計算機基本工作原理

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1、計算機基本工作原理計算機基本工作原理計算機系統(tǒng)概述計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。計算機通過執(zhí)行程序而運行，計算機工作時軟硬件協(xié)同工作，二者缺一不可。硬件（Hardware）是構成計算機的物理裝置，是看得見、摸得著的一些實實在在的有形實體。一個計算機硬件系統(tǒng)，從功能級角度而言包五大功能部件：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。硬件是計算機能夠運行的物質基礎，計算機的性能，如運算速度、存儲容量、計算精度、可靠性等，很大程度上取決于硬件的配置。只有硬件而沒有任何軟件支持的計算機稱為裸機。在裸機上只能運行機器語言程序，使用很不方便，效率也低。軟件（Soft

2、ware）是指使計算機運行需要的程序、數(shù)據(jù)和有關的技術文檔資料。軟件是計算機的靈魂，是發(fā)揮計算機功能的關鍵。有了軟件，人們可以不必過多地去了解機器本身的結構與原理，可以方便靈活地使用計算機。軟件屏蔽了下層的具體計算機硬件，形成一臺抽象的邏輯計算機（也稱虛擬機），它在用戶和計算機（硬件）之間架起了橋梁。軟件通常分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件是計算機制造者提供的使用和管理計算機的軟件，它包括操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)、常用服務程序等。應用軟件是計算機用戶用計算機及其提供的各種系統(tǒng)軟件開發(fā)的解決各種實際問題的軟件。一、要求掌握的知識要點(1)掌握十進制數(shù)、二進制數(shù)、十六

3、進制數(shù)、八進制數(shù)以及它們之間的相互轉換方法。(2)掌握二進制數(shù)的算術運算及邏輯運算的法則，數(shù)據(jù)在計算機中的表示方法。(3)掌握BCD碼、ASCII碼及漢字編碼的概念。(4)熟悉中央處理單元CPU的組成及內部主要部件的功能。二、知識點概述(一)計算機中數(shù)據(jù)的表示計算機最主要的功能是處理信息，如處理數(shù)值、文字、聲音、圖形和圖像等。在計算機內部，各種信息都必須經過數(shù)字化編碼后才能被傳送、存儲和處理，因此，掌握信息編碼的概念與處理技術是至關重要的。所謂編碼，就是采用少量的基本符號，選用一定的組合原則，以表示大量復雜、多樣的信息?；痉柕姆N類和這些符號的組合規(guī)則是一切信息編碼

4、的兩大要素。例如，用10個阿拉伯數(shù)碼表示數(shù)字，用26個英文字母表示英文詞匯等，都是編碼的典型例子。1．進位計數(shù)制在采用進位計數(shù)的數(shù)字系統(tǒng)中，如果只用r個基本符號(例如，O，1，2，...，r一1)表示數(shù)值，則稱其為基r數(shù)制(Radix-rNumberSystem)，r稱為該數(shù)制的基(Radix)。對于不同的數(shù)制，它們的共同特點是：·每一種數(shù)制都有固定的符號集。例如，對于十進制數(shù)制，其符號有10個：0，1，2，...，9；對于二進制數(shù)制，其符號有兩個：O和1?！ざ际褂梦恢帽硎痉?。即處于不同位置的數(shù)符所代表的值不同，且與它所在位置的權值有關。例如，十進制數(shù)1234.55可

5、表示為1234.55=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+5×10-2可以看出，各種進位計數(shù)制中的權的值恰好是基數(shù)的某次冪。因此，對任何一種進位計數(shù)制表示的數(shù)都可以寫成按權展開的多項式之和，即任意一個r進制數(shù)N可表示為式中：Di是該數(shù)制采用的基本數(shù)符；ri是權；r是基數(shù)，不同的基數(shù)表示不同的進制數(shù)。表1-1所示的是計算機中常用的幾種進制數(shù)。表1-1計算機中常用的幾種進制數(shù)的表示進位制二進制八進制十進制十六進制規(guī)則逢二進一逢八進一逢十進一逢十六進一基數(shù)r=2r=8r=10r=16數(shù)符O,1O,1,2,...,7O,1,2,...,9O,l,2,

6、...,9,A,B,...,F權2i8i10i16i形式表示BODH2．算術邏輯運算(1)二進制加法。二進制加法與十進制加法相類似，所不同的是，二進制加法的規(guī)則是"逢二進一"，即O+0=01+0=10+1=11+1=0(有進位)(2)二進制減法。在二進制減法中，當不夠減時需要借位，高位的1等于下一位的2，即"借一當二"，其運算法則如下：0-0=01-0=11-1=00-1=1(有借位)(3)二進制乘法。二進制乘法與十進制乘法是一樣的，但因為二進制數(shù)只由0和1構成，因此，二進制乘法更簡單，其運算法則如下：O×O=O1×O=0O×1=01×1=1(4)二進制除法。二進制除

7、法是二進制乘法的逆運算，其運算方法與十進制除法是一樣的。(5)二進制與運算又稱邏輯乘，其運算法則如下：O∧0=OO∧1=01∧O=01∧1=1(6)二進制或又稱邏輯加，其運算法則如下：0∨O=00∨1=11∨0=11∨1=1(7)二進制異或的運算法則如下：OO=001=110=111=03．機器數(shù)和碼制各種數(shù)據(jù)在計算機中表示的形式稱為機器數(shù)，其特點是數(shù)的符號用O、1表示，如"0"表示正號，"1"表示負號，小數(shù)點則隱含表示而不占位置。機器數(shù)對應的實際數(shù)值稱為該數(shù)的真值。機器數(shù)有無符號數(shù)和帶符號數(shù)兩種。無符號數(shù)表示正數(shù)，在機器數(shù)中沒有符號位。對于無符號數(shù)