中华学生百科全书-第678部分

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了计算机课程。邓小平同志早在　1984　年就曾指出：“计算机的普及要从娃娃
抓起”。国家教委已于　1994　年颁布了《中小学计算机课程指导纲要》，揭开
了全国中小学普及计算机教育的序幕。许多地区也开始组织高等院校非计算
机专业的计算机应用水平测试。在许多大专院校的校园里，继英语热之后，
又掀起了学习计算机的热潮。同时，国家教委还制订了面向社会的《全国计
算机等级考试大纲》，并于　1994　年开始举办等级考试；考试成绩作为用人单
位录用和考核工作人员的重要依据。不难预见，在全社会多层次、多方位地
普及计算机的浪潮必将为我国的现代化建设事业作出非凡的贡献。
　　　　学电脑具体学什么
　　　　“学电脑”这个讲法范围太广了。正因为电脑的应用已经非常普遍，学
电脑已经无法局限某一两门课，也难以对每个人一概而论了。事实上，现在
已经不再有谁能成为对电脑的各个方面都清楚的行家。而且，电脑的发展这
么快，学电脑不仅一朝一夕的事，而是要不断学习的，这一点可能比其他学
科都明显。只能大体上说，学电脑有两大类型：一种为了应用，一种是做为
专业。对这两方面，大家看看国家正式的要求。
　　　　计算机应用要学什么
　　　　应用根据各行业的需要选学计算机学科的有关内容。现在全国计算机级

考试，以及全国高等院校非计算机专业的计算机教育方案，都是类似以下几
个层次的要求：
　　　　第一层次：微机系统应用基础。包括计算机基础知识和微机系统的操作
使用（包括　DOS　操作命令、中文文字处理和表处理，微机数据库的使用等）。
　　　　第二层次：高级语言程序设计。要求学生能用一种高级语言或一种数据
库语言熟练地编写程序。
　　　　第三层次：计算机硬件技术基础和软件技术基础。在原有基础上，进一
步学习计算机软件、硬件知识，具有开发应用软件的初步知识和能力或计算
机应用系统的初步分析设计能力。
　　　　第四层次：本专业计算机的应用与开发。
　　　　其中第一层次相当于国家计算机等级考试的一级考试要求，第二层次相
当于二级考试的要求。
　　　　高校计算机专业有哪些分科
　　　　借鉴美国《ACM／IEEE—CS　计算学科　91　教程》，全国高等学校计算机教
育研究会和中国计算机学会教育委员会联合主持制定了《计算机学科教学计
划（1993）》，作为向全国高校计算机专业本科推荐的教学计划。这个教学
计划把“计算学科”定义为：计算学科主要在系统地研究信息描述和变换的
算法过程，包括它们的理论、分析、设计、效率、实现和应用。它的研究对
象是信息处理技术和算法分析与设计。考虑到国内多数人对“计算”一词传
统的、狭义的理解，为避免误解，《93　教学计划》暂用“计算机学科”来代
替“计算学科”的称谓。
　　　　计算机学科既是一门科学分支，也是一项专门技术。它在理论和实践两
方面都有十分丰富的内容，而且一直在迅速地发展着。计算机学科的内容非
常广泛，《93　教学计划》列出了九个主要领域作为计算机学科教学计划公共
要求的主科目。它们是：
　　　　·算法与数据结构
　　　　·计算机体系结构
　　　　·人工智能和机器人
　　　　·数据库与信息检索
　　　　·人—机通信
　　　　·数值和符号计算
　　　　·操作系统
　　　　·程序设计语言
　　　　·软件方法学和工程
　　　　围绕这九个主科目，可以开设若干门课程。
　　　　在以上每一个领域中，都采用理论、抽象和设计三个教学过程。并归纳
出　12　个基本概念：关联、大问题的复杂性、概念和形式模型、一致性和完备
性、效率、演变、抽象层次、按空间排序、按时间排序、重用、安全性、折
衷和结论。
　　　　《93　教学计划》还要求学生了解计算机学科所固有的文化、社会、法律
和道德方面的基本问题，知道该学科的历史和现状，明白它的历史意义和作
用以及对社会的冲击，重视在该学科发展中起重要作用的哲学问题、技术问
题和美学问题，培养职业道德和法制观念。
　　　　中小学生需要学什么

　　　　对于中小学的同学来说，现在没必要限制自已将来的方向，是学应用还
是专业也不急于区分。但上面的两种要求可以参考。容易看出：计算机的基
本知识、DOS　使用、中英文输入和文书处理肯定是要学的。这里要提醒大家，
编程和数据管理也都是很重要的。数据管理在将来会与文书处理一样是基本
要求；而编程学习最有助于熟悉“计算机的思维方式”，在应用中可以很熟
悉“计算机的脾气”，学习其他有关的内容也很容易理解了。
　　　　另外，网络和多媒体正在成为电脑应用中最重要的内容，对此的学习是
越早越好。WINDOWS　很快会成为操作系统的主流，有条件的话也可应该早日
学习。


　　　　　　　　　　　　　电脑的基础原理


　　　　电脑使用二进制
　　　　电脑与数据
　　　　要用计算机做任何工作，首先要将有关信息以计算机能够识别的方式存
储。现在使用计算机时，不会感觉到这是一个问题。但事实上，计算机内部
的信息不是以我们熟悉的十进制，面是以二进制编码的形式表示和存储的。
　　　　计算机处理的信息通常称为数据。它不仅指数字，还包括文字、符号、
声音、图像等。
　　　　数据是信息的具体表示形式，是信息的载体；信息是数据有意义的表现，
是数据的内涵。数据是物理性的，信息是观念性的。它们是一个密不可分的
有机的整体，在有些场合难以严格区分它们。在计算机领域，信息和数据这
两个名词常常可以通用。比如，信息存储，也可以称为数据存储。本章将向
大家介绍计算机中为何要使用二进制以及怎样用二制编码表示和存储信息。
　　　　什么是数制
　　　　数制就是记数法、进位制。目前人们通用的数制是十进制，但使用十进
制并非是天经地义的，它只不过是来源于远古时代用十指记数的一种约定俗
成的习惯。事实上，在我们的生活中也有使用非十进制的实例，比如日期、
时间的表示和进位以及英制度量衡等。
　　　　不同数制之间的区别主要是基数不同，它们的书写规则和运算规律是一
致的。为区别非十进位制数与十进制数，非十进制数应使用进位制注脚。下
面我们通过二进制（BinarySystem）与十进制（DecimalSystem）的对比来初
步了解二进制的概念。
　　　　1．数字的个数等于基数
　　　　十进制有　0～9　共十个数字。以此类推，二进制应当只有两个数字，记为
0、1。基数不是一个独立的数字。
　　　　2．逢基数进一
　　　　凡某位运算结果为基数就要进位，本数位的值记为　0，进位值为　1。在十
进制中，逢十进一。在二进制中，逢二进一。
　　　　3．每一位的权（数位值）是基数的方幂，指数自右至左递增　1
　　　　十进制：…104　103　102　101　100　10…1　10…2　10…3……
　　　　二进制：…24　23　22　21　20　2…1　2…2　2…3……
　　　　需要特别指出的是，为说明方便，此处二进制数是用十进制数的数字表
达的。

　　　　4．每一位的数值等于该位上的权与数字的乘积
　　　　例如：
　　　　1995＝1000×1＋100×9＋100×9＋1×5
　　　　1001．101B＝23×1＋20×1＋2…1×1＋2…3×1
　　　　同样，为说明方便，此处等号右边的二进制数是用十进制数字表达的。
　　　　电脑为何采用二进制
　　　　1．二进制只需用两种状态表示数字，容易实现
　　　　计算机是由电子元、器件构成的，二进制在电气、电子元器件中最易实
现。它只有两个数字，用两种稳定的物理状态即可表达，而且稳定可靠。比
如磁化与未磁化，晶体管的载止与导通（表现为电平的高与低）等。而若采
用十进制，则需用十种稳定的物理状态分别表示十个数字，不易找到具有这
种性能的元器件。即使有，其运算与控制的实现也极复杂。
　　　　2．二进制的运算规则简单
　　　　加法是最基本的运算。乘法是连加，减法是加法的逆运算（利用补码原
理，还可以转化为加法运算，类似钟表拨针时的计算），除法是乘法的逆运
算。其余任何复杂的数值计算也都可以分解为基本算术运算复合进行。为提
高运算效率，在计算机中除采用加法器外，也直接使用乘法器。
　　　　众所周知，十进制的加法和乘法运算规则的口诀各有　100　条，根据交换
率去掉重复项，也各有　55　条。用计算机的电路实现这么多运算规则是很复杂
的。
　　　　相比之下，二进制的算术运算规则非常简单，加法、乘法各仅四条：
　　　　　　　　　　　　　0＋0＝0　　　0×0＝0
　　　　　　　　　　　　　0＋1＝1　　　0×1＝0
　　　　　　　　　　　　　1＋0＝1　　　1×0＝0
　　　　　　　　　　　　　1＋1＝10　　1×1＝1
　　　　根据交换率去掉重复项，实际各仅　3　条。用计算机的脉冲数字电路是很
容易实现的。
　　　　3．用二进制容易实现逻辑运算
　　　　计算机不仅需要算术运算功能，还应具备逻辑运算功能，二进制的　0，1
分别可用来表示假（false）和真（true），用布尔代数的运算法则很容易实
现逻辑运算。
　　　　4．二进制的弱点可以克服
　　　　二进制主要的弱点是表示同样大小的数值时，其位数比十进制或其它数
制多得多，难写难记，因而在日常生活和工作中是不便使用的。但这个弱点
对计算机而言，并不构成困难。在计算机中每个存储记忆元件（比如由晶体
管组成的触发器）可以代表一位数字，“记忆”是它们本身的属性，不存在
“记不住”或“忘记”的问题。至于位数多，只要多排列一些记忆元件就解
决了，鉴于集成电路芯片上元件的集成度极高，在体积上不存在问题。对于
电子元、器件，0　和　1　两种状态的转换速度极快，因而运算速度是很高的。
　　　　二进制运算
　　　　1．算术运算
　　　　前面已经讲过，二进制算术运算规则非常简单，现举二例加以说明。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　1110
　　　　　　　　　　　　　　　　　＋1011
　　　　　　　　　　　　　　　　　11001
　　　　　　　　　　　　　　　　　　即　1110B＋1011B＝11001B
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1110
　　　　　　　　　　　　　　　　×　1011
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1110
　　　　　　　　　　　　　　　　　　1110
　　　　　　　　　　　　　　　　　0000
　　　　　　　　　　　　　　　　1110
　　　　　　　　　　　　　　　10011010
　　　　　　　　　　　　　　　　　　即　1110B×1011B＝10011010B
　　　　2．逻辑运算
　　　　在计算机中还经常用二进制数进行逻辑运算。逻辑运算在二进制数位之
间进行，不存在进位或借位。在逻辑运算中，二进制数中的“1”表示“真”，
“0”表示“假”。
　　　　（1）或（OR）运算
　　　　或运算又称逻辑加，运算符为“∨”或者“＋”。运算规则是：
　　　　　　　　　　　　　0∨0＝0
　　　　　　　　　　　　　0∨1＝1
　　　　　　　　　　　　　1∨0＝1
　　　　　　　　　　　　　1∨1＝1
　　　　也就是说，参加运算的逻辑值只要有一个为　1，运算结果即为　1，否则为
0。
　　　　（2）与（AND）运算
　　　　与运算又称逻辑乘，运算符为“∧”或者“×”。运算规则是：
　　　　　　　　　　　0∧0＝0
　　　　　　　　　　　0∧1＝0
　　　　　　　　　　　1∧0＝0
　　　　　　　　　　　1∧1＝1
　　　　也就是说，当参加运算的逻辑值均为　1　时，运算结果才为　1，否则为　0。
　　　　（3）非（NOT）运算
　　　　非运算即对每个二进制位的逻辑值取反，运算符为在二进制数字上方加
一横线。运算规则是
　　　　　　　　　　　　　0　=1
　　　　　　　　　　　　　1=　0
　　　　（4）异或（XOR）运算

　　　　可以看出，如果参加运算的两个逻辑值相同，运算结果为　0，否则为　1。
　　　　下面举例说明二进制数的逻辑运算。
　　　　设　X＝10110101B　　　　Y＝11010110B
　　　　则　　X∨Y＝11110111B
　　　　　　　　　　　　X∧Y＝10010100B
　　　　　　　　　　　　X＝01001010B　　　Y＝00101001B


　　　　十进制数与二进制数的转换
　　　　我们在日常生活和工作中使用十进制数，在计算机中使用二进制数，因
此在计算机输入时要将十进制数转换为二进制数，在计算机输出时要将二进
制数转换为十进制数。这种转换过程，是由计算机自动完成的。为简便起见，
这里我们只介绍整数间的转换。
　　　　十进制数与二、八、十六进制数的转换参见表　1．1。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表　1．1

　　　　　　　　　　　十进制　　　　　　　　　　　二进制　　　　　　　　　八进制　　十六进制

　　　　　　　　　　　　　　　0　　　　　　　　　　　　　　　　0　　　　　　　　　　　　　0　　　　　　0

　　　　　　　　　　　　　　　1　　　　　　　　　　　　　　　　1　　　　　　　　　　　　　1　　　　　　1

　　　　　　　　　　　　　　　2　　　　　　　　　　　　　　10　　　　　　　　　　　　　　2　　　　　　2

　　　　　　　　　　　　　　　3　　　　　　　　　　　　　　11　　　　　　　　　　　　　　3　　　　　　3

　　　　　　　　　　　　　　　4　　　　　　　　　　　　　　100　　　　　　　　　　　　　4　　　　　　4

　　　　　　　　　　　　　　　5　　　　　　　　　　　　　　101　　　　　　　　　　　　　5　　　　　　5

　　　　　　　　　　　　　　　6　　　　　　　　　　　　　　110　　　　　　　　　　　　　6　　　　　　6

　　　　　　　　　　　　　　　　　7　　　　　　　　　　　　　　111　　　　　　　　　　　　7　　　　　　　7


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　十进制　　　　　　　　　　　二进制　　　　　　　　　　　八进制　　十六进制

　　　　　　　　　　　　　8　　　　　　　　　　　　　　1000　　　　　　　　　　　　　10　　　　　　8

　　　　　　　　　　　　　9　　　　　　　　　　　　　　1001　　　　　　　　　　　　　11　　　　　　9

　　　　　　　　　　　　　10　　　　　　　　　　　　　1010　　　　　　　　　　　　　12　　　　　　A

　　　　　　　　　　　　　11　　　　　　　　　　　　　1011　　　　　　　　　　　　　13　　　　　　B

　　　　　　　　　　　　　12　　　　　　　　　　　　　1100　　　　　　　　　　　　　14　　　　　　C

　　　　　　　　　　　　　13　　　　　　　　　　　　　1101　　　　　　　　　　　　　16　　　　　　D

　　　　　　　　　　　　　14　　　　　　　　　　　　　1110　　　　　　　　　　　　　16