§1.1　計(jì)算機(jī)的發(fā)展

　　一般計(jì)算機(jī)(Computer)的發(fā)展：

　　第一代(1946~1956)：計(jì)算機(jī)的基本電路采用電子管，故稱為電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代。

　　第二代(1956~1962)：計(jì)算機(jī)的基本電路采用晶體管，故稱為晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代。

　　第三代(1962~1970)：計(jì)算機(jī)采用集成電路。

　　第四代(1970~1992)：計(jì)算機(jī)采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路。

　　微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展：

　　微型計(jì)算機(jī)(Microcomputer，簡(jiǎn)稱微機(jī))，它把計(jì)算機(jī)中核心部件運(yùn)算器和控制器集成在一塊集成電路芯片上，該芯片稱為中央處理單元(Central Processing Unit, 簡(jiǎn)稱CPU)，又稱微處理器。CPU的發(fā)展可以分為以下幾個(gè)階段：

　　第一階段(1971~1973)：典型的CPU有Intel 4004、Intel 8008。采用PMOS工藝制造。字長(zhǎng)4~8位，并行處理，多總線結(jié)構(gòu)，平均指令周期為2μs, 時(shí)鐘2.5~5MHZ，集成度為2000器件/片，16~18引腳。

　　第二階段(1973~1975)：典型的CPU有Intel 8080，Motorola M6800。采用NMOS工藝制造。字長(zhǎng)8位，并行處理，單總線結(jié)構(gòu)，平均指令周期為2μs, 時(shí)鐘2MHZ，集成度為5000器件/片，40引腳。

　　第三階段(1975~1977)：典型的CPU有Intel 8085，Motorola M6801、M6803,Zilog Z80。采用E/D MOS工藝制造。字長(zhǎng)8位，平均指令周期為1μs, 時(shí)鐘2.5~5MHZ，集成度為1萬器件/片。

　　第四階段(1978~1980)：微處理器制造進(jìn)入超大規(guī)模集成電路時(shí)代，典型的CPU有Intel 8086、8088，Motorola M6809，Zilog Z8000。采用HMOS工藝制造。字長(zhǎng)16位，平均指令周期為0.5μs, 時(shí)鐘5~10MHZ，集成度為3萬器件/片。

　　第五階段：典型的CPU有Intel 80386(1985年)、80486(1989年)，Motorola MC68010、MC68020。字長(zhǎng)32位，時(shí)鐘 16~100MHZ，集成度為10萬器件/片。

　　第六階段：典型的CPU有Intel Pentium(中文名"奔騰"，開發(fā)代號(hào)P54C，1993年)、Pentium with MMX(具有多媒體擴(kuò) 展功能的奔騰，中文名"多能奔騰"， 開發(fā)代號(hào)P55C，1997年)， AMD K5， Cyrix 6X86。字長(zhǎng)32位，時(shí)鐘75~233MHZ，集成度為310萬器件 /片以上。俗稱"586"就是指功能與這一代相近的CPU。

　　第七階段：典型的CPU有Intel Pentium Ⅱ(中文名"奔騰2代"，1997年，集成度為750萬器件/片)、Intel Pentium Pro(中文 名"高能奔騰")，Intel Celeron(中文名"賽揚(yáng)")， Intel Xeon(中文名"志強(qiáng)"); AMD K6、K6-2。字長(zhǎng)32位，時(shí)鐘233~450MHZ。俗稱"686"就是指功能與這一代相近的CPU。

　　§1.2　計(jì)算機(jī)的信息編碼原理

　　本節(jié)概要

　　計(jì)算機(jī)是一種信息處理工具。

　　從人的角度看，“信息”有數(shù)、符號(hào)、漢字、聲音、圖形/圖象、電壓、電流、溫度、壓力、位移、速度等。信息在計(jì)算機(jī)中只能用二進(jìn)制0和1來表示。二進(jìn)制只有兩個(gè)基本數(shù)字0和1，可以非常方便地表示和運(yùn)算

　　使用編碼方式表達(dá)各種信息。

　　計(jì)算機(jī)對(duì)信息的處理包括運(yùn)算、存儲(chǔ)、傳輸。計(jì)算機(jī)通常把各種信息以"文件"的方式進(jìn)行存儲(chǔ)。

　　計(jì)算機(jī)對(duì)信息的處理是通過硬件和軟件聯(lián)合工作實(shí)現(xiàn)的。硬件是基礎(chǔ)，軟件是關(guān)鍵。

　　本節(jié)內(nèi)容

　　1.數(shù)的進(jìn)位制

　　2.各種進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換

　　3.帶符號(hào)數(shù)的編碼表示方式

　　4.實(shí)數(shù)的編碼表示方式

　　5.數(shù)的運(yùn)算中的溢出問題

　　6.十進(jìn)制數(shù)的二進(jìn)制編碼

　　7.符號(hào)的二進(jìn)制編碼

　　8.電壓的編碼方式

　　9.聲音、圖象的編碼方式

§1.2.1 數(shù)的進(jìn)位制

1.十進(jìn)制
　　1992.5=1×10³+9×10²+9×10¹+2×10⁰+5×10^-1
　　任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)X都可以表示為：
　　　X=x_m10^m+...+x₀10⁰+x_-110^-1+...+x_-n10^-n
        
　其中，10稱為十進(jìn)制的"基數(shù)"，所在數(shù)位i的"權(quán)"為 。
　　十進(jìn)制的特點(diǎn)如下：
　　（1） 有10個(gè)基本數(shù)字0~9。
　?。?） 逢10進(jìn)1，借1當(dāng)10。
2.二進(jìn)制 
任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)X都可以表示為：
　　　X=x_m2^m+...+x₀2⁰+x_-12^-1+...+x_-n2^-n
        
其中，2稱為二進(jìn)制的"基數(shù)"，第i位xⁱ =0或1，其"權(quán)"為2ⁱ。 二進(jìn)制的特點(diǎn)如下：
　?。?） 有2個(gè)基本數(shù)字0和1。 
　　（2） 逢2進(jìn)1，借1當(dāng)2。
例如:
　　二進(jìn)制1011.0101可以展開為：
　　1011．0101 =1×2³+1×2¹+1×2⁰+1×2^-2+1×2^-4
3.十六進(jìn)制 
　　為了書寫方便，在程序設(shè)計(jì)中常使用十六進(jìn)制數(shù)。 
　　任意一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)X都可以表示為：
　　　　X=x_m16^m+...+x₀16⁰+x_-116^-1+...+x_-n16^-n
         
　　其中，16稱為十進(jìn)制的"基數(shù)"，所在數(shù)位i的"權(quán)"為16ⁱ。
十六進(jìn)制的特點(diǎn)如下： 
?。?） 有16個(gè)基本數(shù)字0~9，A，B，C，D，E，F(xiàn)。
　（2） 逢16進(jìn)1，借1當(dāng)16。 
為了便于區(qū)分，在數(shù)字后面加一個(gè)表示進(jìn)制的后綴，
如： 
　155D （后綴D表示十進(jìn)制） 
　155 （無后綴表示十進(jìn)制） 
　10011011B （后綴B表示二進(jìn)制） 
　9BH （后綴H表示十六進(jìn)制）