【正文】 算機 、 大 /中型計算機 、 小型計算機 、 微型計算機 、 工作站 、 服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)計算機等種類 。 無論按哪一種方法分類 ， 各類計算機之間的主要區(qū)別是運算速度 、存儲容量及機器體積等 。 雖然各類計算機在性能上 、 用途上 、 規(guī)模結(jié)構(gòu)上有所不同 ， 但它們都具備以下一些特點 。目前的巨型機運算速度已達到每秒幾百億次運算 ， 微機也可達到每秒億次以上 。 字長越長 ， 其精度越高 。 計算機存儲器有內(nèi)存和外存之分 ， 目前 ， 微型計算機的內(nèi)存容量一般可以達到 512MB且可以進一步擴展 ， 外存 （ 如硬盤 ） 容量可以達到十 GB甚至上百 GB。 5． 具有自動控制能力 計算機內(nèi)可以存儲程序 ， 計算機可以在人們事先編制好的程序的控制 下自動地完成各種操作 ， 無需人工干預(yù) 。 按照應(yīng)用的領(lǐng)域計算機的用途歸納起來可分為以下幾個方面 。 如人造衛(wèi)星軌跡的計算 。 據(jù)統(tǒng)計 ， 全世界計算機用于數(shù)據(jù)處理的工作量占全部計算機應(yīng)用的 80%以上 。 目前廣泛應(yīng)用于鋼鐵工業(yè) 、 石油工業(yè) 、 醫(yī)藥工業(yè)等 。 5． 人工智能 人工智能是用計算機模擬或部分模擬人類的智能 ， 一般是指模擬人腦進行演繹推理和采取決策的思維過程 。 返回 計算機科學與技術(shù) 專業(yè)的知識結(jié)構(gòu) 計算機科學技術(shù)學科經(jīng)歷半個多世紀的迅猛發(fā)展 ， 已成為比較完備的學科體系 ， 衍生了許多相對獨立的方向和分支 。 1． 應(yīng)用層 應(yīng)用層是與計算機應(yīng)用領(lǐng)域或用戶最接近的層面 ， 它包括人工智能應(yīng)用與系統(tǒng) ， 信息 、 管理與決策系統(tǒng) ， 計算可視化 ， 科學計算等計算機應(yīng)用的各個方向 。 它包括軟件開發(fā)方法學 、 計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 、 程序設(shè)計科學 、 計算機體系結(jié)構(gòu) 、 電子計算機系統(tǒng)基礎(chǔ) 。 它主要包括計算理論和高等邏輯等內(nèi)容 。計算機處理的對象就是數(shù)據(jù)，在計算機中數(shù)值，字符、聲音、圖形、圖像等都是數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)在計算機中是如何表示的？有哪些要求？ 1．數(shù)制的概念 按進位的原則進行計數(shù)叫進位計數(shù)制，簡稱 數(shù)制 。 基數(shù)： 所謂某數(shù)制的基數(shù)是指該數(shù)制中允許選用的基 本數(shù)碼的個數(shù)。 位權(quán)： 一個數(shù)碼處在數(shù)的不同位置時，它所代表的數(shù) 值是不同的。 位權(quán)的大小是以基數(shù)為底 ， 數(shù)碼所在位置的序號為指數(shù)的整數(shù)次冪 。 例如 ， 十進制數(shù) ： = 1 103+5 102+4 101+8 100+ 3 101+6 102+8 103+7 104 計算機的運算基礎(chǔ)是二進制 ， 計算機中采用二進制 ，而不采用十進制 ， 這是因為： （ 1） 二進制的數(shù)碼 0和 1， 用電子器件極易實現(xiàn) 。 （ 3） 二進制數(shù)只有兩個狀態(tài) ， 數(shù)字的傳輸和處理不容易 出錯 ， 計算機工作的可靠性高 。 2． 常用的數(shù)制 在計算機科學技術(shù)中常用的數(shù)制有： 十進制 、 二進制 、 八進制和十六進制 。 二進制不便于書寫 ， 通常用八進制或十六進制來書寫 ， 因此計算機學科引入了 八進制和十六進制 。 無論是哪一種數(shù)制 ， 采用位權(quán)表示法的數(shù)制有四個重要的特征： ★ 逢 R進一 （ R為基數(shù) ） 。 ★ 數(shù)字的總個數(shù)等于基數(shù) 。 ★ 最大的數(shù)字比基數(shù)小 1。 ★ 每個數(shù)字都要乘以基數(shù)的冪次 ， 該冪次由每個數(shù) 字所在的位置決定 。 a1…… am 均可表示為如下按權(quán)展開式形式： N = an an1 … .. a1 a0 基數(shù)為 10，位權(quán)為 10 i。 基數(shù)為 2， 位權(quán)為 2 i。 對于二進制數(shù) ， 小數(shù)點向右移一位 ， 數(shù)值就擴大 2倍 ， 例如： =10 ()；反之 ， 小數(shù)點向左移一位 ， 數(shù)值就縮小 2倍 。 另外 ， 若個位數(shù)是 1， 則此二進制數(shù)就是奇數(shù) ， 如 11， 11101， 110001等都是奇數(shù) ， 若個位數(shù)是 0， 則此數(shù)就是偶數(shù) ， 如 110， 111010， 11000等都是偶數(shù) 。 [例 ] （ 1001） 2 （ 110） 2 = ？ 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 + 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 即： （ 1001） 2 （ 110） 2 =（ 110110） 2 相當于十進制數(shù) 9 6=54。 基數(shù)為 8， 位權(quán)為 8 i。 基數(shù)為 16， 位權(quán)為 16 i。 3． 各種數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換 將數(shù)由一種數(shù)制轉(zhuǎn)換成另一種數(shù)制稱為數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 。 [例 ] 將二進制數(shù) 。 （ ） 2 = 7 82 + 6 81 + 3 80 + 2 81 + 4 82 = 448 + 48 + 3 + + = （ 499. 3125） 10 [例 ] 將十六進制數(shù) B2F轉(zhuǎn)換成十進制數(shù) 。 ★ 十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成非十進制整數(shù) 將十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進制整數(shù)采用 “ 除基取余法 ” 。 [例 ] 將十進制整數(shù) 125轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進制 整數(shù) 。 16 125 余數(shù) 16 7 13 （ D） 0 7 則得： （ 125） 10 = （ 7D） 16 [例 ] 將十進制整數(shù) 125轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的八進制整 數(shù) 。 即：將十進制小數(shù)及此期間產(chǎn)生的積小數(shù)部分逐次乘以需轉(zhuǎn)換為數(shù)制的基數(shù) ， 直到積的小數(shù)部分為零為止或達到一定精度為止 ， 并記下每一次相乘所得到的整數(shù)部分 ， 按照從前往后的次序 ， 將各整數(shù)部分記作 k–1 k2…… km ， 從而構(gòu)成轉(zhuǎn)換后對應(yīng)的非十進制小數(shù) 。 整數(shù)部分 16 3750 + 625 10 (A) 則得： （ 0. 625） 10 =（ 0. A） 16 [例 ] 將十進制小數(shù) 。 [例 ] 將十進制數(shù) 因為 （ 125） 10 =（ 1111101） 2 （ ） 10 =（ ） 2 所以 （ ） 10 =（ ） 2 （ 3）二進制與八進制、十六進制之間的轉(zhuǎn)換 由于一位八進制數(shù)對應(yīng) 3位二進制數(shù)，一位十六進制數(shù)對應(yīng) 4位二進制數(shù)，于是二進制數(shù)與八進制數(shù)、十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換比較簡單。 若把二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)，只須以小數(shù)點為界，將整數(shù)部分從右向左每 3位一組，最高一組不足 3位時，在最左端添 0補足 3位，小數(shù)部分從左向右，每3位一組，最低一組不足 3位時，在最右端添 0補足 3位，然后，將各組的 3位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的一位八進制數(shù)即可。 [例 ] 將二進制數(shù) 八進制數(shù)。 （ ） 8 = 101 111 110 . 011 010 則得： (576. 32) 8 =（ 101111110. 01101） 2 ★ 二進制與十六進制之間的轉(zhuǎn)換 十六進制的基數(shù)是 16，由于 16=24，因此，一位十六進制數(shù)可用 4位二進制數(shù)表示。 反之 ， 若將十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù) ， 只要把每位十六進制數(shù)用對應(yīng)的 4位二進制數(shù)表示即可 。 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 . 1 0 1 1 1 0 0 0 3 6 7 B 8 則得： （ 1101100111. 10111） 2 =（ 367. B8） 16 [例 ] 將十六進制數(shù) 5FD4. A3轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進 制數(shù) 。 數(shù)值型數(shù)據(jù)是指數(shù)學中的代數(shù)值，具有量的含義，且有正負之分、整數(shù)和小數(shù)之分。 在計算機中這些數(shù)據(jù)是如何表示的呢？由于計算機采用二進制，也就是說計算機只識別 0和 1形式的代碼，所以輸入到計算機中任何數(shù)值型和非數(shù)值型數(shù)據(jù)都必須轉(zhuǎn)換為二進制代碼 。 規(guī)定：用 “ 0” 表示“ +” 號 ， 用 “ 1” 表示 “ ﹣ ” 號 。 我們把這種連同數(shù)字與符號組合在一起的二進制數(shù)稱為 機器數(shù) ， 由機器數(shù)所表示的實際值稱為 真值 。 （ 10110101） 2 =（ ﹣ 53） 10 在計算機內(nèi)部 10110101這一串二進制數(shù)代表十進制數(shù) ﹣53 。 設(shè)機器字長為 n位，最高位為符號位，其余 n1位為數(shù)值位。 數(shù) X的原碼記為 [X]原 。 注意： 在原碼表示中 ， 零有兩種表示形式 ， 即： [+0]原 =00000000， [﹣ 0]原 =10000000 原碼所能表示的數(shù)的范圍與機器字長有關(guān) ， 設(shè)機器字長為八位時 ， 最高位為符號位 ， 整數(shù)原碼表示的范圍為 ﹣ 127 ～ +127。 同理 ， 機器字長為十六位時 ， 整數(shù)原碼的范圍為 ﹣ 32767 ～ +32767。 因為 （ 56） 10 =（ 111000） 2 所以 [+56]原 = 00111000 [﹣ 56]原 =10111000 用原碼表示一個數(shù)簡單 、 直觀 ， 與真值之間轉(zhuǎn)換方便 。 但這種表示法對加 、 減法來說運算比較復(fù)雜 ， 不能用它直接對兩個同號數(shù)相減或兩個異號數(shù)相加 。 因為 [+39]原 = 00100111 [﹣ 56]原 = 10111000 0 0 1 0 0 1 1 1 + 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 其結(jié)果符號位為 1表示是負數(shù) ， 真值為 “ 1011111” ，即等于十進制數(shù) “ ﹣ 95” ， 這顯然是錯誤的 。 因此為了計算機中方便進行加 、減法而引入了反碼和補碼表示法 。 數(shù) X的反碼記為 [X]反 。 零的反碼 表示有兩種 ， 即： [ +0]反 = 00000000 [﹣ 0]反 = 11111111 可以驗證 ， 任何一個數(shù)的反碼的反碼即是原碼本身 。 ★ 補碼表示法 補碼：正數(shù)的補碼和原碼相同 ， 負數(shù)的補碼是對該數(shù)的原碼除符號位外各位取反 ， 最末位加 1。 數(shù) X的補碼記為 [X]補 。 零的補碼 表示是唯一的 。 補碼所能表示的數(shù)的范圍也與二進制數(shù)的位數(shù)（ 即機器字長 ） 有關(guān) ， 假設(shè)用八位二進制數(shù)表示時 ，最高位為符號位 ， 整數(shù)補碼表示的范圍為 ﹣ 128 ～ +127。 [例 ] 設(shè)字長為 8， 求十進制數(shù) +56與 ﹣ 56的補碼 。 引入補碼后 ， 加減法都可以用加法來實現(xiàn) ， 即減法變?yōu)榧臃▉磉\算 ， 并且兩數(shù)的補碼之 “ 和 ” 等于兩數(shù) “ 和 ” 的補碼 。 由此可見 ， 計算機中加減法運算都可以統(tǒng)一化成補碼的加法運算 ， 其符號位也參與運算 。 返回 定點數(shù)與浮點數(shù) 在計算機中，參與運算的數(shù)據(jù)，既有整數(shù)，也有小數(shù)，那么在計算機內(nèi)部小數(shù)點是如何表示的呢？ 在計算機系統(tǒng)中，當處理的數(shù)值含有小數(shù)部分時，計算機并不是采用某個二進制位來表示小數(shù)點，而是用隱含規(guī)定小數(shù)點的位置來表示。 1． 定點數(shù) 在機器中 ， 小數(shù)點位置固定的數(shù)稱為 定點數(shù) ， 定點數(shù)根據(jù)小數(shù)點隱含固定位置不同 ， 又分為 定點小數(shù)和定點整數(shù) 。 記作： X0 . X 1 X 2 …… X –m , 定點小數(shù)在計算機中表示的格式如下： 數(shù)值位 符號位 隱含小數(shù)點位置