国防科技大学《大学计算机基础》课件-第2章.ppt

第一张 上一张 1 第二章第二章 计算机基础知识计算机基础知识 2.1 计算机系统的组成与工作原理计算机系统的组成与工作原理 2.1.1计算机系统的组成计算机系统的组成 2.1.2计算机系统的硬件组成计算机系统的硬件组成 2.1.3计算机基本工作原理计算机基本工作原理 2.2 数制转换及运算数制转换及运算 2.2.1进位计数制进位计数制 2.2.2不同进位计数制间的转换不同进位计数制间的转换 2.2.3 二进制数的算术运算二进制数的算术运算 2.2.4 二进制数的逻辑运算二进制数的逻辑运算 2.3 数据在计算机中的表示数据在计算机中的表示 2.3.1数值数值 2.3.2 字符字符 2.3.3 声音声音 2.3.4图形和图像图形和图像 2.4 多媒体和流媒体概述多媒体和流媒体概述 2.4.1多媒体概述多媒体概述 2.4.2流媒体概述流媒体概述 2.4.3数据压缩技术数据压缩技术 2.4.4文件压缩和解压缩软件文件压缩和解压缩软件 第一张 上一张 2 2.1 计算机系统的组成与工作原理计算机系统的组成与工作原理 2.1.1计算机系统的组成计算机系统的组成 系统软件系统软件 应用软件应用软件 计算级系统分为：硬件计算级系统分为：硬件+软件软件 硬硬 件件 软软 件件 第一张 上一张 3 计算机硬件组成计算机硬件组成 计算机硬件包括主机和外设计算机硬件包括主机和外设 主机主机 外设外设 输入设备输入设备 输出设备输出设备 外存设备外存设备 网络设备网络设备 第一张 上一张 4 计算机系统的组成计算机系统的组成 输入设备输入设备：键盘、鼠标、扫描仪 输出设备输出设备：显示器、打印机 外外 存存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备网络设备：网卡、调制解调器等 计计算算机机系系统统 软件软件 外部设备外部设备 系统软件系统软件 应用软件应用软件 硬件硬件 运算器运算器 寄存器寄存器 控制器控制器 主机主机 内存内存 CPU 随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)高速缓冲存储器 操作系统：Windows、Unix、Linux 语言处理程序：C、Pascal、VB等 实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统 第一张 上一张 5 2.1.2计算机系统的硬件组成计算机系统的硬件组成 冯冯.诺依曼思想诺依曼思想：二进制二进制 程序与数据一样存程序与数据一样存放在内存放在内存 五大模块五大模块 存储器 数据流 控制流 运算器 外存储器 输 出 设 备 内存储器 输 入 设 备 控制器 第一张 上一张 6 处理器处理器 存放程序 和数据 处处 理理 器器 控制器控制器 运算运算器器 控制整个计算机控制整个计算机所有部件的工作所有部件的工作 执行算术运算执行算术运算和逻辑运算和逻辑运算 存储器存储器 大容量存储器 I/O设备设备 I/O子系统 第一张 上一张 7 存储器存储器 存储器存储器是计算机存储是计算机存储数据和程序数据和程序的记忆单元集合的记忆单元集合 每个记忆单元由每个记忆单元由8 8位二进制位组成。可读写其中的数据。位二进制位组成。可读写其中的数据。1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB 字节字节BYTEBYTE 7 6 5 4 3 2 1 0 位位BitBit 第一张 上一张 8 存储器存储器的访问过程的访问过程 11101101 11001101 10001101 11101101 11101001 11101101 11101101 11101101 11101101 11101101 11101101 11101101 10001101 11001101 10001101 11101101 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 地址地址00010001 控制控制:写写 数据数据 10000000 10000000 存储器的访问过程：向存储器的访问过程：向00010001单元写数据单元写数据 第一张 上一张 9 输入设备输入设备 常用输入设备：常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。第一张 上一张 10 2.1.3计算机基本工作原理计算机基本工作原理 计算机的指令系统计算机的指令系统 操作码操作码 操作数操作数 数据传送指令 数据处理指令 程序控制指令 输入输出指令 其它指令 If Goto And Or CPU 内存 I/O设备 主机 对计算机的硬件进行管理等 指令指令 第一张 上一张 11 计算机基本工作原理计算机基本工作原理 起始地址内存储器（2）（3）（1）（4）（1）内存储器 程序计数器 PC 指令寄存器 自动加 1 操作码 07 地址码 0270 译码器 操作控制线路 累加寄存器 算术、逻辑运算部件 地址 内容 0100 070270 0101 0270 数据 程序 区 数据 区 控制器 运算器 （2）（3）（1）（4）（1）内存储器 程序计数器 PC 0100 指令寄存器 自动加 1 操作码 07 地址码 0270 译码器 操作控制线路 累加寄存器 算术、逻辑运算部件 地址 内容 0100 070270 0101 0270 数据 程序 区 数据 区 控制器 运算器 第一张 上一张 12 2.2 数制转换及运算数制转换及运算 2.2.1进位计数制进位计数制 ariimni1N=aN=an n-1 1r rn n-1 1a an n-2 2r rn n-2 2a a0 0r r0 0a a-1 1r r-1 1a a-m mr r-m m r进制数进制数N可表示可表示 为：为：R进制进制数用数用 r个基本符号（例如个基本符号（例如0，1，2，r-1）表示数值）表示数值 678346 107 108 103 104 1021012.基数 权 数码 第一张 上一张 13 2.2.2不同进位计数制间的转换不同进位计数制间的转换 1.r 进制转化成十进制进制转化成十进制 r 进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加 例：例：10101(B)=24+22+1=21 101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75 101(O)=82+1=65 71(O)=78+1=5 101A(H)=163+16+104106 进制表示符号进制表示符号 B 二进制二进制 O八进制八进制 D十进制十进制 H十六进制十六进制 第一张 上一张 14 十进制转化成十进制转化成 r 进制进制 整数部分整数部分：除以：除以 r取余数，直到商为取余数，直到商为0，余数从右到左排列。，余数从右到左排列。小数部分小数部分：乘以：乘以 r取整数，整数从左到右排列。取整数，整数从左到右排列。100(D)=144(O)=64(H)例例 100.345(D)=1100100.01011(B)1.380 0.345 2 0.690 2 2 0.760 2 1.520 2 100 2 50 2 25 2 12 2 6 2 3 2 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1.04 八进制八进制 100 8 12 8 1 8 0 4 4 1 100 16 6 0 4 6 16 十六进制十六进制 第一张 上一张 15 二进制、八进制、十六进制数间的相互转换二进制、八进制、十六进制数间的相互转换 64(H)=0110 0100(B)6 4 144(O)=001 100 100(B)1 4 4 1 101 101 110.110 101(B)=1556.65(O)1 5 5 6 6 5 11 0110 1110.1101 01(B)=36F.D4(H)3 6 F D 4 一位八进一位八进制数对应三位二进制数制数对应三位二进制数 一位一位十六进制数对应四位二进制数十六进制数对应四位二进制数 二进制转化成八二进制转化成八(十六十六)进制进制 整数部分：从右向左按三整数部分：从右向左按三(四四)位进行分组位进行分组 小数部分：从左向右按三小数部分：从左向右按三(四四)位进行分组位进行分组 不足补零不足补零 第一张 上一张 16 2.2.3 二进制数的算术运算二进制数的算术运算 1.二进制数的加法运算 2.二进制数的减法运算 加法运算法则加法运算法则 0+0=00+0=0 0+1=1+0=10+1=1+0=1 1+1=01+1=0 1101+1110 11011 减法运算法则法运算法则 0 0-0 0=1 1-1 1=0 0 1 1-0 0=1 1 0 0-1 1=1 1 11011-1110 1101 第一张 上一张 17 二进制数的算术运算二进制数的算术运算 3.二进制数的乘法运算 4.二进制数的减法运算 乘乘法运算法则法运算法则 0 00=00=0 0 01=11=10=00=0 1 11=11=1 减法运算法则法运算法则 0 00 0=0 0 0 01 1=0 0 1 11 1=1 1 1101 1010 0000 1101 0000+1101 10000010 101 1011 111011 1011 1111 1011 100 第一张 上一张 18 2.2.4 二进制数的逻辑运算二进制数的逻辑运算 逻辑非运算实例 第一张 上一张 19 2.3 数据在计算机中的表示数据在计算机中的表示 二进制优点二进制优点：物理上容易实现，运算简单，可靠性、通用性强 数值 十二进制转换 西文 ASCII 码 汉字 输入码机内码转换 声音、图像 模数转换 二十进制转换 西文字形码 汉字字形码 数模转换 内存 输入设备 输出设备 数值 西文 汉字 声音、图像 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 第一张 上一张 20 符号位 “0”表示正、“1”表示负 定点整数定点整数 2.3.1数值数值 符号数的机器数表示 1 0 1 0 1 1 0 0 S 小数点 无符号位 S 小数点 定点小数定点小数 第一张 上一张 21 浮点数表示浮点数表示 110.011(B)=1.100112+10=11001.12-10=0.1100112+11 阶码 数符 阶符 尾数 11 0 0 110011 N=数符尾数2阶符阶码 尾数尾数的位数决定数的精度数的精度 阶码阶码的位数决定数的范围数的范围 规格化的形式：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1，从而唯一地规定了小数点的位置。第一张 上一张 22(3)补码补码 0X 1|X|0=X X=0+7：00000111 +0：00000000 7：10000111 0：10000000 X原原=+7：00000111 +0：00000000 0X 1|X|0=X X=0 0X 1|X|+1 0=X X=0+7：00000111 +0：00000000 7：11111 000 0：11111111 7：11111001 0：00000000 (2)反码反码 X反反=X反反=带符号数的表示带符号数的表示 假定一个数在机器中占用8位。(1)原码原码 第一张 上一张 23 2.3.2 字符字符 西文字符西文字符 ACSII码码(American Standard Code for Information Interchange)128个常用字符，用7位二进制编码，从0到127 控制字符：032，127；普通字符：94个。例如：“a”字符的编码为1100001，对应的十进制数是97；空格 20H 32 09 30H39H 4857 AZ 41H5AH 6590 az 61H7AH 97122 第一张 上一张 24 汉字编码汉字编码(1)汉字输入码 音码类 全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能ABC等 形码类 五笔字型法、郑码输入法等。(2)汉字国标码(GB231280)每个汉字占两个字节。一级汉字：3755个