《《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教程》第一章-計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教程》第一章-計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)（21頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 通過(guò)本章學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)基本概念、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、計(jì)算機(jī)各大硬件設(shè)備、計(jì)算機(jī)的數(shù)制和信息的表示與存儲(chǔ)，并熟悉計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展、特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，了解計(jì)算機(jī)中字符編碼的概念。 1.1計(jì)算機(jī)概述 隨著微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，并逐步改變著人們的生活方式。21世紀(jì)的今天，掌握和使用計(jì)算機(jī)成為人們必不可少的技能。 1.1.1 計(jì)算機(jī)的誕生及發(fā)展 1946年2月，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC (埃尼阿克)在美國(guó)加州問(wèn)世。ENIAC使用了17468電子管，1500個(gè)繼電器，體積3000立方英尺（1立方米＝

2、35.346立方英尺），占地170平方米，重30噸，耗電174千瓦。內(nèi)存17K，字長(zhǎng)12位，運(yùn)算速度每秒5000多次加法運(yùn)算，300多次乘法運(yùn)算，比當(dāng)時(shí)最快的計(jì)算工具快300倍，耗資40萬(wàn)美金。在當(dāng)時(shí)用它來(lái)處理彈道問(wèn)題，將人工計(jì)算使用20小時(shí)縮短到30秒。但是ENIAC卻有一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，它不能存儲(chǔ)程序。如圖1-1所示。 圖 1-1 世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) 幾乎在同一時(shí)期，著名數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出了“存儲(chǔ)程序”和“程序控制”的概念。其主要思想為： 1）采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令。 2）計(jì)算機(jī)應(yīng)包括運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備五大基本部件。 3）采用存儲(chǔ)程序和程序

3、控制的工作方式。 所謂存儲(chǔ)程序，就是把程序和處理問(wèn)題所需的數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制編碼形式預(yù)先按一定順序存放到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器里。計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，中央處理器依次從內(nèi)存儲(chǔ)器中逐條取出指令，按指令規(guī)定執(zhí)行一系列的基本操作，最后完成一個(gè)復(fù)雜的工作。這一切工作都是由一個(gè)擔(dān)任指揮工作的控制器和一個(gè)執(zhí)行運(yùn)算工作的運(yùn)算器共同完成的，這就是存儲(chǔ)程序控制的工作原理。 馮·諾依曼的上述思想奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，所以后來(lái)人們將采用這種設(shè)計(jì)思想的計(jì)算機(jī)稱為馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)。從1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生至今，雖然計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)都有了極大的發(fā)展，但今天使用的絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)其工作原理和基本結(jié)構(gòu)仍然遵循著馮·諾依曼的思

4、想。 計(jì)算機(jī)由于所使用的元器件的迅速發(fā)展經(jīng)歷了五個(gè)時(shí)代，如表1-1所示。 代 日期 邏輯元件 主存 輔存 速度(次/ 秒) 軟件 代表產(chǎn)品 第一代 1946-1957 電子管 水銀延遲線磁鼓 磁帶 5千~4萬(wàn) 機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言 UNIVAC 第二代 1958-1964 晶體管 磁芯 磁帶、磁盤 幾十萬(wàn)~幾百萬(wàn) 高級(jí)語(yǔ)言、管理程序 IBM7000、UNIVACII 第三代 1965-1970 中小集成電路 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 磁盤 幾百萬(wàn)~幾千萬(wàn) 操作系統(tǒng)診斷程序 IBM system/360 第四代 1971-現(xiàn)在 超大規(guī)模集

5、成電路 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 磁盤、光盤 上億 固件、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù) 第五代 智能機(jī) 　能聽(tīng)、說(shuō)、看、有思維能力等的新一代的計(jì)算機(jī)被稱為智能計(jì)算機(jī)。 表1-1計(jì)算機(jī)年代的劃分 1.1.2 計(jì)算機(jī)分類 計(jì)算機(jī)按工作原理分可分為：模擬電子計(jì)算機(jī)、數(shù)字電子計(jì)算機(jī)、模擬數(shù)字混合計(jì)算機(jī)；按功能分可分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)；按工作模式分可分為工作站和服務(wù)器；按規(guī)模分可分為：巨型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、中型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)。如銀河系列計(jì)算機(jī)：運(yùn)行速度每秒上百億次，如圖1-2所示。 圖1-2 銀河系列計(jì)算機(jī) 1.1.3 計(jì)算機(jī)特點(diǎn) 1． 運(yùn)算速度快 當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

6、運(yùn)算速度已達(dá)到每秒萬(wàn)億次，微機(jī)也可達(dá)每秒億次以上，使大量復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算問(wèn)題得以解決。例如：衛(wèi)星軌道的計(jì)算、大型水壩的計(jì)算、24小時(shí)天氣預(yù)報(bào)的計(jì)算等，過(guò)去人工計(jì)算需要幾年、幾十年，而現(xiàn)在用計(jì)算機(jī)只需幾天甚至幾分鐘就可完成。 2． 計(jì)算精確度高 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特別是尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，需要高度精確的計(jì)算。計(jì)算機(jī)控制的導(dǎo)彈 之所以能準(zhǔn)確地?fù)糁蓄A(yù)定的目標(biāo)，是與計(jì)算機(jī)的精確計(jì)算分不開(kāi)的。一般計(jì)算機(jī)可以有十幾位甚至幾十位(二進(jìn)制)有效數(shù)字，計(jì)算精度可由千分之幾到百萬(wàn)分之幾，是任何計(jì)算工具所望塵莫及的。 3．存儲(chǔ)容量大 計(jì)算機(jī)不僅能進(jìn)行計(jì)算，而且能把參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)、程序以及中間結(jié)果和最后結(jié)果保存起來(lái)

7、，以供用戶隨時(shí)調(diào)用。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，這使計(jì)算機(jī)具有了“記憶”功能。隨著計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量的不斷增大，可存儲(chǔ)記憶的信息越來(lái)越多。計(jì)算機(jī)的“記憶”功能是與傳統(tǒng)計(jì)算工具的一個(gè)重要區(qū)別。 4．具有邏輯判斷能力 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器除了能夠完成基本的算術(shù)運(yùn)算外，還具有對(duì)各種信息進(jìn)行比較、判斷等邏輯運(yùn)算的功能。這種能力是計(jì)算機(jī)處理邏輯推理問(wèn)題的前提。 5．自動(dòng)化程度高，通用性強(qiáng) 計(jì)算機(jī)內(nèi)部操作是根據(jù)人們事先編好的程序自動(dòng)控制進(jìn)行的。用戶根據(jù)解題需要，事先設(shè)計(jì)好運(yùn)行步驟與程序，計(jì)算機(jī)十分嚴(yán)格地按程序規(guī)定的步驟操作，整個(gè)過(guò)程不需人工干預(yù)，自動(dòng)化程度高，這一特點(diǎn)是一般計(jì)算工具所不具備的。 計(jì)算機(jī)

8、通用性的特點(diǎn)表現(xiàn)在幾乎能求解自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)中一切類型的問(wèn)題，能廣泛地應(yīng)用各個(gè)領(lǐng)域。 1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及應(yīng)用 完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括：硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的“軀干”，是基礎(chǔ)。軟件系統(tǒng)是建立在“軀干”上的“靈魂”。其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。 硬件 系統(tǒng) 計(jì)算機(jī) 系統(tǒng) 軟件 系統(tǒng) 外設(shè) 主機(jī) 外（輔）存儲(chǔ)器（硬盤、軟盤、光盤等） 系統(tǒng)軟件（ Windows98/2000/2003/XP、WIN 7、Linux等） 應(yīng)用軟件（Word、Excel、Photoshop等） 中央處理單元（CPU） 控制器 內(nèi)(主)存儲(chǔ)器 隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM） 輸出

9、設(shè)備（顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等） 只讀存儲(chǔ)器（ROM） 輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、圖形掃描儀、觸摸屏等） 運(yùn)算器 圖1-3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，硬件是軟件賴以工作的物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件的正常工作是硬件發(fā)揮作用的唯一途徑。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須要配備完善的軟件系統(tǒng)才能正常工作，且充分發(fā)揮其硬件的各種功能。所以軟件與硬件一樣，都是計(jì)算機(jī)工作必不可少的組成部分。那么，計(jì)算機(jī)由用戶來(lái)使用，用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的層次關(guān)系如圖1-4所示。 操作系統(tǒng)等軟件系統(tǒng) 應(yīng)用軟件 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 圖1-4 用戶、軟件和硬件的關(guān)系 1.2.1 硬件系統(tǒng)基本組成 電子計(jì)算

10、機(jī)從誕生至今，其體系結(jié)構(gòu)基本沒(méi)有發(fā)生變化，仍舊沿用馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)，即計(jì)算機(jī)硬件是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備組成，如圖1-5所示。 控制器 存儲(chǔ)器 運(yùn)算器 輸出 設(shè)備 計(jì)算結(jié)果 (輸出信息) 程序、原始數(shù)據(jù) 輸入 設(shè)備 (輸入信息) 圖1-5 計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 1． 運(yùn)算器 運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元（Arithmetic Logic Unit，ALU），是計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的部件，也就是對(duì)二進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算，或進(jìn)行與、或、非等的基本邏輯運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)邏輯判斷。運(yùn)算器是在控制器的控制下實(shí)現(xiàn)算術(shù)邏輯運(yùn)算功能，運(yùn)算結(jié)果由控制

11、器送到內(nèi)存中。 2．控制器 控制器是計(jì)算機(jī)指揮和控制中心。它負(fù)責(zé)從內(nèi)存中取出指令，確定指令類型，并對(duì)指令進(jìn)行譯碼，按時(shí)間的先后順序，向計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件發(fā)出控制信號(hào)，使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)部件協(xié)調(diào)一致地工作，從而一步一步地完成各種操作。 控制器主要由指令寄存器、指令譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、時(shí)序部件、操作控制部件等部件組成。 3．存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的部件，用于保存程序及數(shù)據(jù)，以及運(yùn)算的結(jié)果。包括數(shù)據(jù)寄存器和地址寄存器。數(shù)據(jù)寄存器用于暫存操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果，地址寄存器用于存放需要訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元的地址。 4.輸入設(shè)備 輸入設(shè)備負(fù)責(zé)把用戶命令，包括程序和數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，是人與計(jì)算

12、機(jī)之間對(duì)話的重要工具。文字、圖形、聲音、圖像等信息都要通過(guò)輸入設(shè)備才能被計(jì)算機(jī)接受。常見(jiàn)的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等。 5.輸出設(shè)備 輸出設(shè)備是將計(jì)算機(jī)運(yùn)算或處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成用戶所需要的各種形式輸出。常見(jiàn)的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)等。 1.2.2 軟件系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)軟件是各種程序和文檔的總稱，程序是人們?yōu)槭褂?jì)算機(jī)完成某向特定的任務(wù)而編寫的按一定次序排列和執(zhí)行的命令和數(shù)據(jù)的集合，文檔則是應(yīng)用各種編輯系統(tǒng)編寫的文本或帶格式的文本。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件是指控制、管理和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，支持應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行的軟件的總稱。系統(tǒng)軟件包括：操作系統(tǒng)、

13、語(yǔ)言處理程序和服務(wù)程序。 1．操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)是管理、控制和監(jiān)督計(jì)算機(jī)軟、硬件資源協(xié)調(diào)運(yùn)行的程序系統(tǒng)，由一系列具有不同控制和管理功能的程序組成，它是直接運(yùn)行在計(jì)算機(jī)硬件上的、最基本的系統(tǒng)軟件，是系統(tǒng)軟件的核心。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)發(fā)展中的產(chǎn)物，它的主要目的有兩個(gè)：一是方便用戶使用計(jì)算機(jī)，是用戶和計(jì)算機(jī)的接口。比如用戶鍵入一條簡(jiǎn)單的命令就能自動(dòng)完成復(fù)雜的功能，這就是操作系統(tǒng)幫助的結(jié)果；二是統(tǒng)一管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部資源，合理組織計(jì)算機(jī)工作流程，以便充分、合理地發(fā)揮計(jì)算機(jī)的效率。有關(guān)操作系統(tǒng)的知識(shí)將在第3章做進(jìn)一步的介紹。 2．程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是人們根據(jù)描述實(shí)際問(wèn)題的需要而設(shè)計(jì)的、用于

14、書寫計(jì)算機(jī)程序的語(yǔ)言。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言就是人們?cè)O(shè)計(jì)出來(lái)的能讓計(jì)算機(jī)讀懂并且能完成某特定事的語(yǔ)言。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言從低級(jí)到高級(jí)依次為機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言三類。低級(jí)語(yǔ)言包括機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言。按照語(yǔ)言對(duì)機(jī)器的依賴程度，可分為： 1）機(jī)器語(yǔ)言（Machine Language） 是以二進(jìn)制代碼形式表示的機(jī)器基本指令的集合。它的特點(diǎn)是運(yùn)算速度快，每條指令都是0和1的組合，不同計(jì)算機(jī)其機(jī)器語(yǔ)言不同，難閱讀，難修改，難移植。 2）匯編語(yǔ)言(Assemble Language) 是為了解決機(jī)器語(yǔ)言難于理解和記憶，用易于理解和記憶的名稱和符號(hào)表示的機(jī)器指令。例如，加法指令A(yù)DD，傳送指令MOV。匯編語(yǔ)言雖

15、比機(jī)器語(yǔ)言直觀，但基本上還是一條指令對(duì)應(yīng)一種基本操作，對(duì)同一問(wèn)題編寫的程序在不同類型的機(jī)器上仍然是互不通用。匯編語(yǔ)言必須經(jīng)過(guò)語(yǔ)言處理程序（匯編程序）的翻譯才能被計(jì)算機(jī)識(shí)別。 3）高級(jí)語(yǔ)言（High Level Language) 是人們?yōu)榱私鉀Q低級(jí)語(yǔ)言的不足而設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它是由一些接近于自然語(yǔ)言和數(shù)學(xué)語(yǔ)言的語(yǔ)句組成。易學(xué)、易用、易維護(hù)。但是由于機(jī)器硬件不能直接識(shí)別高級(jí)語(yǔ)言中的語(yǔ)句，因此必須經(jīng)過(guò)“翻譯程序”，將用高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的程序才能執(zhí)行。一般說(shuō)來(lái)用它的編程效率高，執(zhí)行速度沒(méi)有低級(jí)語(yǔ)言高。高級(jí)語(yǔ)言必須經(jīng)過(guò)語(yǔ)言處理程序（編譯程序等）的翻譯才能被計(jì)算機(jī)識(shí)別。目前最常用的

16、高級(jí)語(yǔ)言有： C語(yǔ)言、C++、Java、Delphi等。 除機(jī)器語(yǔ)言外，采用其他程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫的程序，計(jì)算機(jī)都不能直接識(shí)別其指令，這種程序稱為源程序，必須把源程序翻譯成等價(jià)的機(jī)器語(yǔ)言程序，即計(jì)算機(jī)能識(shí)別的0與1的組合，承擔(dān)翻譯工作的即為語(yǔ)言處理程序。語(yǔ)言處理程序是把源程序翻譯成與之等價(jià)的另一種語(yǔ)言表示的程序。其工作方法有解釋和編譯二種。如圖1-6(a)、(b) 所示。 編譯程序 編輯程序，解釋一條執(zhí)行一條 高級(jí)語(yǔ)言源程序 執(zhí)行結(jié)果 執(zhí)行結(jié)果 機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序 高級(jí)語(yǔ)言源程序 圖1-6(b) 解釋過(guò)程示意圖 圖1-6 (a) 編譯過(guò)程示意圖 3．應(yīng)

17、用軟件 應(yīng)用軟件是為計(jì)算機(jī)在特定領(lǐng)域中的應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的專用軟件。應(yīng)用軟件具體可分為兩類：面向問(wèn)題的應(yīng)用程序，如現(xiàn)代企業(yè)管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)軟件、訂票系統(tǒng)、電話查詢系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)、旅館服務(wù)系統(tǒng)。為用戶使用而開(kāi)發(fā)的各種工具軟件，如診斷程序、調(diào)試程序、編輯程序、鏈接程序、字處理軟件、圖形處理軟件、系統(tǒng)操作、維護(hù)軟件等。 應(yīng)用軟件包括的范圍是極其廣泛的，可以這樣說(shuō)，哪里有計(jì)算機(jī)應(yīng)用，哪里就有應(yīng)用軟件。如辦公應(yīng)用Office、WPS；平面設(shè)計(jì)PhotoShop、Illustrator、CorelDraw；視頻處理Premiere、After Effects、會(huì)聲會(huì)影；網(wǎng)站建設(shè)FrontPage、Drea

18、mwerver；輔助設(shè)計(jì)Auto CAD；三維制作3DS Max；多媒體開(kāi)發(fā)Authorware、Flash等等。 1.2.3 計(jì)算機(jī)應(yīng)用 1． 科學(xué)計(jì)算 科學(xué)計(jì)算通常是指用于完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)問(wèn)題的計(jì)算，如應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)、地震分析、導(dǎo)彈攔截大量的數(shù)值計(jì)算與分析等，是計(jì)算機(jī)最早的應(yīng)用領(lǐng)域。在計(jì)算機(jī)誕生初期，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，在彈道計(jì)算上顯示了它的巨大威力。當(dāng)時(shí)，用ENIAC計(jì)算炮彈從發(fā)射到彈道軌道40個(gè)點(diǎn)的位置只用了3秒，代替了7個(gè)小時(shí)的人工計(jì)算，速度提高了8400倍。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得各種領(lǐng)域中的計(jì)算模型日趨復(fù)雜，人工計(jì)算已無(wú)法解決這些復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題。科學(xué)計(jì)

19、算的特點(diǎn)是計(jì)算工作量大、數(shù)值變化范圍大。 2． 信息處理 信息處理是指對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理（如分類、合并、統(tǒng)計(jì)、分析等）。使用計(jì)算機(jī)和其他輔助方式，把人們?cè)诟鞣N實(shí)踐活動(dòng)中產(chǎn)生的大量信息：文字、聲音、圖片、視頻等，按照不同的要求，及時(shí)地收集儲(chǔ)存、整理、傳輸和應(yīng)用。與科學(xué)計(jì)算不同，數(shù)據(jù)處理涉及的數(shù)據(jù)量大。信息處理也為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的管理和決策提供了新的技術(shù)手段，使辦公自動(dòng)化這一門綜合的科學(xué)技術(shù)提高到了一個(gè)新的水平。大大提高政府、企業(yè)等的辦公效率，提高領(lǐng)導(dǎo)決策水平。 3． 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）就是用計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)。由

20、于計(jì)算機(jī)有快速的數(shù)值計(jì)算、較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理以及模擬的能力，輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)配有專門的計(jì)算程序用來(lái)幫助設(shè)計(jì)人員完成復(fù)雜的計(jì)算，配有專業(yè)繪圖軟件用來(lái)協(xié)助設(shè)計(jì)人員繪制設(shè)計(jì)圖紙。使CAD技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)后，不但降低了設(shè)計(jì)人員的工作量，提高了設(shè)計(jì)的速度，更重要的是提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量。 計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制和操作的過(guò)程。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，可以直接通過(guò)專門的加工制造設(shè)備自動(dòng)生產(chǎn)出來(lái)。使用CAM技術(shù)可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低成本，縮短生產(chǎn)周期。 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integra

21、ted Manufacture System，CIMS）是指以計(jì)算機(jī)為中心的現(xiàn)代化信息技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)管理與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)制造的新一代制造系統(tǒng)，是CAD、CAPP、CAM、CAE、CAQ（計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理）、PDMS（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)）、管理與決策、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)及質(zhì)量保證系統(tǒng)等子系統(tǒng)的技術(shù)集成。 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(Computer Aided Instruction，CAI)是在計(jì)算機(jī)輔助下進(jìn)行的各種教學(xué)活動(dòng)，以對(duì)話方式與學(xué)生討論教學(xué)內(nèi)容、安排教學(xué)進(jìn)程、進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練的方法與技術(shù)。CAI為學(xué)生提供一個(gè)良好的個(gè)人化學(xué)習(xí)環(huán)境，綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)的多媒體、超文本、人工智能及知識(shí)庫(kù)等技術(shù)，克服傳統(tǒng)教學(xué)方式單一、片

22、面的缺點(diǎn)，能有效地縮短學(xué)習(xí)時(shí)間、提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的教學(xué)目標(biāo)。 4． 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制 主要應(yīng)用于飛行控制、加工控制、生產(chǎn)線控制、交通指示燈控制等。過(guò)程控制又稱實(shí)時(shí)控制，指用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，按最佳值迅速地對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制或自動(dòng)調(diào)節(jié)。利用計(jì)算機(jī)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程或裝置的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)并實(shí)施自動(dòng)控制。不僅可以大大提高控制的自動(dòng)化水平，而且可以提高控制的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，從而改善勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量及合格率。 5． 多媒體技術(shù)應(yīng)用 隨著電子技術(shù)特別是通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)有能力把文本、音頻、視頻、動(dòng)畫、圖形和圖像等各種媒體綜合起來(lái)，構(gòu)成一種全新的概念—

23、—“多媒體”。 在醫(yī)療、教育、商業(yè)、銀行、保險(xiǎn)、行政管理、軍事、工業(yè)、廣播和出版等領(lǐng)域中，多媒體的應(yīng)用發(fā)展很快。 6． 電子商務(wù)等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用進(jìn)一步深入到社會(huì)的各行各業(yè)，通過(guò)高速信息網(wǎng)現(xiàn)數(shù)據(jù)與信息的查詢、高速通信服務(wù)(電子郵件、電視電話、電視會(huì)議、文檔傳輸)、電子教育、電子娛樂(lè)、電子購(gòu)物(通過(guò)網(wǎng)絡(luò)選看商品、辦理購(gòu)物手續(xù)、質(zhì)量投訴等)、遠(yuǎn)程醫(yī)療和會(huì)診、交通信息管理等。 7． 人工智能方面的研究和應(yīng)用 人工智能（簡(jiǎn)稱AI）是指計(jì)算機(jī)模擬人類某些智力行為的理論、技術(shù)和應(yīng)用。 人工智能是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)新的領(lǐng)域，這方面的研究和應(yīng)用正處于發(fā)展階段，在醫(yī)療 診斷、定理

24、證明、語(yǔ)言翻譯、機(jī)器人等方面，已有了顯著的成效。例如，用計(jì)算機(jī)模擬人腦的部分功能進(jìn)行思維學(xué)習(xí)、推理、聯(lián)想和決策，使計(jì)算機(jī)具有一定“思維能力”。我國(guó)已開(kāi)發(fā)成功一些中醫(yī)專家診斷系統(tǒng)，可以模擬名醫(yī)給患者診病開(kāi)方。 機(jī)器人是計(jì)算機(jī)人工智能的典型例子。機(jī)器人的核心是計(jì)算機(jī)。智能機(jī)器人具有感知和理解周圍環(huán)境，使用語(yǔ)言、推理、規(guī)劃和操縱工具的技能，模仿人完成某些動(dòng)作。機(jī)器人不怕疲勞，精確度高，適應(yīng)力強(qiáng)，現(xiàn)已開(kāi)始用于搬運(yùn)、噴漆、焊接、裝配 等工作中。機(jī)器人還能代替人在危險(xiǎn)工作中進(jìn)行繁重的勞動(dòng)，如在有放射線、污染有毒、高 溫、低溫、高壓、水下等環(huán)境中工作。 1.3 計(jì)算機(jī)數(shù)制及轉(zhuǎn)換與運(yùn)算 1.3.1 數(shù)制

25、的概念 數(shù)制的種類很多，但在日常生活中，人們習(xí)慣使用十進(jìn)制，所謂十進(jìn)制，就是逢十進(jìn)一。除十進(jìn)制外，有時(shí)還使用十二進(jìn)制、六十進(jìn)制，比如一打襪子為十二雙，一年等于十二個(gè)月，即逢十二進(jìn)一。一小時(shí)等于六十分，一分鐘等于六十秒，即逢六十進(jìn)一，這是六十進(jìn)制。在計(jì)算機(jī)中處理的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制，有時(shí)為書寫方便也常用八進(jìn)制和十六進(jìn)制。 基數(shù)：一組固定不變的不重復(fù)數(shù)字的個(gè)數(shù)。例如：二進(jìn)制數(shù)基數(shù)是2，十進(jìn)制數(shù)基數(shù)為10。 位權(quán)：某個(gè)位置上的數(shù)代表的數(shù)量大小。表示此數(shù)在整個(gè)數(shù)中所占的份量(權(quán)重)。數(shù)位是指數(shù)碼在一個(gè)數(shù)中所處的位置。 二進(jìn)制Binary notation：具有兩個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即0和1；其基數(shù)為2

26、；二進(jìn)制的特點(diǎn)是逢二進(jìn)一，可用B來(lái)表示二進(jìn)制。 十進(jìn)制Decimal notation：具有十個(gè)不同的數(shù)碼符號(hào)0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，其基數(shù)為10；十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是逢十進(jìn)一，可用D來(lái)表示十進(jìn)制。 八進(jìn)制Octal notation：具有八個(gè)不同的數(shù)碼符號(hào)0、1、2、3、4、5、6、7，其基數(shù)為8；八進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是逢八進(jìn)一，通常用Q或O表示。 十六進(jìn)制Hexadecimal notation：具有十六個(gè)不同的數(shù)碼符號(hào)0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其基數(shù)為16，十六進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是逢十六進(jìn)一，用H表示。 進(jìn)位制 十進(jìn)制 二進(jìn)制 八進(jìn)制

27、 十六進(jìn)制 數(shù) 碼 0,1,2,...,9 0,1 0,1,2,...,7 0,1,...,9,A,B,C,D,E,F 規(guī) 則 逢十進(jìn)一 逢二進(jìn)一 逢八進(jìn)一 逢十六進(jìn)一 基數(shù)R 10 2 8 16 位 權(quán) 10i 2i 8i 16i 表示形式 D B Q或O H 表1-2 十進(jìn)制和計(jì)算機(jī)中常用進(jìn)制 其中：i=(0,1,2,3,...,n)為數(shù)位的編號(hào)，表示數(shù)的某一數(shù)位。 例如：二進(jìn)制的4位位權(quán)值為24=16，十六進(jìn)制2位位權(quán)值為162=256。 每種進(jìn)制數(shù)有各自的表示形式。例如：110D為十進(jìn)制數(shù)、110B為二進(jìn)制數(shù)、110Q為

28、八進(jìn)制數(shù)、110H為十六進(jìn)制數(shù)。 1.3.2 數(shù)值之間的轉(zhuǎn)換 1. 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 按權(quán)展開(kāi)后，相加即得。 例如：(1101.011)2=1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2+1×2-3=(13.375)10 2. 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 整數(shù)部分：采用除2取余法，且除到商為0為止；按從下往上順序排列余數(shù)即可得到結(jié)果。先取余數(shù)低位，后取余數(shù)高位。 小數(shù)部分：采用乘2取整法，直到小數(shù)部分為0或達(dá)到所要求精度為止（小數(shù)部分可能永遠(yuǎn)不會(huì)得到0），最先得到的整數(shù)排在最高位。 又例，(241.43)10=（？）2，小數(shù)取4位。 低位 2 241

29、 2 120 1 2 60 0 2 30 0 2 15 0 2 7 1 2 3 1 2 1 1 2 0 1 余數(shù) 0. 43 × 2 0 0. 86 × 2 1 1. 72 × 2 1 1. 44 × 2 0 0. 88 高位 計(jì)算結(jié)果：（241.43）10=（11110001.0110）2 注：一般小數(shù)取四位，要做五位，第五位采取舍

30、入法：有0舍1入發(fā)，恒舍發(fā)，恒置1發(fā)，列表法等來(lái)確定。 3． 二、八、十六進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換 由于二、八、十六進(jìn)制之間存在這樣一種關(guān)系：23=8，24=16。所以，每位八進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于3位二進(jìn)制數(shù)，每位十六進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于4位二進(jìn)制數(shù)，在轉(zhuǎn)換時(shí)，位組劃分是以小數(shù)點(diǎn)為中心向左右兩邊延伸，中間的0不能省略，兩頭位數(shù)不足時(shí)可補(bǔ)0。 例如：(24.53)8=(？)2 2 4 . 5 3 0 1 0 1 0 0. 1 0 1 0 1 1 計(jì)算結(jié)果：(24.53)8=(10100.101011)2 又例，(11010010110)2=( ？ )16 0

31、1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 6 9 6 計(jì)算結(jié)果：(11010010110)2=( 696)16 1.3.3二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算 1.加法運(yùn)算 運(yùn)算法則： 逢二進(jìn)一。 例如， (11101)2+(10101)2= （110010）2 1 1 1 0 1 2 9 + 1 0 1 0 1 + 2 1 1 1 0 0 1 0

32、 5 0 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換十進(jìn)制 2．減法運(yùn)算 運(yùn)算法則：借一當(dāng)二。 例如，(11001011)2-(10110110)2=(10101)2 1 1 0 0 1 0 1 1 2 0 3 － 1 0 1 1 0 1 1 0 —1 8 2 0 0 0 1 0 1 0 1 2 1 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換十進(jìn)制 1.3.4 二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算 1．邏

33、輯或運(yùn)算 運(yùn)算符： “+”或“∨”。運(yùn)算規(guī)則如下： ①　0+0=0 　或　0∨0=0 ②　0+1=1　 或　0∨1=1 ③　1+0=1　 或　1∨0=1 ④　1+1=1 　或　1∨1=1 例如：(110101)2 ∨ (101100)2 =(111101)2 1 1 0 1 0 1 ∨ 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 2．邏輯與運(yùn)算 運(yùn)算符： “×”或“∧”。運(yùn)算規(guī)則如下： ①　0×0=0 　或　0∧0=0 ②　0×1=0　 或　0∧1=0 ③　1×0=0　 或　1∧0=0 ③　1×1=1 　或　1∧1=1

34、 例如：(101101)2 ∧(110110)2 =(100100)2 3．邏輯非運(yùn)算 運(yùn)算符： “－”。運(yùn)算規(guī)則如下： ①　0的非為1 ②　1的非為0 例如：X=100101，則X=011010 4．邏輯異或運(yùn)算 運(yùn)算符：“⊕”。運(yùn)算規(guī)則如下： ①　0⊕0=0 ②　0⊕1=1 ③　1⊕0=1 ④　1⊕1=0 例如：(110010)2⊕(101011)2=(011001)2 1.4 數(shù)據(jù)信息的表示與存儲(chǔ) 1.4.1數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單位 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)包括數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)，數(shù)值數(shù)據(jù)是有量的大小，而非數(shù)值數(shù)據(jù)是字符、聲音、圖形以及動(dòng)畫等，所有類型的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中都是用

35、二進(jìn)制形式表示和存儲(chǔ)的。計(jì)算機(jī)常用的存儲(chǔ)單位有位、字節(jié)和字。 位（bit）：一個(gè)二進(jìn)制位稱為比特，用b表示，是計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最小單位。一個(gè)二進(jìn)制位只能用表示0或1兩種狀態(tài)。 字節(jié)（Byte）：八個(gè)二進(jìn)制位稱為字節(jié)，通常用B表示，字節(jié)是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的基本單位。 字（Word）：一個(gè)字由若干個(gè)字節(jié)組成的（通常取字節(jié)的整數(shù)倍），是計(jì)算機(jī)一次存取、加工和傳送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，也是衡量計(jì)算機(jī)精度和運(yùn)算速度的主要技術(shù)指標(biāo)，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，性能越好。計(jì)算機(jī)型號(hào)不同，其字長(zhǎng)也不同，常用的字長(zhǎng)有8位、16位、32位和64位。 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量的大小是用字節(jié)的多少來(lái)衡量，通常使用的衡量單位是B、KB、MB、

36、GB或TB，其中B代表字節(jié)，這些衡量單位之間的換算關(guān)系如下： 1B=8bit，1KB=1024B，1MB=1024KB；1GB=1024MB；1TB=1024GB。 1.4.2 小數(shù)的表示（定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)） 1．機(jī)器數(shù) 機(jī)器數(shù)是指數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示形式；機(jī)器數(shù)真正表示的數(shù)值稱為這個(gè)機(jī)器數(shù)的真值。機(jī)器數(shù)有三個(gè)特征： 1）機(jī)器數(shù)據(jù)表示的數(shù)的范圍受計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)的限制 例如：8位字長(zhǎng)的無(wú)符號(hào)整數(shù)的最大范圍是（11111111）2 =(255)10,運(yùn)算時(shí)如果數(shù)值超過(guò)機(jī)器所能表示的范圍，運(yùn)算就會(huì)因出錯(cuò)而終止。這種情況稱為“溢出”。 2）機(jī)器數(shù)的符號(hào)位被數(shù)值化 數(shù)值數(shù)據(jù)有正負(fù)之分，機(jī)器數(shù)

37、也有正有負(fù)。在計(jì)算機(jī)中，總是用數(shù)的最高位表示數(shù)的符號(hào)，并且規(guī)定0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)。 3）機(jī)器數(shù)的小數(shù)點(diǎn)處于約定的位置 小數(shù)的表示兩種表示方法：定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)。定點(diǎn)數(shù)是指小數(shù)點(diǎn)位置固定不變；浮點(diǎn)數(shù)：允許小數(shù)點(diǎn)位置浮動(dòng)。 2．定點(diǎn)數(shù)的表示 規(guī)定一個(gè)小數(shù)點(diǎn)固定的位置，采用把小數(shù)點(diǎn)固定在最低位的右邊或符號(hào)位的右面，即把參加運(yùn)算的數(shù)化為純整數(shù)或純小數(shù)。 例如：二進(jìn)制數(shù)N可以寫成　N=2p×S 式中：S稱為數(shù)N的尾數(shù)；P稱為數(shù)N的階碼；2稱為階碼的底。S表示數(shù)N的全部有效數(shù)字，階碼P指明了小數(shù)點(diǎn)的位置，定點(diǎn)數(shù)的階碼P值是固定的。 1) 定點(diǎn)整數(shù)的表示法 P=0，而S為純整數(shù)，則小數(shù)點(diǎn)的

38、位置定在S之后： 小數(shù)點(diǎn) ·。 符號(hào)位 尾 數(shù) S 2) 定點(diǎn)小數(shù)的表示法 S為純小數(shù)，小數(shù)點(diǎn)固定在符號(hào)位的右面： 符號(hào)位 尾 數(shù) S 小數(shù)點(diǎn) ·。 3．浮點(diǎn)數(shù)的表示 浮點(diǎn)數(shù)的階碼P值不是固定的，而是可以浮動(dòng)的。這時(shí)：　N=2p×S 式中：階碼為可變的整數(shù)，并且可以是正數(shù)，也可以是負(fù)數(shù)；尾數(shù)S也可正、可負(fù)。 通常用一位二進(jìn)制數(shù)Pf表示階碼的符號(hào)位，用一位二進(jìn)制數(shù)Sf表示尾數(shù)的符號(hào)位。 浮點(diǎn)數(shù)表示法：階碼部分為定點(diǎn)整數(shù)，尾數(shù)部分為定點(diǎn)小數(shù)。 Pf 階碼 P Sf 尾數(shù) S 1.4.3 原碼、反碼、補(bǔ)碼的表示 數(shù)在計(jì)算機(jī)中是以二進(jìn)

39、制形式表示的，它分為有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)。原碼、反碼、補(bǔ)碼都是有符號(hào)定點(diǎn)數(shù)的表示方法，一個(gè)有符號(hào)定點(diǎn)數(shù)的最高位為符號(hào)位，0表示正，1表示負(fù)。在計(jì)算機(jī)內(nèi)，定點(diǎn)數(shù)有3種表示法：原碼、反碼和補(bǔ)碼。 1． 原碼的表示 原碼表示法是機(jī)器數(shù)的一種簡(jiǎn)單的表示法。其符號(hào)位用0表示正號(hào)，用：表示負(fù)號(hào)，數(shù)值一般用二進(jìn)制形式表示。設(shè)有一數(shù)為X，則原碼表示可記作:[X]原。 1）小數(shù)原碼的定義 -1

40、[－0]原=10000000。表示方法如下： X≥0，則符號(hào)位為0，其余照抄； X≤0，則符號(hào)位為1，其余照抄。 例如，X=+1001001，?[X]原=01001001 2． 反碼的表示 機(jī)器數(shù)的反碼可由原碼得到。如果機(jī)器數(shù)是正數(shù)，則該機(jī)器數(shù)的反碼與原碼一樣；如果機(jī)器數(shù)是負(fù)數(shù)，則該機(jī)器數(shù)的反碼是對(duì)它的原碼（符號(hào)位除外）各位取反而得到的。設(shè)有一數(shù)X，則X的反碼表示記作[X]反。 1）小數(shù)反碼的定義 －1

41、 當(dāng)X=0時(shí)，[+0]反=00000000，[-0]反=11111111。表示方法如下： 若X≥0，符號(hào)位為0，其余照抄； 若X≤0，符號(hào)位為1，其余按位取反。 例如，X=+1001001，?[X]反=01001001 3． 補(bǔ)碼的表示 機(jī)器數(shù)的補(bǔ)碼可由原碼得到。如果機(jī)器數(shù)是正數(shù)，則該機(jī)器數(shù)的補(bǔ)碼與原碼一樣；如果機(jī)器數(shù)是負(fù)數(shù)，則該機(jī)器數(shù)的補(bǔ)碼是對(duì)它的原碼（除符號(hào)位外）各位取反，并在未位加1而得到的。設(shè)有一數(shù)X，則X的補(bǔ)碼表示記作[X]補(bǔ)。 1）小數(shù)補(bǔ)碼的定義 -1

42、X≤0 X 0≤X<2n 2n+1+X [X]反= 0補(bǔ)碼是00000000 補(bǔ)碼沒(méi)有正0與負(fù)0之分。表示方法如下： 若X≥0，符號(hào)位為0，其余照抄； 若X≤0，符號(hào)位為1，其余取反后，最低位加1。 例如，X=+1001001，?[X]補(bǔ)=01001001 3）補(bǔ)碼的性質(zhì) ①[X+Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)，即兩數(shù)之和的補(bǔ)碼等于各自補(bǔ)碼的和。 例如，X=+0110011，Y=-0101001，求[X+Y]補(bǔ)。 [X]補(bǔ)=00110011???[Y]補(bǔ)=11010111 [X+Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)=00110011+11010111=00001

43、010 注：因?yàn)橛?jì)算機(jī)中運(yùn)算器的位長(zhǎng)是固定的，上述運(yùn)算中產(chǎn)生的最高位進(jìn)位將丟掉，所以結(jié)果不是 100001010，而是00001010。 ②[x-y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[-y]補(bǔ)，即兩數(shù)之差的補(bǔ)碼等于被減數(shù)的補(bǔ)碼與減數(shù)相反數(shù)的補(bǔ)碼之和。 例如，X=+0111001,Y=+1001101，求[X-Y]補(bǔ)。 [X]補(bǔ)=00111001[Y]補(bǔ)=01001101 [-Y]補(bǔ)=10110011 [X-Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[-Y]補(bǔ)=00111001+10110011=11101100 ③[[x]補(bǔ)]補(bǔ)=[x]原，即按求補(bǔ)的方法，對(duì)[x]補(bǔ)再求補(bǔ)一次，結(jié)果等于[x]原。 4．反碼的表示 正

44、數(shù)的反碼與其原碼相同；負(fù)數(shù)的反碼是對(duì)其原碼逐位取反，但符號(hào)位除外。補(bǔ)碼表示法規(guī)定：正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是在其反碼的末位加1。拿單字節(jié)整數(shù)來(lái)說(shuō)，無(wú)符號(hào)型，其表示范圍是[0，255]，總共表示了256個(gè)數(shù)據(jù)。有符號(hào)型，其表示范圍是[-128，127]。 1.4.4 ASCII編碼 字符是用來(lái)組織、控制或表示數(shù)據(jù)的字母、數(shù)字以及計(jì)算機(jī)能識(shí)別的其他符號(hào)，使用最廣泛的ASCII字符碼編碼，即美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼（American Standard Code for Information Interchange ）。如表1-3所示。 b7b6b5 b4b3b2b1 000

45、(0) 001 （1） 010 （2） 011 （3） 100 （4） 101 （5） 110 （6） 111 （7） 0000（0） NUL DLE SP 0 @ P ` p 0001（1） SOH DC1 ! 1 A Q a q 0010（2） STX DC2 “ 2 B R b r 0011（3） ETX DC3 # 3 C S c s 0100（4） EOT DE4 $ 4 D T d t 0101（5） ENQ NAK % 5 E U e u 01

46、10（6） ACK SYN & 6 F V f v 0111（7） BEL ETB ‘ 7 G W g w 1000（8） BS CAN ( 8 H X h x 1001（9） HT EM ) 9 I Y i y 1010（A） LF SUB * : J Z j z 1011（B） VT ESC + ; K [ k { 1100（C） FF FS , < L \ l | 1101（D） CR GS - = M ] m } 1110（E） SO RS

47、 . > M ^ n ~ 1111（F） SI US / ? O - o DEL 表1-3　ASCII字符編碼 ASCII碼用7位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)字符，排列順序?yàn)閎7b6b5b4b3b2b1，并且規(guī)定用一個(gè)字節(jié)的低7位表示字符編碼，最高位恒為0。7位二進(jìn)制數(shù)共可以表示128個(gè)字符，這些字符包括26個(gè)大寫英文字母、26個(gè)小寫英文字母、10個(gè)十進(jìn)制數(shù)字、32個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、運(yùn)算符、專用字符以及34個(gè)通用控制字符。 例如：“CR”符的ASCII碼的十六進(jìn)制為“0DH”，“LF”符的ASCII碼的十六進(jìn)制為“0AH”，“SP”符的ASCII碼的十六進(jìn)制為“20H”，“9

48、”的ASCII碼的十六進(jìn)制為“39H”，“W”的ASCII碼的十六進(jìn)制為“57H”等等。 1.5 漢字信息的處理 每個(gè)國(guó)家使用計(jì)算機(jī)都要處理本國(guó)語(yǔ)言。1980年我國(guó)頒布了《信息交換用漢字編碼字符集-基本集》，即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-80。共收集漢字6763個(gè)，分為兩級(jí)。第一級(jí)3755個(gè)漢字，屬常用漢字，按漢字拼音字母順序排列。第二級(jí)3008個(gè)漢字，屬次常用漢字，按部首排列。 1995年我國(guó)又頒布了《漢字編碼擴(kuò)展規(guī)范》（GBK）。GBK與GB 2312-1980國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所對(duì)應(yīng)的內(nèi)碼標(biāo)準(zhǔn)兼容，同時(shí)在字匯一級(jí)支持ISO/IEC10646-1和GB 13000-1的全部中、日、韓（CJK）

49、漢字，共計(jì)20902字。 1．計(jì)算機(jī)處理漢字的關(guān)鍵 1）首先將每個(gè)漢字以外部碼輸入計(jì)算機(jī)。 2）將外部碼轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的漢字內(nèi)碼進(jìn)行存儲(chǔ)。 3）將內(nèi)碼轉(zhuǎn)換成字形碼輸出。 2．漢字外部碼 漢字外部碼又稱為漢字輸入碼，是指從鍵盤上輸入漢字時(shí)采用的編碼。目前廣泛使用的漢字輸入編碼有很多種。 1）以漢字讀音為基礎(chǔ)的拼音碼，如全拼輸入法、雙拼輸入法、詞匯輸入法、智能ABC輸入法等； 2）以漢字字形為基礎(chǔ)的字形碼，如五筆字型輸入法； 3）音形碼，綜合拼音碼和字型碼的特點(diǎn)，如自然碼等； 4）數(shù)字碼，如區(qū)位碼、電報(bào)碼、內(nèi)碼等。 不同的漢字輸入方法有不同的外碼，但內(nèi)碼只能有一個(gè)。好的輸

50、入方法應(yīng)具備規(guī)則簡(jiǎn)單、操作方便、容易記憶、重碼率低、速度快等特點(diǎn)。 3．漢字國(guó)標(biāo)碼 GB2312-80編碼簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)碼。由于漢字?jǐn)?shù)量大，無(wú)法用一個(gè)字節(jié)進(jìn)行編碼，因此使用兩個(gè)字節(jié)對(duì)漢字進(jìn)行編碼。規(guī)定兩個(gè)字節(jié)的最高位用來(lái)區(qū)分ASCII碼。這樣國(guó)標(biāo)碼用兩個(gè)字節(jié)的低7位對(duì)漢字進(jìn)行編碼。 　　 一個(gè)字節(jié)只能有128-34=94種狀態(tài)用于漢字編碼（34是指34種控制字符），兩個(gè)字節(jié)可以表示94×94=8836種狀態(tài)。在基本集中漢字是按規(guī)則排列成94行和94列的矩陣，形成漢字編碼表，其行號(hào)稱為區(qū)號(hào)，列號(hào)稱為位號(hào)，第一個(gè)字節(jié)表示漢字在國(guó)標(biāo)字符集中的區(qū)號(hào)，第二個(gè)字節(jié)表示漢字在國(guó)標(biāo)字符集中的位號(hào)。每一個(gè)

51、漢字在94×94的矩陣中都有一個(gè)固定的區(qū)號(hào)和位號(hào)，即區(qū)位碼，這個(gè)碼是唯一的，不會(huì)有重碼字。把換算成十六進(jìn)制的區(qū)位碼加上2020H，就得到國(guó)標(biāo)碼。前面講過(guò)國(guó)標(biāo)碼是用兩個(gè)字節(jié)（高位為0）來(lái)表示，為便于計(jì)算機(jī)能正確區(qū)分漢字字符與英文字符，在國(guó)標(biāo)碼加上8080H（即將兩字節(jié)的最高位0都置為1，以示區(qū)別ASCII碼），就得到常用的計(jì)算機(jī)機(jī)內(nèi)碼。 國(guó)標(biāo)碼是以十六進(jìn)制數(shù)字編碼，編碼范圍是從2121H（21H即為十進(jìn)制的33）到7F7FH（7FH即為十進(jìn)制的127）。因此，國(guó)標(biāo)碼=區(qū)位碼（用十六進(jìn)制表示）+2020H。 例如：漢字“大”的區(qū)號(hào)為20，位號(hào)為83，即“大”的區(qū)位碼為2083（0823H）；“

52、大”的國(guó)標(biāo)碼為2843H（0823H+2020H）,機(jī)內(nèi)碼為A8C3H（2843H+8080H）。 4．漢字字形碼 字形碼又稱漢字字模，用于漢字的輸出。漢字的字形通常采用點(diǎn)陣的方式產(chǎn)生。漢字點(diǎn)陣有16×16點(diǎn)陣、32×32點(diǎn)陣、64×64點(diǎn)陣，點(diǎn)陣不同，漢字字形碼的長(zhǎng)度也不同。點(diǎn)陣數(shù)越大，字形質(zhì)量越高，字形碼占用的字節(jié)數(shù)越多。 如圖1-7是“國(guó)”字24×24的點(diǎn)陣字形。深色小正方形可以表示一個(gè)二進(jìn)制位的信息“1”，淺色小正方形表示二進(jìn)制位的信息“0”。 圖1-7 漢字點(diǎn)陣 漢字字形碼又稱為漢字輸出碼或漢字發(fā)生器的編碼。 例：按32×32點(diǎn)陣存放兩級(jí)漢字的漢字庫(kù)，大約需要占用多少

53、字節(jié)？ 解：32×32×6763÷8=865664B≈845KB 大約需要845KB。 各種編碼之間的關(guān)系如圖1-8所示。 漢字字形數(shù)字化后，以二進(jìn)制文件的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，構(gòu)成漢字字形庫(kù)或漢字字模庫(kù)，簡(jiǎn)稱漢字字庫(kù)。它的作用是為漢字的輸出設(shè)備提供字形數(shù)據(jù)。漢字字形信息的存儲(chǔ)方法有兩種：整字存儲(chǔ)法、壓縮信息存儲(chǔ)法。 漢字字庫(kù)分為： 1）硬字庫(kù)：它將漢字庫(kù)固化在ROM或EPROM中。 2）軟字庫(kù)：它將漢字庫(kù)存放在某種外存設(shè)備（如硬磁盤、軟磁盤）上。 漢字國(guó)標(biāo)碼 區(qū)位碼輸入 顯示漢字 打印漢字 ———— 拼形輸入 漢字機(jī)內(nèi)碼 漢字字形碼 拼音輸入

54、 圖1-8 各種編碼之間的關(guān)系 習(xí)題一 一、選擇題 1.?世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生于（）。 A. 20世紀(jì)40年代 B. 19世紀(jì) C. 20世紀(jì)80年代 D. 1950年 2．最能準(zhǔn)確描述計(jì)算機(jī)的主要功能的是 。 A．計(jì)算機(jī)可以代替人的腦力勞動(dòng) B．計(jì)算機(jī)可以存儲(chǔ)大量信息 C．計(jì)算機(jī)是一種信息處理機(jī) D．計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)高速度的計(jì)算 3．微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)主要取決于 。 A. RAM B．CPU C．顯示器 D．硬盤 4．硬盤是計(jì)算機(jī)的——· A. 中央處理

55、器 B．內(nèi)存貯器 C.外存儲(chǔ)器 D．控制器 5．存儲(chǔ)器容量的基本單位是——· A.字位 B．字節(jié) C．字碼 D．字長(zhǎng) 6．“財(cái)務(wù)管理”軟件屬于——· A. 工具軟件 B．系統(tǒng)軟件 C.字處理軟件 D．應(yīng)用軟件 7．下列存儲(chǔ)器中，存取速度最慢的是 A. 軟盤 B．硬盤 C光盤 D． 內(nèi)存 8.?計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制不是因?yàn)椋ǎ? A.物理上容易實(shí)現(xiàn) B.規(guī)則簡(jiǎn)單 C.邏輯性強(qiáng) D.人們的習(xí)慣 9．以下十六進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算，——是正確的． A. 1+9=A B．1+9

56、=B C．1+9=C D．1+9=10 10．以下字符，ASCII碼值最小的是 A． A’ B．空格 C．0’ D．’h’ 11.?下列說(shuō)法不正確的是（）。 A.數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)加工成為信息 B.數(shù)據(jù)指文字，符號(hào)、聲、光等???? C.信息就是數(shù)據(jù)的物理表示 D.信息與數(shù)據(jù)既有區(qū)別又有聯(lián)系 12.?計(jì)算機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言程序是用（）表示的。 A. ASCII碼 B.二進(jìn)制代碼 C.外碼 D.目標(biāo)碼 二、簡(jiǎn)答題 1．簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)的發(fā)展史。 2．計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？ 3. 計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)有哪些？ 4．簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)的組成及其原理。 5．計(jì)算下列進(jìn)制轉(zhuǎn)換： (1023)10=( )2 (569)10=( )16 (101101001)2=( )10 5．國(guó)標(biāo)碼怎么表示？ 21