉字字符，其字符及编码称为国标码又叫国际交换码。 GB2312字符集的构成： 一级常用汉字3755个，按汉语拼音排列 二级常用汉字3008个，按偏旁部首排列 非汉字字符682个2022-5-17

50、99 。 2022-5-17100汉字编码（续） 输入码 数码：由数字组成的编码，代码和汉字一一对应，无重码，但编码规则较难记忆，如区位码，电报码。 音码：用汉字拼音字母组成的编码，容易学，但重码多，输入速度不高，如拼音码等。 形码：把汉字的基本构件偏旁、部首和字根等分类，和不同的键相对应，如五笔字型码、表形码、首尾码等。 音形码：根据汉字的读音并兼顾汉字字型而设计的编码，如自然码、声韵部形码、快速输入码等。2022-5-17101汉字编码 汉字汉字 国标码国标码 汉字内码汉字内码 中中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 华华 5942

51、(00111)B (10111)B 区号区号区中位置区中位置2022-5-17102汉字编码（续）输出码：又称字型码或字模点阵码。 点阵字形（“1”表示对应位置是黑点、“0”表示是空白） 轮廓字形（用曲线描述，精度高、字形可变，如：Windows中的TrueType）2022-5-171032022-5-171041.3.4 计算机中信息的表示 在计算机中把符号位和数值一起数码化来表示相应的真值，此编码称为机器码。有原码、反码、补码等方法。 2022-5-17105即：即：+77 0 1001101机器数机器数0100110 1+77+77 符号位符号位真值真值机机器器数数/真真值值2022-

52、5-17106计算机中信息的表示2022-5-17107原码表示法 2022-5-17108原码表示法十十 进进 制制二进制真值二进制真值原原 码码87- -87- -127- -127- -0- -0- -2022-5-17109反码表示法2022-5-17110反码表示法二进制真值原 码反 码+1010111-1010111 2022-5-17111补码表示法2022-5-17112补码表示法十十 进进 制制二进制真二进制真值值原原 码码补补 码码86+1010110- -86- -127+1111111- -127- -15+0001111- -15- -3. 2022-5-17113原码、反码、补码（续） 注意： -0与+0在补码表示法中相同，而在原码、反码表示却不同。 相同位数的二进制补码，表示的范围比原码、反码多一个。 正数的原码、反码、补码都相等，即表示方法只有一种。2022-5-171141 0 1 1 0 0 1 01 1 0 0 1 1 0 11 0 1 1 0 0 1 1原码原码反反码码补码补码带带符符号号的的机机器器数数-77-77 原码原码反码反码补码补码数据在计算机中的表示方式