计算机信息技术基础.pps

第2章 计算机信息技术基础,1,第2章 计算机信息技术基础,刘国彬,第2章 计算机信息技术基础,2,微机的总线结构,中央处理器CPU,主存储理器ROMRAM,驱动器接口,输入/输出接口,其它设备接口,通信线路接口,硬盘光驱等,键盘鼠标显示器打印机,系统总线BUS,第2章 计算机信息技术基础,3,计算机软件系统（补充1）,1、软件的概念软件(Software)是计算机系统中的程序和有关文档的集合。程序(Program)是为了得到某种结果而由计算机执行的代码化指令序列；文档(Document)是与软件研制、维护和使用有关的资料。,程序必须输入计算机内部才能被执行；文档一般是给人看的，不一定装入计算机,第2章 计算机信息技术基础,4,软件系统,系统软件,应用软件,操作系统（如DOS、Windows、UNIX、OS/2等）语文编译和解释系统程序设计语言（如汇编语言、BASIC、C、Delphi等）网络软件、数据库管理系统（如FoxBASE、Oracle等）系统服务程序（如诊断程序等）,信息管理软件（如工资管理软件、人事管理软件等）科学计算程序文字与表格处理软件（如WPS、Word、Excel等）图形与图像处理软件（Photoshop、3Dmax等）辅助设计软件（如CAD、CAM、CAI、CAT等）,第2章 计算机信息技术基础,5,计算机软件系统（补充1）,2.软件的分类 系统软件(System Software)指管理、监控和维护计算机系统正常工作的程序和有关资料，它支持应用软件的运行，为用户开发应用系统提供一个平台。系统软件一般包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、网络软件和常用服务程序等。应用软件(Application Software)为某一专门的用途而开发的软件。常见的应用软件有文字处理软件、表格处理软件、管理信息系统、辅助设计软件、辅助教学软件、计算机检测与控制软件等。,第2章 计算机信息技术基础,6,操作系统（OS，Operation System）,进程管理存储管理文件管理设备管理作业管理,主要功能,第2章 计算机信息技术基础,7,计算机语言（程序设计语言）：人和计算机交流信息使用的语言。,分类：机器语言:是一种用二进制代码“0”和“1”形式表示的，能被计算机直接识别和执行。汇编语言是一种用助记符表示的面向机器的程序设计语言。机器不能直接识别和执行，必须由“汇编程序”(或汇编系统)翻译成机器语言程序才能运行。高级语言是一种比较接近自然语言和数学表达式的一种计算机程序设计语言。计算机不能识别和执行，要把用高级语言编写的源程序翻译成机器指令，通常有编译和解释两种方式。,第2章 计算机信息技术基础,8,程序设计语言-五代,1机器语言：由0和1组成的二进制代码序列，计算机可直接执行。2汇编语言：将二进制形式的机器指令代码序列用符号表示。高级语言：3面向过程的Basic,Pascal,Fortran,c.4面向对象 C+,Visual Basic.5Web语言：Java,HTML,XML.,第2章 计算机信息技术基础,9,解释过程,高级语言的解释和编译过程,源程序,运行结果,解释程序,编译过程,源程序,目标程序,可执行程序,编辑程序,编译程序,连接程序,运行结果,第2章 计算机信息技术基础,10,计算机系统的层次结构,第2章 计算机信息技术基础,11,（1）指令和程序的概念 指令是计算机所能完成的每个动作对应的一组二进制编码。一条指令通常由两个部分组成：操作码和操作数程序是用指令编制的一条条指令序列,操作码用来指明该指令要完成的操作，如加、减、乘、除、移位、转移操作等,操作数则指出被操作的对象所在存储单元的地址、寄存器地址以及如何取得操作数据,计算机的一切操作都是在事先编制好的存储在计算机中的程序控制下进行的,计算机的基本工作原理,第2章 计算机信息技术基础,12,（2）计算机指令的执行过程指令的执行过程分为以下三个步骤：（1）取指令（2）分析指令（3）执行指令（3）存储程序原理事先编制程序将程序（数据和指令序列）装入存储器（内存）CPU中的控制器按照存储器中程序的指挥，自动控制全机协调地完成任务,第2章 计算机信息技术基础,13,内容提要,1.1 信息技术基本知识1.2计算机中信息的表示与编码1.3 信息编码,第2章 计算机信息技术基础,14,1.1 信息技术基本知识,1.1.1 信息与数据1.1.2 计算机和信息技术1.1.2信息技术及其社会作用,第2章 计算机信息技术基础,15,1.1.1 信息与数据,1.信息（Information）信息是在自然界、人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性。信息的4种形态 数据、文本、声音、图像计算机处理信息时必须将现实世界中的信息转换成为计算机能识别的符号，即数据,4种形态可以相互转化,第2章 计算机信息技术基础,16,数据与信息,数据和信息的关系数据是原料，信息是产品。只有使用了正确、可靠的数据，才能提炼出有用的信息。联合国教科文组织把信息化社会的知识结构描述为多层次的金字塔结构：数据信息知识智慧。数据和信息是知识的源泉智慧是指经过客观现实验证而得到充实的知识,第2章 计算机信息技术基础,17,1.1.1 信息与数据,2.数据（Data）数据是信息的载体，数值、文字、声音、图像等都是不同形式的数据。数据经过加工、组织并赋予一定意义后就成为信息。信息与数据的关系：内容与形式的关系信息与数据的区别：数据是信息的表示形式，信息是数据所表示的内容、含义；数据是具体的特殊形式，信息是抽象出来的逻辑意义；同样的信息可用各种不同的数据形式来表示，信息不随它的数据形式的不同而改变。,第2章 计算机信息技术基础,18,1.1.2 计算机和信息技术,信息的处理离不开计算机，信息处理就是用计算机进行数据处理的过程。计算机在信息技术中的作用主要体现在以下方面：（1）运算速度快和精度高，使得计算机能快速、高质量地完成用人工无法完成的数据处理工作。（2）“海量”存储设备的“记忆能力”使得信息存储更为便捷。（3）不断发展的多媒体技术使计算机进入到越来越多的信息技术领域。（4）应用计算机于决策系统，使决策者将信息资源和分析工具相结合，有助于提高决策的科学化。,第2章 计算机信息技术基础,19,1.1.2信息技术及其社会作用,信息技术（Information Technology，IT）用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。,以计算机技术与网络通讯技术为核心,信息和通信技术（Information and Communications Technology，ICT）主要包括传感技术、计算机技术和通信技术,第2章 计算机信息技术基础,20,1.2计算机中信息的表示与编码,1.2.1 进位计数制及其相互转换1.2.2 带符号数的表示1.2.3 数的小数点表示定点数与浮点数,第2章 计算机信息技术基础,21,1.2.1 信息单位,(1)位(Bit，简写为b)：是计算机系统中数据的最小单位，一比特即一个二进制数位。(2)字节(Byte，简写为B)：表示信息的基本储存单位或数量单位。通常由8个二进制们组成，1Byte=8Bit。在ASCII编码中1字节可表示一个数字或字符，存储器容量以字节为基本单位，因字节单位太小，存储容量一般用kB、MB、GB、TB来表示，它们之间的关系是：1kB=1024B=210B，1MB=1024kB=220B，1GB=1024MB=230B，1TB=1024GB=240B。(3)字长(Word Length)：计算机中作为一个整体一次能处理的二进制信息称为字(Word)，一个字中二进制的位数称为字长。通常说的64位微机，就是指其中的字长为64位。字长表示了计算机的性能，字长越长，计算机性能越高。计算机的字长都是字节的整数倍。,第2章 计算机信息技术基础,22,1.3.1 进位计数制及其相互转换,计算机使用二进制表示数据原因：（1）易于用器件实现 0和1用电平的高和低表示（2）二进制的运算规则简单 0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10；0X0=01X0=01X1=1（3）适合逻辑运算 0和1对应假（False）和真（True）（4）工作可靠,第2章 计算机信息技术基础,23,1.3.1 进位计数制及其相互转换,人们习惯用十进制、八进制、十六进制表示数据,1、进位计数制,第2章 计算机信息技术基础,24,1.3.1 进位计数制及其相互转换,2、进位计数制的特点（1）每一种进制都使用固定个数的基本数码计算，这些数码的个数称为基数（Radix）,例如：十进制使用09表示数值，其基数为10 二进制使用0、1表示数值，其基数为2 八进制使用07表示数值，其基数为8 十六进制用09，A，B，C，D，E，F表示数值，其基数为16,第2章 计算机信息技术基础,25,1.3.1 进位计数制及其相互转换,（2）采用位权表示法,一个数字在某个位置上所代表的实际数值等于该数字与这个位置的因子(权)的乘积,权(Weight)的值等于基数的整数次幂,幂的值由该数所有位置相对于小数点的距离来确定,例：十进制数658.92按权展开式 十进制的基数=10 6 5 8.9 2(658.92)10=6102+5101+8100+910-1+210-2,任意一个r进制数(an-1a0.a-1a-2a-m)r可表示为：(an-1a0.a-1a-2a-m)r=an-1 rn-1+.+a0 r0+a-1 r-1+a-2 r-2+a-m r-m,第2章 计算机信息技术基础,26,1.3.1 进位计数制及其相互转换,3、不同进制数的表示二进制数：数后加字母B 10101B 或（10101）2八进制数：数后加字母O 167O 或（167）8十六进制数：数后加字母H 0A8FH 或（A8F）16十进制数：数后加D或省略D 659D 或659 或（659）10,第2章 计算机信息技术基础,27,1.3.1 进位计数制及其相互转换,4种进制数的特点比较,第2章 计算机信息技术基础,28,1.3.1 进位计数制及其相互转换,4、不同进制数间的相互转换（1）其他进制数转换为十进制数 方法：写出该进制数的按权展开式，然后按十进制运算，求出结果即可。,10101.1B=,124+,122+,120+,12-1,=21.5D,1EC.AH=,1162+,14161+,12160+,1016-1,=256+224+12+0.625,=492.625D,第2章 计算机信息技术基础,29,位权法：把各非十进制数按权展开求和转换公式：(F)r=anrn-1+an-2rn-2+.+a1r1+a0r0+a-1r-1+.示例：(1011.1)2=123+022+121+1 20+1 2-1=8+0+2+1+0.5=(11.5)10,第2章 计算机信息技术基础,30,1.3.1 进位计数制及其相互转换,(2)将十进制数转换为任意非十进制数 整数部分与小数部分按不同规则进行转换整数部分的转换规则除基数取余法 除基数、取余数、结果倒排例：100D,100,2,0,50,0,25,1,12,0,6,0,3,1,1,1,0,2,2,2,2,2,2,100D=1100100B,100,8,4,12,4,1,0,8,8,1,100D=144O,100,16,6,0,16,4,6,100D=64H,第2章 计算机信息技术基础,31,1.3.1 进位计数制及其相互转换,小数部分的转换规则乘基数取整法 乘基数、取整数、结果正排例（0.8125）10转换成二进制数,0.8125,2,0.6250,1,2,0.2500,1,2,0,0.5000,2,0.0000,1,0.8125D=0.1101B,将100.8125转换成二进制数,100D=1100100B0.8125D=0.1101B,100.8125D=1100100.1101B,第2章 计算机信息技术基础,32,1.3.1 进位计数制及其相互转换,(3)二进制数、八进制数、十六进制数之间的转换二进制数八进制数转换规则以小数点为基准，三位并一位例：1010.0011B 八进制数,23=8，1位八进制数可用3位二进制数表示24=16，1位十六进制数可用4位二进制数表示,1 0 1 0.0 0 1 1,0 0,0 0,2,1,1,4,1010.0011B=12.14O,第2章 计算机信息技术基础,33,1.3.1 进位计数制及其相互转换,八进制数二进制数 转换规则一位拆三位 例：512.74O 二进制数,5 1 2.7 4,101,001,010,.,111,100,512.74O=101001010.1111B,第2章 计算机信息技术基础,34,1.3.1 进位计数制及其相互转换,二进制数十六进制数 转换规则以小数点为基准，四位并一位 例：1010.00101B 十六进制数,1 0 1 0.0 0 1 0 1,0 0 0,A,2,8,1010.00101B=A.28H,第2章 计算机信息技术基础,35,0001 1011 0111.0100(1 B 7.4)16,再如：,100 110 110 111.010 100(4 6 6 7.2 4)8,第2章 计算机信息技术基础,36,1.3.1 进位计数制及其相互转换,十六进制数二进制数 转换规则一位拆四位 例：2BF.2EH 二进制数八进制数与十六进制数之间的互换可通过二进制数作为中介来完成,2 B F.2 E,0010,1011,1111,.,0010,1110,2BF.2EH=1010111111.0010111B,第2章 计算机信息技术基础,37,1.3.2 带符号数的表示,1、机器数 在机器内存放的用0、1表示的数称为机器数。机器外部用正、负号表示的数称为真值数。例：真值数-0101100B，其机器数为 10101100B,第2章 计算机信息技术基础,38,1.3.2 带符号数的表示,2、机器数的表示原码、反码、补码（1）原码最高位：符号位（0表示正，1表示负）其余位：真值的绝对值例 真值：+0000001-0000001-1100100 原码：00000001 10000001 11100100,注意：1、正数的原码是它本身；2、数值0的原码有两种形式：+0原=00000000-0原=10000000,第2章 计算机信息技术基础,39,1.3.2 带符号数的表示,（2）反码正数：正数的反码与其原码形式相同；负数：除符号位不变外，其余各位“按位取反”例：真值：+0000001-0000001-1100100 原码：00000001 10000001 11100100 反码：00000001 11111110 10011011,0的反码有两种形式：+0反=00000000-0反=11111111,第2章 计算机信息技术基础,40,1.3.2 带符号数的表示,（3）补码（重点）字长为n位的计算机，某数x的补码定义为：正数的补码与其原码形式相同；负数的补码等于模（即2n）减去它的绝对值,常用方法：（1）正数的补码与其原码相同。（2）负数的补码等于其反码加1。(3)零的补码为0。,第2章 计算机信息技术基础,41,1.3.2 带符号数的表示,原码、反码、补码总结 正数的原码、反码、补码三者相同。负数的反码、补码与原码不同，但三者符号位都是1。将负数的反码加1即得到其补码。,第2章 计算机信息技术基础,42,带符号数的表示,1,1,-77,原码,反码,补码,第2章 计算机信息技术基础,43,1.3 信息编码,1.3.1 数字编码1.3.2 字符编码1.3.3 汉字编码,第2章 计算机信息技术基础,44,1.3.1 数字编码,在电子计算机中，数的表示除了原码、反码、补码以外，还可以用四位二进制数的形式来直接表示一位十进制数。这种表示方法称为BCD（Binary Coded Decimal）码。BCD码的编码方案很多，最常用最基本的是8421码，这种编码采用4位二进制数表示一位十进制数，而4位二进制数各位的权自左到右分别为8，4，2，1。所不同的是，4位二进制数有00001111共16种组合状态，取其中00001001这前10种状态表示09这10个数字，其余10101111这6种状态舍弃。,第2章 计算机信息技术基础,45,1.3.1 数字编码,第2章 计算机信息技术基础,46,1.3.2 字符编码,用来表示字符的二进制编码称为字符编码 计算机中常用的字符编码：EBCDIC码(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code，扩展的二-十进制交换码)ASCII码(American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码),第2章 计算机信息技术基础,47,ASCII码,American Standard Code for Information Interchange,字符种类：可打印字符、不可打印字符,计算机中数据的表示非数值数据,ASCII码被国际标准化组织ISO指定为国际标准,国际通用,7位ASCII码：可以表示27128个不同字符的编码 8位ASCII码：可表示256(28=256)种不同的符号,大小字英文字母编码的对应关系为：小写比大写字母码值大32,第2章 计算机信息技术基础,48,7位ASCII编码表(B6B5B4B3B2B1B0),第2章 计算机信息技术基础,49,1.3.3 汉字编码,目前计算机上使用的汉字编码主要有4种：汉字输入码、汉字信息交换码、汉字内码和汉字字型码。1、汉字输入码 汉字输入码也叫汉字外部码(简称外码)，是指用计算机标准键盘上按键的不同排列组合来对汉字的输入进行编码。衡量一个输入编码的优劣有以下3个指标：编码的长度、重码率、学习和记忆的难易程度。根据编码规则，目前各种汉字输入码可分为4类：流水码、音码、形码和音形码。,第二章 信息技术基础,50,按照汉字编码规则，汉字输入编码：音码输入:“全拼”,“智能ABC”,“微软拼音”等。形码输入:“五笔字型”音形码输入:自然码数字编码输入：区位码、国标码输入,第2章 计算机信息技术基础,51,1.3.3 汉字编码,2、汉字信息交换码（国标码）在不同汉字信息处理系统间进行汉字交换时所使用的编码，就是汉字信息交换码，简称交换码。它是为使系统、设备之间信息交换时采用统一的形式而制定的。交换码以1981年我国国家标准局公布的信息交换用汉字编码字符集基本集(国家标准号：GB231280)作为编码标准。这一汉字字符集规定，将汉字和符号分成两个字节表示，两个字节分别只有94种编码，所以国标码共有9494个编码。GBK编码(Chinese Internal Code Specification)、UCS编码,第2章 计算机信息技术基础,52,西文字符的表示,汉字的表示,第一字节,第二字节,第2章 计算机信息技术基础,53,1.3.3 汉字编码,3.汉字内码(机内码)汉字内码是汉字在信息处理系统内部统一的表示形式，是在信息处理系统内部存储、处理、传输汉字用的代码。为与ASCII码区分，在信息处理系统内部，汉字的表示形式不是直接采用国标码，而是采用变形国标码，即将汉字国标码的每一字节的最高位置1，作为汉字机内码，以区别于西文字符一字节的ASCII码(其最高位为0)。,汉字机内码的表示,第一字节,第二字节,第二章 信息技术基础,54,机内码也称为内码，是汉字在计算机内部存储、处理时所采用的二进制编码。占两个字节，每字节最高位为1 在国标GB2312-80表中，两字节最高位置1对应的二进制代码。,“啊”,0011,0000 0010,0001（3021H）国标码1011,0000 1010,0001(B0A1H)机内码,第2章 计算机信息技术基础,55,1.3.3 汉字编码,4.汉字字形码 汉字字形码又称为汉字字模，用于汉字在显示屏或打印机上输出。汉字字形码通常有点阵和矢量两种表示方式。,第二章 信息技术基础,56,例:汉字“中”的1616点阵的字形、字形编码见下,第2章 计算机信息技术基础,57,1.3.3 汉字编码,5.各种编码之间的关系,第2章 计算机信息技术基础,58,练习,实验2、3、4，初步实践。课外作业：习题2.实验教程：考级训练精选题库一、二章。,