1、第 1 章 计算机基础知识 1第1章 计算机基础知识1.1 概 述电子计算机是一种能高速、准确、自动地对预先存储的程序和数据进行处理的电子设备。由于它能模拟人大脑处理各种信息的部分功能，故又俗称电脑。电子计算机是人类 20 世纪最伟大的发明创造之一，是科学技术和生产力的结晶，经过 60 多年的飞速发展，如今它以不可阻挡之势迅速渗透到社会各个领域。掌握计算机基础知识和应用技术已成为高等技术人员所不可缺少的基本素质之一，因此对计算机基础文化知识的理解和掌握、计算机基本应用能力的培养，已成为当代大学生知识结构的重要组成部分。1.1.1 计算机发展简史1世界上第一台计算机世界上公认的第一台数字式电子计
2、算机，是由美国宾夕法尼亚大学任教的物理学家约翰莫齐利（John Mauchly） 和工程师普雷斯伯埃克特（J.Presper Eckert）领导研制的，于1946 年 2 月 15 日在美国宾夕法尼亚大学正式投入运行，取名为 ENIAC，是电子数值积分计算机（Electronic Numerical Intergrator And Calculator）的缩写。它使用了 17468 个真空电子管，耗电 174 千瓦，占地 170 平方米，重达 30 吨，每秒钟可进行 5000 次加法运算。它是在第二次世界大战中，美国陆军弹道研究所为了解决弹道问题所涉及的许多复杂计算而设计制造的。与现代的计算机
3、相比，它体积庞大，耗电量也特别大，而存储容量却很小，运算速度也非常慢，但在当时它已是运算速度的绝对冠军，并且其运算的精确度和准确度也是史无前例的。ENIAC 奠定了电子计算机的发展基础，开辟了一个计算机科学技术的新纪元。有人将其称为人类第三次产业革命开始的标志。ENIAC 并不完美， 存在许多缺陷，最不能容忍的则是编排程序都要靠人工改接连线，因此每次解题都要靠人工改接连线，准备时间大大超过实际计算时间。美国数学家冯诺依曼（Johon Von Neumann）考察了 ENIAC 后， 提出了全新的计算机方案，这就是EDVAC（Electronic Dariable Automatic Compu
4、ter） 。它采用二进制编码表示机器指令和数据，在计算机中设置存储器，将要执行的指令和数据按顺序编成程序存储到计算机存储器中，依次取出存储的内容进行译码，并按照译码结果进行计算，从而实现计算机工作的自动化。整个计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成。60 年过去了，计算机的基本体系结构仍然沿袭着这种构思和设计，我们把这种体系结构的计算机称之为冯诺依曼原理计算机。大学计算机应用基础22计算机的发展过程从第一台计算机的诞生到现在，计算机走过了 60 多年的发展历程。在这期间，计算机技术的发展突飞猛进，应用领域不断拓宽，以至于影响到了人类的生存方式。根据计算机所使用的主要
5、元器件来分，计算机的发展经历了 4 个阶段：（1）第一代计算机（1946 年1957 年）电子管计算机。其基本器件是电子管，内存为磁鼓，外存为磁带，运算速度为每秒几千次。这个时期计算机的特点是：体积庞大、运算速度慢、可靠性差、耗电量大、维修困难、价格昂贵、没有系统软件，用机器语言或汇编语言编程。计算机只能在少数尖端领域中得到应用，一般用于科学、军事等方面的计算。 图1-1 世界第一台数字式电子计算机ENIAC（2）第二代计算机（1958 年1964 年）晶体管计算机。其电子元件主要是半导体晶体管，内存为磁芯存储器，外存为磁盘，运算速度为每秒几万次至几十万次。相对于第一代计算机而言，其特点是：体
6、积缩小、重量减轻、耗电量减少、运算速度加快、可靠性增强，系统软件出现了监控程序，提出了操作系统概念，出现了高级语言，如 FORTRAN、ALGOL 60 等。使用范围也扩展到数据处理和实时控制。（3）第三代计算机（1965 年1970 年）中、小规模集成电路计算机。这个时期的计算机采用中、小规模集成电路作为基本器件，内存除磁芯外，还出现了半导体存储器，外存为磁盘，运算速度达每秒几千万次。其特点是：体积更小，耗电量、价格等方面进一步下降、运算速度、可靠性等进一步提高，系统软件有了很大发展，出现了分时操作系统和会话式语言，采用结构化程序设计方法，为研制复杂的软件提供了技术上的保证。应用范围扩展到更
7、多领域。（4）第四代计算机（1971 年至今）大规模和超大规模集成电路计算机。这个时期的计算机采用大规模和超大规模集成电路作为基本器件，内存为半导体集成电路，外存为磁盘、光盘、U 盘，运算速度达每秒几亿次。其特点是：体积、重量、耗电量、价格等方面比上一代计算机进一步下降，运算速度和可靠性等方面大幅度提高，并不断地向大存储容量、高速度方面发展。在系统结构方面发展了并行处理技术、分布式计算机系统和计算机网络等。在软件方面发展了数据库系统、分布式操作系统、高效而可靠的高级语言以及软件工程标准第 1 章 计算机基础知识 3化等，并逐渐形成软件产业部门。计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代。计算机
8、的应用深入到社会生活的方方面面。从 20 世纪 80 年代开始，发达国家开始研制第五代智能计算机，它是一种有知识、会学习、能推理的计算机，具有能理解自然语言、声音、文字和图像的能力，并且具有说话的能力，使人机能够用自然语言直接对话，它可以利用已有的和不断学习到的知识，进行思维、联想、推理，并得出结论，能解决复杂问题，具有汇集、记忆、检索有关知识的能力。智能计算机突破了传统的冯诺依曼式机器的概念，舍弃了二进制结构，把许多处理机并联起来并行处理信息，大大提高了运行速度。它的智能化人机接口使人们不必编写程序，只需发出命令或提出要求，电脑就会完成推理和判断，并且给出解释，目前仍处于研制中。3微型计算机
9、的发展过程微型计算机，简称微机或 PC（ Personal Computer ）机是 1971 年出现的，属于第四代计算机。它的一个突出特点是将运算器和控制器做在一块集成电路芯片上，一般称为微处理器 MPU（Micro Processor Unit） 。根据微处理器的集成规模和功能，又形成了微机的不同发展阶段，如 Intel 80486 、Pentium、P以及当前流行的 P 等。世界上第一台微机是由美国Intel 公司年轻的工程师马西安霍夫(M.E.Hoff)于 1971 年研制成功的。它把计算机的全部电路做在四个芯片上：4 位微处理器 Intel 4004、320 位(40 字节)的随机存
10、取存储器、256 字节的只读存储器和 10 位的寄存器，它们通过总线连接起来，于是就组成了世界上第一台 4 位微型电子计算机MCS-4。从此揭开了微机发展的序幕。 第一代微处理器是在1972年由Intel公司研制的8位微处理器Intel 8008，主要采用工艺简单、速度较低的P沟道MOS电路，由它装备起来的计算机称为第一代微型计算机。第二代微处理器是在 1973 年研制的，主要采用速度较快的 N 沟道 MOS 技术的 8 位微处理器。代表产品有 Intel 公司的 Intel 8085、Motorola 公司的 M6800、Zilog 公司的 Z80 等。第二代微处理器的功能比第一代显著增强，
11、以它为核心的微型计算机及其外部设备都得到相应的发展，由它装备起来的计算机称为第二代微型计算机。 第三代微处理器是在 1978 年研制的，主要采用 H-MOS 新工艺的 16 位微处理器。其典型产品是 Intel 公司的 Intel 8086。Intel 8086 比 Intel 8085 在性能上提高了十倍。由第三代微处理器装备起来的计算机称为第三代微型计算机。从 1985 年起采用超大规模集成电路的 32 位微处理器，标志着第四代微处理器的诞生。典型产品有 Intel 公司的 Intel 80386、Zilog 公司的 Z80000、惠普公司的 HP-32 等。由第四代微处理器装备起来的计算
12、机称为第四代微型计算机。1993 年 Intel 公司推出第五代 32 位微处理器芯片 Pentium(中文名为奔腾) ，它的外部数据总线为 64 位，工作频率为 66200 MHz。1998年Intel 公司推出Pentium、Celeron ，后来又推出Pentium 。第六代都是更先进的32位高档微处理器，工作频率为300860 MHz，主要用于高档微机或服务器。微机具有体积小、重量轻、功耗小、可靠性高、对使用环境要求低、价格低廉、易于成批生产等特点。所以，微机一出现，就显示出它强大的生命力。4我国计算机技术的发展概况我国从 1956 年开始研制计算机，1958 年研制成功第一台电子管计
13、算机103 机。大学计算机应用基础41959 年夏研制成功运行速度为每秒 1 万次的 104 机，这是我国研制的第一台大型通用电子管数字计算机。103 机和 104 机的研制成功，填补了我国在计算机技术领域的空白，为促进我国计算机技术的发展做出了贡献。1964 年研制成功晶体管计算机，1971 年研制了以集成电路为主要器件的 DJS 系列机。在微型计算机方面，研制开发了长城系列、紫金系列、联想系列等微机，并取得了迅速发展。此外我国在 CPU 的自主研制方面已取得突破性进展，2006年初推出的龙芯 2E 的性能将相当于 2GHz 的 P4 处理器。同时基于多核技术设计的 龙芯 3 号已经开始预研
14、。相信在不久的将来有更多的计算机使用“中国芯” 。在国际高科技竞争日益激烈的今天，高性能计算机技术及应用水平已成为显示综合国力的一种标志。1978 年，邓小平同志在第一次全国科技大会上曾说：“中国要搞四个现代化，不能 没 有 巨 型 机 ！ ”。 20 多 年 来 ， 在 我 国 计 算 机 界 专 家 的 不 懈 努 力 下 ， 取 得 了 丰 硕 成 果 ， “银 河 ”、“曙 光 ”和 “神 威 ”计 算 机 的 研 制 成 功 使 我 国 成 为 具 备 独 立 研 制 高 性 能 巨 型 计 算 机 能 力 的 国 家 之 一 。1983 年底，我国第一个被命名为“银河”的亿次巨型电
15、子计算机诞生了。1992 年，10 亿次巨型电子计算机银河II 研制成功。1997 年 6 月，每秒 130 亿次浮点运算，全系统内存容量为 9.15GB 的银河III 并行巨型计算机在北京通过国家鉴定。2000 年由 1024 个 CPU 组成的银河超级计算机研制成功，峰值性能达到每秒 1.0647 万亿次浮点运算。1995 年 5 月曙光 1000 研制完成，这是我国独立研制的第一套大规模并行机系统，打破了国外在大规模并行机技术方面的封锁和垄断。1998 年，曙光 2000I 诞生，它的峰值运算速度为每秒 200 亿次浮点运算。1999 年 9 月，曙光 2000II 超级系统问世，它是国
16、家 863 计划的重大成果，峰值速度达到每秒 1117 亿次，内存高达 50GB。2004 年 6 月，曙光 4000A超级服务器的计算能力突破了每秒 11 万亿次，2008 年 6 月,中国曙光信息事业有限公司发布的超级计算机曙光 5000A，它的运算速度超过每秒 160 万亿次，运算能力目前排名世界第七。1999 年 9 月， “神威”并行计算机研制成功并投入运行，其峰值运算速度可高达 3840 亿浮点运算。我国在巨型机技术领域中取得了跨“银河”、迎“ 曙光”、显“ 神威”的鼓舞人心的巨大成就。1.1.2 计算机的主要特点曾有人说，机械可使人类的体力得以放大，计算机则可使人类的智慧得以放大
17、。作为人类智力劳动的工具，计算机具有以下主要特点。1运算速度快目前，一般微型计算机的运算速度已达到每秒几十万次乃至上亿次，一些先进的巨型机的运算速度已达到每秒千万亿次，2008 年 IBM 公司推出的超级计算机“走鹃” （Roadrunner） ，运算速度达到了每秒 1000 万亿次浮点运算，比此前速度最快的超级计算机 IBM 蓝色基因快几倍。随着科学技术的发展，计算机的运算速度还会越来越快，它为人们赢得了时间，使许多极复杂的科学问题得以解决。第 1 章 计算机基础知识 52计算精度高由于计算机采用二进制数字进行运算，因此计算精度主要由表示数据的字长决定，随着字长的增长和配合先进的计算技术，计
18、算精度不断提高，可以精确到几十位，甚至上百位，可以满足各类复杂计算对计算精度的要求。如用计算机计算圆周率 ，目前已达到小数点后数百万位了。3具有记忆和逻辑判断功能计算机的记忆能力是通过存储器系统来实现的。计算机可以存储程序，也可以存储原始数据、运算过程中的中间结果以及最后结果。随着微电子技术的发展，计算机内存储的容量越来越大。目前一般的微机内存容量已达 256MB1GB 。加上大容量的磁盘、光盘等外部存储器，实际上存储容量已达到了“海量” 。计算机不仅能进行算术运算，还可以进行逻辑运算，即可以对数据信息进行判断、比较或逻辑运算，根据结果决定后续命令的执行，这使得计算机具有智能的特点。4具有自动
19、、连续运行的能力计算机采用存储程序的工作方式，人们把解决问题的方法编成程序存入计算机，计算机就能够自动、连续地执行事先编制好的程序，并按要求输出完整的计算结果，这是它与其他计算工具的本质区别，也是它最突出的优点之一。5适用范围广，通用性强计算机是靠存储程序控制进行工作的。不同的应用领域中，只要编制和运行不同的应用软件，计算机就能在此领域中很好地服务，即通用性极强。1.1.3 计算机的应用领域计算机，特别是微型计算机性能的不断提高，价格不断下降，使得计算机技术在现代社会各方面得到了非常广泛的应用。目前计算机的应用领域可归纳为以下几个方面。1科学计算科学计算是计算机的一个传统应用领域，也是应用最早
20、、最重要的一个应用领域。发明计算机的最基本目的，就是解决工程研究与设计中所涉及的各种复杂的数学计算，目前它已广泛应用于航空航天、军事、气象、高能物理、地质勘探等方面。2信息处理信息处理是计算机应用最广泛的一个领域。信息处理是指计算机对外部设备送来的各种复杂的数据信息进行采集、加工、分类、存储、传送、检索等综合性的处理工作。如生产管理、财务管理、档案管理等各种管理中的数据库应用，以及办公自动化中的文字处理和文件管理。例如计算机在企业管理、物资管理、数据统计、账务计算、情报检索等方面的应用。利用计算机极大地提高了信息处理的质量和效率。3过程控制生产过程的自动控制，是计算机应用中的另一广泛领域，即由
21、计算机进行数据检索、采集，实现自动检测、自动调节和自动控制，其特点是精确度高、速度快、反应灵敏。典型的应用领域有：生产过程控制、交通自动管理、火警自动警报系统、导弹控制系统等。大学计算机应用基础64计算机辅助技术计算机辅助技术包括辅助设计、辅助教育、辅助制造等。计算机辅助设计 CAD（Computer-Aided Design）是利用计算机帮助各类设计人员进行设计的技术，它可以取代传统的图纸设计，加快设计速度，提高设计的精度和质量，在建筑工程、机械部件、家电产品和服装等设计领域应用非常广泛。计算机辅助教育 CBE（Computer-Based Education）包括计算机辅助教学 CAI（C
22、omputer Aided Instruction） ，计算机辅助测试 CAT（Computer Aided Test） ，计算机管理教学CMI（Computer Managed Instruction） 。其中 CAI 是通过人机交互方式帮助学生自学，代替教师提供丰富的教学资料和进行各种问答式教学，改变了过去传统的教学模式，使教学内容生动形象、图文并茂。CAT 是利用计算机进行模拟实验、自我测评等，帮助学生了解实验的过程，分析学习过程中的不足。随着多媒体技术和网络技术的发展与应用，远程教学和网上学习已越来越普及，为学习者提供了更多、更便利的学习方式。计算机辅助制造 CAM（Computer-
23、Aided Manufacturing）是利用计算机控制生产过程，即用计算机进行生产设备的管理、控制和操作，它能提高产品质量、降低成本、缩短生产周期，对经济的发展起着重要的作用。5模拟系统用计算机系统进行复杂系统的仿真实验和研究，为复杂系统的研制提供了低成本与高准确度的辅助手段，大大降低了成本，缩短了周期。此外，计算机系统能够与图形显示、动态模拟系统组成逼真的模拟训练系统，在飞行训练、军事演习、技能评估等方面得到了很好的应用。6网络通信计算机与通信技术的结合引起了信息技术的巨大革命。将许多计算机用通信线路（或专用线路）连接，形成了计算机网络。计算机网络可以传递语音、图像、文字和数据，不同的计算
24、机可通过网络共享信息资源。例如，银行计算机网络使得资金周转加快，用户可异地存取款；国际互联网（Internet ）将全世界的计算机连接在一起，人们可以在任何一台连到互联网的计算机上访问网上的其他任何一台计算机，并且可以和它联络和交换信息，可以共享世界各国的信息资源。7人工智能人工智能 AI（ Artificial Intelligence）是计算机应用发展的又一个前沿方向，它的主要目的是用计算机来模拟人类的某些智能活动，使其具有“学习” 、 “适应能力” 、 “推理”等功能，在一定程度上具有“思维”能力。AI 的应用主要包括：模式识别、专家系统、机器人、智能检索等。8家庭应用计算机在现代社会的
25、家庭中已有了广泛的应用。例如，利用计算机进行家庭经济管理、家庭信息管理，特别是随着国际互联网的广泛普及，人们可以在家中用计算机浏览全世界的信息资源，通过电子邮件、BBS 、ICQ 等方式与世界各地的亲友联系。另外，计算机游戏、多媒体娱乐丰富了人们的生活；计算机教学软件使得人们可在家里进行各个方面的学习，接受教育。计算机在家庭中的广泛应用大大改变了人们的传统生活方式。第 1 章 计算机基础知识 71.1.4 计算机的分类计算机发展到今天，种类繁多。可以从不同的角度对它们进行分类。1按处理数据的形态分类按处理数据的形态分类，可以分为数字计算机、模拟计算机和混合计算机。（1）数字计算机数字计算机所处
26、理的数据是以 0 和 1 表示的二进制数字，是不连续的数字量。如职工人数、工资数据等。处理结果以数字形式输出；其基本运算部件是数字逻辑电路。数字计算机的优点是精度高、存储量大、通用性强。目前，常用的计算机大都是数字计算机。（2）模拟计算机模拟计算机所处理的数据是连续的，称为模拟量。模拟量以电信号的幅值来模拟数值或某物理量的大小，如电压、电流、温度等都是模拟量。所接受的模拟数据经过处理后，仍以连续的数据输出，这种计算机称为模拟计算机。一般说来，模拟计算机解题速度快，但不如数字计算机精确，且通用性差。模拟计算机常以绘图或量表的形式输出。（3）混合计算机它集数字计算机和模拟计算机的优点于一身。它既可
27、以处理数字信息又可以处理模拟信息。2按使用范围分类按使用范围分类，可以分为通用计算机和专用计算机。（1）通用计算机能适用于一般科技运算、学术研究、工程设计和数据处理等广泛用途的计算机。通常所说的计算机均指通用计算机。（2）专用计算机这是为适应某种特殊应用而设计的计算机，其运行程序不变，效率较高，速度快，精度较高，但不宜作它用。如飞机的自动驾驶仪，坦克上的火控系统中用的计算机，都属专用计算机。3按性能分类这是最常用的分类方法，所依据的性能主要包括字长、存储容量、运算速度、外部设备、允许同时使用一台计算机的用户数和价格等。根据这些性能可将计算机分为超级计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机和工
28、作站 5 类。（1）超级计算机（Supercomputer ）超级计算机又称巨型机。它是目前功能最强、速度最快、价格最贵的计算机。一般用于解决诸如气象、太空、能源、医药等尖端科学研究和战略武器研制中的复杂计算。它们安装在国家高级研究机关中，可供几百个用户同时使用。这种机器价格昂贵，号称国家级资源。世界上只有少数几个国家能生产这种机器，如美国克雷公司生产的 Cray-1、Cray-2 和 Cray-3都是著名的巨型机。我国自主生产的银河、曙光5000A、神威、深腾等都属于巨型机。巨型机的研制开发是一个国家综合国力和国防实力的体现。（2）大型计算机（Mainframe）大学计算机应用基础8这种机器
29、也有很高的运算速度和很大的存储容量，并允许相当多的用户同时使用。当然还不及超级计算机，价格也相对比巨型机便宜。大型机通常都像一个家庭一样形成系列，如IBM4300 系列、IBM9000 系列等。同一系列的不同型号的机器可以执行同一个软件，称为软件兼容。这类机器通常用于大型企业、商业管理或大型数据库管理系统中，也可用作大型计算机网络中的主机。（3）小型计算机（Minicomputer）其规模比大型机要小，但仍能支持十几个用户同时使用。这类机器价格便宜，适用于中小型企事业单位使用。像 DEC 公司生产的 VAX 系列，IBM 公司生产的 AS/400 系列都是典型的小型机。（4）微型计算机（Mic
30、rocomputer）其最主要的特点是小巧、灵活、便宜。不过通常一次只能供一个用户使用，所以微型计算机也叫个人计算机（PersonalComputer） 。近几年又出现了体积更小的微机，如笔记本型、膝上型、掌上型微机等。微型计算机还可按字长分为8位机、16位机、32位机和64位机；按结构分为单片机、单板机、多芯片机和多板机；按CPU芯片分为286机、486机、Pentium 机、PII 和PIII机等。（5）工作站（Workstation）它与功能较强的高档微机之间差别并不十分明显。通常，它比微型机有更大的存储容量和较快的运算速度，而且配备大屏幕显示器。主要用于图像处理和计算机辅助设计等领域。
31、不过，随着计算机技术的发展，包括前几类机器在内，各类机器之间的差别有时也不再是那么明显了。如:现在高档微机的内存容量比前几年小型机甚至于大型机的内存容量还大得多。随着网络时代的到来，网络计算机（Network Computer）的概念也应运而生。Acorn 公司在 1997 年底推出了网络计算机型。其主要宗旨是适应计算机网络的发展，降低机器成本。这种机器只能联网运行而不能单独使用，它不需配置硬盘，所以价格较低。1.1.5 计算机的发展趋势当前计算机的发展趋势是向巨型化、微型化、网络化和智能化方向发展。（1）巨型化(或功能巨型化)巨型化是指其高速运算、大存储容量和强功能的巨型计算机。其运算能力一
32、般在每秒百亿次以上、内存容量在几万兆字节以上。巨型计算机主要用于尖端科学技术和军事国防系统的研究开发。巨型计算机的发展集中体现了计算机科学技术的发展水平，推动了计算机系统结构、硬件和软件的理论和技术、计算数学以及计算机应用等多个科学分支的发展。（2）微型化(或体积微型化)二十世纪七十年代以来，由于大规模和超大规模集成电路的飞速发展，微处理器芯片连续更新换代，微型计算机成本逐年降低，加上丰富的软件和外部设备，操作简单，使微型计算机很快普及到社会各个领域并走进了千家万户。随着微电子技术的进一步发展，微型计算机将发展得更加迅速，其中笔记本型、掌上型第 1 章 计算机基础知识 9等微型计算机必将以更优
33、的性能价格比受到人们的欢迎。（3）网络化(或资源网络化)网络化是指利用通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机互联起来，按照网络协议相互通信，以达到所有用户都可共享软件、硬件和数据资源的目的。现在，计算机网络在交通、金融、企业管理、教育、邮电、商业等各行各业中得到广泛的应用。目前各国都在开发三网合一的系统工程，即将计算机网、电信网、有线电视网合为一体。将来通过网络能更好的传送数据、文本资料、声音、图形和图像，用户可随时随地在全世界范围拨打可视电话或收看任意国家的电视和电影。（4）智能化(或处理智能化)智能化就是要求计算机能模拟人的感觉和思维能力，也是第五代计算机要实现的目标。智能化的研究
34、领域很多，其中最有代表性的领域是专家系统和机器人。目前已研制出的机器人可以代替人从事危险环境的劳动，运算速度为每秒约十亿次的“深蓝”计算机在 1997 年战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。展望未来，计算机的发展必然要经历很多新的突破。从目前的发展趋势来看，未来的计算机将是微电子技术、光学技术、超导技术和电子仿生技术相互结合的产物。第一台超高速全光子数字计算机，已由欧盟的英国、法国、德国、意大利和比利时等国的 70 多名科学家和工程师合作研制成功，光子计算机的运算速度比电子计算机快 1000 倍。在不久的将来，超导计算机、神经网络计算机、生物计算机、量子计算机等全新的计算机也会诞生。届时计算机将
35、发展到一个更高、更先进的水平。1.2 信息在计算机内的表示1.2.1 信息与数据的概念在计算机应用领域中经常使用信息和数据这两个概念，它们既有区别又紧密相关。信息通常是指：人们所关心的事情的消息或知识。同一则消息或知识，对不同的人、群体可能具有不同的意义，只有对接收者的行为或思想活动产生影响时，才能称为信息。信息可以脱离原物质而借助于载体传输。载体以某种特殊的变化和运动反映信息的内容，并使接收者可以感知。信息载体上反映的信息内容，以某种使接收者（人或机器）可识别的符号传送给接收者，这种可识别的符号称为数据。数据分为两类：一类是数值数据，对这类数据能够进行算术运算并得到明确数值概念。如：正数、负
36、数、小数与整数等。而把文字、声音、图像、光信号、电流的变化等等归为另一类非数值数据。数据的效用在于反映信息的内容，并可被接受者识别，因此数据是信息的具体表现形式，信息是数据的含义。信息处理包括信息收集、存储、加工、检索、传输等活动，每个活动都要面对各种类型的数据，信息和数据形影不离，信息处理的本质就是数据处理，主要目标是获取有用的信息。在不影响对问题理解的情况下，常把“信息”和“数据”这两个术语不加区别的使用。大学计算机应用基础101.2.2 进位计数制及其相互转换1进位计数制用进位的方法进行计数的数制称为进位计数制，简称进制。如“逢十进一”的十进制，“逢二进一”的二进制。无论哪种进位计数制，
37、都包含两个基本要素，即“基数”和各数位的“权” 。某进制的基数是指该进制中允许使用的数码的个数，而进制中每一固定位置对应的单位值称为权。如十进制允许使用的数码为 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 共 10 个，其基数为 10，各数位的权是以 10 为底的幂，一个十进制的数可按权展开成为多项式。例如十进制数 168.98 按权展开为：168.98=1102+6101+8100+910-1+810-2下面是常用的几种进位计数制的基数和数码：表1-1 几种常用进制的基数和数码进 制 基 数 使 用 的 数 码二进制 2 0，1八进制 8 0，1，2，3，4，5，6，7十进制 10 0，1，2，
38、3，4，5，6，7，8，9十六进制 16 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C ，D，E，F2不同进位计数制之间的转换我们日常生活中使用的是十进制，而在计算机内部，各种信息都是以二进制的形式表示的，但二进制数读写都不方便，由于八进制数、十六进制数与二进制数有简单直观的对应关系，在程序开发、调试、及阅读机器内部代码时，人们经常使用八进制或十六进制来等价表示二进制，因此要经常实现不同进位计数制之间的转换。为清晰简便起见，一般在数的后面加一个字母以区别不同的进制。用 B 表示二进制，Q表示八进制、D 或不加字母表示十进制、 H 表示十六进制。如： 101101B、256Q、168D 或168、10E6H。（1）二进制、八进制、十六进制转换为十进制将其他进制的数转化为十进制数，采用“按权展开，相加求和”的方法，即用多项式展开，然后逐项累加。例：(1101101.0101)2 =12 6+125+024+123+122+021+l20+021+l22+023+124= (109.3125)10例：(3506.2)8 = 38 3+582+081+680+281= (1862.25)10例：(1EC.2A)16 =1 +14 +12 + 21611+1016226106= (492.164 062 5)10（2）十进制数转化为二进制数、八进制数、十六进制数
