计算机基础知识运用和描述资源-CSDN文库

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大学计算机基础教案

课程名称大学计算机应用基础

周次

第周

第次课

授课时间

2005 年 9 月

－ 2006 年 2

月

周学时 5 学时

章节

名称

第 10 章信息的数字表示与信息安全

第 1 节计算机基本工作原理

第 2 节信息数字化的方法与技术

第 3 节信息安全

授课

方式

课堂讲授

教学

目的

了解计算机的基本工作原理和信息数字化的方法与技术，了解信息安全

的基本概念。

教学

重点

计算机的基本工作原理、信息数字化的方法与技术

教学

难点

教学

方法

讲授

教学

环境

多媒体教室

教学过程及内容备注

第 10 章信息的数字表示与信息安全

10.1 计算机基本工作原理

10.1.1 冯·诺依曼的设计思想

世界上第一台电子数字计算机 ENIAC 诞生后，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼提

出了新的设计思想，主要有两点：其一是计算机应该以二进制为运算基础，其二

是计算机应该采用“存储程序和程序控制”方式工作。并且进一步明确指出整个计算

机的结构应该由五个部分组成：运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设

备。冯·诺依曼的这一设计思想解决了计算机的运算自动化的问题和速度匹配问

题，对后来计算机的发展起到了决定性的作用，标志着计算机时代的真正开始。

冯·诺依曼设计思想决定了人们使用计算机的主要方式——编写程序和运行程

序。

10.1.2 计算机的指令系统

指令是一种采用二进制表示的、要计算机执行某种操作的命令。一台计算机

可以有许多指令，指令的作用也各不相同，所有指令的集合称为计算机的指令系

统。

指令通常由两部分组成：操作码和地址码。操作码指明计算机应该执行的某

种操作的性质与功能，比如加法；地址码则指出被操作的数据（操作数）存放在

何处，即指明操作数所在的地址。

指令按其功能可以分为两种类型：一类是命令计算机的各个部件完成基本的

算术逻辑运算、数据存取和数据传送等操作，称为操作类指令；另一类则是用来

控制程序本身的执行顺序，实现程序的分支、转移等，称为控制转移类指令。

10.1.3 程序的自动执行

计算机执行程序的过程就是一条一条执行指令的过程，程序中的指令和需要

处理的数据都存放在存储器中，由中央处理器（CPU）负责从存储器中逐条取出

并执行它所规定的操作。中央处理器（CPU）执行每一条指令都需要分成若干步

骤，每一步完成一个操作。一条指令的执行过程大致如下：

（1）取出指令；（2）分析指令；（3）获取操作数；（4）运算；（5）保

存；（6）修改指令地址。

10.2 信息数字化的方法与技术

10.2.1 计算机的数字系统

计算机要处理各种信息，首先要将信息表示成具体的数据形式，计算机内的

信息都是以二进制数的形式表示。为了简化二进制的表示，又引入了八进制和十

六进制。二进制数与其它进制之间具有一定的联系，相互之间也能进行转换。

1 进位计数制

一般地说，n 位任意 R 进制正整数 [X]

n-1

n-2

… a

可表达为以下

形式：

[X]

＝a

n-1

×R^n-1 ＋a

n-2

×R^n-2＋…＋a

×R^1＋a

×R^0

式中 a

、a

、…、a

n-1

为各数位的系数（a

是第 i 位的系数），它可以取 0 ～

R 个数字符号中任意一个； R^0 、 R^1 、…、 R^n-1 为各数位的权； [X]

中下标 R 表示 X 是 R 进制数。

【例 1 】四位数 6486 ，可以写成：

6486 ＝ 6 × 10^3 ＋ 4 × 10^2 ＋ 8 × 10^1 ＋ 6 × 10^0

【例 2 】八位二进制数 [X]

＝ 00101001 ，写出各位权的表达式，及对应十

进制数值。

解： [X]

＝ [00101001] 2

＝[0 × 2^7 ＋ 0 × 2^6 ＋ 1 × 2^5 ＋ 0 × 2^4 ＋ 1 × 2^3 ＋ 0 × 2^2 ＋ 0 × 2^1 ＋ 1

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