計(jì)算機(jī)之所以能成為強(qiáng)有力的信息處理工具,在現(xiàn)代社會中起著極其重要的作用,是它本身所具有的卓越特性決定的。電子計(jì)算機(jī)集接受信息、記憶信息、處理信息、輸出信息等功能為一體,確切他說,電子計(jì)算機(jī)就是電子元件構(gòu)成的多用途現(xiàn)代信息處理機(jī)。
計(jì)算機(jī)處理信息的過程
電子計(jì)算機(jī)模擬和代替部分腦力勞動。盡管它有著很強(qiáng)的能力,但是,它只是根據(jù)人們的意志去工作,按照人們事先編好的程序自動、高速地進(jìn)行信息加工的。電子計(jì)算機(jī)處理信息的過程,是人們?nèi)粘L幚韱栴}慣用的方法和規(guī)則的歸納與提高。以計(jì)算“30-4*6”為例說明計(jì)算機(jī)的工作過程:
1.將事先編排的計(jì)算步驟和原始數(shù)據(jù)(算式、命令等)由輸入設(shè)備輸入存儲器。
2.按計(jì)算步驟由控制器指揮有關(guān)部件完成規(guī)定的操作:
(1)先進(jìn)行乘法運(yùn)算,從存儲器中取出數(shù)據(jù)4和6送到運(yùn)算器,進(jìn)行乘法運(yùn)算,得到積數(shù)24;
(2)把中間結(jié)果24存放到存儲器中;
(3)再進(jìn)行減法運(yùn)算,從存儲器中取出被減數(shù)30和減數(shù)24送到運(yùn)算器,進(jìn)行減法運(yùn)算,得到結(jié)果6;
(4)把運(yùn)算器中的結(jié)果6送到存儲器。
3.把存儲器中的最后結(jié)果送到輸出設(shè)備(如顯示器或打印機(jī))上,顯示或打印出答案。
從上述過程的分析中可以清楚地看到,計(jì)算機(jī)各基本組成部分的功能及相互之間的關(guān)系:由控制器根據(jù)人們編制的程序指揮其它各部分協(xié)同工作;運(yùn)算器承擔(dān)具體計(jì)算任務(wù);存儲器猶如倉庫,存放數(shù)據(jù)和指令;輸入設(shè)備將一系列指令和數(shù)據(jù)送到內(nèi)部存儲器;輸出設(shè)備則把結(jié)果通過一定方式傳遞出來(如顯示、打印、繪制圖形等),整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)非常精巧和協(xié)調(diào)的有機(jī)整體。
計(jì)算機(jī)處理信息的順序也可歸納為:輸入--處理--輸出。
信息的表現(xiàn)形式是多種多樣的,計(jì)算機(jī)信息處理過程的范例不勝枚舉,它不只限于算術(shù)運(yùn)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(fā)展。
計(jì)算機(jī)中的信息表示
數(shù)字、字符、漢字和程序等所有信息在電子計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲、處理和傳送,都采用二進(jìn)制代碼表示。
1.二進(jìn)制數(shù)
在日常生活中計(jì)數(shù)多采用“十進(jìn)制”。十進(jìn)制用“ 0-9”十個(gè)數(shù)碼,根據(jù)“逢十進(jìn)一”的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)。而計(jì)算機(jī)中使用的是二進(jìn)制數(shù),并以此作為計(jì)算機(jī)傳遞信息的“語言”。
首先,用二進(jìn)制數(shù)比較方便。只用數(shù)碼“0”和“1”來表示,按照“逢二進(jìn)一”的原則計(jì)數(shù)(二進(jìn)制和十進(jìn)制數(shù)對應(yīng)關(guān)系如表1.2.1所示)。電子計(jì)算機(jī)中大量采用電子元件,在這些元件中兩種狀態(tài)最容易實(shí)現(xiàn),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(tài)也最穩(wěn)定,又容易實(shí)現(xiàn)對電路本身的控制。一個(gè)具有兩種不同的穩(wěn)定狀態(tài)并能相互轉(zhuǎn)換的器件,就可以用二進(jìn)制數(shù)來表示。在電學(xué)中用兩種穩(wěn)定的狀態(tài)來表示“0”和“1”的東西很多,例如利用電子元件具有的雙穩(wěn)態(tài)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(jìn)制”而采用“十進(jìn)制”,就需要找出具有十種穩(wěn)定狀態(tài)的電子元件,這樣的元件尋找起來是比較困難的,所以“二進(jìn)制數(shù)”在電子元件中的表示是最容易實(shí)現(xiàn)的。
表1二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)換算對照表
二進(jìn)制 |
十進(jìn)制 |
二進(jìn)制 |
十進(jìn)制 |
二進(jìn)制 |
十進(jìn)制 |
二進(jìn)制 |
十進(jìn)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(jìn)制數(shù)”的算術(shù)運(yùn)算也比較簡單,制造成本更經(jīng)濟(jì)。二進(jìn)制的加法運(yùn)算和乘法運(yùn)算公式都各有四條規(guī)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(jìn)制的加法和乘法運(yùn)算公式從0+0開始到9+9,從0*0開始到9*9各需規(guī)則100條。
2.二進(jìn)制代碼
電子計(jì)算機(jī)中的數(shù)是用二進(jìn)制表示的,在計(jì)算機(jī)中也采用二進(jìn)制代碼表示字母、數(shù)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(jìn)制代碼組合起來表示各種各樣的信息。但由于二進(jìn)制數(shù)不直觀,人們在計(jì)算機(jī)上實(shí)際操作時(shí),輸入、輸出的數(shù)使用十進(jìn)制,而具體轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼的工作則由計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)自動完成。
字母和各種字符在計(jì)算機(jī)中的傳輸普遍采用Ascll碼(American Standard Code For lnformation lnterchange),即美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼,它用了7位二進(jìn)制數(shù)來表達(dá)字母和各種常用字符(見附錄)。
對于漢字信息的表示比較復(fù)雜,我國有漢字幾萬個(gè),常用的漢字也有7000多個(gè),為了統(tǒng)一,我國制定了漢字編碼標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了一、二級漢字共6763個(gè),用兩個(gè)字節(jié)(16位二進(jìn)制代碼)來表示一個(gè)漢字。