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第2章 计算机基础知识 武汉理工大学计算机学院 本章内容 2.1 计算机系统组成与工作原理 一个完整的电子计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的。 硬件部件之间的关系图 计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部件组成。 运算器 ALU（arithmetic logic unit），计算机的核心部件。 ALU能直接处理的二进制数据的位数称为字长，字长不仅表示计算机的精度，也反映计算机的处理能力。 字长越大，计算机一次处理信息的能力就越强，精度就越高，运算速度就越快。 控制器 CU（control unit）控制器是计算机的控制中心。 在现代计算机中，往往将运算器和控制器集中在一个集成电路芯片内，称为中央处理器（CPU，Central Processing Unit）。 存储器 存储器是计算机中存放程序和数据的器件。存储器可分为内部存储器（简称内存或主存）和外部存储器（简称外存或辅存）两大类。 一个二进制位（bit）是构成存储器的最小单位。 通常将每8位二进制位组成一个存储单元，称为字节（Byte，简记为B），并给每个字节编上一个号码，称为地址（Address）。 存储器 存储器可容纳的二进制信息量称为存储容量 存储容量的基本单位是字节。常用的存储容量单位还有：KB、MB、GB和TB。 输入/输出设备 输入设备是将外界的信号传送给计算机的设备。常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏等。 输出设备是将计算机运算和处理的结果传送给外界的设备。常见的输出设备有显示器、打印机等。 2.2 数制及相互转换 在进位计数制中有数位、基数和位权三个要素。 同样的数101.1，在二进制中表示的大小不同。 进制 按进位的原则进行计数 基为R时，逢R进一，借一当R 采用位权表示法 计算机应用中使用的进制 二进制、八进制、十六进制 采用二进制的原因： 二进制数在物理上最容易实现 运算规则简单，易于实现 方便逻辑运算 计算机中常用的几种进制数的表示 二进制数1011， （Binary） 也记为 ：1011B 或 (1011)2 八进制数1357， （Octal） 也记为 ：1357O 或 (1357)8 十六进制数3FB9， （Hexadecimal） 也记为：3FB9H 或 (3FB9)16 十进制数2049， （Decimal） 也记为：2049D 或 ( 2049)10 数制的相互转换 展开式方法 整数部分 除2取余 (余数) 2 | 3 7 2 | 1 8 1 2 | 9 0 2 | 4 1 2 | 2 0 2 | 1 0 2 | 0 1 2.3 数据在计算机中的表示和编码 一个任意实数，可以用纯小数和指数之积来表示。 如： 数值数据的编码 如： 真值 机器数 +0 + 0000000 0 0000000 -0 - 0000000 1 0000000 +5 + 0000101 0 0000101 -5 - 0000101 1 0000101 7-7 = 7+ (-7) = (0000 0111)原+(1000 0111 )原 = (0000 0111)补+(1111 1001 )补 = (0000 0000)补 = 0 7-27 =7+(-27) = (0000 0111)原+(1001 1011)原 = (0000 0111)补+(1110 0101)补 = (1110 1100)补 = (1110 1011)反 = (1001 0100)原 = -(24+22)10 = -20 字符数据的表示和编码 ASCII编码 字符串 字符串是指连续的一串字符。如： “abc” “1234567890” “^*W#” 一般，它们占用主存中连续的多个字节，每个字节存一个字符。 比较字符串大小，是从左到右逐个比较两个字符串中对应字符的ASCII码的大小。 如: “they”“them”，“98”“200”。 汉字编码与汉字处理过程 数码：用一串数字来替代汉字的编码。如电报码、国标码等。 音码：以汉字读音(不考虑声调)为基础的编码。如全拼码，简拼码，双拼码等。 形码：以汉字的笔画、结构、形