從上述過程的分析中可以清楚地看到,計算機各基本組成部分的功能及相互之間的關系:由控制器根據人們編制的程序指揮其它各部分協同工作;運算器承擔具體計算任務;存儲器猶如倉庫,存放數據和指令;輸入設備將一系列指令和數據送到內部存儲器;輸出設備則把結果通過一定方式傳遞出來(如顯示、打印、繪制圖形等),整個系統是一個非常精巧和協調的有機整體。
計算機處理信息的順序也可歸納為:輸入--處理--輸出。
信息的表現形式是多種多樣的,計算機信息處理過程的范例不勝枚舉,它不只限于算術運算處理,在語言、文字、聲音、圖象等信息的處理方面都得到了長足的發展。
計算機中的信息表示
數字、字符、漢字和程序等所有信息在電子計算機內部的存儲、處理和傳送,都采用二進制代碼表示。
1.二進制數
在日常生活中計數多采用“十進制”。十進制用“ 0-9”十個數碼,根據“逢十進一”的原則進行計數。而計算機中使用的是二進制數,并以此作為計算機傳遞信息的“語言”。
首先,用二進制數比較方便。只用數碼“0”和“1”來表示,按照“逢二進一”的原則計數(二進制和十進制數對應關系如表1.2.1所示)。電子計算機中大量采用電子元件,在這些元件中兩種狀態最容易實現,如電路的通與斷,脈沖的有和無,電位的高與低等。這兩種狀態也最穩定,又容易實現對電路本身的控制。一個具有兩種不同的穩定狀態并能相互轉換的器件,就可以用二進制數來表示。在電學中用兩種穩定的狀態來表示“0”和“1”的東西很多,例如利用電子元件具有的雙穩態工作特性,可以將電路的斷代表“0”,電路的通代表“1”;又如電燈滅表示“0”,電燈亮表示“1”等。如果不用“二進制”而采用“十進制”,就需要找出具有十種穩定狀態的電子元件,這樣的元件尋找起來是比較困難的,所以“二進制數”在電子元件中的表示是最容易實現的。
表1二進制數和十進制數換算對照表
二進制 | 十進制 | 二進制 | 十進制 | 二進制 | 十進制 | 二進制 | 十進制 |
0000 | 0 | 0011 | 3 | 0110 | 6 | 1001 | 9 |
0001 | 1 | 0100 | 4 | 0111 | 7 | 1010 | 10 |
0010 | 2 | 0101 | 5 | 1000 | 8 | 1011 | 11 |
采用“二進制數”的算術運算也比較簡單,制造成本更經濟。二進制的加法運算和乘法運算公式都各有四條規則:加法有0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10;乘法有0*0=0,0*1=0, 1*0=0, 1*1=1,而十進制的加法和乘法運算公式從0+0開始到9+9,從0*0開始到9*9各需規則100條。
2.二進制代碼
電子計算機中的數是用二進制表示的,在計算機中也采用二進制代碼表示字母、數字字符、各種各樣的符號、漢字等。在處理信息的過程中,可將若干位的二進制代碼組合起來表示各種各樣的信息。但由于二進制數不直觀,人們在計算機上實際操作時,輸入、輸出的數使用十進制,而具體轉換成二進制編碼的工作則由計算機軟件系統自動完成。
字母和各種字符在計算機中的傳輸普遍采用Ascll碼(American Standard Code For lnformation lnterchange),即美國標準信息交換碼,它用了7位二進制數來表達字母和各種常用字符(見附錄)。
對于漢字信息的表示比較復雜,我國有漢字幾萬個,常用的漢字也有7000多個,為了統一,我國制定了漢字編碼標準,規定了一、二級漢字共6763個,用兩個字節(16位二進制代碼)來表示一個漢字。
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