书城计算机网络计算机应用基础案例教程
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第3章 认识计算机(2)

=8+2+1+0.5+0.125=11.625

143.65Q=1×82+4×81+3×80+6×8—1+5×8—2

=64+32+3+0.75+0.078125=99.828125

32CF.4BH=3×163+2×162+12×161+15×160+4×16—1+11×16—2

=12288+512+192+15+0.25+0.04296875=13007.29296875

2A4EH=2×163+10×162+4×161+14×160=10830

2、十进制数转换成R进制数

十进制数转换成R进制数时,整数与小数的转换方法不同。

(1)整数转换方法:除基取余法,即采取除以基数R取余数直到商为零,并将所得到的余数倒序排列。

如:205=11001101B205=315Q205=CDH

(2)小数转换方法:乘基取整法,即采取乘以基数取整数,直至乘积的小数部分为零或满足精度为止,并将每次乘以基数后所得的整数顺序排列。

如:0.8125=0.1101B0.8125=0.64Q0.8125=0.DH

(3)任意十进制数转换为非十进制数。当一个十进制数带有整数及小数部分时,整数、小数分别按前述方法转换,小数点位置不变。

如:205.8125=11001101.1101B205.8125=315.64Q205.8125=CD.DH

3、二、八、十六进制数之间的相互转换

这三种进制之间的转换规则如下。

(1)二进制转换成八进制:以小数点为基准,整数部分从右向左、小数部分从左向右,按每三位二进制数一组转换成一位八进制数,不足部分补零。每组二进制数按权为4、2、1方式相加展开。

(2)二进制转换成十六进制:以小数点为基准,整数部分从右向左、小数部分从左向右,按每四位二进制数一组转换成一位十六进制数,不足部分补零。每组二进制数按权为8、4、2、1方式相加展开。

(3)八进制转换成二进制:以小数点为基准,按每位八进制数转换成三位二进制数的原则进行,而每位八进制数转换时按“除基取余法”进行。

(4)十六进制转换成二进制:以小数点为基准,按每位十六进制数转换成四位二进制数的原则进行,而每位十六进制数转换时也按“除基取余法”进行。

(5)八进制与十六进制数相互转换时,一般以二进制数作桥梁转换。

如:10110101.1011B=010110101.101100B=265.54Q

110011.110110B=110011.110110B=63.66Q

11110110101.10101B=011110110101.10101000B=7B5.A8H

110011.110110B=00110011.11011000B=33.D8H

72.26Q=111010.010110B=00111010.01011000B=3A.58H

9F.8H=10011111.1000B=010011111.100000B=237.4Q

转换时,只要熟记0~7对应的三位二进制数(见表1—1)和0~F对应的四位二进制数(见表1—2)就会很方便地实现转换,并且转换后,数的正负不变。

任务2学习计算机中的编码

数字、字母、符号、汉字等信息通称为数据。能够进行算术运算且得到明确数值概念的信息称为计算机数值数据,其余的信息称为非数值数据。送入计算机的数据,必须转换成二进制数据才能被计算机接受、存储及进行算术运算或逻辑运算,因此必须对数据进行编码。

1.字符编码

(1)字符:数字、字母、通用符号和控制符号统称为字符。

(2)字符编码:用来表示字符的二进制代码称为字符编码,字符编码有多种形式。

(3)ASCII码:国际上普遍采用的一种字符编码是美国标准信息交换代码(AmericanStandardCodeforInformation Interchange),简称ASCII码,它包括7位代码,见表1—3。

ASCII码共4类128个常用字符,包括以下内容。

(1)数字0~9。

(2)字母52个:26个大写英文字母和26个小写字母。

(3)通用符号32个:如*、:、%、=等。

(4)控制符号34个:如ESC、CR等。

要确定一个数字、字母、符号或控制字符的ASCII码,可在表中先查出它的位置,然后确定它所在位置对应的行和列。根据行数可确定被查字符的低4位编码(B4B3B2B1),根据列数可确定被查字符的高3位编码(B7B6B5)。将高3位编码与低4位编码连在一起就是要查字符的ASCII码。例如,字母“F”所在的位置是行编码为0110,列编码为100,字母“F”的ASCII码为1000110B=46H;数字“4”所在的位置是行编码为0100,列编码为011,其ASCII码为0110100B=34H。

当微型机采用7位ASCII码作机内码时,每个字节的8位只占用7位,而把最左边的1位(最高位)置为0。由此可见,7位ASCII码在作机器的内部码时,表示每个字符的字节,其最高位都是0。

2.数字编码

(1)数字编码:指的是十进制数的二进制码的组合形式。

(2)BCD码计算机输入输出的数据常用十进制,而计算机内部运算是采用二进制,因此十进制数必须用二进制数形式表达。用四位二进制数表示一位十进制数的编码,称为二进制编码的十进制数,简称BCD码,BCD码有很多种,其中最常用的是8421码,它的4个二进制位从左向右每位的权值分别是8、4、2、1,用二进制数0000~1001十个编码分别表示十进制数的0~9,而1010、1011、1100、1101、1110、1111六个编码是8421码的非法编码。8421码和十进制的对应关系,见表1—4。

3.汉字编码

汉字的历史源远流长,世界四分之一的人口使用汉字,汉语被联合国列为法定六种正式语言和工作语言之一。近年来我国为了推广计算机的应用和加强国际交流,颁发了一系列有关中文信息处理标准。

(1)国标码:1981年,我国制定了中华人民共和国国家标准《信息交换用汉字编码字符集——基本集》,代号为:“GB2312—80”,这种编码简称为国标码。在国标码符号集中收录了汉字和图形符号共7445个,其中一级汉字3755个,以汉语拼音顺序排列;二级汉字3008个,以偏旁部首顺序排列。图形符号682个。以后又相继颁发了几个辅助集,其中包括3个辅助繁体字集。

国标码将所有汉字及符号组成了一个94×94的矩阵,每一行称为一个“区”,每一列称为一个“位”,这样便组成了一个94区(编号从01到94)、每个区有94个位(编号也是从01到94)的汉字字符集。一般符号占1区到10区,一级汉字占16区到55区,二级汉字占56区到87区。一个汉字所在的区号和位号就构成了该汉字的“区位码”。在区位码中,高两位为区号,低两位为位号,所以一个区位码可唯一确定一个汉字或符号。

GB2312—80规定每个汉字、图形符号都用两个字节表示,每个字节只使用低七位编码,因此最多能表示128×128=16384个汉字。

(2)区位码:由于信息传输的原因,每个汉字的区号和位号必须加上20H之后,它的相应的二进制代码才是它的国标码,即区位码=国标码—2020H。

(3)机内码:汉字机内码是指在计算机中表示汉字的编码。不管用户采用什么样的方法输入汉字,都将转换为此编码存储于计算机内存中。常用的汉字机内码为两字节长的代码,它是在相应国标码的每个字节最高位上加“1”,即机内码=国标码+8080H。

例如,“啊”字的区位码是1601(GB2312—80中的第一个汉字,区号为16,列号为01,其十六进制是1001H),则它的国标码是3021H,其汉字机内码是B0A1H。

即:1001H(区位码)+2020H=3021H(国标码)

3021H(国标码)+8080H=B0A1H(机内码)

子项目3熟悉计算机系统组成

一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。计算机通过执行程序而完成相应的操作。计算机工作时必须软、硬件协同工作,二者缺一不可。

硬件(Hardware)是构成计算机的物质基础,是看得见、摸得着的一些实实在在的有形实体。它是计算机能够运行的物理基础,计算机的性能,如运算速度、存储容量、计算精度、可靠性等,很大程度上取决于硬件的配置,只有硬件而没有软件支持的计算机称为裸机。

软件(Software)是指使计算机运行时所需要的程序、数据和有关的技术文档资料。软件是计算机的灵魂,是用户和计算机之间的桥梁,它可以使计算机更好地发挥其功能。随着计算机应用的不断发展,计算机软件迅速丰富和发展起来,形成了极为宝贵的知识资源。

当前,计算机的硬件和软件正朝着互相渗透、互相融合的方向发展,在计算机系统中已没有一条明确的硬件与软件的分界线了。原来一些由硬件实现的操作已可以改由软件来实现,这样的做法称为硬件软化,它可以增强系统的功能和适应性;同样,原来由软件实现的操作也可以改为由硬件来实现,称为软件硬化,它可以显著降低软件时间的开发。由此可见,硬件和软件的分界面是浮动的,对于程序设计人员来说,硬件和软件在逻辑上是等价的。

既然硬件和软件不存在一条固定的一成不变的界限,那么今天的软件可能就是明天的硬件,反之亦然。必须根据价格、存储容量、可靠性等诸多因素综合考虑,以确定哪些功能由硬件实现,哪些功能由软件实现更经济。一个完整的计算机系统的组成如图1—2所示。

任务1了解硬件系统

到目前为止,不管计算机为何种机型,也不论其外形有何差别,都是基于“存储程序和程序控制”的原理,这一原理是由美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1946年最先提出的,所以又称这类计算机为冯·诺依曼计算机,该计算机的硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大功能部件构成,如图1—3所示。各功能部件的作用简述如下。

1.控制器(Controller)

控制器是整个计算机的指挥中心,它的主要功能是按照人们预先确定的操作步骤,控制计算机各部件有条不紊地工作。

控制器从主存中逐条地取出指令进行分析,根据指令的不同来安排操作顺序,向各部件发出相应的操作信号,控制它们执行指令所规定的任务。

控制器中主要包括时序控制信号形成的部件和一些专用的寄存器。

2.运算器(ALU)

运算器是对信息进行处理和运算的部件,经常进行的运算是算术运算和逻辑运算,因此运算器的核心是算术逻辑运算部件(Arithmetic and Logical Unit),简称ALU。运算器中还有若干个寄存器,它们用来暂存操作数,寄存器的存取速度比存储器的存取速度快得多。

3.存储器(Memory)

存储器是计算机的记忆部件,用来存放当前计算机运行所需的数据和程序。

存储器由若干存储单元组成,所谓的存储单元是指为区分数据在存储器中的存放位置,将存储器划分成的基本存储单位。每个存储单元可以存放8位(bit)二进制数,称为一个字节(Byte),所以存储器的容量是以字节为基本单位的。在不同字长的计算机系统中,一次可以对内存的一个单元、两个单元、四个单元或更多个单元进行访问。

存储器的存储容量是指存储器中包含的字节数,通常用KB、MB、GB、TB作为存储容量的单位,其中:

1KB=1024Byte,1MB=1024KB,1GB=1024MB,1TB=1024GB

为了识别存储器中不同的存储单元,分别给每个存储单元从0开始的整数编号,这个编号称为地址,找到地址也就找到了相应数据的存放位置。中央处理器就是按这个地址来存(写入)、取(读出)存储器中的数据的。

计算机中的存储器又分为内存储器和外存储器。

(1)内存储器:简称内存,又称主存,是由半导体存储器组成的。它的存取速度比较快,但由于价格及计算机体积上的原因,其容量不可能无限大。随着计算机档次的提高,内存容量也越来越大。

内存储器按其工作方式的不同,可分为随机存储器RAM(Random Access Memory)和只读存储器ROM(Read Only Memory)。

RAM主要用来存放各种现场的输入、输出数据、需要执行的程序、中间计算结果及与外存交换的信息等。其可以随机写入或随机读取数据,并且一次写入可多次读出,但数据不能长期保留,当系统发生断电时,所存数据立即消失。

ROM在其工作的过程中具有只能读出所存信息,不能随机写入,所存信息不会因断电而消失的特点。ROM中的信息一般由厂家在制作时用特殊的方法固化在里面,其内容一般不能被修改。因此,ROM常用来存放一些重要的、且经常使用的程序,如开机检测程序等。

(2)外存储器:简称外存,又称辅助存储器。它不但弥补了内存储器容量的不足,而且是一种“永久”性存储器,主要用于保存暂时不用但又需长期保留的程序和数据。外存储器不能与CPU直接进行数据交换,但可在控制器控制下,与内存成批交换数据。外存的存取速度相对来说较慢,但存储容量大,且外存的价格比较便宜,因此外存是必不可少的辅助存储器。外存储器目前使用最多的是磁表面存储器(如磁盘)和光存储器(如光盘)及可移动的U盘。

(3)高速缓存(Cache):它是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片,主要用于解决CPU和内存之间的速度冲突问题。

4.输入设备(Input device)

输入设备是将要处理的数据送入计算机的设备。通过输入设备可将计算机中使用的解题程序和原始数据输入存储器保存,然后由计算机进行各种处理。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、数码摄像头(见图1—4)、数码摄像机(见图1—5)、数码像机(见图1—6)、数字化仪、手写笔等。

键盘是用来向计算机输入信息的主要设备之一。在使用键盘时,用户配合观察显示屏幕上的光标位置,输入需要的字符或数字。每当键盘上按下一个按键或多个按键时,键盘内的电路根据按键位置,把字符转换成一种预先规定的二进制码送到主机,主机接收后再送回显示器供用户观察。

5.输出设备(Output device)