第10章信息的数字表示与处理 -课件（PPT·精·选）.ppt

大学计算机应用基础教程第10章信息的数字表示与处理首页末页第10章信息的数字表示与处理(目录) 计算机基本工作原理在当今的信息时代,计算机可以协助人们获取信息、处理信息、存储信息和传递信息,所以说计算机是信息处理机。本节通过对计算机基本工作原理的描述,使读者对计算机处理信息的过程有一个比较正确和更深入的认识。 冯·诺依曼的设计思想世界上第一台电子数字计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator puter)于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学正式投入运行。ENIAC诞生后,美籍匈牙利数学家冯·诺依曼提出了新的设计思想,主要有两点:其一是计算机应该以二进制为运算基础,其二是计算机应该采用“存储程序和程序控制”方式工作。并且进一步明确指出整个计算机的结构应该由五个部分组成:运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设备。冯·诺依曼的这一设计思想解决了计算机的运算自动化的问题和速度匹配问题,对后来计算机的发展起到了决定性的作用,标志着计算机时代的真正开始。冯·诺依曼设计思想决定了人们使用计算机的主要方式——编写程序和运行程序。 计算机的指令系统指令是一种采用二进制表示的、要计算机执行某种操作的命令。一台计算机可以有许多指令,指令的作用也各不相同,所有指令的集合称为计算机的指令系统。指令通常由两部分组成:操作码和地址码。操作码指明计算机应该执行的某种操作的性质与功能,比如加法;地址码则指出被操作的数据(操作数)存放在何处,即指明操作数所在的地址。指令按其功能可以分为两种类型:一类是命令计算机的各个部件完成基本的算术逻辑运算、数据存取和数据传送等操作,称为操作类指令;另一类则是用来控制程序本身的执行顺序,实现程序的分支、转移等,称为控制转移类指令。每一种类型的中央处理器(CPU)都有自己的指令系统。因此,某一类计算机的程序代码未必能够在其他计算机上执行,这就是所谓的计算机“兼容性”问题。比如,目前个人计算机中使用最广泛的中央处理器(CPU)是Intel公司和AMD公司的产品,由于两者的内部设计类同,指令系统几乎一致,因此这些个人计算机是相互兼容的。而Apple公司生产的Macintosh计算机,其中央处理器(CPU)采用Motorola公司的PowerPC,与Intel公司和AMD公司处理器的结构不同,指令系统大相径庭,因此无法与采用Intel公司和AMD公司中央处理器(CPU)的个人计算机兼容。 程序的自动执行计算机执行程序的过程就是一条一条执行指令的过程,程序中的指令和需要处理的数据都存放在存储器中,由中央处理器(CPU)负责从存储器中逐条取出并执行它所规定的操作。中央处理器(CPU)执行每一条指令都需要分成若干步骤,每一步完成一个操作。一条指令的执行过程大致如下:取出指令。中央处理器(CPU)从存储器中取得一条指令。分析指令。中央处理器(CPU)对得到的指令进行分析。获取操作数。中央处理器(CPU)根据指令分析结果计算操作数的地址,并根据地址从存储器中获取操作数。运算。中央处理器(CPU)根据操作码的要求,对操作数完成指定的运算。保存。若有必要,可以将运算结果保存到存储器中。修改指令地址。为中央处理器(CPU)获取下一条指令做好准备。 计算机的数字系统人们日常生活中最熟悉的是十进制数,但在与计算机打交道时,会接触到二进制、八进制、十六进制数。无论哪种数制,其共同之处都是进位记数制。1)认识进位计数制一般来说,如果数制只采用R个基本符号,则称为基R数制,R称为数制的“基数”,而数制中每一固定位置对应的单位值称为“权”。为了区分一个数是几进制数,可以使用两种方法。一种方法是将要表示的数用小括号括起来,然后用一个下标表示该数是几进制数,如()2表示一个二进制数。另一种方法是在数的后面加一个大写字母,其中,B表示二进制数,O表示八进制数,D表示十进制数,H表示十六进制数,如101B表示二进制数101。2)数制之间的转换二进制数、八进制数、十六进制数转换为十进制数。基数为二、八、十六的数字,只要将各位数字与它的权相乘,其积相加,和数就是十进制数。 计算机的数字系统(11