计算机科学技术导论复习材料

计算机科学技术导论复习材料计算机科学技术的基础知识1．计算机的定义：计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。1．1计算机系统的组成计算机系统由计算机硬件和计算机软件组成。计算机软件：应用软件---办公自动化软件、财务管理软件等系统软件---操作系统、编译系统、解释系统、数据库管理系统等计算机硬件：CPU、存储器、各种输入输出设备1.2计算机的发展1946年美国宾西法尼亚大学研制世界上第一台电子数字计算机ENIAC。第一代计算机-电子管第二代计算机-晶体管第三代计算机-集成电路第四代计算机-大规模与超大规模集成电路1.3计算机的分类1．按计算机处理数据的方式分类-数字计算机、模拟计算机2．按计算机的用途分类-通用计算机和专用计算机3．按计算机的规模和处理能力分类-巨型计算机、大/中型计算机、小型计算机、微型计算机、工作站、服务器以及网络计算机1.4计算机的用途1．科学计算-数值计算2．数据处理-对数据输入、分类、加工、统计、排序、传输、检索、存储、制表等操作3．过程控制-计算机及时采集数据，将数据检测、处理后，按最佳值迅速对控制对象进行自动控制或自动调节4．计算机辅助系统-计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助教育（CAI）5．人工智能-计算机模拟或部分模拟人类的智能,进行演绎推理和采取决策的思维过程6．电子商务-计算机和网络进行商务活动2.计算机的运算基础:2.1常用的数制十进制(数字后加D表示)、二进制(数字后加B表示)、八进制(数字后加Q表示)和十六进制(数字后加H表示)任何一个R进制数N：N=anan-1…..a1a0·a-1……a-m均可表示为按权展开式形式：N=anan-1…..a1a0·a-1……a-m=an×Rn+an-1×Rn-1+…+a1×R1+a0×R0+a-1×R-1+……+a-m×R-m二进制数,向右移一位(最高位补个零)，数值就缩小1倍,反之，向左移一位(最低位补个零)，数值就扩大1倍。如00000100（4）---》右移一位：00000010（2）八进制数,用0，1，2，3，4，5，6，7八个数码表示数值，采用“逢八进一”计数原则。十六进制数,用0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F十六个数码表示数值，采用“逢十六进一”计数原则。2．2各种数制间相互转换一、非十进制转换为十进制---“位权展开法“1）二进制数1011101.1001转换成十进制数（1011101.1001）2=1×26+0×25+1×24+1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+0×2-3+1×2-4=64+16+8+4+1+0.5+0.0625=（93.5625）102）八进制数763.24转换成十进制数（763.24）2=7×82+6×81+3×80+2×8-1+4×8-2=448+48+3+0.25+0.0625=（499.3125）103）十六进制数B2F转换成十进制数（B2F）16=B×162+2×161+F×160=11×162+2×161+15×160=2816+32+15=（2863）10二、十进制转换为非十进制---“求余法”（整数）或“得整数法”（小数）(A)整数1）十进制整数125转换成对应的二进制整数2125余数26212310215127123121101则得：（125）10=（1111101）22）十进制整数125转换成对应的八进制整数8125余数815581701则得：（125）10=（175）83）十进制整数125转换成对应的十六进制整数16125余数16713（D）07则得：（125）10=（7D）16(B)小数1）十进制小数0.625转换成对应的二进制小数。0.625整数部分×21.25010.25×20.50×21.01则得：（0.625）10=（0.101）22)十进制小数0.625转换成对应的八进制小数0.625整数部分×85.0005则得：（0.625）10=（0.5）83）十进制小数0.625转换成对应的十六进制小数0.625整数部分×163750+62510.00010(A)则得：（0.625）10=（0.A）16总结：如果一个十进制数既有整数部分，又有小数部分，则应将整数部分和小数部分分别进行转换，然后把两者相加便得到结果三、二进制与八进制、十六进制之间的转换1)二进制数1101100111.10011转换成对的八进制数001101100111.100110154746则得：（1101100111.10011）2=（1547.46）82)八进制数576.32转换成对应的二进制数（576.32）8=101111110.011010则得：(576.32)8=（101111110.01101）23)二进制数1101100111.10111转换成对应的十六进制数001101100111.10111000367B8则得：（1101100111.10111）2=（367.B8）164)十六进制数5FD4.A3转换成对应的二进制数（5FD4.A3）16=0101111111010100.10100011则得：（5FD4.A3）16=（101111111010100.10100011）22．3码制1)数据分类:数值型和非数值型☆数值型A.正、负号的计算机内部表示符号位:数值型数据的最高位用来表示数值的正负，用“0”表示“+”号，用“1”表示“﹣”号B.码制表示计算机中机器数可用不同码制表示，常用码制有原码、反码和补码表示法原码表示法：最高位:真值符号（正为0，负为1）其余n-1位:为数值位且与真值的数值位相同数X的原码记为[X]原、原码表示数的范围与机器字长有关机器字长八位:范围为﹣127～+127。即最小数是11111111，最大数是01111111机器字长十六位:范围为﹣32767～+32767反码表示法：正数：反码和原码相同负数：反码是对该数的原码除符号位外各位取反，即“0”变“1”，“1”变“0”。数X的反码记为[X]反如：机器字长8位，二进制数+1011011和﹣1011011的反码分别表示为01011011和10100100补码表示法：正数：补码和原码相同负数：补码是对该数的原码除符号位外各位取反，最末位加1。即：反码加1。数X的补码记为[X]补如：机器字长8位，二进制数+1011011和﹣1011011的补码分别表示为01011011和10100101表示数范围：与二进制数的位数（即机器字长）有关，用八位二进制数表示时，最高位为符号位，整数补码表示的范围为﹣128～+127。用十六位二进制数表示整数补码时，范围为﹣32768～+32767C．溢出判断无符号数的溢出判断：无符号数是指定义的数没有负数，即全部是正数，最高位是数值位，不是符号位。当字长为8位时，若两个无符号数运算，结果超过了字长，称为无符号数溢出。如：11111100（0）+00100000（0）=100011100（超过8位字长）有符号数的判断：有符号数是指最高位为符号位，即可能是正数或负数，当两个有符号数运算时，结果不正确（超过了规定字长所表示的有符号数范围），称为有符号数溢出。如：01111100（0）+01000000（0）=10111100（0，错误）解决办法：（如,采用双符号位）如：001111100（0）+001000000（0）=010111100（0，正确）D.定点数与浮点数(1)定点数表示法小数点位置:隐含表示定点整数:小数点隐含固定在整个数值的最右端，符号位右边所有的位数表示的是一个纯整数。计算机中格式表示如下：定点小数:小数点隐含固定在最高数值位的左边，符号位右边，参与运算的数是纯小数。计算机中格式表示如下：(2)浮点数表示法浮点数分成阶码和尾数两部分来表示，其中阶码一般用补码定点整数表示，阶码用于表示该数的小数点位置，尾数一般用补码或原码XnX0Xn-2······X0符号位数值位隐含小数点位置X0X-1X-2······X-m符号位隐含小数点位置数值位定点小数表示。字长给定的情况下：阶码的位数越多:表示数范围变大，但尾数的位数减少，数的精度降低。阶码的位数减少:数的表示范围变小，但尾数的位数增加，数的精度提高。☆非数值型1．ASCII码字符是计算机使用最多的非数值型数据。ASCII码常用7位二进制进行编码，共可表示27=128个字符。ASCII码的最高位b7（最低位为b0）常作为奇偶校验位。所谓奇偶校验，是指代码传送过程中用来检验是否出现错误的一种方法，分奇校验和偶校验两种。常见字符ASCII码：’A’=41H,‘B’,…等依次加一即得。’a’=61H,‘b’,…等依次加一即得。’0’=30H，‘1’，…等依次加一即得。2．汉字编码根据汉字使用频率的高低、构词能力强弱、实际用途的大小划分为两级汉字，一级汉字3755个，二级汉字3008个。汉字输入码：方便人工通过输入设备输入汉字而设计。如：区位码、智能ABC码、五笔字型码。国标码：用于汉字信息处理系统之间或通信系统之间进行信息交换，国标GB2312-80制定了汉字交换码的标准。国标码任何一个汉字或图形符号都用两个7位的二进制数表示，计算机中用两个字节表示，每个字节的最高位为0，剩余7位为GB2312-80二进制编码。机内码：供计算机系统内部进行汉字存储、加工处理、传输统一阶符阶码尾符尾数指数部分尾数部分输入设备输入管理模块汉字库输出设备汉字输入码国标码汉字机内码汉字字形码汉字汉字字模库使用的代码。俗称变形国标码。其中：机内码=国标码+8080H国标码=区位码+2020H3．逻辑代数与逻辑电路基础：1847英国数学家乔治·布尔创立逻辑代数，所以又叫布尔代数逻辑代数与普通代数有本质的区别，逻辑代数表示的不是数量大小之间的关系，而且逻辑关系，逻辑代数中的0和1，不是数量的0和1，它只代表所要研究问题的两种可能性或两种稳定的物理状态。1．逻辑变量和逻辑函数逻辑电路具有输入和输出间的逻辑关系，为了对输入和输出间的逻辑关系进行数学表达和演算，所以提出了逻辑变量和逻辑函数两个术语。一个逻辑电路如下图所示，A，B为输入，F为输出，输入和输出之间的逻辑关系为F=f（A，B）。ABA，B，F为逻辑变量F=(A，B)为逻辑函数逻辑变量和逻辑函数的逻辑取值，只取两个值0和1，通常称为逻辑0和逻辑1。2．逻辑运算基本运算：逻辑与、逻辑或、逻辑非和异或运算。逻辑与:0·0=00与0等于00·1=00与1等于01·0=01与0等于01·1=11与1等于1逻辑或:0+0=00或0等于00+1=10或1等于11+0=11或0等于11+1=11或1等于1逻辑非运算0=1非0等于1；1=0非1等于0异或运算0⊕0=00同0异或，结果为00⊕1=10同1异或，结果为1FF＝f(A,B)1⊕0=11同0异或，结果为11⊕1=01同1异或，结果为03．逻辑电路基础能实现逻辑运算的电路称为逻辑门电路（简称门电路），常用的门电路有“与”门、“或”门、“非”门、“与非”门、“或非”门、“异或”门等。由基本门电路按逻辑设计可以组合成计算机硬件的基本功能电路。(A)门电路符号“与”门“或”门也可表示为：“非”门“异或”门也可表示为：其他的“与非”门、“或非”门等、只要和非门一样，方框后面加圆圈即可。(B)逻辑组合电路的分析与设计逻辑组合电路设计的步骤如下：①描述逻辑电路应具备的逻辑功能②构造真值表③写逻辑函数表达式④根据简化的逻辑函数表达式画逻辑图&&F=ABAB≥≥11ABF=A+B++ABF=A+BAA＝＝11BAF=A+B+BAF=A+B例：设计三人表决电路（A、B、C）。每人一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。1.首先指明逻辑符号取“0”、“1”的含义三个按键A、B、C按下时为“1”，不按时为“0”。输出是F，多数赞成时是“1”，否则是“0”。2.根据题意列出真值表3.应用逻辑代数