【文章內容簡介】 二進制數的特點是 (1)二進制數的物理表示容易實現。二進制數中只有 0和 1兩個數字符號，很容易利用具有兩種穩(wěn)定物理狀態(tài)的元件和電路來表示。容易被計算機識別，抗干擾性強，可靠性高。 (2)二進制數的運算規(guī)則很簡單。很容易在計算機中實現，并使運算電路大大簡化。 (3)算術運算與邏輯運算容易溝通。 169。南昌大學計算中心 51 2021/6/16 ?在十六進制數中，基數為 16，需要用 16個數字符號來計數，為此通常借用 A,B,C,D,E,F六個英文字母分別代表 10， 11， 12， 13， 14， 15這六個數。故十六進制所用的數字符號是： 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7，8， 9， A， B， C， D， E， F。 ?計數規(guī)則是 “ 逢十六進一 ” ，即 F＋ 1＝ 10； FF＋ 1＝100； ? ，各位權用 16ｊ 表示。 ?任何一個十六進制數的值都可以用它的按位權展開求和得。例如：十六進制數 2B9的數值是： (2B9)16＝ 2B9H=2 162＋ 11 161＋ 9 160＝ (697)10 169。南昌大學計算中心 52 2021/6/16 ?在八進制數中，基數為 8，需要用 8個數字符號來計數，即用 0,1,2,3,4,5,6,7八個數字符號來計數，計數規(guī)則是 “ 逢八進一 ” ，各位權用 8ｊ 表示。 169。南昌大學計算中心 53 2021/6/16 ?不同數制間的轉換，就是對同一數值的數，從一種數制的表示形式換算成另一種數制的表示形式。因此以下對十進制、二進制、十六進制、八進制之間的相互轉換的方法作些介紹。 169。南昌大學計算中心 54 2021/6/16 ?(1)二進制數轉換為十進制數 將二進制數各位數字 (0和 1)乘以該位的位權，乘積相加，其和就是對應的十進制數。例如，求 ()2對應的十進制數。 ()2＝ 1 25 ＋ 1 24＋ 1 22 ＋1 21＋ 1 21＋ 1 22＝ ()10 169。南昌大學計算中心 55 2021/6/16 ?(2)十進制數轉換為二進制數 將整數部分和小數部分分別進行轉換，然后用小數點將兩部分連接起來。 ①整數部分的轉換采用 “ 除 2取余 ” 法。將被轉換的十進制數連除以 2，直至商為 0，每次相除所得的余數按相反的次序排列起來就是對應的二進制數。即第一次除 2所得的余數排在整數的最低位，最后一次相除所得余數是最高位。 169。南昌大學計算中心 56 2021/6/16 例如：將十進制數 53轉換成二進制數。按 “ 除 2取余 ” 法進行如下： 53247。 2＝ 26 余 1 第一次除得的余數 (即最低位 ) 26247。 2＝ 13 余 0 13247。 2＝ 6 余 1 6247。 2＝ 3 余 0 3247。 2＝ 1 余 1 1247。 2＝ 0 余 1 最后一次除得的余數 (即最高位 ) 所以 (53)10＝ (110101)2 169。南昌大學計算中心 57 2021/6/16 ② 小數部分的轉換采用 “ 乘 2取整 ” 法。將被轉換的十進制數連乘以 2 ，每次相乘后所得的乘積的整數部分就是對應的二進制數。第一次乘積所得整數部分是二進制小數的最高位，以下依次類推，直到剩下的純小數為零或達到所要求的精度為止。 例如：將十進制小數 數。按 “ 乘 2取整 ” 法進行如下： 169。南昌大學計算中心 58 2021/6/16 2＝ 整數部分為 1 ,小數的最高位 2＝ 0 2＝ 1 2＝ 1 ?? 若最后的純小數部分不為零，則所得的二進制小數的值是近似的。若精度不滿足還可繼續(xù)做下去，直到所需的精度為止。 故 ()10≈() 2 綜合上面兩個例題可得 ()10≈() 2 169。南昌大學計算中心 59 2021/6/16 、十六進制數的轉換 ?因為二進制數與八進制數、十六進制數存在特定的關系，三位二進制數正好相當于一位八進制數，四位二進制數正好相當于一位十六進制數，所以它們之間的轉換很容易實現。 ①二進制數轉換為八進制數。將二進制數從小數點起，向左和向右每三位分為一組 (不足三位的補 0)，然后分別寫出每組相應的八進制數，即可得到所求的結果。 例如：將二進制數 制數。 ()2＝( (010)(010)(110)(101).(011)(110))2＝ ()8 169。南昌大學計算中心 60 2021/6/16 ② 二進制數轉換成十六進制數。與前述類似，從小數點兩邊開始向左和向右每四位分成一組 (不足四位的補 0)，然后分別寫出每組的相應的十六進制數，即可得到所求的結果。 例如：將上題中的二進制數轉換成十六進制數。 ?()2＝((0100)(1011)(0101).(0111)(1000))2＝()16＝ 169。南昌大學計算中心 61 2021/6/16 ③ 八進制數、十六進制數轉換為二進制數。只需將每位八進制數或十六進制數寫成三位二進制數或四位二進制連接在一起就是對應的二進制數。整數最前面的 0和小數最后面 0可以去掉。 例如： ()8＝((010)(011)(111).(001)(011))2＝()2 ＝((0011)(1110)(0011).(0010)(1001))2＝()2 169。南昌大學計算中心 62 2021/6/16 、十六進制數之間的轉換 ?① 十進制數轉換為八進制數、十六進制數。方法與十進制數轉換成二進制數類似。它是對于整數部分采用 “ 除 8或 16取余 ” 法，小數部分采用 “ 乘 8或 16取整 ” 法，再通過小數點連接起來。 ?② 八進制數、十六進制數轉換為十進制數。方法與二進制數轉換成十進制數類似，也是將八進制數或十六進制數各位數字乘以該位位權，乘積相加，其和就是對應的十進制數。 169。南昌大學計算中心 63 2021/6/16 字符 ASCII碼 ?目前國際上最流行的字符編碼是 “ 美國信息交換標準碼 ” （ American Standard Code for Information Interchange），簡稱為 ASCII碼。它也是通訊領域中使用的一種編碼。 ?ASCII碼有 7位版本的 ASCII碼和 8位版本的 ASCII碼兩種。 ?國際上通用的 ASCII碼是一種 7位碼，即每個字符的 ASCII碼由七位二進制數組成。這種 ASCII碼版本 10個阿拉伯數字、 52英文大小寫字母、 32個標點符號和運算符以及 34個控制碼，總共 128個字符。見書 P21表 12所示。 169。南昌大學計算中心 64 2021/6/16 采用 ASCII編碼來表示具有一定形狀和意義的字符，便于在計算機或其它設備中存貯、傳送和進行處理。當需要恢復它原來的形狀 (如顯示、打印等 )或產生其作用時，可通過相應的設備再變成字符或產生相應的控制作用。從以上的介紹看到，在計算機內部，數值、字符都是用二進制數或代碼來表示的。其實計算機內所有的信息，包括數據、程序以至于漢字、圖像和聲音等，也都是以二進制數或代碼的形式來表示的。 大學計算機基礎與應用 計算機系統(tǒng)組成 169。南昌大學計算中心 66 2021/6/16 ? 計算機系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。 計 算 機 系 統(tǒng) 硬件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng) 169。南昌大學計算中心 67 2021/6/16 ?硬件系統(tǒng)是構成計算機系統(tǒng)的各種物理設備的總稱。 硬 件 系 統(tǒng) 主 機 外 部 設 備 CPU 內存儲器 運算器 控制器 輸入設備 外存儲器 輸出設備 只讀存儲器 (ROM) 隨機存儲器 (RAM) 鍵盤、鼠標、掃描儀等 硬盤、軟盤、光盤、 U盤等 顯示器、打印機、音箱等 169。南昌大學計算中心 68 2021/6/16 ? 軟件系統(tǒng)是為了運行、管理和維護計算機而編制的程序和各種文檔的總和 軟 件 系 統(tǒng) 系 統(tǒng) 軟 件 應 用 軟 件 操作系統(tǒng) 語言處理程序 DOS、 WINDOWS、 UNIX等 編譯、解釋、匯編程序等 系統(tǒng)服務程序 數據庫管理程序 實時控制軟件 監(jiān)控、檢測、調試、連接編輯程序等 Oracle、 Sybase、 IBM DB2等 文字處理軟件 表格處理軟件 輔助設計軟件 硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分缺一不可。 169。南昌大學計算中心 69 2021/6/16 計算機硬件系統(tǒng)組成 計算機是自動化的信息處理裝置， 它采用了 “ 存儲程序 ” 原理。 這一原理是 1946年由美籍匈牙利數學家馮 諾依曼提出的，其主要思想如下： ?① 計算機硬件由五個基本部分組成：運算器、控制器、存儲器、 輸入設備和輸出設備。 ?② 采用二進制。 ?③ 程序和數據一樣存放在存儲器中。 這一原理確定了計算機的基本組成和工作方式，如書 P23圖 12所示。 169。南昌大學計算中心 70 2021/6/16 計算機硬件系統(tǒng)組成 輸入設備 存儲器 輸出設備 運算器 控制器 CPU 用戶輸入 用戶 控制線 地址線 數據線 169。南昌大學計算中心 71 2021/6/16 當代的計算機系統(tǒng)都無一例外地由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部件組成。 ① 運算器 它是對信息進行加工和處理（主要是算術和邏輯運算）的部件。運算器是由能進行簡單算術運算（如加、減等）和邏輯運算（如與、或、非運算等）的運算器件及若干用來暫時寄存少量數據的寄存器、累加器等組成。 ②控制器 控制器是計算機的神經中樞和指揮中心。它要根據用戶通過程序所下達的加工處理任務，按時間的先后順序，負責向其它各部件發(fā)出控制信號，并保證各部件協調一致地工作。它主要由指令寄存器、譯碼器、程序計數器、操作控制器等組成。 169。南昌大學計算中心 72 2021/6/16 ③ 存儲器 存儲器是計算機的記憶和存儲部件。計算機中的全部信息， 包括輸入的原始信息，經計算機初步加工后的中間信息和最后處理的結果信息都記憶或存儲在存儲器中。除這些信息處還存放著如何對輸入的數據信息進行加工處理的一系列指令所構成的程序。 ④輸入設備和輸出設備 它們連同外（輔）存儲器， 統(tǒng)稱計算機系統(tǒng)硬件組成中的外部設備，簡稱外設。 169。南昌大學計算中心 73 2021/6/16 計算機系統(tǒng)的存儲器一般應包括兩個部分：一個是包含在計算機主機中的主（內）存儲器，簡稱內存，它直接和運算器、控制器及輸入輸出設備聯系，容量雖小，但存取速度快，一般只存放那些急需要處理的數據或正在運行的程序；另一個是包含在外設中的外（輔）存儲器，簡稱外存，它間接和運算器、控制器聯系，存取速度雖慢，但存儲容量大，是用來存放大量暫時還不用的數據和程序。一旦要用時，就按指令的要求，事先調入內存，用完后再放回外存。 169。南昌大學計算中心 74 2021/6/16 (1)主 (內 )存儲器 目前，主（內）存儲器是由半導體器件構成，從使用功能上分，有隨機存取存儲器 RAM（又稱讀寫存儲器）和只讀存儲器 ROM。從物理結構上分，則有單極性和雙極性兩種。單級性存儲器是用 MOS器件做成的，它的特點是集成度高、功耗小、 存儲速度低。雙極性存儲器是用 TTL器件做成的，它的特點是存儲速度快、集成度低、功耗較大。在微型計算機中使用的存儲器主要是單極性的 MOS存儲器 。 隨機存取存儲器中分靜態(tài) RAM和動態(tài) RAM兩種。 169。南昌大學計算中心 75 2021/6/16 (2)外 (輔 )存儲器 主存的最大特點是存取速度快，但容量小、體積大、價格貴。而外存儲器的特點是容量大、價格低、速度慢。所以取長補短。外存儲器按存取方式可分順序存取存儲器和直接存取的存儲器。關于存儲器，常用到以下兩個術語： ?①位（ Bit） 每一個能存儲 0或 1的物理單元稱為一個二進制位。 ?②字節(jié)（ Byte） 簡寫為 B，通常每 8個二進制位組成一個字節(jié)。存儲器的容量一般用 KB、 MB、 GB、 TB來表示，它們之間的換算關系如下： 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB