1、第一章第一章 計算機基礎知識計算機基礎知識主要內容主要內容 1.1 計算機概論計算機概論 1.2 計算機運算基礎計算機運算基礎 1.3 計算機中的編碼計算機中的編碼 1.4 計算機的基本組成計算機的基本組成 1.5 計算機的工作原理計算機的工作原理 1.6 計算機的性能指標計算機的性能指標什么是什么是進位制進位制？ 進位制是一種記數方式，用有限的數字在不進位制是一種記數方式，用有限的數字在不同的位置表示不同的數值。同的位置表示不同的數值。數碼：一組用來表示某種數制的符號數碼：一組用來表示某種數制的符號基數：數制所使用的數碼基數：數制所使用的數碼個數，一般用個數，一般用R表示表示位權：數碼在不同

2、位置上的倍率位權：數碼在不同位置上的倍率值，即值，即處在某處在某一位置上的一位置上的“1”所表示的數值的大小所表示的數值的大小1.2 計算機的運算基礎計算機的運算基礎十進制：十進制：R=10，可使用，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9(678.34)10=6102+7101+8100 +310-1+410-2位權位權八進制八進制R=8 ，可使用，可使用0,1,2,3,4,5,6,73:524二二進制：進制：R=2，可使用，可使用0,1(101.1)212202112012-1十六進制十六進制R=16 ，可使用，可使用0,9,A,B,C,D,E,F(101.1)818208118018

3、-1 (101.1)16116201611160116-1 注意：經常用字母代表不同進制注意：經常用字母代表不同進制 D十進制十進制 B二進制二進制 O八進制八進制 H十六進制十六進制3:525進位制數的計算規則：進位制數的計算規則：“逢逢R R進進一一，借，借一一當當R R”二進制數的運算規則二進制數的運算規則加法 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0（進位）減法 0-0=0 1-0=1 1-1=0 0-1=1 (借位）乘法 0*0=0 1*0=0 0*1=0 1*1=1不同進制數之間的轉換不同進制數之間的轉換二進制二進制八進制八進制十進制十進制十六進制十六進制3:526十進制整數

4、轉換為二進制整數十進制整數轉換為二進制整數除二取余，直到商為零為止，倒排。除二取余，直到商為零為止，倒排。1101例1：(13)10 = ( )21 363102222余數余數1011二進制數低低位二進制數高高位3:527規則規則：乘二取整，直到小數部分為零或給定的精度為止，順排。乘二取整，直到小數部分為零或給定的精度為止，順排。 十進制小數轉換為二進制小數十進制小數轉換為二進制小數(0.6875)10 = ( )20.6875237501.275020.501.20 1.例例2：0.1011 0.3750.750.5高低整數部分3:528(1101.1)2=1 23+1 22+021+1 2

5、0+1 2-1 =（8+4+1+0.5）10 =（13.5）10 二進制數轉換為十進制數二進制數轉換為十進制數按按“權權”展開，求和。展開，求和。3:529二進制轉換為八進制二進制轉換為八進制 方法三合一法三合一法 整數部分：整數部分：自右向左自右向左，三個一組，不夠，三個一組，不夠補零，每組對應一個八進制數碼。補零，每組對應一個八進制數碼。 小數部分：小數部分：自左向右自左向右，三個一組，不夠，三個一組，不夠補零，每組對應一個八進制數碼。補零，每組對應一個八進制數碼。 例如：將（10100101.10111）2 轉換成八進制數。 （10100101.10111）2 = (010 100 10

6、1 .101 110)2 =（ 2 4 5. 5 6）8 3:5210 方法一分為三法一分為三法 八進制八進制 0 1 2 3 4 5 6 7 二進制二進制 000 001 010 011 100 101 110 111 八進制轉換為二進制八進制轉換為二進制例如：將例如：將(207.54)8轉換成二進制：轉換成二進制： 2 0 7. 5 4 010 000 111.101 100 所以，所以， (207.54)8=（010000111.101100)2 =（10000111.1011)23:5211二進制轉換為十六進制二進制轉換為十六進制 方法方法四合一法四合一法 整數部分：自右向左，四個一組

7、，不夠補零，每組整數部分：自右向左，四個一組，不夠補零，每組對應一個十六進制數碼。對應一個十六進制數碼。 小數部分：自左向右，四個一組，不夠補零，每組小數部分：自左向右，四個一組，不夠補零，每組對應一個十六進制數碼。對應一個十六進制數碼。例： (11001111.01111)2 = (1100 1111 .0111 1000)2 = ( C F . 7 8 )163:5212十六進制轉換成二進制十六進制轉換成二進制 方法一分為四法一分為四法 十六進制十六進制 0 1 2 3 4 5 6 7 二進制二進制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 十六進制十

8、六進制 8 9 A B C D E F 二進制二進制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111= (0001 1110 0100. 0010 1010)2= (111100100.0010101) 2例如：例如： （ 1 E 4 . 2 A ）16 3:52133:5214二二十十按權展開按權展開十十二二除除2取余取余乘乘2取整取整N十十按權展開按權展開十十N除除N取余取余進制數轉換小結進制數轉換小結八進制和十六進制如何相互轉換？八進制和十六進制如何相互轉換？1.3 數據在計算機中的存儲數據在計算機中的存儲 數據是指所有能輸入到計算機中并被計算數據是指所有

9、能輸入到計算機中并被計算機識別、存儲和加工處理的符號的總稱。機識別、存儲和加工處理的符號的總稱。數值型數據：數值型數據：128，(32.56)8；非數值型數據：非數值型數據： “學生學生”、、聲音、圖形、聲音、圖形等等3:5215一、計算機中一、計算機中數值數據數值數據的表示的表示3:5216數的長度：數據在內存中占用的字節數，同一類型數的長度：數據在內存中占用的字節數，同一類型的數據的長度是一樣的。長度決定取值范圍的數據的長度是一樣的。長度決定取值范圍.原碼表示法原碼表示法十十 進進 制制二進制真值二進制真值原原 碼碼87101011101010111- -87-

10、 -101011111010111127111111101111111- -127- -1111111111111110000000000000000- -0- -0000000100000003:5217反碼表示法反碼表示法 二進制真值 原 碼反 碼87+10101110101011101010111-87-101011111010111101010000000000000000000 00000000- -0- -000000010000000 11111111111111113:5218補碼表示法補碼表示法十十 進進 制制二進制真二進制真值值原原 碼碼補補 碼碼87+1010111010

11、1011101010111- -87- -10101111101011110101001127+11111110111111101111111- -127- -111111111111111100000010000000000000000 00000000- -0- -0000000 10000000 00000000000000003:5219補碼的加減法公式補碼的加減法公式 X + Y 補補 = X 補補 + Y 補補 X Y 補補 = X 補補 + Y 補補 X 補補 補補= X 原原（11111110）補補 是十進制的多少？是十進制的多少？-23:5220注意注意：大部分計算機采用大部

12、分計算機采用補碼補碼來存儲有符號數。來存儲有符號數。0的補碼為的補碼為00000000-0的補碼為的補碼為00000000所以補碼所以補碼10000000沒用到，則把它定為是沒用到，則把它定為是-128用一個字節來存儲有符號整數的取值范圍是多少？用一個字節來存儲有符號整數的取值范圍是多少？ -1281273:5221（2）實數的表示）實數的表示n計算機中實數一般用計算機中實數一般用浮點數浮點數表示。表示。浮點數浮點數指小數點在數中位置不固定。指小數點在數中位置不固定。w 一個一個浮點數浮點數由由階碼階碼（指數）和（指數）和尾數尾數兩部分組成。兩部分組成。w 階碼階碼：尾數中的小數點應當向左或向

13、右移動的位數。尾數中的小數點應當向左或向右移動的位數。w 尾數尾數：表示數值的有效數字，其小數點約定在數符和尾：表示數值的有效數字，其小數點約定在數符和尾數之間。數之間。w例：例：100.101 = 1. 001012103:5222二、常見的信息編碼二、常見的信息編碼 西文信息的編碼與表示西文信息的編碼與表示 中文信息的編碼與表示中文信息的編碼與表示 聲音聲音 圖像圖像3:5223（一）（一）ASCII編碼編碼 字符編碼字符編碼(Character Code)就是用就是用二進制二進制編碼編碼來表示字母、數字以及專門的符號。來表示字母、數字以及專門的符號。 目前計算機中普遍采用的是目前計算機中

14、普遍采用的是ASCII(American Standard Code for Information Interchange)碼，即美國信碼，即美國信息交換標準代碼。主要用于現代英語和息交換標準代碼。主要用于現代英語和其他西歐語言在計算機中的編碼。其他西歐語言在計算機中的編碼。3:5224規定規定：字節：字節(位位)最高位為最高位為,位給出位給出128個編碼。個編碼。b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0編碼編碼字符或動作字符或動作 對應十進制數對應十進制數01111010111101= =616110000011000001A A656511000011100001a a979700

15、010100001010換行換行101000001110000111響鈴響鈴7 700011010001101回車回車1313128種字符：種字符：95個可見字符，個可見字符，33個控制字符個控制字符;制碼 3:5225（二）漢字編碼（二）漢字編碼3:5226漢字編碼漢字編碼 漢字字符集與編碼漢字字符集與編碼 1981年，年，GB2312-80國家標準，其字符及編國家標準，其字符及編碼稱為碼稱為國標碼國標碼又叫國際交換碼。又叫國際交換碼。 GB2312字符集的構成：字符集的構成： 一級常用漢字3755個，按漢語拼音排列 二級常用漢字3008個，按偏旁部首排列 非漢字字符682個3:5227GB

16、2312編碼編碼總體總體布局布局3:5228一般用一般用2個字節個字節來存放漢字編碼；來存放漢字編碼；區號區號區中位置區中位置 GB2312編碼局部表3:5229漢字編碼漢字編碼漢字漢字 國標碼國標碼 漢字內碼漢字內碼 中中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 華華 5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B國標碼不能在計算機內直接采用，為什么？國標碼不能在計算機內直接采用，為什么？避免和避免和ASCII嗎沖突嗎沖突例如例如:“保?！弊?，國標碼為字，國標碼為31H和和23H 西文字符西文字符

17、“1”和和“#”的的ASCII也為也為31H和和23H3:5230漢字編碼漢字編碼輸入碼（外碼）輸入碼（外碼）數碼：由數字組成的編碼，代碼和漢字一數碼：由數字組成的編碼，代碼和漢字一一對應，無重碼，但編碼規則較難記憶，如一對應，無重碼，但編碼規則較難記憶，如區位碼區位碼。音碼：用漢字拼音字母組成的編碼，容易音碼：用漢字拼音字母組成的編碼，容易學，但重碼多，輸入速度不高，如學，但重碼多，輸入速度不高，如拼音碼拼音碼等。等。形碼：把漢字的基本構件偏旁、部首和字形碼：把漢字的基本構件偏旁、部首和字根等分類，和不同的鍵相對應，如根等分類，和不同的鍵相對應，如五筆字型五筆字型碼、表形碼、首尾碼碼、表形碼

18、、首尾碼等。等。等等等等3:5231漢字編碼漢字編碼字形碼字形碼 GB2312國標漢字字符集的所有字符的形狀描述信國標漢字字符集的所有字符的形狀描述信息集合在一起，稱為字形信息庫，簡稱息集合在一起，稱為字形信息庫，簡稱字庫字庫 。 點陣字庫和矢量字庫點陣字庫和矢量字庫 點陣：點陣：漢字字形漢字字形點陣點陣的代碼的代碼 有有16161616、24242424、32323232、48484848等編碼。等編碼。 矢量（矢量（TrueType)TrueType)：它用數學函數描述字體輪廓外它用數學函數描述字體輪廓外形形 3:5232漢字編碼漢字編碼字形碼字形碼漢字字形點陣中每個點漢字字形點陣中每個點

19、的信息用一位二進制碼的信息用一位二進制碼來表示，來表示，“1”表示對應表示對應位置處是黑點，位置處是黑點，“0”表表示對應位置處是空白。示對應位置處是空白。例例.1616點陣，每個漢字點陣，每個漢字就要占就要占32個字節個字節（1616832）；）； 3:5233漢字信息處理的工作過程漢字信息處理的工作過程3:5234（三）音頻信息的數字化（三）音頻信息的數字化1. 音頻文件的格式音頻文件的格式 波形波形文件（如文件（如WAVWAV、MP3MP3音樂音樂） 音樂音樂文件（如手機文件（如手機MIDIMIDI音樂）兩大類音樂）兩大類 3:52352. 波形文件：對音頻模擬信號的數字化波形文件：對音頻模擬信號的數字化特點：生成的文件較大特點：生成的文件較大.WAV,.MP3等都是波形文件等都是波形文件3:52363. MIDI音樂文件音樂文件 MIDIMIDI（樂器數字接口）是電子合成樂器的（樂器數字接口