20210527-logo1.jpg

 

信息奥赛 当前位置: 新沂市瓦窑中学 > 信息奥赛 > 01 计算机的基本常识
01 计算机的基本常识
作者:来源:发布时间:2023-03-07浏览:2656
文章摘要:

计算机的基本常识

   1.1 计算机的产生与发展

计算机的产生是20世纪最重要的科学技术大事件之一。世界上的第一台计算机(ENIAC)于1946年诞生在美国宾夕法尼亚大学,到目前为止,计算机的发展大致经历了四代:

①第一代电子管计算机,始于1946年,结构上以CPU为中心,使用计算机语言,速度慢,存储量小,主要用于数值计算;

第二代晶体管计算机,始于1958年,结构上以存储器为中心,使用高级语言,应用范围扩大到数据处理和工业控制;

第三代中小规模集成电路计算机,始于1964年,结构上仍以存储器为中心,增加了多种外部设备,软件得到了一定的发展,文字图象处理功能加强;

第四代大规模和超大规模集成电路计算机,始于1971年,应用更广泛,很多核心部件可集成在一个或多个芯片上,从而出现了微型计算机。

我国从1956年开始电子计算机的科研和教学工作,1983年研制成功1亿/秒运算速度的“银河”巨型计算机,1992年11月研制成功10亿/秒运算速度的“银河II”巨型计算机,1997年研制了每秒130亿运算速度的“银河III”巨型计算机。

 目前计算机的发展向微型化和巨型化、多媒体化和网络化方向发展。计算机的通信产业已经成为新型的高科技产业。计算机网络的出现,改变了人们的工作方式、学习方式、思维方式和生活方式。

 

1.2 计算机系统及工作原理

1.计算机的系统组成

计算机系统由软件和硬件两部分组成。硬件即构成计算机的电子元器件;软件即程序和有关文档资料。

(1)计算机的主要硬件

输入设备:键盘、鼠标、扫描仪等。

输出设备:显示器、打印机、绘图仪等。

中央处理器(CPU):包括控制器和运算器运算器,可以进行算术运算和逻辑运算;控制器是计算机的指挥系统,它的操作过程是取指令——分析指令——执行指令。

存储器:具有记忆功能的物理器件,用于存储信息。存储器分为内存和外存

 ①内存是半导体存储器(主存):

它分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)和高速缓冲存储器(Cache);

 ROM:只能读,不能用普通方法写入,通常由厂家生产时写入,写入后数据不容易丢失,也可以用特殊方法(如紫外线擦除(EPROM)或电擦除(EEPROM_)存储器);

 RAM:可读可写,断电后内容全部丢失;

 Cache:因为CPU读写RAM的时间需要等待,为了减少等待时间,在RAM和CPU间需要设置高速缓存Cache,断电后其内容丢失。

 ②外存:磁性存储器——软盘和硬盘;光电存储器——光盘,它们可以作为永久存器; 

 ③存储器的两个重要技术指标:存取速度和存储容量。内存的存取速度最快(与CPU速 度相匹配),软盘存取速度最慢。存储容量是指存储的信息量,它用字节(Byte)作为基本单位,

1字节用8位二进制数表示,1KB=1024B,1MB=1024KB,lGB=1024MB

(2)计算机的软件

计算机的软件主要分为系统软件和应用软件两类:

①系统软件:为了使用和管理计算机的软件,主要有操作系统软件如,WINDOWS 95/98/ 2000/NT4.0、DOS 6.0、UNIX等;WINDOWS 95/98/2000/NT4.0是多任务可视化图形 界面,而DOS是字符命令形式的单任务的操作系统。

②应用软件:为了某个应用目的而编写的软件,主要有辅助教学软件(CAI)、辅助设计软件(CAD)、文 字处理软件、工具软件以及其他的应用软件。

2.计算机的工作原理

到目前为止,电子计算机的工作原理均采用冯.若依曼的存储程序方式,即把程序存储在计算机内,由计算机自动存取指令(计算机可执行的命令=操作码+操作数)并执行它。工作原理图如下:

001.jpg

 

1.3 计算机中有关数及编码的知识

1.计算机是智能化的电器设备

计算机就其本身来说是一个电器设备,为了能够快速存储、处理、传递信息,其内部采用了

大量的电子元件,在这些电子元件中,电路的通和断、电压高低,这两种状态最容易实现,

也最稳定、也最容易实现对电路本身的控制。我们将计算机所能表示这样的状态,用0,1来

表示、即用二进制数表示计算机内部的所有运算和操作。

2.二进制数的运算法则

二进制数运算非常简单,计算机很容易实现,其主要法则是:

0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0 0*0=0 0*1=0 1*0=0 1*1=1

由于运算简单,电器元件容易实现,所以计算机内部都用二进制编码进行数据的传送和计算。

3.十进制与二进制、八进制、十六进制数之间的相互转换

(1)数的进制与基数

计数的进制不同,则它们的基数也不相同,如表1-1所示。

进制

基数

特点

二进制

0 ,1

逢二进一

八进制

0,1,2,3,4,5,6,7

逢八进一

十六进制

0,1,2,...,9,A,B,C,D,E,F

逢十六进一

(2)数的权

不同进制的数,基数不同,每位上代表的值的大小(权)也不相同。

如:(219)10=2*102+1*101+9*100

 (11010)2=1*24+1*23+0*22+1*21+1*20

(273)8=2*82+7*81+3*80

 (27AF)16=2*163+7*162+10*161+15*160

 (3)十进制数转换任意进制

 1) 将十进制整数除以所定的进制数,取余逆序。

(39)10=(100111)2 (245)10=(365)8

 2)将十进制小数的小数部分乘以进制数取整,作为转换后的小数部分,直到为零或精确到小数点后几位。

如:(0.35)10=(0.01011)2 (0.125)10=(0.001)2

(4)任意进制的数转换十进制

按权值展开:

如:(219)10=2*102+1*101+9*100

 (11010)2=1*24+1*23+0*22+1*21+1*20=26

(273)8=2*82+7*81+3*80=187

 (7AF)16=7*162+10*161+15*160=1867

4.定点数与浮点数

定点数是指数据中的小数点位置固定不变。由于它受到字长范围的限制,所能表示的数的范围有限,计算结果容易溢出。

浮点数的形式可写成:N=M*2E(其中M代表尾数,E代表阶码)其形式如下:

阶码

尾数(包括符号位)

5.ASCII编码

由于计算机是电器设备,计算机内部用二进制数,这样对于从外部输入给计算机的所有信息必须用二进制数表示,并且对于各种命令、字符等都需要转换二进制数,这样就牵涉到信息符号转换成二进制数所采用的编码的问题,国际上统一用美国标准信息编码(ASCII)它可用7位二进制数表示,存储时用一个字节,它的最高位为0。因此基本的ASCII字符集有128个如:

0-9:48-57:00110000-...

A-Z:65-90 :01000001-...

a-z:97-122:01100000-...

6.汉字编码与汉字输入法

(1)机内码

ASCII码不能表示汉字,因此要有汉字信息交换码,我国国家标准是gb2312,它也被称作国际码。它由两个字节组成,两个字节的最高位都为1。 gb2312共收纳6763个汉字,其中,一级汉字(常用字)3755个按汉字拼音字母顺序排列,二级汉字3008个按部首笔画次序排列。

(2)汉字输入码(外码)

目前,汉字输入法主要有键盘输入、文字识别和语音识别。键盘输入法是当前汉字输入的主要方法。它大体可以分为:

 流水码:如区位码、电报码、通信密码,优点重码律少,缺点难于记忆;

 音码:以汉语拼音为基准输入汉字,优点是容易掌握,但重码律高;

 形码:根据汉字的字型进行编码,优点重码少,但不容易掌握;

 音形码:将音码和形码结合起来,能减少重码律同时提高汉字输入速度。

(3)汉字字模

供计算机输出汉字(显示和打印)用的二进制信息叫汉字字形信息也称字模。通用汉字字模点阵规格有16*16,24*24,32*32,48*48,64*64,每个点在存储器中用一个二进制位((bit)存储,如一个16*16点阵汉字需要32个字节的存储空间。

1.4 原码、反码与补码

在计算机中,数据是以补码的形式存储的:

在n位的机器数中,最高位为符号位,该位为零表示为正,为1表示为负;

其余n-1位为数值位,各位的值可为0或1。

当真值为正时:原码、反码、补码数值位完全相同;

当真值为负时:

 原码的数值位保持原样,

 反码的数值位是原码数值位的各位取反,

 补码则是反码的最低位加一。

注意符号位不变。

如:若机器数是16位:

十进制数 17 的原码、反码与补码均为:0000000000010001

十进制数-17 的原码、反码与补码分别为:1000000000010001、1111111111101110、1111111111101111

1.5 逻辑运算

1.逻辑运算

逻辑与:同真则真

逻辑或:有真就真

逻辑非:你真我假

逻辑异或:不同则真

2.按位运算

按位与:同1则1 如10010101∩10110111=10010101

按位或:有1则1 如10010101∪10110111=10110111

3.逻辑化简

化简定律:

(1)交换律: A + B = B + A ,A·B = B·A

(2)结合律: (A + B)+ C = A + (B + C ), (A·B)·C = A·(B·C)

(3)幂等律: A·A = A , A + A = A

(4)吸收律: A·(A + B )= A , A +(A·B)= A

(5)分配律: A·(B + C )= A·B + A·C , A +(B·C)=(A + B)·(A + C)

(6)互补律: A + A = 1 ,A·A = 0

(7)非深入:A + B = A·B, A·B = A +B

(8)0-1律: A + 0 = A , A + 1 = 1 , A·1 = A , A·0 = 0

 例:化简函数 Q = AD + AD + AB + ACEF。这个函数有5个自变量,化简过程如下:

 Q = AD + AD + AB + ACEF

= A + AB + ACEF

= A + ACEF

= A

练习:求证:(A+B)(A+C)=AB+AC


责任编辑:

评论 更多>
暂无评论

备案号:苏ICP备13008498号-1

违法和不良信息举报电话:400-102-2000    举报邮箱:jubao@xkw.cn 技术支持:学易云