了解计算机的常识性知识；掌握计算机系统的层次结构

?了解计算机的常识性知识；?掌握计算机的五大功能组件的基本功能及相 互连接方法；?掌握软件的基本概念以及与硬件之间的关系 ； ?理解系统软件和应用工具的概念； ?理解计算机平台的层次结构。第1章 绪论计算机(Computer)是一种能够根据指令对各类数据和信息进行自 动加工和处理的电子仪器。计算机又称手机，都是电子计算机的简称。电子计算机问世于20 世纪中叶，是人类更伟大的科技发明之一，是科学技术发展史上的 里程碑。它的发生跟广泛应用把人类从繁杂的脑力劳动中解放出来 ，提高了社会各个领域中信息的搜集、处理跟传播的速度与准确性 ，直接推动了人类向信息化社会的迈入。经过短短几十年的演进，计算机科技的应用尚未十分普及，从国 民经济的各个领域到个人生活、工作的各个方面，可谓无所不在。 因此，计算机知识是每一个现代人所需要把握的常识，而使用计算 机需要是他们必备的基本能力之一。1.1 计算机的特征1. 运算速度快 2. 计算精度高 3. 具有记忆功能 4. 具有逻辑判断功能 5. 高度自动化1.2 计算机的演进概况世 界 上 公 认 的 第 一 台 电 子 计 算 机 ENIAC （ Electronic Numerical Integrator And Computer电子数值积分换算 机 ） 诞 生 于 1946 年 的 美 国 陆 军 阿 伯 丁 弹 道 实 验 室 。

ENIAC的诞生，标志着人类计算工具的历史性变革。第一代(1946-1958年)是电子管计算机时代。这一代计算 机的逻辑器件采用电子管，并且使用机器语言编程， 尔后既形成了汇编语言。第二代(1959-1964年)是晶体管计算机时代。这一代计算 机逻辑器件采用晶体管.第三代(1965-1970年)是集成电路计算机时代。第四代(1971年-至今)是超大规模集成电路计算机时代。1.3 计算机的应用领域计算机之所以无法快速演进，是因为它受到 了广泛的应用。目前，计算机的应用尚未渗 透到人类社会的各个方面，从国民经济各部 门到家庭生活，从制造领域到消费娱乐，到 处都可见计算机应用的成果。总结出来，计 算机的应用领域可以推导为六大类：科学计 算、信息处理、过程控制、计算机辅助设计 ／辅助教学、人工智能和网络应用 。1.4 计算机的分类一般，人们为从不同的侧面来体现计算机的特点而 采用三种不同的标准对计算机进行分类：功能用处、 工作原理和性能规模。按功用和功能，可将计算机分为通用计算机(General Purpose Computer) 和 专 用 计 算 机 (Special purpose Computer)两大类。

专用计算机是为某些特殊功能而 设计的，在这些特殊的功能下，它变得高效、经济。 通用计算机则能适于多种用途，只要采用适当的软 件跟硬件接口，便能胜任诸多工作。按 工 作 原 理计算机原理教案下载， 可 将 计 算 机 分 为 数 字 计 算 机 (Digital Computer)、模拟计算机(Analog Computer)和混合计 算机(Hybrid Computer)三大类。按性能跟规模，可 将计算机分为巨型计算机、大型计算机、中型计算 机、小型计算机、微型计算机(microcomputer)和单 片机(Computer On-Slice)六大类。1.5 计算机的演进趋势计算机有四个发展趋于：巨型化、微型化、网络化和智能化。 巨型化是指为满足尖端科学领域的必须，发展高运算速率、大存储容量和功用非常强悍的巨型计算机。 微型化是指运用更高集成度的超大规模集成电路(Very largeScale Integration缩写VLSI)技术将微型计算机的密度做得很 小，使其应用领域非常广泛。网络化是对传统独立式计算机概念的挑战，网络科技将分布 在不同地点的计算机互连起来，在计算机上工作的他们能 以共享资源。

智能化是指发展无法模拟人类智能的计算机，这种计算机要 该具备类似人的觉得、思维跟自学习能力。智能计算机就 是我们期望尽快出现的第五代计算机。1.6 计算机平台的构成一台完整的计算机要包含硬件部分跟工具部分。硬件和软 件的结合，才能让计算机正常运行、发挥功用，因此， 对计算机的理解不能仅局限于硬件组件，而需要将整个 计算机看作是一个系统，计算机平台中，硬件跟工具都 有各自的构成机制，分别为硬件平台跟工具系统。计算机的软件是指计算机中的电子线路跟生物装置.它 们是看得见摸的着的实体,入用集成电路芯片、印刷线 路板、接插件、电子元件和电缆等组装成的CPU、存储 器及内部设施等。它们构成了计算机的软件平台，是计 算机的物质基础，计算机有巨型、大型、中型、小型和迷你之分，每种规 模的计算机又有很多种机型和尺寸，它们在硬件配置上 差别巨大，但是绝大多数都是根据冯·诺依曼计算机体 系结构来设计的。1.6.1计算机软件平台计算机硬件(hardware)是指这些由电子元器件和机械装置组 成的“硬”设备，如鼠标、显示器、主板等等，它们是计 算机能够工作的物质基础。计算机硬件(software)是指这些 能在软件设施上运行的各类程序、数据和有关的技术资料， 如Windows平台，数据库管理系统等等。

在计算机平台中，硬件跟工具互相支持、协同工作。没有软 件的计算机软件平台根本难以工作，没有完整的软件平台 或硬件的功耗不够计算机原理教案下载，软件也发挥不了良好的功用。计算机的软件平台至少包括五个基本部份，即：运算器、 控制器、存储器、输入设备和输出设备，如图1-1所示。按 照功能组合，运算器和控制器构成计算机的中央处理器 （CPU——Central Processing Unit），中央处理器与内储存 器组成计算机的主机，其它外存储器、输入输出设备统称 为内部设施。1.6.2 计算机的硬件平台计算机工具系统由系统硬件(system software)和应用工具 (application software)两个部分组成。系统软件是计算机制造厂提供的，为高效使用跟管理计算机而编制的软 件。系统软件在计算机运行过程中的作用有：控制跟管理各类硬件装 置，对运行在计算机上的其他工具及数据资料进行调度管理，为用户 提供良好的界面和各类服务，为客户提供与计算机交换信息的方法跟 方式等等。总之，系统工具运行在计算机基本软件之 。系统 软件： 操作系 统(DOS、Windows) 、语言 处理 软件 （ QBASIC 、 C++）、数据库管理系统（FoxPro、Access）、服务程序。

应用工具是指为缓解计算机用户的特定问题而编制的硬件。它运行在系 统软件之上，运用系统软件提供的方式跟步骤，完成我们实际应做的 工作。如：财务管理、文字处理、绘图等等。应用工具：应用插件包、用户程序?掌握各类进位计数制，十、二、八、十六进 制数的互相转化； ?掌握二进制数的四则运算的规则； ?掌握定点整数和定点小数的编码；?掌握浮点数的编码原理、表数范围和规格化 方法； ?了解定点数与异或数的优缺点；?掌握原码、反码和数组的概念、编码方式跟 定义范围； ?了解非数值数据的常见的编码方式。第2章 数据在计算机中的表示计算机的基本功能是对数据进行运算跟加工处理。 计算机中的数据有两类：一类是数值数据，另一类 是非数值数据，无论是数值数据还是非数值数据， 在计算机中都是用二进制代码表示的。本章重点讨 论各种数制及数制之间的转化方式，了解补码的概 念跟求补码的方式，了解溢出的概念跟判断有符号 数及无符号数的溢出方法。2.1 数制2.1.1 十进制数（Decimal number） 2.1.2 二进制数(Binary number) 主要特点是： 1.它只有两个不同的数码，即“0”和“1”。 2.它是逢2进位的。

如对十进制数1＋1＝2，而对二进制数1＋1＝10B。 2.1.3 八进制数（Octal number ） 主要特征是： 1．它有八个不同的数码，即0～7，它是逢“八”进位的。 2.1.4 十六进制数（Hexadecimal number） 主要特征是： 1.它有16个不同的数码，即0～9，A～F。它与十、二、八进制数之间的关系见表2–1. 2.它是逢“十六”进位的。2.1.2 二进制数(Binary number)主要特征是： 1.它只有两个不同的数码，即“0”和“1”。2.它是逢2进位的。如对十进制数1＋1＝2，而对二进制数1＋1＝ 10B。二进制数可通过按权相加法，化为十进制数，如： 1111.11B=1×23+1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2 =8+4+2+1+0.5+0.25 =15.75D一般地说，任意一个二进制数N（正的，或负的），可以表示为： N=±(Kn-1×2n-1+ Kn-2×2n-2+…+ K0×20+ K-1×2-1+ K-2×2-2+…+ Km×2-m) 其中Kj只能取1或0，由是由具体的数N确定。m、n为正整数。“2” 是二进制的基数，表示“逢2进1”，故称二进制，见表1–12.2数制间的转换1.二进制数转换为十进制数 这种转化十分简单，只要将二进制数按“权”展开相加即可。

例如：11001.1001B=1×24+1×23+0×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+0×23+1×2-4=16+8+1+0.5+0.0625=25.5625D 转换的规则就是要算出二进制数某一位为“1”时，该位权重 对应的十进制数，然后将这种数相加，即按“权”相加。 2.十进制数转换为二进制数 十进制数转换为二进制数，要把整数部分跟小数部分别转换， 然后再相加就能。 3、 八进制数和十进制数之间的互相转化 4、 十六进制数与十进制数之间的相互转化2.3 二进制数的运算规则二进制数只有0、1两个数码，它的加、减、乘、除等运算规则应 比十进制数的运算规则简洁得多。2.3.1 加法规则1．0+0=0 2．0+1=1 3．1+0=1 4．1+1=102.3.2 减法规则1．0-0=0 2．0-1=1 （向相邻高位借位1只是2）3．1-0=1 4．1-1=02.3.3 乘法规则1．0×0=0 2．0×1=0 3．1×0=0 4．1×1=02.3.4 除法规则除法是加法的逆运算。与十进制相类似，可以从被除数的更高位 检查，并定出必须达到除数的位数。找到这个位数时，商记1， 并且将选定的被除数去减除数。

然后，将被除数的下一位下移 位到余数上；若余数够减，则商为1，余数乘以乘数，这们反 复进行，直至全部被除数的位都下移完为止。2.4 计算机中数的定点与浮点表示在上面的讨论中，没有涉及小数点在机器中怎样表示的难题， 而实际上计算机处理的数据大部分是具有小数的。在计算机 中常采用两种方式表示数据，一种是定点表示法，另一种是 浮点表示法。2.4.1 定点表示法2.4.2 浮点表示法2.4.3 定点表示跟浮点表示和非常2.5 原码、补码和异或2.5.1 机器数与真值通常，数的正负是用符号“+”、“-”来表示的。在微机中无法 表示正负号，常将符号数字化，即用0表示正，1表示负。我 们一般把符号数字化了的数，称为机器数。数，称为真值。机器数常用三种方式表示，即原码、补码和异或，下面对这三 码制进行讨2.5.2 原码（true form）在用二进制原码表示的数中，符号位为0表示负数，符号位为1 表示负数，其余各位表示尾数本身，称为原码表示法。2.5.3 补码（two’s complement ）补码表示法，可以把负数转化为正数，使乘法转换为减法， 从而可使正、负数的加减运算转换为单纯的负数相加运算。

2.5.4 反码（one’s complement ）2.5.5 利用模的概念能直接对字长表示范围八、十六进制的 负数直接 求异或2.6 常用编码2.6.1 二一十进制码（BCD码）这种编码方法的特征是保留了十进制数的权，而数字则用二进 制数码0和1的组合来表示。常见的BCD码（8421码）2.6.2 ASCII码ASCII码是中国信息交换标准委员会制定的7位字符编码，它 是现在常见的一种编码，见表2-4。ASCII码用7位二进制代 码表示一个字符。计算机中常用一个字节（八位二进制）来 存放一个字符的ASCII码，其中7位是ASCII码本身，最高位 可用来设校验码。从表中可以查出某一字符ASCII码值。2.6.3 逻辑数据逻辑数据是用一位二进制数来表示的，因为一位二进制数只 具有两种可能的值：0或1，可以直接表示事物相对立的两个 方面。2.6.4 汉字编码1.汉字输入编码 2.汉字内码 3.汉字字模码?掌握定点补码加法和乘法的方式； ?理解溢出的概念跟评估方式； ?掌握基本的二进制数的运算以及乘法电路； ?掌握快速进位的原理； ?掌握定点运算器的构成和基本构架； ?掌握逻辑与、逻辑或、逻辑非运算的概念； ?掌握各类移位操作的概念跟移位结果的推导 。第3章 运算方式跟运算器3.1 定点加、减法运算3.1.1 定点补码的加减法1．定点补码的乘法运算规则：[X]补+[Y]补=[X+Y]补 （mod 2n） 式中：-2n-1≤X