计算机基础理论全册配套最完整精品课件3.ppt
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- 计算机 基础理论 配套 完整 精品 课件
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1、 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第2页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第3页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第4页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第5页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第6页 “电子计算机逻辑结构初探电子计算机逻辑结构初探” Definition of Compute
2、r Based on the concepts presented in von Neumann(冯冯.诺依曼诺依曼)s paper, COMPUTER: A device that accesses input,processes data,stores data and produces output 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第7页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第8页 1946-19571946-19571957-19641957-19641965-19741965-197419
3、75-1975-现在现在 电子管电子管晶体管晶体管集成电路集成电路 大、超大规模集成电路大、超大规模集成电路 几千字几千字几十万字几十万字几十几十K K几十兆以上几十兆以上 第二代第二代第一代第一代第三代第三代第四代第四代 时间时间 基本元件基本元件 内存容量内存容量 运算速度运算速度 备注备注 几千次几千次/ /每秒每秒几十万次几十万次/ /每秒每秒几百万次几百万次/ /每秒每秒 造价高,体积造价高,体积 庞大,使用机庞大,使用机 器语言,用于器语言,用于 科学计算科学计算 以存储器为中心设以存储器为中心设 计,出现汇编语言计,出现汇编语言 和高级语言,使用和高级语言,使用 范围扩大到数据处
4、范围扩大到数据处 理和自动控制理和自动控制 出现操作系统,出现操作系统, 提出模块化设计提出模块化设计 的思路,应用深的思路,应用深 入到许多领域入到许多领域 个人计算机出现,个人计算机出现, 网络的发展,使计网络的发展,使计 算机无所不在算机无所不在 几百兆赫兹以上几百兆赫兹以上 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第9页 电子管 晶体管 集成电路 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第10页 n1975 世界上第一台微型计算机Altair8800 n1977 Apple II n1981年第一台IB
5、M PC计算机 Altair 8800 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第11页 计算机之父巴贝奇与世界上第一位程序员爱达计算机之父巴贝奇与世界上第一位程序员爱达 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第12页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第13页 n计算机按其功能可分为专用计算机和通用计算机,这里计算机按其功能可分为专用计算机和通用计算机,这里 所说的都是指通用计算机所说的都是指通用计算机 n根据运算速度、输入输出能力、数据存储能力、指令系根据运
6、算速度、输入输出能力、数据存储能力、指令系 统规模和机器价格等因素可以把计算机划分为:统规模和机器价格等因素可以把计算机划分为: n巨型计算机巨型计算机 Super compurter n大型机大型机 Mainframe compurter n小型机小型机 Mini computer n工作站工作站 Workstation n服务器服务器Server n个人计算机个人计算机 Personal computer n随着计算机技术的发展,计算机的能力已越来越强大。随着计算机技术的发展,计算机的能力已越来越强大。 现在的个人计算机计算能力甚至超过过去的大型计算机。现在的个人计算机计算能力甚至超过过去
7、的大型计算机。 具有时代性。具有时代性。 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第14页 科学计算科学计算 数据处理数据处理 计算机辅助设计、辅助制造计算机辅助设计、辅助制造 nCAD(计算机辅助设计)(计算机辅助设计) nCAE(计算机辅助工程)(计算机辅助工程) nCAM(计算机辅助制造)(计算机辅助制造) nCADD(计算机辅助药物设计)(计算机辅助药物设计) nCAI(计算机辅助教学)(计算机辅助教学) n过程控制过程控制 n人工智能人工智能 n专家系统专家系统 n机器人机器人 n电子商务电子商务 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021
8、-8-30 中国药科大学计算机教研室 第15页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第16页 信息理论的奠基人信息理论的奠基人 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第17页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第18页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第19页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第20页 晶晶 体体 管管 数数 单单 位位 时时 间间 执执 行行
9、 的的 指指 令令 数数 百万条百万条/每秒每秒 每每18个月芯片能力增长一倍。个月芯片能力增长一倍。 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第21页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第22页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第23页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第24页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第25页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华
10、2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第26页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第27页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第28页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 2021-8-30 中国药科大学计算机教研室 第29页 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用
11、基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 4 4 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 比特比特/ /秒(秒(bpsbps或或b/sb/s)波特率)波特率(bps, Kbps, Mbps, Gbps )(bps, Kbps, Mbps, Gbps ) 计 算 机 应
12、 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 xx x x x x x x x x x x x x x x 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教
13、研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 (假设机器字长为(假设机器字长为16位,符号位为位,符号位为1位,阶码位,阶码4位,位,尾数尾数1212位位) 阶码阶码 尾数尾数 . 阶码阶码 数符数符 数值位数值位 符号位符号位 小数位小数位 例:例:101.1101=0.1011101211 0011 010111010000 x x x xx x x x x x x x x x x x 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 1.1.算术运算规则算术运算规则 加法规则加法规则: 0+0=00+0=0 0+1=1
14、0+1=1 1+0=11+0=1 1+1=01+1=0(向高位进位)(向高位进位) 减法规则:减法规则: 0-0=00-0=0 1-0=11-0=1 1-1=01-1=0 0-1=10-1=1(向高位借位)(向高位借位) 二进制运算分为:二进制运算分为:算术运算和逻辑运算算术运算和逻辑运算 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 2 2、逻辑运算规则、逻辑运算规则 与运算与运算( (也称逻辑乘也称逻辑乘-AND)-AND): L1L1L2L2L1L1 L2L2 0 00 00 0 0 01 10 0 1 10
15、00 0 1 11 11 1 或运算或运算( (也称逻辑加也称逻辑加-OR)-OR): L1L1L2L2L1L1+L2+L2 0 00 00 0 0 01 11 1 1 10 01 1 1 11 11 1 L1L1 L1L1 0 01 1 1 10 0 非运算(也称取反非运算(也称取反-NOT-NOT) 逻辑运算时,按位独立进行,逻辑运算时,按位独立进行, 相邻位之间不发生关系相邻位之间不发生关系 异或运算(异或运算(XOR)XOR) L1L1L2L2L1L1XORXORL2L2 0 00 00 0 0 01 11 1 1 10 01 1 1 11 10 0 计 算 机 应 用 基 础 胡建华
16、 中国药科大学计算机教研室 补充补充掌握掌握 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 77 38 1 38 19 0 19 9 1 9 4 1 4 2 0 2 1 0 1 0 1 (77)10 =(1001101)2 低位低位 高位高位 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 低位低位 高位高位 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 2、十进制转换成八进制和十六进制、十进制转换成八进制和十六进制 十进制十进制 八进制八进制: 整数部分整数部分除除8取余法取余法 小数
17、部分小数部分乘乘8取整法取整法 十进制十进制 十六进制十六进制: 整数部分整数部分除除16取余法取余法 小数部分小数部分乘乘16取整法取整法 将(将(367.64)10转换成转换成16进制进制 被除数被除数 商(除数为商(除数为16) 余数余数 367 22 15 22 1 6 1 0 1 (367)10 =(16F)16 低位低位 高位高位 整数部分整数部分 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 低位低位 高位高位 合并结果合并结果 (367.64)10 =(16F.73DF)16 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 权权 二进制二进制23,
18、22,21,20,2-1,2-2, 八进制八进制83,82,81,80,8-1,8-2, 十进制十进制103,102,101,100,10-1,10-2, 十六进制十六进制163,162,161,160,16-1,16-2, 采用采用 按权求和按权求和 的方法的方法 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 3、 N进制转换成十进制进制转换成十进制 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 将(将(317)317)8 8转换成十进制数转换成十进制数 (317)8= (3 82 +1 81 +7 80)10 = (192+8+7)10 = (207)10 将(将(1011.11)1
19、011.11)2 2转换成十进制数转换成十进制数 (1011.11)2=(1 23 +0 22 +1 21 +1 20 +1 2-1 +1 2-2)10 =(8+0+2+1+0.5+0.25)10 =(11.75)10 权权 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 4、二进制、八进制、十六进制之间的互换、二进制、八进制、十六进制之间的互换 二进制与八进制之间的互换二进制与八进制之间的互换 八进制八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制二进制 000 001 010 011 100 101 110 111 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 八进制数转换为二进制数八进制数转换为二进制数一分为三
20、法一分为三法 将(将(207.54)8转换成二进制转换成二进制 2 0 7 . 5 4 (207.54)8=(010 000 111 .101 100)2=(10000111.1011)2 练习:练习:(1) (3254.76)8 (2) (163.42)8 (3) (257.36)8 111010100101000 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 二进制数转换为八进制数二进制数转换为八进制数三合一法三合一法 整数部分:自右向左,三个一组,不够补零,每组对应一个八进制数码。整数部分:自右向左,三个一组,不够补零,每组对应一个八进制数码。 小数部分:自左向右,三个一组,不够补零,每组对应一个
21、八进制数码。小数部分:自左向右,三个一组,不够补零,每组对应一个八进制数码。 将(将(10100101.10111)2 转换成八进制转换成八进制 010 100 101 . 101 110 . 因此因此: (10100101.10111)2 = (245.56)8 (1) (11010101.01)2 (2) (1110101.1011)2 (3) (11011.1111)2 25564 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 二进制与十六进制之间的互换二进制与十六进制之间的互换 十六进制十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制二进制 0000 0001 0010
22、 0011 0100 0101 0110 0111 十六进制十六进制 8 9 A B C D E F 二进制二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 十六进制数转换为二进制数十六进制数转换为二进制数一分为四法一分为四法 将(将(1E4.2A)16转换成二进制转换成二进制 (1E4.2A)16=(0001 1110 0100 . 0010 1010)2 =(111100100.0010101)2 1 E 4 . 2 A 练习练习: (1) (B84.E6)16 (2) (7A5.6C)16 (3) (4D.F64)
23、16 0001 1110 0100 0010 1010 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 0001 0101 . 1011 1000 (10101.10111)2=(15.B8)16 . 1 B58 练习:练习: (1) (1010101.01)2 (2) (1110101.101101)2 (3) (10011011.111)2 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 1、原码表示法、原码表示法:最高位用来表示符号,:最高位用来表示符号,0表示正数,表示正数,1表示负数,
24、表示负数, 其余各位表示该数的绝对值(二进制表示)。其余各位表示该数的绝对值(二进制表示)。 正数正数 ( 4 3 ) 10 = ( 0 0 1 0 1 0 1 1 )2 负数负数 ( -4 3 ) 10 = ( 1 0 1 0 1 0 1 1 )2 0 的表示的表示 : 原码原码 +0原 原= 00000000 -0原原=10000000 2、负数的反码表示法:、负数的反码表示法:符号位为符号位为1,其余各位与原码相反。,其余各位与原码相反。 ( -4 3 ) 10 = ( 1 1 0 1 0 1 0 0 )2 X反 反 反反= X 原原 0 的表示的表示 : 反码反码 +0反 反= 000
25、00000 -0原原= 11111111 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 中国药科大学计算机教研室 3、负数的补码表示法:、负数的补码表示法:符号位为符号位为1,其余各位,其余各位 是该负数的反码的最低位加是该负数的反码的最低位加1。 ( -4 3 ) 10= ( 1 1 0 1 0 1 0 1 )2 补码补码0的表示的表示唯一唯一 +0补 补=- 0补补=(00000000) 2 在计算机中,一般均采用补码来表示有符号数在计算机中,一般均采用补码来表示有符号数 对于有符号的正整数对于有符号的正整数X:X原 原=X反反=X补补 计 算 机 应 用 基 础 胡建华 八位无符号整数表示的范围八
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