大学计算机基础教案

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1、大学计算机基础教案课程名称大学计算机应用基础第周2005年9月－周次授课时间周学时5学时第次课2006年2月第10章信息的数字表示与信息安全章节第1节计算机基本工作原理名称第2节信息数字化的方法与技术第3节信息安全授课课堂讲授方式教学了解计算机的基本工作原理和信息数字化的方法与技术，了解信息安全的目的基本概念。教学计算机的基本工作原理、信息数字化的方法与技术重点教学难点教学教学讲授多媒体教室方法环境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

2、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

3、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

4、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]R=an-1an-2

5、…a1a0可表达为以下形式：[X]R＝an-1×R^n-1＋an-2×R^n-2＋…＋a1×R^1＋a0×R^0式中a0、a1、…、an-1为各数位的系数（ai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]R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]2＝00101001，写出各位权的表达式，及对应十进制数值。解：[X]2＝[00101001]2＝[0×2^7＋0×2^6＋1×2^5＋0×2^4＋

6、1×2^3＋0×2^2＋0×2^1＋1×2^0]10＝[0×128＋0×64＋1×32＋0×16＋1×8＋0×4＋0×2＋1×1]10＝[41]10所以，[00101001]2＝[41]10从以上例题可以看出，二进制数进行算术运算简单。但也可以看到，两位十进制数41，就用了六位二进制数表示。如果数值再大，位数会更多，既难记忆，又不便读写，还容易出错。为此，在计算机的应用中，又经常使用八进制和十六进制数表示。【例3】求三位八进制数[212]8所对应的十进制数的值。[212]8＝[2×8^2＋1×8^1＋2×8^0]10＝[128＋8＋2]10＝[138]10所

7、以，[212]8＝[138]104)十六进制数（Hexadecimal）在十六进制中，基数为16。它有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六个数字符号。十六进制的基本运算规则是“逢十六进一”，各数位的权为16的幂。任意一个十六进制数，如7B5可表示为（7B5）16，或[7B5]16，或者为7B5H。【例.4】求十六进制正整数[2BF]16所对应的十进制数的值。[2BF]16＝[2×16^2＋11×16^1＋15×16^0]10＝[703]102不同进制间的转换1）二进制、八进制和十六进制数转换成十进制数由二进制数的一般表达式可知，

8、只要将其按加权系数法展开，即可得到对应的十进制数。其