第2章_大学计算机基础-信息表示
大学计算机基础-第2章习题答案
习题一、单项选择题1. 组成计算机系统的两大部分是（A）。
A. 硬件系统和软件系统B. 主机和外部设备C. 系统软件和应用软件D. 输入设备和输出设备2. 通常所说的计算机的主机是指（B）。
A. CPU和硬盘B. CPU和内存C. CPU、内存和硬盘D. CPU、内存与CD-ROM3. 控制器的功能是（C）。
A. 指挥、协调计算机各相关硬件工作B. 指挥、协调计算机各相关软件工作C. 指挥、协调计算机各相关硬件和软件工作D. 控制数据的输入和输出4. 运算器的主要功能是进行（C）运算。
A. 算术B. 逻辑C. 算术和逻辑D. 数值5. 微机硬件系统中最核心的部件是（D）。
A. 内存储器B. 输入输出设备C. 硬盘D. CPU6. 下列关于CPU的叙述中，正确的是（B）。
A. CPU能直接读取硬盘上的数据B. CPU能直接与内存储器交换数据C. CPU主要组成部分是存储器和控制器D. CPU主要用来执行算术运算7. 在计算机中，每个存储单元都有一个连续的编号，此编号称为（D）。
A. 位置号B. 房号C. 门牌号D. 地址8. 1GB的准确值是（C）。
A. 1024 ×1024 BytesB. 1024 KBC. 1024 MBD. 1000 ×1000 KB9. 在微机的配置中常看到"P4 2.4G"字样，其中数字"2.4G"表示（A）。
A. 处理器的时钟频率是2.4 GHzB. 处理器的运算速度是2.4 GIPSC. 处理器是Pentium4第2.4代D. 处理器与内存间的数据交换速率是2.4GB/S10. 一般情况下，外存中存放的数据在断电后（B）丢失。
A. 完全B. 不会C. 少量D. 多数11. 计算机硬件能直接识别、执行的语言是（B）。
A. 汇编语言B. 机器语言C. 高级程序语言D. C++语言12. 下列叙述中，正确的是（C）。
大学计算机基础第二章 计算机信息基础
2.3 信息表示与编码
补码的概念是怎么来的？
计算机科学与工程系
所谓“模”，是指一个系统的量程，或者说一 个系统所能表示的最大的数(比如，钟的最大数 为 12 ，但 12 被溢出变为 0) 。按模运算是指运算 结果超过模时，模丢失。当模为整数时，按模 运算也可理解成除以模求余数的过程。常用符 号“mod”表示按模运算，如：18 mod 12=6 mod 12，即：18和6都是指向6点。
二进制、八进制、十六进制
例：
计算机科学与工程系
十进制
位权相加法：各位数码乘位权，再相加。
八进制 十进制 (113.5231)8 = 1×82 + 1×81 + 3×80 + 5×8-1 + 2×8-2+3×8-3+1×8-4
= 64 + 8 + 3 + 0.625 + 0.03125+0.005859375
计算机科学与工程系
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10
教学进度
常 用 数 制 的 对 应 关 系
2.1 计算机所使用的数制
2.1.2 二进制的运算
计算机科学与工程系
二进制的算术运算
加： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10
本位为0， 向高位进位1
例：对于模为28=256时，[-5]补=[-5]反后再在最后一位 加1=[11111011]2=25110，180-5=180+ [-5]补 =180+251=256+175=175（256溢出了，因为模是256)
教学进度
2.3 信息表示与编码
大学计算机基础-信息表示
制是逢2进1。 为什么使用二进制?
二进制的“0”和“1”可以分别用电器元件的两种状
态来表示，很容易实现。如开关的接通为1，断开为0； 高电平为1，低电平为0等。假如采用十进制，要制造 具有十种稳定状态的物理电路，则是非常困难的。 二进制数的运算规则简单，容易用计算机硬件实现， 也便于逻辑判断。
中山大学计算机科学系
2.4 字符编码技术
2.4.2 十六进制编辑器简介
2018/8/10
中山大学计算机科学系
2.2 数制及转换
2.2.2 将非十进制数转换为十进制数 方法：采用位权展开式 示例：
(1011.101)2 = 1×23+0×22+1×21+1×20+ 1×2-1+0×2-2+1×2-3 = (11.625)10 (143) 8 = 1×82+4×81+3×80 = (99)10 (FA59)16 = 15×163+10×162+5×161+9×160 = (64089)10
2018/8/10
中山大学计算机科学系
2.4 字符编码技术
字符编码方案：是从编码空间的每个代码点到1个或
2018/8/10
多个固定宽度编码单元序列的映射。 编码单元：表示代码点整数的基本二进制位序列，一 般为8位、16位或32位。最终将转换为字节序列。 字节序（Endian ）：是指多字节整数在内存中的存放 顺序，分为： 大序（Big-Endian）：高位在前，低位在后。例 如，将整数6C49H编排为字节序列 6C 49 小序（Little-Endian）：低位在前，高位在后。 例如，将整数6C49H编排为字节序列 49 6C 字符的编码过程： 分配代码点→用1个或多个编码单元表示→字节序列
大学计算机基础PPT课件(完整版)
二进制的逻辑运算
0表示“假、否”，1表示“真、是”
与AND： 0∧0=0 0∧1=0 1∧0=0 1∧1=1
或OR： 0∨0=0 0∨1=1 1∨0=1 1∨1=1
非(取反)： 0=1 1=0
∧表示串联， ∨表示并联
2021/7/13
29
2.1 计算机所使用的数制
由一种数制转换成另一种数制
十进制数
冯·诺依曼： “如果不考虑巴贝奇、爱达和其他人早先提出 的有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰·图灵”
2021/7/13
9
1.1 计算机基础知识
1.1.2 电子计算机发展 历程
1946年由美国宾夕法尼亚大学 研制出世界上第一台电子数字 计算机，取名ENIAC。由此 诞生了“第一个电子的大脑”
重30吨，占地167m2，耗电150千瓦 主要元件为电子管、继电器，可保 存80个字节，每秒钟做5000次加减 法或400次乘法运算。
走鹃(美国)
海妖(美国)
尤金(欧洲)
2009年全球超级计算机排行榜
天河一号(中国)
18
1.1 计算机基础知识
② 微型化
计算机不再是单一的计算机器，而是个人的信息机器。
③ 网络化
通过计算机网络可共享远程资源， 实现通信和合作。
④ 智能化
智能计算机将是一种具有类似于人的思维能力， 能听会说，能想会做，能代替人的体力劳动以及脑力 劳动的智能机器人。
存储程序和数据（存储器）
2021/7/13
8
1.1 计算机基础知识
• 计算机应由运算器、控制器、存储器、 输入设备和输出设备五大部件组成；
美籍匈牙利数学家 冯诺依曼
(计算机鼻祖)
• 应采用二进制简化机器的电路设计；
《大学计算机基础教程》的课后答案
4．计算机的主要特点是：高速、精确的运算能力；准确的逻辑判断能力；强大的存储能力；自动功能；网络与通信能力等。
5．计算机科学研究的内容是计算机系统和计算机应用。系统方面有算法与数据结构、程序设计语言、体系结构、操作系统、软件方法学和软件工程、人机交互等；应用方面有数值与符号计算、数据库、信息处理、人工智能、机器人、图形学、组织信息学、生物信息学等。
12．一个正数的原码和它的真值相同，负数的原码为这个数真值的绝对值，符号位为1。反码的定义是：一个正数的反码等于它的原码；一个负数的反码，最高位（符号位）为1，其余各位按位求反。补码的定义是：一个正数的补码等于它的原码；一个负数的补码等于它的反码加上1（从最低位上加1，并考虑进位，但进位不改变符号位）。
（1100.0101)2=1×23+1×22+0×21+0×20+0×2-1+1×2-2+0×10-3+1×2-4 （100111.0001)10=1×25+1×22+1×21+1×20+1×2-4
7．1010B=10D 110111B=55D 10011101B=157D 0.101B=0.625D 0.0101B=0.3125D 0.1101B=0.8125D
6．多媒体信息交互处理所需的硬件设备是在普通PC机的基础上，再包括：高性能的CPU（带有多媒体扩展指令MMX）；快速、大容量的内存；声卡；显卡；视频卡和质量较高的显示器；CD-ROM或DVD-ROM驱动器；扫描仪；数码相机；数字摄像机等外围设备。多媒体信息处理所需的软件有：多媒体操作系统；多媒体创作软件和应用软件，如图像处理、音乐处理、演示文稿制作、动画制作、视频处理等。
大学计算机基础教程(高守平第二版)第2章操作系统基础
大学计算机基础教程(高守平第二版)第2章操作系统基础大学计算机基础教程(高守平第二版)第2章操作系统基础第一节操作系统的定义和作用操作系统是一种系统软件，它管理和控制计算机硬件资源，并提供给用户一个简单易用的界面，使得用户可以方便地使用计算机。
1.1 操作系统的定义操作系统是指在计算机和用户之间起到桥梁作用的软件。
它利用计算机的硬件资源，提供给用户一个友好的环境，使得用户可以与计算机交互，并能够运行各种应用程序。
1.2 操作系统的作用操作系统有以下几个主要作用：（1）管理和分配计算机系统的硬件资源，包括处理器、存储器、输入输出设备等；（2）提供用户与计算机之间的接口，让用户能够方便地使用计算机；（3）管理和调度进程，保证多个进程之间的并发执行；（4）提供各种系统服务和功能，如文件管理、网络通信等。
第二节操作系统的基本概念2.1 进程和线程进程是指正在运行的程序的实例。
每个进程有自己的地址空间、文件描述符等资源。
一个进程可以包含多个线程，线程是在进程中独立运行的执行单元。
2.2 内存管理操作系统负责管理计算机的内存资源，包括内存的分配和释放、虚拟内存的管理等。
通过虚拟内存技术，操作系统可以将进程使用的内存分为多个虚拟地址空间，从而提高内存的利用率。
2.3 文件系统文件系统负责管理计算机中的文件和目录。
它提供了对文件的读写操作，并管理文件的存储和组织。
文件系统还提供了目录结构，方便用户组织和查找文件。
2.4 设备管理设备管理是操作系统对计算机硬件设备进行管理的一项重要任务。
它负责对设备的分配和回收，以及设备的驱动程序的管理。
通过设备管理，操作系统可以提供对各种设备的统一访问接口，使得应用程序可以方便地使用设备。
第三节常见的操作系统3.1 Windows操作系统Windows操作系统是由微软公司开发的一种广泛使用的操作系统，具有图形化界面和丰富的应用软件。
Windows操作系统拥有庞大的用户群体，在个人计算机和企业中使用广泛。
《大学计算机基础》
二、信息系统
4个特点： 1）涉及数据量大。数据一般需存放在辅助存储器中，内存
用于暂存数据。 2）绝大部分数据是持久的，不随程序运行的结束而消失，
即数据需存储。 3）数据被多个应用程序，或多个单位，或更大范围内共享。 4）除具有数据采集、传输、存储和管理等划、 设计、指挥、控制、决策、报警、提示、咨询等信息服 务。
.
二、数制的相互转换
1．二进制和八进制的相互转化 （2）八进制→二进制
每位八进制数对应三位二进制数进行转换即可
【例1.2】 (352.74)3(?)8
解:
3
5
2
．
7
4
↓
↓
↓
↓
↓
011 101 010 ． 111 100
因此：（ 3 5 2 .7 4 ） 8 （ 0 1 1 1 0 1 0 1 0 . 1 1 1 1 0 0 ） 2
.
一、数制
2．二进制数 二进制由0和1等两个数码组成，基数为2，运算规则
为“逢二进一，借一当二”。 二进制数可以展开成基数为2，降幂排列的多项式形
式，如：
.
3．八进制
一、数制
0—1—2—3—4—5—6—7
运算规则为“逢八进一，借一当八”。
.
一、数制
4．十六进制 0—1—2—3—4—5—6—7—8—9—A—B—C—D—E—F
.
二、计算机的分类
1）按照计算机原理：可分为数字计算机、模拟计算机和混 合式计算机等三类。
2）按照计算机用途：可分为通用计算机和专用计算机等两 类。
3）按照计算机性能：可分为巨型机、大型机、小型机、微 型计算机等4类。
.
三、计算机的特点
1）运算速度快 2）计算精度高 3）具有记忆能力 4）逻辑判断能力 5）自动运行
大学计算机基础第二章作业答案
第二章作业答案一单选题（错一题，扣1分）1.通常所说的CPU包括（C）。
A.运算器B.控制器C.运算器和控制器D.运算器、控制器和内存2.计算机的内存储器比外存储器（B）。
A.更便宜B.存储速度快C.存储容量大D.虽贵但能存储更多信息3.外部设备是指（D）。
A.输入设备和输出设备B.输入设备、输出设备、主存储器C.输入设备、输出设备和存储器D.输入设备、输出设备、辅助存储器4.计算机工作时，内存储器用来存储（B）。
A.程序和指令B.程序与数据C.数据和信号D.ASCII码和汉字编码5.CPU中临时存放数据的部件是（C）。
A.算术逻辑单元B.存储器C.寄存器D.控制器6．MIPS常用来描述计算机的运算速度，其含义是（A）。
A.每秒钟执行百万条指令B.每分钟执行百万条指令C.每秒钟处理百万个字符D.每分钟处理百万个字符7.断电后，将丢失信息的是（A）。
A.RAMB.ROMC.磁盘D.光盘8.为了解决CPU与主存的速度匹配问题，可采用（B）。
A.磁盘存储器B.高速缓冲存储器C.通用寄存器D.光盘存储器9.磁盘上的“0”磁道是指磁盘上的（A）。
A.最外道B.最内道C.索引孔所在道D.中间指定道10.若彩色显示器的颜色为256种，则每个像素的显示数据位数至少是（A）。
A.8位B.16位C.24位D.32位11.由于磁盘上内圈磁道比外圈磁道短，因此（B）。
A.内圈磁道存储的信息比外圈磁道少B.无论哪条磁道存储的信息量均相同，但各磁道的存储密度不同C.内圈磁道的扇区少使得它存储的信息比外圈磁道少D.各磁道扇区数相同，但内圈磁道上每扇区存储的记录信息少12.激光打印机的打印原理是（B）。
A.激光直接打在纸上B.利用静电转印C.激光控制墨粉的运动方向D.激光照射样稿13.微型计算机采用总线结构（B）。
A.提高了CPU访问外设的速度B.可以简化系统结构、易于系统扩展C.提高了系统成本D.使信号线的数量增加14.准确的说，计算机的中央处理器是由（C）组成。
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中山大学计算机科学系
2.2数制及转换
例2.3，(219)10 ＝ (DB)16 ，采用“除16取余倒排法”
2014-7-29
中山大学计算机科学系
2.2数制及转换
二、对于小数部分，采用乘R取整顺排法 例2.4，(0.3125)10 ＝ (0.0101)2 ， 采用“乘2取整顺排 法”
2014-7-29
机器字（字）：计算机能够直接处理的二进制位串
机器字长（字长）：一个机器字所含二进制位的位数。
一般为8的倍数，如8、16、32、64、128
2014-7-29 中山大学计算机科学系
2.2数制及转换
2.2.1 进位计数制
数制：也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的 规则来表示数值的方法。 进位计数制：按进位的方法进行计数。例如，十进制、 二进制、八进制和十六进制等。 进位计数制三要素 数位：如个、十、百、千、万位等。 基数：数码个数，逢基数进一。 位权：与数位相关的一个固定数值。例如，十进制数 的个位位权为100=1，十位为101=10，百位为102=100 而小数点后的位权依次为10-1、10-2 等；对于二进制数 101.01，其位权依次是22、21、20、2-1、2-2。
2014-7-29
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2.3 数值型数据的表示及运算
2.3.1 二进制的基本运算
一、算术运算
二进制加、减运算规则：逢二进一，借一当二 例2.7
2014-7-29
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2.3 数值型数据的表示及运算
二、逻辑运算
逻辑或：0∨0=0
0∨1=1 1∨0=1 1∨1=1 逻辑与：0∧0=0 0∧1=0 1∧0=0 1∧1=1 非运算：0的非是1，1的非是0。 异或运算： 例2.8
2014-7-29
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2.2 数制及转换
2.2.2 将非十进制数转换为十进制数 方法：采用位权展开式 示例：
(1011.101)2 = 1×23+0×22+1×21+1×20+ 1×2-1+0×2-2+1×2-3 = (11.625)10 (143) 8 = 1×82+4×81+3×80 = (99)10 (FA59)16 = 15×163+10×162+5×161+9×160 = (64089)10
介绍数值型数据和 字符型数据的基本编 码技术，并简单介绍 数据压缩技术。
2014-7-29
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第2章 信息表示技术基础
二进制信息表示 数制及转换 数值型数据的表示及运算 字符编码技术 数据压缩
2014-7-29
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2.1 二进制信息表示
2.1.1信息与数据
2.3 数值型数据的表示及运算
2.3.3 整数和实数的表示方法 一、整数 整数没有小数部分，因此可以认为小数点固 定在数的最右边。 例：有符号整数 –65 表示为：
2014-7-29
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2.3 数值型数据的表示及运算
二、纯小数 纯小数没有整数部分，因此可以把小数点固 定在机器数的最高数值位之前 例：纯小数 –0.5 表示为：
2.3 数值型数据的表示及运算
二、反码
编码规则：符号位0表示正，1表示负，正数的反
码等于原码，负数的反码等于原码除符号位外按位 取反，即0变1、1变0。例如：
反码不方便运算，且零也有两种表示形式，一般
在求补码的过程中用到反码。
2014-7-29
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2.3 数值型数据的表示及运算
中山大学计算机科学系
2.2 数制及转换
2.2.4 非十进制数之间的转换
（一）二进制转换为八进制﹑十六进制
方法：3位合1位（或4位合1位），不足补0 例2.5
2014-7-29
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2.2 数制及转换
（二）八进制﹑十六进制转换为二进制 方法： “一分为三”（或 “一分为四”），去除 头尾多余的0。 例2.6
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2.4 字符编码技术
2.4.2 十六进制编辑器简介
2014-7-29 中山大学计算机科学系
2.4 字符编码技术
2.4.1 字符编码的基本知识
字符是各种文字和符号的总称，包括各国文字、标
点符号、图形符号、数字以及一般不可见的控制符 等 字符编码是指将字符表示为一个二进制数。 字符集是字符的集合，也称为编码字符集，强调字 符集为每个字符分配一个唯一整数。 代码点是指可用于编码字符集的整数。由编码字符 集定义的代码点整数取值范围称为编码空间。每个 代码点表示一个字符或被声明为未使用。
2014-7-29
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2.3 数值型数据的表示及运算
2.3.2 机器数与真值
机器数：数值在计算机中的二进制表示形式，包括
数的正、负符号和小数点。 真值：机器数所代表的一般数学意义上用正负号和 数字符号表示的实际数值。
2014-7-29
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2.3 数值型数据的表示及运算
数据是信息的具体表示形式，而信息是数据所表
达的含义。例如，数值20是一个数据，可能表示某 班有20人、某人20岁或某物20吨等信息。 信息与数据是一个密不可分的有机整体。信息和 数据这两个名词常常可以通用。
2014-7-29
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2.1 二进制信息表示
2.1.2 二进制信息
计算机内部的信息是以二进制形式表示。二进
的编码方法，也称作二—十进制码。通常是指8421 BCD码。 例2.10
2014-7-29
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2.3 数值型数据的表示及运算
2.3.5 数值运算
一、补码运算
采用补码进行加减运算十分方便。通过对负数的编 码处理，允许符号位和数值一起参与运算，可以把 减法运算转化为加法运算。不论求和、求差，也不 论操作数为正、为负，运算时一律只做加法，从而 大大简化运算器的设计。
2014-7-29 中山大学计算机科学系
2.2 数制及转换
常见进位计数制
2014-7-29
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2.2 数制及转换
位权展开式
用于把任何一个R进制数N转换为等值的十进制数：
其中:
i=0，±1，±2，±3，… Ri为第i位的位权，ai为第i位数码所对应的十
进制数（或称系数）。
2014-7-29 中山大学计算机科学系
2.3 数值型数据的表示及运算
2.3.4 原码、反码和补码
机器数的编码方法有多种，最常用的是原码、反码和补码。
一、原码
编码规则：符号位0表示正，1表示负，数值部分
用该数绝对值的二进制数表示。例如：
原码易于乘除运算，但不易于加减运算，且零有
两种表示形式
2014-7-29 中山大学计算机科学系
2014-7-29
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2.4 字符编码技术
字符编码方案：是从编码空间的每个代码点到1个或
2014-7-29
多个固定宽度编码单元序列的映射。 编码单元：表示代码点整数的基本二进制位序列，一 般为8位、16位或32位。最终将转换为字节序列。 字节序（Endian ）：是指多字节整数在内存中的存放 顺序，分为： 大序（Big-Endian）：高位在前，低位在后。例 如，将整数6C49H编排为字节序列 6C 49 小序（Little-Endian）：低位在前，高位在后。 例如，将整数6C49H编排为字节序列 49 6C 字符的编码过程： 分配代码点→用1个或多个编码单元表示→字节序列
制是逢2进1。 为什么使用二进制?
二进制的“0‖和“1‖可以分别用电器元件的两种状
态来表示，很容易实现。如开关的接通为1，断开为0； 高电平为1，低电平为0等。假如采用十进制，要制造 具有十种稳定状态的物理电路，则是非常困难的。 二进制数的运算规则简单，容易用计算机硬件实现， 也便于逻辑判断。
2014-7-29
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2.3 数值型数据的表示及运算
例2.11 通过补码计算9+5、9–5、–9+5和–9–5
2014-7-29
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2.3 数值型数据的表示及运算
2014-7-29
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2.3 数值型数据的表示及运算
二、移位运算 ⑴移位的意义
移位运算运算相当于乘 2n
中山大学计算机科学系
2.3 数值型数据的表示及运算
示例：正数+26在不同码制下的移位
2014-7-29
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2.3 数值型数据的表示及运算
示例：负数-26在不同码制下的移位
2014-7-29
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2.3 数值型数据的表示及运算
⑶逻辑移位规则
逻辑左移时，高位移出，低位添0；逻辑右移时，
2014-7-29 中山大学计算机科学系
2.2 数制及转换
2.2.3 将十进制数转换为非十进制数
基本方法：将整数部分和小数部分分别进行转换，然 后再将它们合并起来。 一、对于整数部分，采用除R取余数倒排法： 例2.2，(89)10 ＝ (1011001)2 ，采用“除2取余倒排法”
2014-7-29
2014-7-29
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2.1 二进制信息表示
2.1.3 信息单位
最小单位：bit、比特、位
最基本的存储单元： 常用单位：
Byte、字节，包括8个 bit
1KB (千字节) = 1024 Byte = 210 Byte 1MB (兆字节) = 1024 KB = 220 Byte 1GB (吉字节) = 1024 MB = 230 Byte 1TB (太拉字节) = 1024 GB = 240 Byte