1、计算机科学技术的基础知识,数制码制逻辑代数逻辑电路与逻辑设计计算机组成与工作原理程序设计语言操作系统,数制,十进制是使用数字1、2、 、9、0等表示数值，采用逢十进一的进位。位权表示法数制的特点：数字的总个数等于基数，十进制使用10个数字（09）最大的数字比基数小1，如十进制中最大的数字为9。每个数字都要乘以基数的幂次，该幂次由每个数字所在的位置决定。任何一个N进制数 AAn An1 A1 A0.A1 A2 Am -m AiNi i=n,二进制,二进制使用数字0和1等符号来表示数值，且采用逢二进一的进位计数制。二进制数制的特点：仅使用0和1两个数字。最大的数字为1，最小的数字为0。每个数字都要
2、乘以基数2的幂次，该幂次由每个数字所在的位置决定。 二进制加法和乘法运算规则：0000111011110000010100111,八进制与十六进制,八进制 使用数字0、1、2、3、4、5、6、7 表示数值，采用逢八进一的进位计数制。十六进制使用数字 0、1、 9和A、B、C、D、E、F表示数值，其中 10 11 12 13 14 15十六进制的计数方法为逢十六进一。,常用数制及转换,各种常用数制 (1) 二进制：0、1 逢二进一(2) 十进制：0、19 逢十进一(3) 八进制：0、17 逢八进一(4) 十六进制： 逢十六进一 0、19、 A、B F （a、b f）,常用数制及转换,D:十进制
3、B:二进制 O:八进制 X:十六进制,常用数制及转换,(1) 二进制十进制: 求幂相加法 (1011)2=23+ 21+ 20=8+2+1=11 (1011.11)2=11+2-1+2 -2 =11+0.5+0.25=11.75,常用数制及转换,(2) 十进制二进制 整数部分：除2取余,(269)10 = (100001101)2,常用数制及转换,小数部分：乘2取整,(0.6875)10 = (0.1011)2,数 整 0.6875 2 1.3750 1 高 2 0.750 0 2 1.50 1 2 低 1.0 1,常用数制及转换,(3) 八进制 二进制 1 位八进制对应 3 位二进制 7 3
4、 6 . 2 5111 011 110 . 010 101 1100 . 0101 001 100 . 010 100 1 4 . 2 4,常用数制及转换,(4) 十六进制 二进制 1 位十六进制 对应 4 位二进制 A 3 F . 2 B1010 0011 1111 . 0010 1011,常用数制及转换,(5) 十六进制 八进制 十六进制 二进制 八进制,常用数制及转换,(6) 十进制八进制 整数部分:除8取余；小数部分:乘8取整或十进制二进制八进制(7) 十进制十六进制 整数部分:除16取余；小数部分:乘16取整或十进制二进制十六进制,常用数制及转换,(8)八进制十进制（求幂相加法）(1
5、011)8=83+ 81+ 80=512+8+1=521(9)十六进制十进制（求幂相加法）(1011)16=163+ 161+ 160=4096+16+1=4113,常用数制及转换,小结二进制(八进制、十六进制)十进制 :求幂相加法十进制二进制(八进制、十六进制)整数部分: 除2(8、16)取余; 小数部分: 乘2(8、16)取整八进制二进制: 1位八进制对应3位二进制十六进制二进制: 1位十六进制对应4位二进制 十六进制 二进制 八进制,负数在计算机内表示,原码表示法用符号位和数值表示带符号数，正数的符号位用“0”表示，负数的符号位用“1”表示，数值部分用二进制形式表示。 符号位 数值+66
6、1 或 -661,0/1 000001010010101,负数在计算机内表示,反码表示法正数的反码与原码相同，负数的反码为对该数的原码除符号位外各位取反。0 000001010010101 = +661-661 取反 1 111110101101010,负数在计算机内表示,补码表示法正数的补码与原码相同，负数的补码为对该数的原码除负号位外各位取反，然后在最后一位加1。0 000001010010101 = +661-661 取补 先取反1 111110101101010 +1 1 111110101101011,负数在计算机内表示,求反码和补码与二进制数的位数有关0 0000010100101
7、01 = +661-661 取反 1 111110101101010计算机中一般采用16位或32位,负数在计算机内表示,数的原码表示适合于进行乘除运算，补码用于进行加减运算。（以4位二进数为例） 1010（-2） 0011（3） 1010 1010 11110 -6,1010（-2） + 0011（3）1 需要先检查符号位2 再比较两数绝对值3 决定谁减谁4 确定结果符号与数值,符号位不应该参加运算,负数在计算机内表示,数的原码表示适合于进行乘除运算，补码用于进行加减运算。（以4位二进数为例） （-2）= 0010的补码 =1101+1=1110 3 = 0011 （-2）+3 = 1110
8、+ 0011 10001 （+1）,1 需要先检查符号位2 再比较两数绝对值3 决定谁减谁4 确定结果符号与数值,直接运算,有进位表示结果为正,负数在计算机内表示,运算溢出 0110 (6)-6 1010 + 0101 (5) + -5 1011 1011 负数 10101 正数,溢出：超出4位二进制数所能表示的范围,小数在计算机内表示,浮点表示法123. 4567 = 0.1234567 1030. 001234567 = 0.1234567 10-2,32位,字符在计算机内表示,计算机内部只有二进制数据，其它非数值内容需要以编码表示编码即使用数值对非数值内容进行编号n位二进制可对2n个不同
9、对象进行编码 ASCII（American Standards Committee of Information）码：是由美国信息交换标准委员会制定的、国际上使用最广泛的字符编码方案。ASCII可表示计算机所处理的所有的数字、字母、符号,字符在计算机内表示,字符在计算机内表示,共128个符号，可用7位二进制编码表示27=128,汉字编码,在汉字系统中，每个汉字对应两个英文字符宽度。 在汉字的存储、输入和输出中，处理的并不是汉字本身，而是汉字的编码。不同的环境下有不同的汉字编码。如汉字交换码(国标码)、汉字机内码和各种汉字的输入码。,汉字编码,0 0111100 01001110,1 01111
10、00 1 1001110,汉字编码,汉字的存储与字库为了输出汉字，必须存储汉字的字型。(1) 矢量化：。它由一组指令来描述字符的外形（轮廓）。这种字体也称为轮廓字体（TrueType字体）。(2) 点阵图形：将汉字分解为若干个“点”组成的点阵字型方式。,存储每个汉字的字型信息需要1616个二进制位，共2*16 = 32字节。,汉字编码,汉字字库：汉字字型信息的集合两级字库(国标)：第一级为常用汉字，共3755个第二级为次常用汉字，共3008个 对6763个汉字进行编码，至少需要13位二进制才能表示。 (因为 212=4096 6763 n）。第2步：求m和n的余数rmod（m,n）。第3步：用
11、n的值取代 m，用r的值取代n。第4步：判别r的值是否为零，如果r0，则m为最大公因子；否则返回。第5步：输出m的值，即为最大公因子。,程序设计语言,流程图表示C程序main() int m,n,r ; scanf(“%d%d”, ,程序设计语言,评价算法优劣的方法算法的时间特性：指算法编制的程序运行时所耗费的时间的大小，称为算法的时间复杂度，记为T（n），其中n为问题的规模。算法的空间特性：指依据算法编制成程序后在计算机中运行时所占用的空间的大小，记为 S（n），其中n为问题的规模。算法的易理解性：算法应具有良好的结构、易理解、易修改、易维护的程度。,程序设计语言,数据结构数据：数据是指描述
12、客观事物的数、字符以及所有能输入到计算机并被计算机程序处理的对象，如数值、字符、图形、图像、声音等。数据结构：是数据元素之间关系的集合。从学科的角度来看，数据结构是计算机科学技术的一个分支，它主要研究数据的逻辑结构和物理结构以及它们之间的关系，并对这种结构定义相应的运算，设计出实现这些运算的算法。,程序设计语言,数据结构线性结构树形结构 （层次关系）图形结构,操作系统,什么是操作系统 操作系统是用来管理计算机系统的软硬件资源、提高计算机系统资源的使用效率、方便用户使用的程序集合。它是对计算机系统进行自动管理的控制中心。,操作系统,操作系统的地位与作用,操作系统,操作系统是与裸机直接接触的最底层
13、软件，其它软件都在操作系统的支持下工作。操作系统是用户与计算机交流的中间环节。人通过操作系统来与计算机打交道，计算机又通过操作系统将信息反馈给用户。,操作系统,操作系统的两大基本职能面向计算机:管理、调度计算机系统的全部资源，提高系统效率。面向用户: 提供方便的操作环境以及有效的服务。,用户,计算机,OS,操作系统,操作系统的分类多道批处理操作系统：在主存储器中存放多道用户的作业，使其按照一定的策略插空在CPU上运行，共享CPU和输入输出设备等系统资源。分时操作系统：多个用户终端共享使用一台计算机，即把计算机系统的CPU时间分割成一个个小的时间段（称其为一个时间片），从而将CPU的工作时间分别
14、提供给各个用户。实时操作系统网络操作系统,操作系统,操作系统的分类多道批处理操作系统分时操作系统实时操作系统：在过程控制系统中，通常要求计算机能够对外部事件做出及时的响应并对其进行处理，这样的系统称为实时系统。网络操作系统：网络操作系统实际上是使网络上的计算机能够方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供各种服务的软件和有关协议的集合。,操作系统,操作系统的功能管理系统资源、控制输入输出处理和实现用户和计算机系统间通信处理机管理 存储器管理输入输出设备管理文件管理,操作系统,处理机管理处理机（CPU）是整个计算机硬件的核心，在硬件系统中，它是最宝贵的资源。当有多个用户程序请求服务时，如何充分发挥
15、处理机的作用，提高其效率，协调各程序之间的运行，合理地为所有用户服务，是处理机管理的任务。,操作系统,存储器管理 内存储器的单元数在计算机系统中是有限的，它是各个用户程序竞争最激烈的资源之一。如何把有限的主存储器进行合理地分配，满足多个用户程序运行的需要，是存储器管理的任务。输入输出设备管理 在用户程序中，通常要进行输入输出操作，这就需要用到外部设备。操作系统应能支持各种各样的设备，有效地管理各种外部设备，使其充分发挥效率，并且还要为用户提供简单而易于使用的接口。,操作系统,文件系统管理主存储器的容量有限，因此大部分用户程序和数据、实用程序，甚至操作系统本身的一大部分，都要放在外存储器（如磁盘
16、）中。如何唯一地标识文件的信息，以便能进行合理的访问和控制；如何有条不紊地组织这些信息，使用户能方便且安全地使用它们，是文件管理要解决的任务。,操作系统,常用操作系统MS-DOSMicrosoft WindowsMicrosoft Windows NT / 2000 / XPUNIXLinux,操作系统 文件系统,文件定义文件是存储在存储介质(如硬盘、软盘或光盘)中的程序指令或数据的有名集合。如果你使用计算机写一篇文章，那么文章中的词就会存储在磁盘上的一个文件中。该文件通过名字与磁盘上的其它文件加以区分。,操作系统 文件系统,文件的类型可执行文件（应用程序）包含了控制计算机执行任务的指令。要使
17、用可执行文件，就必须执行它。可执行文件中的指令由计算机直接执行，用二进制格式存储，用户无法直接查看其内容。数据文件,操作系统 文件系统,数据文件含有可以观看、编辑、发送和打印的词语、数字和图片等内容。通过应用程序可以创建数据文件数据文件可以购买或自己创建。它们和应用程序一起使用，应用程序帮助你处理文件中的数据，如查看、修改和打印其中的信息。你购买数据文件时，通常会提供详尽的用户手册，说明使用什么应用软件来操作这些数据。,操作系统 文件系统,可执行文件和数据文件的区别数据文件是被动的：数据不能控制计算机做任何事情。可执行文件是主动的：文件中的指令可以让计算机完成某个动作。,操作系统 文件系统,源
18、文件包含了指令，但是指令并不使用计算机可以直接执行的格式，用户可以阅读和修改，这些指令在得到执行前必须经过翻译。例如，批处理文件 Autoexec.bat 就是源文件。,操作系统 文件系统,以文档为中心的文件模式只要你给出数据文件，计算机就会自动运行相应的软件。例如，当你双击 report.doc，计算机就会启动 Word 程序进行处理。传统模式 首先运行应用软件，然后要它打开相应的数据文件。,操作系统 文件系统,文件名文件的命名约定 文件名是一个单一的字母、数字和字符集合，用于标识一个文件，通常描述了文件的内容。 .扩展名 可执行文件由程序员命名，它们的扩展名通常是 .com (命令文件)和
19、 .exe(可执行文件)。,操作系统 文件系统,文件名对于自己创建的数据文件，由用户起名，命名要合法，遵循命名约定文件名最大长度：255个字符(含扩展名)允许空格和数字不区分大小写不允许的字符有 / : * ? |,操作系统 文件系统,文件名 .扩展名文件的扩展名：反映文件的类型 .com：系统命令文件 .exe：可执行文件 .bat：批处理文件 .bak：后备文件 .sys：系统专用文件 .bmp: 绘画文件 .txt：文本文件 .doc：word文件 .xls：excel文件 .c： C语言源程序,操作系统 文件系统,文件存储计算机系统中一般含有成千上百的文件，它们存放在磁盘或其他存储设备
20、上，为了管理这些文件，计算机建立了文件系统，对它的维护由操作系统来完成。,操作系统 文件系统,文件存储 存储设备的标识：盘符，用一个字母标识软盘驱动器通常用 A 或 B 来标识硬盘驱动器一般从 C 开始来标识（C Z），包括光盘、可移动磁盘等,操作系统 文件系统,文件组织,操作系统 文件系统,文件组织,操作系统 文件系统,文件组织文件夹：把相关文件组织在一起存放。大的文件夹中还可以包含小的文件夹。任一文件夹中既可以有文件，也可以有文件夹，构成了计算机的文件系统。树形结构：计算机文件系统的构成,操作系统 文件系统,树形结构,D:,Word,Bussiness,Reports,Papers,文件夹
21、,Graphics,rep98,rep99,Reports,Road,Desk,Oct5,Oct30,文件,Memo,也可以是空目录,每个存储设备上只有1 个根目录,目录树：树干和树枝是子目录，树叶是文件或空目录,操作系统 文件系统,树形结构,D:,Word,Bussiness,Reports,Papers,文件夹,Graphics,rep98,rep99,Reports,Road,Desk,Oct5,Oct30,Memo, Word Reports rep99.doc, Bussiness Reports Oct5.txt, Graphics Desk,操作系统 文件系统,文件标识符 (文件全名) 盘符路径.扩展名不同子目录下的文件可以同名例如：d: Bussiness Reports rep98.docC: Word Reports rep98.doc,操作系统 文件系统,文件统配符? : 代表一个任意字符* : 代表一组（多个）任意字符例如：*.exe 表示扩展名为 .exe 的所有文件a.* 表示文件名为a，扩展名任意的所有文件S* 表示所有用 S 开头的文件*.* 表示全部文件 A? 表示以 “A” 开头，后跟一个任意字符的所 有文件,
