02275 计算机基础与程序设计总结

1 （02557）计算机基础与程序设计总结 申明：此教材来自网络，只作为大家学习用，不能用于任何商业用途，如果想要用作商业用途，请联系原作者

第一章 计算机及程序设计基础知识

一、计算机系统组成与工作原理 计算机的基本结构

代表数据流 代表控制流 （1）冯·诺依曼结构有3条重要的设计思想： ① 计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成； ② 以二进制的形式表示数据和指令； ③ 程序和数据预先存入存储器中，使计算机在工作中能自动地从存储器中取出程序指令。 （2）计算机的工作原理 指令：是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种操作。 一条指令通常由如下两个部分组成：

操作码 操作数 ①操作码：它是指明该指令要完成的操作。 ②操作数：它指操作对象的内容或者所在的单元格地址。 指令系统：某一台计算机所能识别的所有指令的集合。 2

程序：一系列指令的有序集合。 二、计算机系统组成

1.中央处理器(CPU)是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。 运算器 又称算术逻辑部件，主要功能是完成对数据的算术运算、逻辑运算和逻辑判断等操作。 控制器 是整个计算机的指挥中心，发出各种控制信号，指挥计算机各部分工作。 2.存储器(Memory)用来存储程序和数据，存储器可分为两大类：内存储器和外存储器 （1）内存储器简称内存，可以与CPU直接交换数据，特点是：容量小、速度快，但价格贵。内存一般分为ROM和RAM。 ROM：只读存储器，一种只能读取数据不能写入数据的存储器，断电后，ROM中的信息不会全丢失。 RAM：随机访问存储器，一种既能读取数据又能能写入数据的存储器，断电后，RAM中的信息不会全丢失。用户直接使用的内存是RAM，通常说的内存大小也是指RAM。 有关存储器的概念 地址：存储器由若干单元组成，每个单元有一个唯一的编号，成为地址。 位(bit)：二进制数据中的一个位，简写为b，音译为比特，是计算机存储数据的最小单位。 3

字节(Byte)：是计算机数据处理的最基本单位，简记为B，每个字节由8个二进制位组成，即1B=8bit。 字(Word)：一个字通常由一个或若干个字节组成。字(Word)是计算机进行数据处理时，一次存取、加工和传送的数据长度。字长越长，计算机性能越好。 数据的换算关系：1Byte=8bit 1KB=1024B=210B 1MB=1024KB=220B 1GB=1024MB=230B 1TB=1024GB=240B (2)外存储器(简称外存)又称辅助存储器，主要用于保存暂时不用但又需长期保留的程序或数据。如软盘、硬盘、光盘等 3.输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、条形码读入器等。 4.输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。

三、微型计算机的结构组成

1.总线：是计算机各种功能部件之间传送信息的公共信号线和相关的控制逻辑电路。计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。 输入输出设备(I/O设备)需要通过I/O接口与系统总线再与CPU相连。 四、各种进制数之间的转换 1．二、八、十六进制数转换为十进制数 (1)二进制数转换成十进制数：以2为基数按权展开并相加。 例：(1101100.111)2=1×26＋1×25＋1×23＋1×22＋1×2-1＋1×2-2＋1×2-3 =64＋32＋8＋4＋0.5＋0.25＋0.125 =(108.875)10

(2)八进制数转换为十进制数：以8为基数按权展开并相加。

例：(652.34)8=6×82＋5×81＋2×80＋3×8-1＋4×8-2 =384＋40＋2＋0.375＋0.0625 =(426.4375)10 (3)十六进制数转换为十进制数：以16为基数按权展开并相加。 例： (19BC.8)16=1×163＋9×162＋B×161＋C×160＋8×16-1 4

=4096＋2304＋176＋12＋0.5 =(6588.5)10

2．十进制转换为二进制数

(1)整数部分的转换：采用的是除2取余法。 2 126 …………余 0 （K0） 低 2 63 …………余 1 （K1） 2 31 …………余 1 （K2） 2 15 …………余 1 （K3） 2 7 ………… 余 1 （K4） 2 3 ………… 余 1 （K5） 2 1 ………… 余 1 （K6） 高 0 结果为：(126)10＝(1111110)2 (2)小数部分的转换：采用乘2取整法。 例：将十进制数(0.534)10转换成相应的二进制数。

0．5 3 4 × 2 1．0 6 8 …………………………… 1 （K-1） 高 × 2 0．1 3 6 …………………………… 0 （K-2） × 2 0．2 7 2 …………………………… 0 （K-3） × 2 0．5 4 4 …………………………… 0 （K-4） × 2 1．0 8 8 …………………………… 1 （K-5） 低

结果为：(0.534)10＝(0.10001)2

分析：对于这种既有整数又有小数部分的十进制数，可将其整数和小数分别转换成二进制数，然后再把两者

连接起来即可。 十进制整数转换为八进制方法：除8取余。 十进制整数转换为十六进制方法：除16取余。 3．八进制与二进制数之间的转换 (1)八进制转换为二进制数 转换原则是“一位拆三位”，即把一位八进制数对应于三位二进制数，然后按顺序连接即可。 5

例：将(64.54)8转换为二进制数。 6 4 . 5 4 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 110 100 . 101 100 结果为：(64.54)8＝(110100.101100)2

(2)二进制数转换成八进制数

转换原则是“三位并一位”，即从小数点开始向左右两边以每三位为一组，不足三位时补0，然后每组改成等值的一位八进制数即可。 例：将(110111.11011)2转换成八进制数。 110 111 . 110 110 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 6 7 . 6 6 结果为：(110111.11011)2＝(67.66)8

4．二进制数与十六进制数的相互转换

(1)二进制数转换成十六进制数 二进制数转换成十六进制数的转换原则是“四位并一位”，即以小数点为界，整数部分从右向左每4位为一组，若最后一组不足4位，则在最高位前面添0补足4位，然后从左边第一组起，将每组中的二进制数按权数相加得到对应的十六进制数，并依次写出即可；小数部分从左向右每4位为一组，最后一组不足4位时，尾部用0补足4位，然后按顺序写出每组二进制数对应的十六进制数。 例：将(1111101100.0001101)2转换成十六进制数。 0011 1110 1100 . 0001 1010 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 3 E C . 1 A 结果为：(1111101100.0001101)2＝(3EC.1A)16

(2)十六进制数转换成二进制数

转换原则是“一位拆四位”，即把1位十六进制数写成对应的4位二进制数，然后按顺序连接即可。 例：将(C41.BA7)16转换为二进制数。 C 4 1 . B A 7 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 1100 0100 0001 . 1011 1010 0111 结果为：(C41.BA7)16＝(110001000001.101110100111)2 五、带符号数在计算机中的表示 1.原码的表示 一个数X的原码表示为：符号位用0表示正，用1表示负；数值部分为X的绝对值的二进制形式。 例如：当X＝＋1100001时，则[X]原＝01100001。 6

当X＝－1110101时，则[X]原＝11110101。 在原码中，0有两种表示方式： 当X＝＋0000000时，[X]原＝00000000。 当X＝－0000000时，[X]原＝10000000。 2.反码的表示 一个数X的反码表示方法为：若X为正数，则其反码和原码相同；若X为负数，在原码的基础上，符号位保持不变，数值位各位取反。 例如：当X＝＋1100001时，则[X]原＝01100001，[X]反＝01100001。 当X＝－1100001时，则[X]原＝11100001，[X]反＝10011110。 在反码表示中，0也有两种表示形式： 当X＝＋0时，则[X]反＝00000000。 当X＝－0时，则[X]反＝10000000。 3.补码的表示 一个数X的补码表示方式为：当X为正数时，则X的补码与X的原码相同；当X为负数时，则X的补码，其符号位与原码相同，其数值位取反加1。 例如：当X＝＋1110001，[X]原＝01110001，[X]补＝01110001。 当X＝－1110001，[X]原＝11110001，[X]补＝10001111。 在补码表示中，0有唯一的编码：则[0]补＝00000000。 在微型计算机中，带符号数一般以补码形式存储。 六、程序设计语言 程序设计语言包括机器语言、汇编语言和高级语言。 1.机器语言：以二进制指令代码表示的指令集合，是计算机能直接识别和执行的语言。 2.汇编语言：用助记符来表示指令的符号语言。用汇编语言编写的程序要经汇编程序翻译后得到的机器语言的目标程序后才能执行。 3.高级语言：是一种接近于人们自然语言与数学语言的程序设计语言。 高级语言程序的翻译方式有两种： （1）编译方式

（2）解释方式：对源程序按语句执行的动态顺序进行逐句分析，边翻译边执行，直至程序结束，不生成目标程序。 七、算法：用计算机解决一个实际问题的方法和步骤的描述。 算法应具备的五个性质：（可能出多选题） 1.算法应在有限步骤内结束。

编译程序 机器语言程序 编译 高级语言源程序 可执行程序 连接程序 连接 执行

结果