【教学课件】第三章计算机的软件系统概述.ppt

1,第三章 计算机的软件系统概述,计算机中的信息编码和存储基本概念计算机存储各种信息的方法相关技术计算机软件,2,第一节 计算机中的信息编码和存储,计算机的基本功能是对数据（数、字符组成的信息、图形、图像、语声）进行计算和处理。计算机中使用二进制数。二进制数：基数为2，两个数字“0”和“1”原因：电子器件有两个稳态“通”、“断”或“高”、“低”电平，用触发器的高低电平表示“0”和“1”状态,一、位（bit）、字节（Byte）和存储容量,每一位二进制位叫做一个比特，bit或b，表示“0”或“1”字节：Byte 或B，包括8个比特，为一个存储单位计算机的字长：将N位触发器构成一个存储机器数的部件，称为寄存器，其位数称为字长，一般取8位，16位，32位，2K位：字长是各种机器设计规定的比特长度，作为存储、传送、处理操作的信息位。字长的内涵是：字长较大的计算机信息传输速度快，地址空间大，支持数量更多功能更强的指令集。,3,二、数制及其相互转换,数制的基本概念 所谓进制方式，就是选定一个正整数作为进制的单位，这个数称为进制的“基数”。选定基数那么多个数字符号，然后设法把任意的数用一串数字符号表示。十进制数：akak-1a2a1a0=ak10k+ak-110k-1+a2102+a1101+a0100二进制数：基数为2，两个数字“0”和“1”akak-1a2a1a0=ak2k+ak-12k-1+a222+a121+a020八进制数：基数为8，0-7数字十六进制数：基数为16，0-9，A，B，C，D，E，F,4,二、数制及其相互转换,将二、八、十六进制数转换为十进制数例：（100101）2=125+024+023+122+021+120=（37）10 将十进制数转换为二、八、十六进制数 37/2=18 1 18/2=9 0 9/2=4 1 4/2=2 0 2/2=1 0 1/2=0 1先将十进制转换为二进制数，自右开始，3位二进制数一组构成八进制数，4位二进制数一组组成十六进制数,5,三、计算机中数的编码表示,一个二进制数在计算机内的表示形式称为机器数机器数的表示方法：无符号二进制数，原码、补码、反码无符号二进制数：没有符号位，全部数位都表示数有符号二进制数：数位和符号位，最高数位为符号位，“0”正数的符号位；“1”负数的符号位各种方法表示正数均相同，仅是负数不同原码：最高位为符号位，其余对应负数的数值反码：最高位为符号位，其余各数位求补码，得负数的值补码：最高位为符号位，其余各数位求反码，得负数的值（将减法运算变成加法）求反码：逐位求反，“0”变“1”；“1”变“0”求补码：先求反码，再加1,6,三、计算机中数的编码表示,char a,b,c;a=127;b=1;c=a+b;printf(“%d”,c);结果？128-128unsigned char a,b,c;a=127;b=1;c=a+b;printf(“%d”,c);,7,二进制编码的字长计算,一一对应原则,对应的唯一性,不多不少,例如 00000-11001,A,B,C,D,X,Y,Z 共26个(32)大写字母,可以用 5 bit编码,不乱,应使用一定的编码规则.,例如,8,四、字符的编码,字符编码就是规定用怎样的二进制码来表示字母、数字以及专门符号。用一个字节表示字母和符号。ISO646文件“信号处理与交换用7位编码字符组”，又称国际5号码。GB198880“信号处理交换用7位码字符集”ASCII（American Standard Code for Information Interchange：美国标准信息交换代码）字符集编码采用7位二进制位表示128个字符，扩展ASCII字符集编码采用8位二进制位表示256个字符。,9,ASCII编码,另一种编码EBCDIC（扩展的二进制编码的十进制码），有256个字符，用于大型计算机系统,10,校验技术和奇偶校验位,在通信线路上或计算机内的各部件之间传输数据时，可能会产生错误。如何发现错误？采用校验技术。如奇偶校验。例如，“bug”-“beg”1100010 1110101 100111在7位ASCII码后面增加1位作为校验位。奇校验：11000100 11101010 1001111在使用数据时，按照同样的规则对数据进行校验以发现错误 11000100 11001010 1001111偶校验：11000101 11101011 1001110,11,五、汉字的编码,电报码莫尔斯码，、，“滴”、“嗒”；电传机的传号、空号，五单位电码，国际电报二号码。一万个汉字，0000-9999，四码电报编码。例如：“高等教育出版社”，“7559、4583、2403、5148、0427、3625、4357”。国标码GB198880“信号处理交换用七位编码字符集”GB5199.1285“信号交换用汉字点阵字模集及数据集”GB231280“信号交换用汉字编码字符集基本集”基本图形字符集有7千余个，字母、符号及数字687个；常用汉字3755个，按汉语拼音顺序排列；次常用汉字3008个，按偏旁部首排列。每个图形符号的区域和位置用四个数字表示，区码和位码，区位码。,12,space=20h C=43h+=2Bh 与=D3hEBh:=3Ah 语言=D3hEFhD1hD4h 是=CAhC7h 的=B5hC4h 扩充=C0hA9hB3hE4h,20h43h2Bh2BhD3hEBh43h3Ah20h20h43h2Bh2BhD3hEFhD1hD4hCAhC7h20h20h43hD3hEFhD1hD4hB5hC4hC0hA9hB3hE4h,即 00100000,编码,按 HEX书写,C+与C:C+语言是 C语言的扩充,即 00111010,即 00101011,即 01000011,文字的数字编码举例,13,六、声音、图像的数字化,图形的点阵表示，像元640480黑白二值图、灰度级、彩色图、真彩色例如：存储一段10分钟的分辨率为640480真彩色的连续电视图像，按照每秒钟25幅计算，需要640480325600字节，约13800MB数据量。图像数据压缩技术,数字相机 照片数字化分辨率：1024768灰度级：824 bit,14,六、声音、图像的数字化,声音的数字化,15,计算机中数的编码表示（1）,数的表示范围和精度整数的表示范围二进制数的字长最大无符号整数 2N-18255166553532 4294967295,实数的编码表示定点数：小数点不占二进制的一位而是隐含在机器数里某固定位置上。例：11110000 X原（11110000）2，则X（-0.875）10X补（11110000）2，则X（-0.125）10n位原码定点整数的表示范围是：（2n-11）X 2n-11n位原码定点小数的表示范围是：（12（n-1）X 12（n-1）,16,计算机中数的编码表示（2）,浮点数：把任意一个二进制数通过移动小数点位置表示成阶码和尾数两部分 0.d1d2dn2c1c2cn NS2EEN的阶码（Exponent），有符号的整数SN的尾数（Mantissa），数值的有效数字部分，取二进制定点纯小数形式例：101.1101B=230.1011101 0.01011101B=210.1011101,17,计算机中数的编码表示（3）,浮点数的格式如下：例：写出二进制数101.1101B的浮点数形式。设阶码取4位补码，尾数是8位原码。101.1101B0.101110123浮点形式为：？,阶符,阶,尾符,尾数,浮点数表示的范围：决定于阶码浮点数表示的精度：决定于尾数有效数位国际标准：数位 阶码数位 范围 尾数数位 精度单精度数 32 8-2127+2127 24 7位十进制数双精度数 64 11-10308+10308 53 16位十进制数,18,计算机中数的编码表示（4）,浮点数表示所带来的表示误差和计算误差：二进制到十进制表示间的互相转换的误差，例：乘 小数部分 整数部分0.3752=0.750.75 00.752=1.50.5 10.52=1.00.01（0.375）10=（0.011）2运算过程中的误差例：1.0107+1.010-7=？,19,第二节 计算机软件,软件：为运行、管理和维护计算机所编制的各种程序、文档一、软件的产生机器语言与汇编语言指令（机器码）：是硬件可识别并能够执行不同类型的操作，必须是二进制编码指令的格式：,机器所能够执行的全部命令，即指令系统，是计算机硬件的语言系统，称为机器语言,20,一、软件的产生,程序：指令的集合汇编语言程序：为便于记忆，用助记符和符号写成的程序高级语言（算法语言）：用易于理解的形式，例如，英文单词、数学公式，按照严格的语法规则和一定的逻辑关系写出的程序集合,/*已知三角形三边长a，b，c，求三角形面积*/#include#include void main(void)double a,b,c,s,area;printf(Input a,b,c,三角形三边长);scanf(%lf%lf%lf,21,一、软件的产生,编译方式与解释方式及其区别解释方式是逐条解释逐条执行，不保留机器码的目标程序。（解释程序要常驻内存，占用内存大，速度慢。）编译方式是使用编译程序将源程序编译成机器码的目标程序，形成文件保留。（再次运行该程序时，不需要重新编译和连接。）,22,一、软件的产生,操作系统是软件的核心，负责统一控制、调度和管理计算机的软件和硬件资源，使之有效利用；组织协调计算机的运行，以增强计算机的处理能力；提供人机接口，为用户提供方便操作系统分类批处理系统：程序一旦进入计算机，用户则不能接触它，除非运行完毕实时系统：实时过程控制系统、实时信息处理系统网络操作系统：对多台计算机及设备之间的通讯进行有效的监控和管理分时系统：按一定方式向使用设备的用户轮流分配机时,23,一、软件的产生,数据库系统是利用计算机的高速度和大容量进行信息存储和处理数据库的应用：档案管理系统、图书管理系统、财务系统、仓库管理系统、订票系统、银行系统数据库DB：将大量数据及其之间的关联存储在计算机内，提供多个用户共享,数据库管理系统DBMS：完成用户对数据库的存取请求（数据记录的查询、插入、更新、删除），并为数据库管理员DBA提供对数据库的建立和维护方法，统一控制和管理数据,24,二、分类,汇编程序数据库管理系统和数据库网络管理软件库函数算法语言的编译程序,系统软件和应用软件系统软件操作系统监控管理程序调试程序故障检查和诊断程序装配和连接程序编辑程序,25,问题,十进制、二、八、十六进制数之间的转换定点数与浮点数，数的表示范围和精度计算机的软件有哪几类?你见过的软件产品属于哪一类?如果你家里有计算机，请给同学介绍你的机器的配置和使用情况。,