,本章要點(diǎn)與學(xué)習(xí)要求：計(jì)算機(jī)產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用（了解）計(jì)算機(jī)的基本組成（掌握）進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換（熟悉）二進(jìn)制數(shù)定點(diǎn)及浮點(diǎn)表示（掌握）二進(jìn)制數(shù)原碼反碼及補(bǔ)碼（掌握）計(jì)算機(jī)常用編碼（熟悉）補(bǔ)碼加減運(yùn)算（掌握）常用邏輯運(yùn)算（掌握）邏輯代數(shù)的初步知識(shí)（掌握）基本邏輯電路和邏輯元件（了解）,教學(xué)目的：了解計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)：計(jì)算機(jī)的發(fā)展,1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述,教學(xué)引入,現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)在我們的日常生活中無處不在，你了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展史嗎？,返回,1.1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生,計(jì)算機(jī)與一般計(jì)算工具的差別存儲(chǔ)器的大小運(yùn)算能力定義電子計(jì)算機(jī)是一種能按預(yù)先存儲(chǔ)的程序，對(duì)以數(shù)字形式出現(xiàn)的信息進(jìn)行處理的電子裝置。,1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述P1,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),結(jié)繩計(jì)數(shù)是計(jì)算機(jī)的“遠(yuǎn)古史”算籌是計(jì)算機(jī)的“古代史”中國(guó)算盤,與計(jì)算機(jī)誕生有關(guān)技術(shù)的發(fā)展,1.從籌算到算盤,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),1614年，耐普爾利用對(duì)數(shù)原理制造一臺(tái)乘法機(jī)。奧托里把對(duì)數(shù)刻在木板上，后發(fā)展為現(xiàn)在的計(jì)算尺。1642年，法國(guó)數(shù)學(xué)家布萊斯帕斯卡發(fā)明簡(jiǎn)易機(jī)械計(jì)算機(jī)。1671年，德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨把帕斯卡機(jī)器加以改進(jìn),使它既可以做加減法，又可以做乘除法運(yùn)算。,圓柱型對(duì)數(shù)計(jì)算尺,帕斯卡,帕斯卡加法器,2.機(jī)械計(jì)算器,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),1820年，英格蘭的查爾斯巴貝奇設(shè)計(jì)了“差分機(jī)”(計(jì)算機(jī)之父）英國(guó)數(shù)學(xué)家喬治布爾1854年提出符號(hào)邏輯（布爾代數(shù)）20世紀(jì)30年代末期，英國(guó)數(shù)學(xué)家艾倫圖靈描述了假想機(jī)器（圖靈機(jī)）20世紀(jì)30年代后期，艾肯和IBM公司的工程師小組完成了“MarkI”,布爾,巴貝奇,Mark,第一臺(tái)差分機(jī),2.機(jī)械計(jì)算器（續(xù)）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),ENIAC是世界公認(rèn)的第一臺(tái)通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。1946年2月由美國(guó)賓州大學(xué)的莫克利和?？颂匮兄?；18000多個(gè)電子管、1500多個(gè)繼電器、占地170平方米、重量30噸、計(jì)算速度5千次/秒；每次至多只能存儲(chǔ)20個(gè)十進(jìn)制數(shù)；弱點(diǎn)：存儲(chǔ)容量小，尚未采用“程序存儲(chǔ)”方式；電子管太多,第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)P1,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),馮.諾依曼,圖靈,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展的杰出人物P1,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),所謂現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是指采用先進(jìn)的電子技術(shù)來代替陳舊落后的機(jī)械或繼電器技術(shù)。以構(gòu)成計(jì)算機(jī)硬件的邏輯元件為標(biāo)志，大致經(jīng)歷了從電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電子路到大規(guī)模超大規(guī)模集電路計(jì)算機(jī)等四個(gè)發(fā)展階段。,1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展P2,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),課堂交互,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與微型機(jī)劃分的標(biāo)準(zhǔn)有什么不同？,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：電子器件不同微型機(jī)：微處理器的位數(shù),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),特點(diǎn)采用電子管作為邏輯開關(guān)元件；存儲(chǔ)器使用水銀延遲線、靜電存儲(chǔ)管、磁鼓等；外部設(shè)備采用紙帶、卡片、磁帶等；使用機(jī)器語(yǔ)言，50年代中期開始使用匯編語(yǔ)言，但沒有操作系統(tǒng)；體積龐大、笨重、耗電多、可靠性差、速度慢、維護(hù)困難。典型機(jī)器ENIAC、EDVAC、UNIVAC、IBM701、IBM650應(yīng)用科學(xué)計(jì)算,1.第一代電子計(jì)算機(jī),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),特點(diǎn)使用半導(dǎo)體晶體管作為邏輯開關(guān)元件；使用磁芯作為主存儲(chǔ)器，輔助存儲(chǔ)器采用磁盤和磁帶；輸入輸出方式有了很大改進(jìn)；開始使用操作系統(tǒng)，有了各種計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言；體積減小、重量減輕、耗電量減少、速度加快、可靠性增強(qiáng)。典型機(jī)器IBM的7090、7094、7040、7044應(yīng)用數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制、科學(xué)計(jì)算,2.第二代電子計(jì)算機(jī),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),特點(diǎn)使用中、小規(guī)模集成電路作為邏輯開關(guān)元件；開始使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。輔存仍以磁盤,磁帶為主；外部設(shè)備種類和品種增加；開始走向系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化；操作系統(tǒng)進(jìn)一步完善，高級(jí)語(yǔ)言數(shù)量增多；計(jì)算機(jī)的體積、重量進(jìn)一步減小，運(yùn)算速度和可靠性進(jìn)一步提高。典型機(jī)器IBM370系列、IBM360系列、富士通F230系列等。應(yīng)用系統(tǒng)模擬、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、大型科學(xué)計(jì)算、科技工程各領(lǐng)域。,3.第三代電子計(jì)算機(jī),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),特點(diǎn)使用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路作為邏輯開關(guān)元件；主存采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，輔存采用大容量的軟、硬磁盤，并開始引入光盤；外部設(shè)備有了很大發(fā)展，開始采用光字符閱讀器（OCR）,掃描儀、激光打印機(jī)和各種繪圖儀；操作系統(tǒng)不斷發(fā)展和完善，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展。計(jì)算機(jī)的體積、重量、功耗進(jìn)一步減小，運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量、可靠性等大幅度提高。典型機(jī)器IBM的4300系列、3080系列、3090系列，以及IBM9000系列應(yīng)用事務(wù)處理、智能模擬、普及到社會(huì)生活各個(gè)方面,4.第四代電子計(jì)算機(jī),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),人工智能（AI）：是研究如何用人工的方法和技術(shù)來模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能，以實(shí)現(xiàn)某些“機(jī)器思維”或腦力勞動(dòng)自動(dòng)化的一門學(xué)科。第五代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（FGCS:):就是智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，智能計(jì)算機(jī)由以下幾個(gè)部分組成：知識(shí)庫(kù)（KB:KnowledgeBank）知識(shí)庫(kù)計(jì)算機(jī)(KBM:KnowledgeBankMachine）知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)(KBMS)問題求解和推理機(jī)智能接口系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng),5.人工智能和第五代電子計(jì)算機(jī),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),工作原理數(shù)字計(jì)算機(jī)（DigitalComputer）模擬計(jì)算機(jī)(AnalogComputer)混合計(jì)算機(jī)(Hybridcomputer)應(yīng)用領(lǐng)域通用計(jì)算機(jī)(GeneralPurposeComputer)專用計(jì)算機(jī)(SpecialPurposeComputer),計(jì)算機(jī)分類,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),綜合性能指標(biāo)巨型機(jī)（SuperComputer）大型機(jī)（MainFrameComputer）小型機(jī)（MiniComputer）微型機(jī)（MicroComputer）工作站（Workstation）服務(wù)器（Server）網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（NetComputer）,巨型機(jī)(Supercomputer)又稱超級(jí)計(jì)算機(jī)，它的價(jià)格昂貴、功能強(qiáng)大，多用于戰(zhàn)略武器、空間技術(shù)、石油勘探、天氣預(yù)報(bào)、社會(huì)模擬等。兩個(gè)方向發(fā)展開發(fā)高性能器件，縮短時(shí)鐘周期，提高單機(jī)性能采用多處理器結(jié)構(gòu)，提高機(jī)器性能，用于尖端領(lǐng)域，代表國(guó)家的計(jì)算機(jī)科學(xué)水平。典型巨型計(jì)算機(jī)如美國(guó)的ILLIAC-IV型計(jì)算機(jī)（每秒1.5億次）、CRAY-1型計(jì)算機(jī)（每秒1億次）?！般y河”系列計(jì)算機(jī)和“曙光一號(hào)”并行計(jì)算機(jī)等，標(biāo)志著我國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)能獨(dú)立研制出巨型機(jī)的國(guó)家之一。,巨型機(jī),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),運(yùn)算速度可達(dá)5000億次的“神威”計(jì)算機(jī),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展P23,微型計(jì)算機(jī)的分代是以微處理器的位數(shù)為依據(jù)，分四代：第一代微型計(jì)算機(jī)第二代微型計(jì)算機(jī)第三代微型計(jì)算機(jī)第四代微型計(jì)算機(jī),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),特點(diǎn)字長(zhǎng)：4位/8位芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：12002000時(shí)鐘頻率：0.50.8MHz基本指令執(zhí)行時(shí)間：1015S地址總線：4/8條CPU舉例,4004,1.第一代微型計(jì)算機(jī)（19711973）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),特點(diǎn)字長(zhǎng)：8位芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：50009000時(shí)鐘頻率：12.5MHz基本指令執(zhí)行時(shí)間：12S地址總線：16條微處理器（CPU）舉例Intel8080、Intel8085、M6800、Z-80,8080,2.第二代微型計(jì)算機(jī)（19741977）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),特點(diǎn)字長(zhǎng)：16位芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：2萬7萬時(shí)鐘頻率：510MHz基本指令執(zhí)行時(shí)間：0.40.75S地址總線：20/24條微處理器（CPU）舉例：Intel8086、Intel8088、Intel80286、M68000,3.第三代微型計(jì)算機(jī)（19781981）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),特點(diǎn)字長(zhǎng)：32/64位芯片集成度（晶體管數(shù)目/片）：10萬以上時(shí)鐘頻率：25150MHz基本指令執(zhí)行時(shí)間：0.125S地址總線：24/32條微處理器（CPU）舉例Intel80386、Intel80486、奔騰系列等,4.第四代微型計(jì)算機(jī)（20世紀(jì)80年代初期至中期）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),筆記本電腦：一種體積更小、重量更輕的便攜式微型機(jī)單片計(jì)算機(jī)：微型計(jì)算機(jī)的主要部件集成在一塊芯片上，也稱單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。單片機(jī)的發(fā)展歷史可分為三個(gè)階段：初級(jí)單片機(jī)階段（1976-1978）高性能單片機(jī)階段（1978年以后）16位單片機(jī)推出階段（1982年以后）,其他微型計(jì)算機(jī)（20世紀(jì)80年代中后期）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),綜合化、智能化網(wǎng)絡(luò)化、高速化、整體化、協(xié)同化多樣化、大眾化微小化、低能耗、低污染、縮微化、綠色化商品化集成化、高效化,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),1.1.3計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)P67,課堂交互,按計(jì)算機(jī)采用的電子器件來劃分計(jì)算機(jī)的發(fā)展，經(jīng)歷了（）代。A）4B）6C）7D）3,分析：按計(jì)算機(jī)采用的電子器件來劃分，計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了四代。,結(jié)論：答案應(yīng)選A）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),教學(xué)小結(jié),計(jì)算機(jī)的定義與計(jì)算機(jī)誕生有關(guān)的技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),作業(yè),P4311馮諾依曼計(jì)算機(jī)的主要特征是什么？補(bǔ)充：計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)分別是根據(jù)什么劃代的？計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)這幾代各是什么？,教學(xué)目的掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成成分及各組成成分的功能了解計(jì)算機(jī)的工作過程。教學(xué)重點(diǎn)計(jì)算機(jī)硬件組成及各部分功能,1.2計(jì)算機(jī)的基本組成及工作原理,教學(xué)引入,現(xiàn)在，我們已經(jīng)了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展，那么計(jì)算機(jī)的內(nèi)部有哪些部件組成？,返回,1.2.1計(jì)算機(jī)的基本組成P7,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算即數(shù)據(jù)的加工處理,實(shí)現(xiàn)記憶功能的部件用來存放計(jì)算程序及參與運(yùn)算的各種數(shù)據(jù)。,存儲(chǔ)器,運(yùn)算器,控制器,輸入設(shè)備,實(shí)現(xiàn)計(jì)算程序和原始數(shù)據(jù)的輸入,負(fù)責(zé)對(duì)程序規(guī)定的控制信息進(jìn)行分析、控制并協(xié)調(diào)輸入、輸出操作或內(nèi)存訪問,1.2.1計(jì)算機(jī)的基本組成P7,輸出設(shè)備,實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的輸出,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),結(jié)果數(shù)據(jù),中央處理器,取數(shù)存數(shù),輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,外存儲(chǔ)器,內(nèi)存儲(chǔ)器,運(yùn)算器,控制器,程序數(shù)據(jù),外設(shè),主機(jī),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),馮諾依曼型計(jì)算機(jī)兩大特征：程序存儲(chǔ)采用二進(jìn)制,微型計(jì)算機(jī)的組成框圖P8,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),指令定義：能夠被計(jì)算機(jī)識(shí)別的命令，是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位組成：操作碼：計(jì)算機(jī)應(yīng)該執(zhí)行的某種操作的性質(zhì)和功能；地址碼：被操作的數(shù)據(jù)存放在何處，即指明操作數(shù)的地址程序是由完成某一特定任務(wù)的一組指令所組成。機(jī)器指令計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的指令，它們?nèi)坑?和1這樣的二進(jìn)制編碼組成，其操作通過硬件邏輯電路實(shí)現(xiàn)。,1.2.2計(jì)算機(jī)的基本工作原理P9,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),輸出設(shè)備,執(zhí)行結(jié)果,程序數(shù)據(jù),先編寫出完成這一算題的計(jì)算程序；,結(jié)束指令,輸入設(shè)備,內(nèi)存儲(chǔ)器,微處理器,地址/指令/數(shù)據(jù),分析指令,取指令,執(zhí)行指令,其他指令,CPU工作過程,程序和數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)內(nèi)存；,控制器從存儲(chǔ)器中取指令；,控制器分析、執(zhí)行指令，為取下一條指令做準(zhǔn)備；,取下一條指令，分析執(zhí)行，如此重復(fù)操作，直至執(zhí)行完程序中的全部指令，便可獲得最終結(jié)果。,計(jì)算機(jī)的工作過程,計(jì)算機(jī)的自動(dòng)計(jì)算過程就是執(zhí)行一段預(yù)先編制好的計(jì)算程序的過程；計(jì)算程序是指令的有序集合。指令的逐條執(zhí)行是由計(jì)算機(jī)的硬件實(shí)現(xiàn)的，可歸結(jié)為取指令、分析指令、執(zhí)行指令所規(guī)定的操作，并為取下一條指令準(zhǔn)備好指令地址。,1.2.2計(jì)算機(jī)的基本工作原理P11,動(dòng)畫演示,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),教學(xué)小結(jié),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)硬件及各部分的功能計(jì)算機(jī)的工作過程,作業(yè),P434,教學(xué)目的學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)信息的表示方式和各種表示方式之間的內(nèi)在聯(lián)系、二進(jìn)制的定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示及其原碼反碼補(bǔ)碼表示、計(jì)算機(jī)中非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼，使大家對(duì)數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方式有所了解。教學(xué)重點(diǎn)不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示字符編碼,1.3數(shù)制與編碼,教學(xué)引入,計(jì)算機(jī)可以處理各種各樣的數(shù)據(jù)，如文本、圖像、聲音、動(dòng)畫等，那么這些信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)部是如何保存的？,返回,按值表示,要求在選定的進(jìn)位制中正確地表示出數(shù)值，包括數(shù)字符號(hào)、小數(shù)點(diǎn)位置及正負(fù)符號(hào)等。,表示數(shù)據(jù)信息的兩種基本方法,1,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),1.特點(diǎn)：10個(gè)有序的數(shù)字符號(hào)：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,其中：“十”為進(jìn)位基數(shù)(Base/Radix)，,“逢十進(jìn)一”的計(jì)數(shù)規(guī)則,小數(shù)點(diǎn)符號(hào)：“.”,2.表示法：并列表示法PositionalNotation多項(xiàng)式表示法PolynomialNotation,簡(jiǎn)稱基數(shù)(R)。,十進(jìn)制數(shù),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),例：十進(jìn)制數(shù)12345.67809,10410310210110010-110-210-310-410-5,如上所示，處在不同位置的數(shù)字具有不同的“權(quán)”，并列計(jì)數(shù)法，也稱位置表示法。,萬千百十個(gè)位位位位位,十百千萬十萬分分分分分位位位位位,并列表示法,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),多項(xiàng)式表示法將并列式按“權(quán)”展開為按權(quán)展開式，稱為多項(xiàng)式表示法。如下例：,12345.67809=1104+2103+3102+4101+5100+610-1+710-2+810-3+010-4+910-5,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),進(jìn)位制數(shù)所謂“數(shù)制”，即各種進(jìn)位計(jì)數(shù)制。在R進(jìn)制中，具有R個(gè)數(shù)字符號(hào)，它們是0，1，2，（R-1）在R進(jìn)制中，由低位向高位是按“逢R進(jìn)一“的規(guī)則進(jìn)行計(jì)數(shù)。R進(jìn)制的基數(shù)（base）是R，R進(jìn)制數(shù)的第i位的權(quán)(weight)為“Ri”，并約定整數(shù)最低位的位序號(hào)i=0（i=n,2，1，0，-1，-2）。小數(shù)點(diǎn)右移一位擴(kuò)大倍，左移一位縮小為原來的1/倍。,1.3.1進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換P12,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),不同數(shù)制特點(diǎn),進(jìn)位計(jì)數(shù)制方式:每種數(shù)制使用數(shù)碼個(gè)數(shù)R稱為基數(shù)，進(jìn)位計(jì)數(shù)制編碼符合“逢R進(jìn)位”規(guī)則。位權(quán)表示法:數(shù)制中每一固定位置對(duì)應(yīng)的單位值稱為權(quán)，處于不同位置數(shù)碼代表的值與它所在位置權(quán)值有關(guān)。,1,1.3.1進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換（續(xù)）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),進(jìn)位制,二進(jìn)制,八進(jìn)制,十進(jìn)制,十六進(jìn)制,規(guī)則,基數(shù),數(shù)碼,權(quán),形式表示,逢二進(jìn)一,R=2,0,1,2i,B,逢八進(jìn)一,R=8,0,1,2,7,8i,Q,逢十進(jìn)一,R=10,0,1,2,9,10i,D,逢十六進(jìn)一,R=16,0,1,9,A,B,C,D,E,F,16i,H,計(jì)算機(jī)中常用進(jìn)制數(shù)的表示,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),使用按權(quán)相加法，即將各位進(jìn)制數(shù)碼與它對(duì)應(yīng)的權(quán)相乘，其積相加，和數(shù)即為與該R進(jìn)制數(shù)相對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。,整數(shù)的轉(zhuǎn)換:采用除R取余法。從最后一次除得余數(shù)讀起（即從高位到低位）。小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換:采用乘R取整法，將所得小數(shù)從第一次乘得整數(shù)讀起，就是這個(gè)十進(jìn)制小數(shù)所對(duì)應(yīng)的R進(jìn)制小數(shù),R進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù),十進(jìn)制數(shù)R進(jìn)制數(shù),不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換P13,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),分析：使用按權(quán)相加法，即將各位進(jìn)制數(shù)碼與它對(duì)應(yīng)的權(quán)相乘，其積相加，和數(shù)即為與該R進(jìn)制數(shù)相對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。,(1100101.101)2=126+125+024+023+122+021+120+12-1+02-2+12-3,=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125=（101.625）10,即（1100101.101）2=（101.625）10,例1：求（1100101.101）2的等值十進(jìn)制數(shù)。,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),33,解:先求（66）10等值二進(jìn)制數(shù)余數(shù)266,即（66）10=（1000010)2,再求小數(shù)部分積的整數(shù)部分0.6252=1.2501,0.2502=0.50000.5002=1.0001,即(0.625)10=(0.101)2,所以：(66.625）10=(1000010.101）2,注意：十進(jìn)制小數(shù)不一定都能轉(zhuǎn)換成完全等值的二進(jìn)制小數(shù)，所以有時(shí)要取近似值，有換算誤差存在。,0,16,8,4,2,1,0,1,0,0,0,0,1,例2：求（66.625）10等值二進(jìn)制數(shù),分析：將此數(shù)分成整數(shù)和小數(shù)兩部分分別轉(zhuǎn)換，然后再拼接起來。,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制間轉(zhuǎn)換,二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)“三位并一位”以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，每三位一組，最高位不足三位時(shí)，添0補(bǔ)足三位；小數(shù)部分從左至右，每三位一組最低有效位不足三位時(shí)，添0補(bǔ)足三位。各組三位二進(jìn)制數(shù)按22，21，20權(quán)展開后相加，得到一個(gè)八進(jìn)制數(shù),八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)“一位拆三位”把一位八進(jìn)制寫成對(duì)應(yīng)的三位二進(jìn)制，然后按權(quán)連接即可,二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)“四位并一位”以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，每四位一組，最高位不足四位時(shí)，添0補(bǔ)足四位；小數(shù)部分從左至右，每四位一組最低有效位不足四位時(shí)，添0補(bǔ)足四位。各組四位二進(jìn)制數(shù)按23,22，21，20權(quán)展開后相加，得到一個(gè)十六進(jìn)制數(shù),十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)“一位拆四位”把一位十六進(jìn)制寫成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制，然后按權(quán)連接即可,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),解：001010111011.0010111001273.134,即：(1010111011.0010111)2=(1273.134)8,例3：將（1010111011.0010111)2轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù),分析：按照“三位并一位”的原則，對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。,例4：將（2754.41)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù),分析：按照“一位拆三位”的原則，對(duì)八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。,解：2754.41010111101100.100001,即：（2754.41)8=(10111101100.100001)2,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),解：001011010101011101002D5.74,即：（1011010101.011101)2=(2D5.74)16,例5：將（1011010101.011101)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù),分析：按照“四位并一位”的原則，對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。,例6：將（5A0B.0C)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù),分析：按照“一位拆四位”的原則，對(duì)八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。,解：5A0B0C0101101000001011.00001100,即：（5A0B.0C)16=(101101000001011.000011)2,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),2.二進(jìn)制數(shù)的定點(diǎn)表示P15,概念,指計(jì)算機(jī)中的小數(shù)點(diǎn)位置固定不變的數(shù)的表示方式。,功能,分類,定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最低位之后。設(shè)字長(zhǎng)為位，能表示的數(shù)值范圍為：00000000-01111111即0-（7）定點(diǎn)小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最高位之前。設(shè)字長(zhǎng)為位，能表示的范圍為：0.00000000.1111111即0-（1-7）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),浮點(diǎn)表示法:指計(jì)算機(jī)中的小數(shù)點(diǎn)位置不是固定的，或者說是“浮動(dòng)”的數(shù)的表示方式：通過階碼和尾數(shù)表示：N=2E(S)E稱為階碼，它是一個(gè)二進(jìn)制正整數(shù)；E前的為階碼的符號(hào)，稱為階符（Ef）；S稱為尾數(shù)，它是一個(gè)二進(jìn)制正小數(shù)；S前的為尾數(shù)的符號(hào)，稱為尾符(Sf)；“”是階碼E的底數(shù)。,二進(jìn)制數(shù)的浮點(diǎn)表示P16,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),例：10101.101表示為：1.01011012100也可表示為：0.101011012101規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)不為0。如上例的0.101011012101即為規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù),浮點(diǎn)數(shù)的表示,階碼,尾數(shù),階符,尾符,例：二進(jìn)制數(shù)101.1和10.11的規(guī)格化浮點(diǎn)表示形式為(設(shè)字長(zhǎng)為8位),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),真值,一個(gè)數(shù)的正號(hào)用”+”表示；負(fù)號(hào)用”-”表示，即為該數(shù)的真值。例如：十進(jìn)制數(shù)+13.5二進(jìn)制的真值為+1101.1;十進(jìn)制數(shù)-13.5二進(jìn)制的真值為-1101.1,機(jī)器數(shù),以0表示正數(shù)的符號(hào)，以1表示負(fù)數(shù)的符號(hào)，并且每一位的數(shù)值也用0和1表示之后，這樣的數(shù)叫機(jī)器數(shù)，有時(shí)也叫做機(jī)器碼,符號(hào)化好處,可以方便的存儲(chǔ)；在做乘法或除法時(shí)，把數(shù)的符號(hào)位按位相加后，就得到結(jié)果的符號(hào)位。其規(guī)則是正數(shù)乘正數(shù)，符號(hào)按位相加得0；正數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號(hào)按位相加得1；負(fù)數(shù)乘負(fù)數(shù)，符號(hào)按位相加得0。,3.二進(jìn)制的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示P17,數(shù)符（+/-）+尾數(shù)（數(shù)值的絕對(duì)值）,符號(hào)（+/-）數(shù)碼化；最高位：“0”表示“+”，“1”表示“-,機(jī)器數(shù)的分類原碼、反碼、補(bǔ)碼,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),原碼是一種機(jī)器數(shù)。數(shù)的原碼表示是在機(jī)器中用符號(hào)位的0和1表示數(shù)的正號(hào)和負(fù)號(hào)，而其余位表示數(shù)的本身。對(duì)于正數(shù)，X=+Xn-2Xn-3X0，則原碼為：X原=0Xn-2Xn-3X0對(duì)于負(fù)數(shù)，X=-Xn-2Xn-3X0，則原碼為：X原=1Xn-2Xn-3X0原碼表示法的特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單易懂，與真值的轉(zhuǎn)換方便。缺點(diǎn):異號(hào)相加時(shí)機(jī)器首先應(yīng)判斷數(shù)的符號(hào)，然后比較兩數(shù)的絕對(duì)值，增加了機(jī)器的復(fù)雜程度。,符號(hào)位+尾數(shù)部分（真值）,原碼表示法,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),表示方法對(duì)于正數(shù)其反碼與原碼相同；對(duì)于X=+Xn-2Xn-3X0，則反碼為：X反=0Xn-2Xn-3X0對(duì)于負(fù)的二進(jìn)制數(shù)，符號(hào)位不變，數(shù)值各位取反，即0變?yōu)?，l變?yōu)?。對(duì)于X=-Xn-2Xn-3X0，則反碼為X反=1特點(diǎn):在計(jì)算機(jī)中容易實(shí)現(xiàn)，如觸發(fā)器，一邊表示原碼，另一邊表示反碼。,正數(shù)：尾數(shù)部分與真值形式相同；負(fù)數(shù)：尾數(shù)為真值數(shù)值部分按位取反,反碼表示法,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),（+4）稱為（8）對(duì)12的補(bǔ)碼，數(shù)學(xué)公式表示為：8+4（mod12),什么是補(bǔ)碼？,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),表示方法對(duì)于正數(shù)其補(bǔ)碼與原碼相同；對(duì)于X=+Xn-2Xn-3X0，則補(bǔ)碼為：X補(bǔ)=0Xn-2Xn-3X0對(duì)于負(fù)數(shù),除了符號(hào)位之外數(shù)值各位取反，末尾位加1。對(duì)于X=Xn-2Xn-3X0，則補(bǔ)碼為：X補(bǔ)=1+1特點(diǎn):負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示時(shí)，可把減法轉(zhuǎn)化成加法，可以用加法器實(shí)現(xiàn)減法，簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì),正數(shù)：尾數(shù)部分與真值形式相同；負(fù)數(shù)：尾數(shù)為真值數(shù)值部分按位取反加1,補(bǔ)碼表示法,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),X=+90(十進(jìn)制真值)=+1011010(二進(jìn)制真值)設(shè)字長(zhǎng)為8位X原=01011010X反=01011010X補(bǔ)=01011010正數(shù)的符號(hào)位為0，其原碼、反碼和補(bǔ)碼的形式是完全一致的。,X=-90(十進(jìn)制真值)=-1011010(二進(jìn)制真值)設(shè)字長(zhǎng)為8位X原=11011010X反=10100101X補(bǔ)=10100110負(fù)數(shù)的符號(hào)位為1，原碼數(shù)值部分是該數(shù)絕對(duì)值的二進(jìn)制表示，反碼數(shù)值部分是原碼各位變反，補(bǔ)碼的數(shù)值部分是在反碼的基礎(chǔ)上加1。,(1)定點(diǎn)整數(shù)機(jī)器碼,X=+0.8125(十進(jìn)制真值)=2-1+2-2+2-4=0.1101(二進(jìn)制真值)設(shè)字長(zhǎng)為8位X原=01101000X反=01101000X補(bǔ)=01101000正數(shù)，其原碼、反碼和補(bǔ)碼的形式是完全一致的。,(2)定點(diǎn)小數(shù)機(jī)器碼,X=-0.8125(十進(jìn)制真值)=-（2-1+2-2+2-4）=-0.1101(二進(jìn)制真值)設(shè)字長(zhǎng)為8位X原=11101000X反=10010111X補(bǔ)=10011000負(fù)數(shù)的符號(hào)位為1，原碼數(shù)值部分是該數(shù)絕對(duì)值的二進(jìn)制表示、反碼數(shù)值部分是原碼各位變反，補(bǔ)碼的數(shù)值部分是在反碼的基礎(chǔ)上加1。,浮點(diǎn)數(shù)機(jī)器碼例：設(shè)字長(zhǎng)為32位，其中，階為8位補(bǔ)碼，尾數(shù)為24位原碼，求二進(jìn)制數(shù)0.000101011101的浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)表示形式,解：0.000101011101=0.10101110110-11則0.000101011.101的浮點(diǎn)表示形式如下：11111101010101110100000000000000,符號(hào)、S0、1數(shù)值位不變,原碼、反碼和補(bǔ)碼間關(guān)系,x真值,x原,x反,x補(bǔ),S不變，數(shù)值位,不變(S=0),變反(S=1),S不變，數(shù)值位,不變(S=0),變反后加1(S=1),注：S表示符號(hào)位,記住規(guī)律,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),例7：已知計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為8位，試寫出二進(jìn)制101010和101010的機(jī)器中表示的原碼、反碼和補(bǔ)碼。解：設(shè)該機(jī)器采用定點(diǎn)整數(shù)表示,則其真值形式為:X=+0101010Y=-0101010原=反=補(bǔ)=00101010Y原=10101010Y反=11010101Y補(bǔ)=11010110,原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),例8：已知X補(bǔ)101101，求真值X解：先由X補(bǔ)求出X反，則得:X反=X補(bǔ)11011011101100X反的符號(hào)位為1，故其所對(duì)應(yīng)的真值為負(fù)，且數(shù)值為X反的各位取反，即：X反101100X-10011,原碼、反碼、補(bǔ)碼應(yīng)用舉例,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),K（kilobyte）字節(jié)1KB=210B=1024ByteM（megabyte）字節(jié)1MB=220B=1024KBG（gigabyte）字節(jié)1GB=230B=1024MBT（terabyte）字節(jié)1TB=240B=1024GB,b7b6b5b4b3b2b1b0,10010101,=27+24+22+20,=149,信息的存儲(chǔ)單位,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),什么是編碼？所謂編碼（code）,是指按一定規(guī)則組合而成二進(jìn)制數(shù)碼序列來表示數(shù)字字符或其他符號(hào)。計(jì)算機(jī)中常用的編碼有十進(jìn)制編碼(BCD碼）、可靠性編碼（校驗(yàn)碼）、字符編碼、操作編碼及漢字編碼等。,4.數(shù)據(jù)的編碼表示P18,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),用四位二進(jìn)制代碼對(duì)一位十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，它既具有二進(jìn)制碼的形式(四位二進(jìn)制碼)，又有十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)(每四位二進(jìn)制碼是一位十進(jìn)制數(shù))。例1:（931）10=（？）BCD解:（931)10=(100100110001)BCD,BCD碼（二十進(jìn)制碼）P18,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),十進(jìn)制數(shù)與BCD碼的對(duì)照表,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),目的：解決代碼在形成或傳輸過程中可能會(huì)發(fā)生的錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)的安全性方法：使代碼自身具有一種特征或能力增加信息位之間的運(yùn)算，如異或運(yùn)算增加校驗(yàn)位作用：不易出錯(cuò)若出錯(cuò)時(shí)易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤出錯(cuò)時(shí)易查錯(cuò)且易糾錯(cuò)分類:格雷碼、奇偶校驗(yàn)碼和海明碼等。,可靠性編碼（校驗(yàn)碼）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),格雷碼,任何兩個(gè)相鄰的代碼只有1個(gè)二進(jìn)制位的狀態(tài)不同其余的二進(jìn)制位必須相同。這種編碼的好處是從一個(gè)編碼變到下一個(gè)相鄰的編碼的時(shí)候，只有一位的狀態(tài)發(fā)生變化,海明碼,一種既能檢測(cè)出錯(cuò)位并能校正出錯(cuò)位的可靠性代碼,奇偶校驗(yàn)碼,它由若干信息位加一個(gè)校驗(yàn)位所組成，其中校驗(yàn)位的取值將使整個(gè)代碼中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。若“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則稱奇校驗(yàn)碼；否則稱偶校驗(yàn)碼,可靠性編碼分類,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),奇偶校驗(yàn)碼示例,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),對(duì)文字和符號(hào)進(jìn)行編碼的二進(jìn)制代碼稱為字符代碼計(jì)算機(jī)中常用的字符編碼有：ASCII編碼：用一個(gè)字節(jié)表示，最高位置0，只用低七位，收集了128個(gè)字符和符號(hào)。當(dāng)ASCII碼的最高位取1時(shí)，又可表示128個(gè)字符，這種編碼稱為擴(kuò)展ASCII碼，主要是一些制表符。EBCDIC碼：主要用在大型機(jī)器中，采用8位二進(jìn)制編碼，有256個(gè)編碼狀態(tài)，但只選用其中一部分,1.3.2字符的表示P19,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),ASCII碼表P1920,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),課堂交互,問題1：Grid的ASCII碼分別是多少？,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),問題2：負(fù)九點(diǎn)五用二進(jìn)制碼(按值表示)是多少？用ASCII碼(按形表示)是多少?,字符代碼化（輸入）,字形碼,漢字信息的輸入（漢字輸入碼）漢字信息的加工（把漢字輸入碼轉(zhuǎn)換成漢字內(nèi)碼才可加工處理）漢字的輸出（只有漢字的字形碼才能在屏幕上顯示和打印機(jī)輸出）。,2中文字符P20,漢字的輸入碼(外碼),數(shù)字編碼：如電報(bào)碼或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-80規(guī)定的漢字交換碼（國(guó)標(biāo)、區(qū)位碼）來輸入漢字都是數(shù)字編碼。數(shù)字編碼法不會(huì)產(chǎn)生重碼，但難以記憶，不易推廣,字音編碼：一種基于漢語(yǔ)拼音的編碼方法。由于同音字很多，因此這種編碼方法會(huì)產(chǎn)生很多重碼,字形編碼：根據(jù)漢字的字形而給出編碼方法。把漢字分解為字根、部首、偏旁、筆劃等基本單位，每一種基本單位與鍵盤上的一個(gè)鍵相對(duì)應(yīng)，從而構(gòu)成一個(gè)漢字的編碼。這種輸入法不易記憶，但具有重碼少，輸入速度快等優(yōu)點(diǎn)。,形音編碼：形音編碼法吸取字音編碼和字形編碼兩種編碼的特點(diǎn)，使編碼規(guī)則簡(jiǎn)單，重碼少。,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),國(guó)標(biāo)碼：是國(guó)家規(guī)定的用于漢字信息處理使用的代碼的依據(jù)。國(guó)標(biāo)碼是雙字節(jié)代碼，國(guó)標(biāo)碼中的每個(gè)字符用兩個(gè)字節(jié)進(jìn)行編碼，每個(gè)字節(jié)的低7位表示信息，最高位為0。漢字機(jī)內(nèi)碼：是供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)、加工處理傳輸統(tǒng)一使用的代碼。目前使用最廣泛的是變形的國(guó)標(biāo)碼將GB231280交換碼的兩個(gè)字節(jié)的最高位分別置為1而得到的。,漢字的機(jī)內(nèi)碼P20,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),交換碼：用于漢字外碼和內(nèi)部碼的交換。漢字字形碼：是指漢字字形點(diǎn)陣的代碼，用于漢字的顯示和打印。目前漢字字形的產(chǎn)生方式大多是數(shù)字式，即以點(diǎn)陣方式形成漢字。漢字字庫(kù)：是漢字字形數(shù)字化后，以二進(jìn)制文件形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中而形成的漢字字模庫(kù)。軟漢字字庫(kù)：漢字字庫(kù)文件存儲(chǔ)在軟盤或硬盤中。硬漢字字庫(kù)：亦稱漢卡，漢字字庫(kù)存儲(chǔ)在漢卡中，將漢卡安裝在機(jī)器的擴(kuò)展槽中。,漢字編碼P20,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),123456789012345600000001100000001000000011000000020000000110000000311000001100000114111111111111111151100000110000011611000001100000117110000011000001181111111111111111911000001100000110000000011000000010000000110000000200000001100000003000000011000000040000000110000000500000001100000006,漢字字形碼,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),課堂交互,問題：存儲(chǔ)3232點(diǎn)陣的一個(gè)漢字的字形碼需要多少存儲(chǔ)空間？,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),聲音是一種連續(xù)的隨時(shí)間變化的波，即聲波。用連續(xù)波形表示聲音的信息，稱為模擬信息。聲音在計(jì)算機(jī)內(nèi)表示時(shí)需要把聲波數(shù)字化，又稱量化。在每一固定的時(shí)間間隔里對(duì)聲波進(jìn)行采樣，采得的波形稱為樣本，再把樣本（振幅的高度）量化成二進(jìn)制代碼存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi)。這個(gè)過程稱為聲音的離散化或數(shù)字化，也稱模/數(shù)轉(zhuǎn)換。反之，將聲音輸出時(shí)，要進(jìn)行逆向轉(zhuǎn)換，即數(shù)/模轉(zhuǎn)換。常用的聲音文件擴(kuò)展名為.wav，.au，.voc和.mp3,1.3.3聲音信息的表示P21,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),顏色表示法:在計(jì)算機(jī)中，用RGB值來表示顏色。數(shù)字化圖像和圖形位圖圖像：計(jì)算機(jī)通過指定每個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)（或像素）在屏幕上的位置來存儲(chǔ)位圖圖像。位圖圖像文件的擴(kuò)展名為.bmp，.pcx，.tif，.jpg和.gif。矢量圖形：由一串可重構(gòu)圖形指令構(gòu)成。矢量圖形文件的擴(kuò)展名為.wmf，.dxf，.mgx和.cgm。矢量圖形與位圖圖像相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：矢量圖形占用的存儲(chǔ)空間小。矢量圖形的存儲(chǔ)依賴于圖形的復(fù)雜性，圖形中的線條、圖形、填充模式越多，所需要的存儲(chǔ)空間越大。使用矢量圖形軟件，可以方便地修改圖形?？梢园咽噶繄D形的一部分當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立的對(duì)象，單獨(dú)地加以拉伸、縮小、移動(dòng)和刪除。,1.3.4圖像和圖形信息的表示P21,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),動(dòng)畫：其每一幅畫面都是通過一些工具軟件對(duì)圖像素材進(jìn)行編輯制作而成。它是用人工合成的方法對(duì)真實(shí)世界的一種模擬。視頻：對(duì)視頻信號(hào)源（如電視機(jī)、攝像機(jī)等）經(jīng)過采樣和數(shù)字化處理后保存下來的信息。視頻影像是對(duì)真實(shí)世界的記錄。視頻文件的擴(kuò)展名為.avi，.mpg。,1.3.5視頻信息的表示P22,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),教學(xué)小結(jié),進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼表示字符編碼（ASCII、BCD）和校驗(yàn)碼（奇偶校驗(yàn)碼）漢字的編碼（國(guó)標(biāo)碼、機(jī)內(nèi)碼輸入碼、字形碼）,作業(yè),P43447、8、11、12、13,教學(xué)目的本講主要介紹二進(jìn)制與十進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算以及二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算的基本知識(shí)，通過本講的學(xué)習(xí)使大家對(duì)計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算方法有所了解。教學(xué)重點(diǎn)二進(jìn)制補(bǔ)碼運(yùn)算二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算,1.4運(yùn)算基礎(chǔ),教學(xué)引入,1+1=21+1=101+1=1,?,返回,計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算：包括加、減、乘、除等四則運(yùn)算邏輯運(yùn)算：包括邏輯乘、邏輯加、邏輯非及邏輯異或等運(yùn)算運(yùn)算規(guī)則：、加法規(guī)則：0+0=00+1=1+0=11+1=0減法規(guī)則：00=010=111=001=1乘法規(guī)則：00=001=10=011=1除法規(guī)則：01=011=1(0不能作除數(shù)),1.4.1二進(jìn)制的四則運(yùn)算P23,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),例9.（1010）2+（0101）2=（？）21010+01011111,10+515,二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),例10.（1110）2（1001）2=（？）2111010010101,1495,二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),例11.（1100）2（1001）2=（？）2被乘數(shù)1100)乘數(shù)10011100000000001100乘積1101100,129108,二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),例12.（1001011）2（101）2=（？）2101）10010111011000101111101101101000,5)75,1,1,1,1,1,5,25,25,0,5,二進(jìn)制數(shù)的除法運(yùn)算,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),二進(jìn)制乘法可以由“加法”和“移位”兩種操作實(shí)現(xiàn)。除法可以由“減法”和“移位”兩種操作實(shí)現(xiàn)因此，運(yùn)算器中只需進(jìn)行加減法及左右移位操作便可實(shí)現(xiàn)四則運(yùn)算。計(jì)算機(jī)中，加減法通常都用補(bǔ)碼進(jìn)行。,數(shù)的乘除法運(yùn)算的特點(diǎn),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),分析：運(yùn)算公式x補(bǔ)+y補(bǔ)=x+y補(bǔ)例13設(shè)x=+0110110，y=1111001求：x+y=?解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式：x補(bǔ)=0,0110110y補(bǔ)=1,0000111有：0，0110110x補(bǔ)+1，0000111y補(bǔ)1，0111101x補(bǔ)y補(bǔ)即x+y補(bǔ)x補(bǔ)y補(bǔ)1，0111101求得x+y=1000011結(jié)果正確,例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算P24,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),例14設(shè)x=+1010011，y=+0100101求x+y=?解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式：x補(bǔ)=0,1010011y補(bǔ)=0,0100101有：0，1010011x補(bǔ)+0，0100101y補(bǔ)0，1111000x補(bǔ)y補(bǔ)即x+y補(bǔ)x補(bǔ)y補(bǔ)0,1111000求得x+y=+1111000結(jié)果正確,例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),例15設(shè)x=-1000011，y=-0100001求x+y=?解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式：x補(bǔ)=1,0111101y補(bǔ)=1,1011111有：1,0111101x補(bǔ)+1,1011111y補(bǔ)11,0011100x補(bǔ)y補(bǔ)丟失即x+y補(bǔ)x補(bǔ)y補(bǔ)1,0011100求得x+y=-1100100結(jié)果正確,例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),例16設(shè)x=+1000101，y=+1100111求：x+y=?解：在計(jì)算機(jī)中，真值x，y表示為下列補(bǔ)碼形式：x補(bǔ)=0,1000101y補(bǔ)=0,1100111有：0,1000101x補(bǔ)+0,1100111y補(bǔ)1,0101100x補(bǔ)y補(bǔ)即x+y補(bǔ)x補(bǔ)y補(bǔ)1,0101100求得x+y=1010100結(jié)果錯(cuò)誤,思考：如何處理溢出現(xiàn)象？,例：二進(jìn)制補(bǔ)碼加法運(yùn)算,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),例17設(shè)x=+1010101，y=+1100001求：x-y=?解：x補(bǔ)=0,1010101-y=-1100001-y補(bǔ)=1,0011111有：0，1010101x補(bǔ)+1，0011111-y補(bǔ)1，1110100x補(bǔ)-y補(bǔ)即x-y補(bǔ)x補(bǔ)-y補(bǔ)1,1110100求得x-y=0001100,xy補(bǔ)=x+（y）補(bǔ)=x補(bǔ)y補(bǔ),例：二進(jìn)制補(bǔ)碼減法運(yùn)算P25,運(yùn)算器只有加法器？,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),18000110001001,49010010011101011010011,790111100110000011010110,9,13,16,思考：如何處理十進(jìn)制運(yùn)算后的結(jié)果？,1.4.3十進(jìn)制運(yùn)算P2526,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),BCD碼的運(yùn)算四位二進(jìn)制加法是逢16進(jìn)一，而BCD碼則是逢10進(jìn)一，因此實(shí)現(xiàn)BCD碼的加法時(shí)要進(jìn)行必要的修正。BCD碼的加法修正規(guī)則：設(shè)A，B為兩個(gè)一位BCD碼，其純二進(jìn)制加法之和為S，則S可能出現(xiàn)下列三種情況:0S9，即（0000）2S（1001）2:不需修正。10S15，即(1010)2S(1111)2：要進(jìn)行加6修正，并在修正過程中向高位產(chǎn)生進(jìn)位。16S19,即(10000)2S(10011)2：向高位的進(jìn)位會(huì)自己產(chǎn)生，不過還要對(duì)本位進(jìn)行加6修正。,1.4.3十進(jìn)制運(yùn)算（續(xù)）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),數(shù)字電路的特點(diǎn)及描述工具數(shù)字電路是一種開關(guān)電路輸入、輸出量是高、低電平，可以用二元常量（0，l）來表示輸入量和輸出量之間的關(guān)系是一種邏輯上的因果關(guān)系仿效普通函數(shù)的概念，數(shù)字電路可以用邏輯函數(shù)的數(shù)學(xué)工具來描述邏輯變量邏輯代數(shù)是一種雙值代數(shù)，其變量只有、兩種取值邏輯代數(shù)的變量簡(jiǎn)稱邏輯變量，可用字母、等表示邏輯變量只有三種最基本的運(yùn)算，即邏輯加、邏輯乘及邏輯非,1.4.4邏輯運(yùn)算P2728,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),邏輯函數(shù),上一頁(yè),返回,下一頁(yè),定義：實(shí)現(xiàn)邏輯變量之間的運(yùn)算稱為邏輯運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算的主要區(qū)別：邏輯運(yùn)算的操作數(shù)和結(jié)果都是單個(gè)數(shù)位的操作位與位之間沒有進(jìn)位和借位的聯(lián)系分類：邏輯加法（又稱邏輯“或”運(yùn)算）邏輯乘法（又稱邏輯“與”運(yùn)算）邏輯否定（又稱邏輯“非”運(yùn)算）,1.4.4邏輯運(yùn)算（續(xù)）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),“或”（OR）運(yùn)算的規(guī)則如下：運(yùn)算符號(hào):“”、“”、“”,只有決定某一事件條件中有一個(gè)或一個(gè)以上成立，這一事件才能發(fā)生,功能定義：由兩個(gè)變量A和B所組成的函數(shù)有如下關(guān)系：F（A，B）AB,01,當(dāng)A=B=0時(shí)當(dāng)Al或Bl時(shí),010101011100101011011111,動(dòng)畫演示,1.邏輯“或”運(yùn)算（邏輯加）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),“與”（OR）運(yùn)算的規(guī)則如下：00運(yùn)算符號(hào):“”、“”、“”、“”,只有決定某一事件的所有條件全部具備，這一事件才能發(fā)生,功能定義：由兩個(gè)變量A和B所組成的函數(shù)有如下關(guān)系：F（A，B）AB,10,當(dāng)A=B=1時(shí)當(dāng)A0或B0時(shí),動(dòng)畫演示,2.邏輯“與”運(yùn)算（邏輯乘）,010101011100101001000000,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),“與”（OR）運(yùn)算的規(guī)則如下：1運(yùn)算符號(hào):,當(dāng)決定某一事件的條件滿足時(shí)，事件不發(fā)生；反之事件發(fā)生,功能定義：由變量A組成的函數(shù)有如下關(guān)系：F（A）,10,當(dāng)A=0時(shí)當(dāng)A1時(shí),3.邏輯“非”運(yùn)算,1100101000110101,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),“異或”（EOR）運(yùn)算的規(guī)則如下：00110運(yùn)算符號(hào):,功能定義：由變量A、B組成的函數(shù)有如下關(guān)系：F（A，B）AB,10,（當(dāng)AB時(shí)）（當(dāng)AB時(shí)）,4.邏輯“異或”運(yùn)算,010101011100101010011111,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),F,A,B,教學(xué)小結(jié),二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼加法運(yùn)算用BCD碼表示的十進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算,作業(yè),P4414、18、19,教學(xué)目的本講主要介紹分析和設(shè)計(jì)邏輯電路所用的數(shù)學(xué)工具邏輯代數(shù)的基本知識(shí)，并簡(jiǎn)要介紹計(jì)算機(jī)中常用的幾種邏輯電路教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)邏輯代數(shù)中的常用公式邏輯代數(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用,1.5邏輯代數(shù)與邏輯電路,教學(xué)引入,計(jì)算機(jī)內(nèi)部處理的是0、1信息，具體到計(jì)算機(jī)內(nèi)部的硬件如何處理這些信息？,返回,A+0=AA0=0A+1=1A1=AA+A=AAA=AA+A=1AA=0A=AAB=BAAB=BAA(BC)=(AB)CA(BC)=(AB)CABC=(AB)(AC)A(BC)=ABAC,0-1律,重疊律,互補(bǔ)律,對(duì)合律,交換律,結(jié)合律,分配律,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),邏輯代數(shù)的常用公式,ABC,（A+B)(A+C),BC,A+BC,A+B,A+C,000001010011100101110111,00010001,00011111,00111111,01011111,00011111,由此證明A+BC=(A+B)(A+C)成立。,例：證明分配律ABC=(AB)(AC)成立,證明方法,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),右邊=A+1B（01律）,=左邊證明成立,例：證明A+B=A+B，可以用公理來證明。,吸收律,A+B=A+BA(+B)=AB,A+AB=AA(A+B)=A,證明方法,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),等式右邊,公式可推廣：,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),降低成本,邏輯函數(shù)的簡(jiǎn)化,提高電路工作速度和可靠性,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),例如：對(duì)F=,進(jìn)行化簡(jiǎn),例：邏輯函數(shù)的簡(jiǎn)化,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),門電路：信息從輸入端進(jìn)入電路，通過電路的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生新的信息從輸出端流出。這種電路稱為“門電路”。可用來實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。MOS晶體管G高電位時(shí)S與D導(dǎo)通，呈低阻抗。G低電位時(shí)S與D截止，呈高阻抗。,1.5.2基本邏輯電路P30,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),邏輯特性只有當(dāng)所有輸入都為0時(shí)，輸出才為0。否則，便為1。邏輯表達(dá)式：=+邏輯符號(hào)：+、1,1.“或”門電路,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),邏輯特性只有當(dāng)所有輸入都為1時(shí)，輸出才為1；否則，便為0。邏輯表達(dá)式：=邏輯符號(hào)：、,2.“與”門電路,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),邏輯特性：“非”門的輸出總是輸入的反相，故又常稱為反相器。邏輯表達(dá)式：=邏輯符號(hào)：,A,F,3.“非”門電路,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),邏輯特性：“與非”門可有多個(gè)輸入端。只有當(dāng)所有輸入都為1時(shí)，輸出才為0；而只要有一個(gè)輸入為0，輸出必為1。邏輯表達(dá)式：F=,4.“與非”門電路,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),邏輯特性：“或非”門可有多個(gè)輸入端。只有當(dāng)所有輸入都為0時(shí)，輸出才為1；而只要有一個(gè)輸入為1，輸出必為0。邏輯表達(dá)式：F=,5.“或非”門電路,C,1,A,B,F,F,A,B,C,C,+,A,B,F,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),全加器的Si、Ci的邏輯表達(dá)式:工作過程,1.5.3基本邏輯部件P36,1.全加器,動(dòng)畫演示,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),全加器的邏輯圖,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),全加器,加法器,8位全加器組成框圖,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),二進(jìn)制譯碼器輸入輸出滿足：m=2n,24譯碼器38譯碼器416譯碼器,譯碼輸入：n位二進(jìn)制代碼,譯碼輸出m位：,一位為1，其余為0,或一位為0，其余為1,2.譯碼器P36,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),邏輯表達(dá)式為：,邏輯圖：,2.譯碼器（續(xù)）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),多路轉(zhuǎn)換器（multiplexer）定義：一種能夠從多路輸入中選擇其中任一路作為輸出的邏輯部件，也稱多路選擇器或多路開關(guān)。工作過程寄存器（register）：一種能夠暫時(shí)存放數(shù)據(jù)的邏輯部件計(jì)數(shù)器（counter）：定義：一種能夠?qū)斎朊}沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的邏輯部件。工作過程節(jié)拍發(fā)生器（pulse-traingenerator）：用來產(chǎn)生節(jié)拍控制所需要的電位與脈沖的邏輯部件,1.5.3基本邏輯部件（續(xù)）,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),動(dòng)畫演示,動(dòng)畫演示,組合邏輯電路：任一時(shí)刻的輸出只與當(dāng)前的輸入狀態(tài)有關(guān)，而與過去的輸入狀態(tài)無關(guān)。全加器、譯碼器和多路轉(zhuǎn)換器時(shí)序邏輯電路：任一時(shí)刻的輸出值不僅與當(dāng)前的輸入變量有關(guān)，而且與線路的原有狀態(tài)有關(guān)。觸發(fā)器、寄存器、計(jì)數(shù)器、節(jié)拍發(fā)生器,組合邏輯與時(shí)序邏輯電路基本邏輯部件,上一頁(yè),返回,下一頁(yè),教學(xué)小結(jié),邏輯代數(shù)中的常用公式；邏輯代數(shù)的化簡(jiǎn)與證明基本邏輯門電路的工作原理、邏輯符號(hào)及外特性；組合門電路的實(shí)現(xiàn)原理與功能特性。,作業(yè),P4217、18、19、20,1.在計(jì)算機(jī)的專業(yè)用語(yǔ)中，ROM表示A.外存儲(chǔ)器B.內(nèi)存儲(chǔ)器C.只讀存儲(chǔ)器D.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器2.計(jì)算機(jī)硬件的基本構(gòu)成是A.主機(jī)、存儲(chǔ)器、輸出設(shè)備B.主機(jī)、輸入設(shè)備、顯示器C.運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備D.主機(jī)、鍵盤、打印機(jī)3.計(jì)算機(jī)硬件能直接執(zhí)行的只有A.符號(hào)語(yǔ)言B.機(jī)器語(yǔ)言C.算法語(yǔ)言D.匯編語(yǔ)言,C,(),(),C,B,(),一、單項(xiàng)選擇題（單擊題后的括號(hào)可顯示本題答案）,4.計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)取決于總線的寬度。A.控制總線B.地址總線C.數(shù)據(jù)總線D.通信總線5.在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理過程中，外存儲(chǔ)器直接和交換信息A.運(yùn)算器B.控制器C.內(nèi)存儲(chǔ)器D.寄存器6.從存儲(chǔ)器讀出或向存儲(chǔ)器寫入一個(gè)信息所需時(shí)間稱為A.等待時(shí)間B.存取周期C.查找時(shí)間D.指令周期7.計(jì)算機(jī)硬件能直接執(zhí)行的只有A.符號(hào)語(yǔ)言B.機(jī)器語(yǔ)言C.算法語(yǔ)言D.匯編語(yǔ)言8為了克服單總線結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，提高計(jì)算機(jī)的效率,在之間設(shè)置了專用的高速存儲(chǔ)總線。A.主機(jī)和外設(shè)B.外存和內(nèi)存C.控制器和內(nèi)存D.CPU和內(nèi)存,C,(),C,(),B,(),(),B,(),D,(),9.16根地址線的尋址范圍是A.512KBB.64KBC.640KBD.1MB10.微機(jī)中為CPU和其他部件傳輸數(shù)據(jù)、地址和控制信息的部件是A.存儲(chǔ)器B.總線C.控制器D.存儲(chǔ)器11.CPU由運(yùn)算器和組成。A.RAMB.總線C.控制器D.存儲(chǔ)器12.在微機(jī)的下列部件中，訪問速度最快的部件是A.硬盤B.軟盤C.磁帶D.RAM13.MIPS是用于衡量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)指標(biāo)的。A.存儲(chǔ)容量B.時(shí)鐘頻率C.處理能力D.運(yùn)算速度,(),B,B,(),C,D,(),(),D,14.顯示器的主要參數(shù)之一為分辨率，含義為A.顯示屏幕的水平和垂直掃描頻率B.顯示屏幕上光柵的列數(shù)和行數(shù)C.可顯示不同顏色的總數(shù)D.同一幅畫面允許顯示不同顏色的最大數(shù)目15.用高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序稱之為A.源程序B.目標(biāo)程序C.匯編程序D.命令程序16.運(yùn)算器的主要功能是A.算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算B.邏輯運(yùn)算C.控制D.算術(shù)運(yùn)算17.斷電會(huì)使存儲(chǔ)信息丟失的存儲(chǔ)器是A.RAMB.軟磁盤C.硬磁盤D.ROM,A,(),A,(),(),(),A,B,18.采用編寫程序，可提高程序的移植性。A.機(jī)器語(yǔ)言B.宏指令C.匯編語(yǔ)言D.高級(jí)語(yǔ)言19電子計(jì)算機(jī)能夠快速、自動(dòng)、準(zhǔn)確地按照人們的意圖進(jìn)行工作的基本思想中最主要點(diǎn)是，這個(gè)思想是馮諾依曼提出的。A.存儲(chǔ)程序B.采用邏輯器件C.總線結(jié)構(gòu)D.識(shí)別控制代碼20.計(jì)算機(jī)的主要部件包括CPU、存儲(chǔ)器、IO設(shè)備，按的程序進(jìn)行工作。A.預(yù)先編制B.自動(dòng)生成C.機(jī)內(nèi)固有D.解釋方式,D,(),A,(),(),A,（）,（）,1ALU用來執(zhí)行當(dāng)前指令所規(guī)定的和。2以微處理器為核心組成的微型計(jì)算機(jī)屬于第代計(jì)算機(jī)。3計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是、四個(gè)領(lǐng)域。4.迄今為止，我們所使用的計(jì)算機(jī)都是基于的原理進(jìn)行工作的，這是1945年美國(guó)數(shù)學(xué)家提出的。,算術(shù)運(yùn)算,（）,邏輯運(yùn)算,（