课程介绍第一讲计算机工作原理一、计算机的产生、发展与趋势第一台电子计算机（ENIAC）晶体管数目晶体管数第一代（1946~1956）电子管5千~4万（次/秒）第一代计算机（46年—55年）第二代计算机（55年—64年）第三代计算机（64年—70年）第四代计算机（71年—现在）香侬是现代信息论的著名创始人。1938年，香侬在发表的论文中，首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则：1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度；2）利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运算，以保证计算速度；3）采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分离的结构。图灵与图灵机JohnvonNeumann冯诺依曼Altair8800计算机发展——网络化CRAY-Ⅱ计算机发展——智能化计算机发展——非冯-诺依曼型计算机发展——非冯-诺依曼型二、计算机的定义（COMPUTER）1、运算速度快例：巨型机的运算速度已达到几百亿次/秒。海量运算：天气预报，大地测量、运载火箭参数的计算等计算机中每个字包含的二进制位数越长，计算机处理速度越快，因为字长是计算机并行处理数据的位数。目前计算机的字长有：8位、16位、32位、64位4、具有逻辑判断能力逻辑判断：对文字、符号进行判断和比较。例：A>BANDB>C（即A>B>C）结果：TRUEFALSE10若：A=10，B=5，C=6结果：FALSE（0）三、计算机中数据的表示、运算和存储计数制分为：1、进位计数制表示数值大小时，各数码与所处的位置有关。例：3252、非进位计数制一）、进位计数制中的两个重要概念1、基数：表示某种进位制所具有的数字符号个数。例：十进制1，2，3，4，5，6，7，8，9，0基数：10二）、三种数制的介绍1、二进制数数字符号：0，1基数：2进位制：逢二进一B、减法：0-0=01-0=11-1=010-1=1（借一当二）C、乘法：0*0=00*1=1*0=01*1=1D、除法：0/0无意义1/0无意义0/1=01/1=1（2）二进制的逻辑运算：二进制的逻辑运算实际一种按位运算，是对因果关系进行分析的一种运算。三种逻辑运算符是：非与或(NOT)(AND)(OR)高低（运算优先级）二进制数逻辑运算二进制数逻辑运算例：!1||0&&1=?2、八进制数数字符号：0，1，2，3，4，5，6，7基数：8进位制：逢八进一三）、数制之间的转换1、十进制数二进制数方法：整数：除2取余法小数：乘2取整法225121202602312110小数：乘2取整法十进制小数不一定都能转化成完全等值的二进制小数，有时要取近似值，看精度要求是几位小数。例：将十进制数29.6351转化成二进制数，精确到小数点后四位是（）A、11100.1011B、11101.1011C、11010.1001D、11101.10102、二进制数十进制数方法：按权相加法将各位的数值与权相乘后，再相加。3、二进制数八进制数由于一位八进制的8个数字符号正好相应于三位二进制数的八种不同组合，所以八进制与二进制之间有简单的对应关系：八进制：01234567二进制：000001010011100101110111例：(11010.1101)2=(?)8011010.11010032.645、二进制数十六进制数由于一位十六进制的16个数字符号正好相应于四位二进制数的十六种不同组合，所以十六进制与二进制之间有简单的对应关系：十六进制：012…789二进制：000000010010011110001001十六进制：ABCDEF二进制：101010111100110111101111转换方法：以小数点为界，将二进制数的整数部分从低位开始，小数部分从高位开始，每四位分成一组，头尾不足四位的补0，然后将每组的四位二进制数转换为一位十六进制数。6、十六进制数二进制数例：(5D.6E)16=(?)25D.6E01011101.01101110四、原码、反码和补码（表示带符号的数，即+、-）一个带符号的二进制数由两部分组成，即数的符号部分与数的数值部分。在计算机中，0表示“+”，1表示“-”表示机器数的常用方法有三种：1、原码2、反码3、补码这三种机器数的表示形式中，符号部分的规定是相同的，所不同的是数值部分的表示形式。1、原码原码表示法是一种较简单的表示法，符号用“0”表示“+”，“1”表示“-”，数值部分以真值形式表示。2、反码反码表示法的符号部分同原码，即数的最高位