全國計算機等級考試四級考試要點 電腦知識
電腦知識 由小雪供稿全國計算機等級考試,是經(jīng)原國家教育委員會(現(xiàn)教育部)批準(zhǔn),由教育部考試中心主辦,面向社會,用于考查應(yīng)試人員計算機應(yīng)用知識與技能的全國性計算機水平考試體系。下面9252兒童網(wǎng)小編給大家?guī)砹擞嬎銠C四級考試的考試要點,希望大家喜歡!
全國計算機四級考試第一章要點
一、計算機的發(fā)展
自從1946年2月現(xiàn)代電子計算機的鼻祖ENIAC(electronic numerical integrator and computer)在美國賓夕法尼亞大學(xué)問世以后,短短50年里,計算機技術(shù)經(jīng)歷了巨大的變革。
學(xué)術(shù)界經(jīng)常使用器件(硬件)劃分計算機的發(fā)展史,如第一代電子管計算機(1947~1957),第二代晶體管計算機(1958~1964),第三代集成電路計算機(1964~1972),第四代大規(guī)模集成電路計算機(1972~),目前提出了所謂的第五代(或新一代)計算機。
從1946年到50年代后期(1946~1957)為電子管計算機時期。計算機的元器件主要由電子管(vacuum tube)組成。其特點是體積龐大、功耗高、運算速度較低。如ENIAC占地170m 2 ,重達30t,功耗為140kW,有18000多個電子管,每秒鐘能進行5000次加法計算。這一階段,計算機主要用于軍事、國防等尖端技術(shù)領(lǐng)域。除了ENIAC以外,1945年左右,馮?諾依曼等人在研制EDVAC(electronic discrete variable computer)時,提出了存儲程序(stored-program)概念,奠定了以后計算機發(fā)展的基石。IBM公司1954年12月推出的IBM650是第一代計算機的代表。從20世紀(jì)50年代后期到60年代中期(1958~1964)為晶體管計算機時期。自從1947年晶體管(transistor)在貝爾實驗室誕生后,引發(fā)了一場影響深遠的電子革命。體積小、功耗低、價格便宜的晶體管取代了電子管,不僅提高了計算機的性能,也使計算機在科研、商業(yè)等領(lǐng)域內(nèi)廣泛地被應(yīng)用。第二代計算機不僅采用了晶體管器件,而且存儲器改用速度更快的磁芯存儲器;與此同時高級編程語言和系統(tǒng)軟件的出現(xiàn),也大大提高了計算機的性能和拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。這一時期計算機的代表主要有DEC公司1957年推出的PDP-I、IBM公司于1962年推出的7094以及CDC公司1964年研制成功的CDC6600。1969年CDC公司研制的DCD7600平均速度達到每秒千萬次浮點運算。
從20世紀(jì)60年代中期到70年代初期(1965~1972)為集成電路計算機時代。第一代和第二代計算機均采用分離器件(discrete component)組成。集成電路(integrated circuit)的出現(xiàn),宣告了第三代計算機的來臨。由于采用了集成電路,使得計算機的制造成本迅速下降;同時因為邏輯和存儲器件集成化的封裝,大大提高了運行速度,功耗也隨之下降;集成電路的使用,使得計算機內(nèi)各部分的互聯(lián)更加簡單和可靠,計算機的體積也進一步縮小。這一時期的代表為IBM的system/360和DEC的PDP-8。
從20世紀(jì)70年代初期到70年代后期(1972~1978)為大規(guī)模集成電路(LSI)計算機時代。20世紀(jì)70年代初半導(dǎo)體存儲器的出現(xiàn),迅速取代了磁芯存儲器,計算機的存儲器向大容量、高速度的方向飛速發(fā)展。存儲器芯片從1kbit,4kbit,16kbit,64kbit,256kbit,1Mbit,4Mbit發(fā)展到16Mbit(1992年)。
接著就進入了超大規(guī)模集成電路(VLSI)計算機時代。隨著技術(shù)的日新月異,軟件和通信的重要性也逐步上升,成為和硬件一樣舉足輕重的因素。同時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點對計算機的性能也有巨大的影響(中斷系統(tǒng)、Cache存儲器、流水線技術(shù)等等)。實際上在第三代計算機以后,就很難找到一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進行劃分。
也可以從應(yīng)用的觀點來劃分計算機的發(fā)展史。最早的應(yīng)用是軍事上的需要,如炮彈彈道計算,核武器的設(shè)計等;其次是廣泛地用于科學(xué)計算,工程設(shè)計計算;第三階段是大量用于管理,現(xiàn)在計算機的80%以上用于管理;再接著是計算機輔助設(shè)計(CAD)和輔助制造(CAM);進入90年代,計算機的應(yīng)用已趨向于綜合化和智能化,例如在一個企業(yè)里,計算機不僅用于科學(xué)計算、輔助設(shè)計和輔助制造,還用于輔助管理和輔助決策(MIS與DSS),以及辦公自動化(OA)等等,使設(shè)計、生產(chǎn)自動化和管理自動化融為一體,形成所謂計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS-Computer Integrated Manufacturing System),再發(fā)展下去就是工廠自動化(Factory Automation)或稱無人工廠。DSS(Decision Support System)/ES(Expert System)利用人工智能(AI———Artifcation Inˉtelligence)技術(shù),讓計算機代替人判斷、推理,尋找最優(yōu)方案,以輔助決策者決策。目前更流行的是認為計算機的發(fā)展經(jīng)過了三次浪潮(wave)。
計算機的發(fā)展第一個浪潮是單個主機(Mainframe)的時期,以IBM360、370為代表的大型機的出現(xiàn),其特點是以批處理為主,主要用于大規(guī)??茖W(xué)計算。
第二次浪潮為客戶機/服務(wù)器(Client/Server)的時期,這時期出現(xiàn)了小型機、微型機和局域網(wǎng)。其特點是多用戶分時處理。
第三個浪潮是70~80年代的微型計算機PC(Personal Computer)的出現(xiàn)。現(xiàn)在正處于第三次浪潮,網(wǎng)絡(luò)計算機的時期,即以網(wǎng)絡(luò)為中心或以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的計算機時期。
目前計算機向綜合的方向發(fā)展,將各種計算機的特點和優(yōu)點綜合起來,并結(jié)合了多媒體技術(shù)、通信技術(shù)等,把人類帶入了網(wǎng)絡(luò)社會。
二、計算機的分類及其應(yīng)用
計算機分類的方法大致可分如下幾種:
1.按信息的形式和處理方式分類
計算機按信息的形式和處理方式可分為數(shù)字計算機、模擬計算機以及數(shù)字混合計算機。
2.按計算機的用途分類
計算機按用途可分為通用計算機和專用計算機。
3.按計算機規(guī)模分類
計算機按規(guī)??蓜澐譃榫扌蜋C、大型機、中型機、小型機、微型機等。計算機的應(yīng)用如下:
(1)在科學(xué)計算中的應(yīng)用
(2)在實時控制中的應(yīng)用
(3)在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用
(4)計算機在輔助設(shè)計和輔助制造(CAD/CAM)中的應(yīng)用
(5)辦公自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用
三、計算機硬件結(jié)構(gòu)
實際應(yīng)用的計算機系統(tǒng)是由計算機硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)以及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成的一個整體系統(tǒng)。計算機硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計算機的所有實體部件的集合,通常這些部件由電路(電子元件)、機械等物理部件組成,它們都是看得見摸得著的,故通常稱為“硬件”。計算機硬件結(jié)構(gòu)也可以稱為馮?諾伊曼結(jié)構(gòu),它由五大部件組成:主機部分由運算器、控制器、存儲器組成,外設(shè)部分由輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成,其中核心部分部件是運算器。
計算機硬件之間的連接線路分為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與總線結(jié)構(gòu),這里主要介紹總線(BUS)結(jié)構(gòu)。總線結(jié)構(gòu)有如下幾種形式:
1.以CPU為中心的雙總線結(jié)構(gòu)
所謂總線實際上是一組并行的導(dǎo)線,導(dǎo)線的數(shù)目和計算機字長相同,數(shù)據(jù)和指令通過總線傳送。
2.以存儲器為中心的雙總線結(jié)構(gòu)
3.單總線結(jié)構(gòu)
主要部件功能:
1.運算器
運算器是完成二進制編碼的算術(shù)或邏輯運算的部件。運算器由累加器(用符號L A )、通用寄存器(用符號L B )和算術(shù)邏輯單元(用符號ALU)組成,核心是算術(shù)邏輯單元。
2.存儲器
在計算機中的存儲器包括內(nèi)存儲器(又叫主存儲器或隨機存儲器,簡稱內(nèi)存或主存)、外存儲器、只讀存儲器和高速緩沖存儲器以及寄存器等。隨機存儲器是按地址存取數(shù)據(jù)的,若地址總線共有20條地址線(A 0 ~A 19 ),即有20個二進制位,可形成2 20 =1048576個地址(1兆地址)。
3.控制器
控制器由三大部件組成,它們是指令部件、時序部件和操作控制部件。
(1)指令部件
指令部件包括程序計數(shù)器PC,指令寄存器IR和指令譯碼器ID。
(2)時序部件
時序部件產(chǎn)生定時節(jié)拍,一般由時鐘信號源、節(jié)拍發(fā)生器及微操作電路組成。
4.輸出寄存器
輸出寄存器用于存放輸出結(jié)果,以便由它通過必要的接口(輸出通道),在輸出設(shè)備上輸出運算結(jié)果。
5.輸入設(shè)備
目前主要通過CRT終端和鍵盤實現(xiàn)人機對話。磁性設(shè)備閱讀機、光學(xué)閱讀機等可作為輸入設(shè)備
四、計算機軟件的功能及分類
所謂軟件是指為運行、維護、管理、應(yīng)用計算機所編制的所有程序的總和。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。
系統(tǒng)軟件包括計算機操作系統(tǒng)(Operation System)、計算機的各種管理程序、監(jiān)控程序、調(diào)試程序、編輯程序以及各種語言的編譯或解釋程序等。應(yīng)用軟件是為解決各種實際問題而設(shè)計的程序。
1.操作系統(tǒng)
操作系統(tǒng)具有三大功能:管理計算機硬、軟件資源,使之有效使用;組織協(xié)調(diào)計算機的運行,以增強系統(tǒng)的處理能力;提供人機接口,為用戶提供方便。
操作系統(tǒng)具有的功能:
(1)作業(yè)操作。
(2)資源管理。
(3)中斷處理。
(4)I/O處理。
(5)調(diào)度。
(6)錯誤處理。
(7)保護和保密處理。
(8)記帳。
操作系統(tǒng)的基本類型:
(1)批處理操作系統(tǒng)。
(2)分時系統(tǒng)。
(3)實時系統(tǒng)。
操作系統(tǒng)的管理功能主要內(nèi)容:
(1)處理機管理。
(2)存儲管理。
(3)文件管理。
(4)設(shè)備管理。
2.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)既可以認為是一個系統(tǒng)軟件也可以認為是一個通用的應(yīng)用軟件。目前有三種類型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),故可存放三種模型的數(shù)據(jù),這三種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)分別為層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫。
3.計算機網(wǎng)絡(luò)軟件
計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是通過通信線路連接的硬件、軟件與數(shù)據(jù)集合的一個計算機系統(tǒng)。從硬件來說,除計算機作為網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點以外,還有如服務(wù)器(也可用一臺計算機),網(wǎng)絡(luò)適配器,終端控制器以及網(wǎng)絡(luò)連接器等硬件設(shè)備;從軟件來說,有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)通信及協(xié)議軟件,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。
4.高級語言及語言處理器
用戶用高級語言編寫的程序稱源程序,源程序不能由計算機直接執(zhí)行,必須翻譯成機器能執(zhí)行的語言———機器語言,這種翻譯是由機器自動翻譯的,“譯員”稱編譯程序或編譯器,當(dāng)源程序輸入計算機后,調(diào)用編譯程序編譯成機器語言(稱目標(biāo)程序),然后執(zhí)行。還有一種語言處理程序叫解釋程序,輸入一條語句,翻譯一條?,F(xiàn)在已出現(xiàn)了第4代語言(4GL)和計算機輔助軟件工具CASE。
5.常用的通用軟件
在數(shù)據(jù)處理、事務(wù)處理、報表處理中有許多通用軟件,如字處理軟件WPS、WORD,報表處理軟件LOTUS1-2-3等。
五、計算機數(shù)據(jù)表示
1.二進位計數(shù)制
引入二進制數(shù)字系統(tǒng)的計算機結(jié)構(gòu)和性能具有如下的優(yōu)點:
(1)技術(shù)實現(xiàn)容易。
(2)二進制運算規(guī)則簡單。
(3)計算機中二進制數(shù)的0、1數(shù)碼與邏輯代數(shù)變量值0與1吻合,所以二進制同時可以使計算機方便地進行邏輯運算。
(4)二進制數(shù)和十進制數(shù)之間的關(guān)系亦不復(fù)雜。
2.進位計數(shù)制相互轉(zhuǎn)換
十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù):
十進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)時,因整數(shù)部分與小數(shù)部分轉(zhuǎn)換算法不同,需要分別進行。
(1)整數(shù)轉(zhuǎn)換方法———除基取余法
十進制整數(shù)除以2取余數(shù)作最低位系數(shù)k0 再取商的整數(shù)部分繼續(xù)除以2取余數(shù)作高一位的系數(shù),如此繼續(xù)直到商為0時停止除法,最后一次的余數(shù)就是整數(shù)部分最高有效位的二進制系數(shù),依次所得到的余數(shù)序列就是轉(zhuǎn)換成的二進制數(shù)。因為除數(shù)2是二進制的基數(shù),所以這種算法稱作“除基取余”法。
(2)小數(shù)轉(zhuǎn)換方法———乘基取整法
把十進制小數(shù)乘以2,取其積的整數(shù)部分作對應(yīng)二進制小數(shù)的最高位系數(shù)k -1 再取積的純小數(shù)部分乘以2,新得積的整數(shù)部分又作下一位的系數(shù)k -2 ,再取其積的純小數(shù)部分繼續(xù)乘2,…,直到乘積小數(shù)部分為0時停止,這時乘積的整數(shù)部分是二進制數(shù)最低位系數(shù),每次乘積得到的整數(shù)序列就是所求的二進制小數(shù)。這種方法每次乘以基數(shù)取其整數(shù)作系數(shù)。所以叫乘基取整法。需要指出的是并不是所有十進制小數(shù)都能轉(zhuǎn)換成有限位的二進制小數(shù)并出現(xiàn)乘積的小數(shù)部分0的情況,有時整個換算過程無限進行下去。此時可以根據(jù)要求并考慮計算機字長,取定長度的位數(shù)后四舍五入,這時得到的二進制數(shù)是原十進制數(shù)的近似值。
一個既有整數(shù)又有小數(shù)部分的數(shù)送入計算機后,由機器把整數(shù)部分按“除基取余”法,小數(shù)部分按“乘基取整”法分別進行轉(zhuǎn)換,然后合并。任意進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù):
任意一種進位計數(shù)制的數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)的方法都是一樣的。把任意進制數(shù)按權(quán)展開成多項式和的形式,把各位的權(quán)與該位上的數(shù)碼相乘,乘積逐項相加,其和便是相應(yīng)的十進制數(shù)。十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成任意進制數(shù):
十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成任意進制數(shù)與十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法完全相同,即整數(shù)部分用除基取余的算法,小數(shù)部分用乘基取整的方法,然后將整數(shù)與小數(shù)拼接成一個數(shù)作為轉(zhuǎn)換的最后結(jié)果。
3.數(shù)的機器碼表示
符號數(shù)的機器碼表示:
(1)機器數(shù)和真值
數(shù)在計算機中的表示形式統(tǒng)稱為機器數(shù)。機器數(shù)有兩個基本特點,其一,數(shù)的符號數(shù)值化。實用的數(shù)據(jù)有正數(shù)和負數(shù),因為計算機只能表示0、1兩種狀態(tài),數(shù)據(jù)的正號“+”或負號“-”,在機器里就用一位二進制的0或1來區(qū)別。通常這個符號放在二進制數(shù)的最高位,稱符號位,以0代表符號“+”,以1代表符號“-”,這樣正負符號就被數(shù)值化了。因為有符號占據(jù)一位,數(shù)的形式值就不等于真正的數(shù)值,帶符號位的機器數(shù)對應(yīng)的數(shù)值稱為機器數(shù)的真值。
機器數(shù)的另一個特點是二進制的位數(shù)受機器設(shè)備的限制。機器內(nèi)部設(shè)備一次能表示的二進制位數(shù)叫機器的字長,一臺機器的字長是固定的。字長8位叫一個字節(jié)(Byte),現(xiàn)在機器字長一般都是字節(jié)的整數(shù)倍,如字長8位、16位、32位、64位。
符號位數(shù)值化之后,為能方便的對機器數(shù)進行算術(shù)運算、提高運算速度,計算機設(shè)計了多種符號位與數(shù)值一起編碼的方法,最常用的機器數(shù)表示方法有三種:原碼、反碼和補碼。
(2)原碼表示法和反碼表示法
一個機器數(shù)X由符號位和有數(shù)數(shù)值兩部分組成。
(3)補碼表示法(complement)
設(shè)計補碼表示法的目的是:①使符號位能和有效數(shù)值部分一起參加數(shù)值運算從而簡化運算規(guī)則,節(jié)省運算時間。②使減法運算轉(zhuǎn)化成加法運算,從而進一步簡化計算機中運算器的線路設(shè)計。計算機是一種有限字長的數(shù)字系統(tǒng),因此都是有模運算,超過模的運算結(jié)果都將溢出。n位二進制整數(shù)的模是2 n 。
對于二進制數(shù)還有一種更加簡單的方法由原碼求得補碼。①正數(shù)的補碼表示與原碼一樣,[X]補 =[X]原②負數(shù)的補碼是將原碼符號位保持“1”之后其余各位取相反的碼,末位加1便得到補碼,即取其原碼的反碼再加1∶[X]補 =[X]反 +1。
真值+0和-0的補碼表示是一致的,但在原碼和反碼表示中具有不同的形式。8位補碼機器數(shù)可以表示-128,但不存在+128的補碼與之對應(yīng),由此可知8位二進制補碼能表示數(shù)的范圍是-128~+127。應(yīng)該注意,不存在-128的8位原碼和反碼形式。
根據(jù)互補的概念,一個補碼機器數(shù)再求一次補就得到機器數(shù)的原碼了。
定點數(shù)與浮點數(shù):
(1)定點數(shù)(fixed-point number)
計算機處理的數(shù)據(jù)不僅有符號,而且大量的數(shù)帶有小數(shù),小數(shù)點不占有二進制一位而是隱含有機器數(shù)里某固定位置上。通常采用兩種簡單的約定:一種是約定所有機器數(shù)的小數(shù)點位置隱含在機器數(shù)的最低位之后,叫定點純整數(shù)機器數(shù),簡稱定點整數(shù)。
另一種約定所有機器數(shù)的小數(shù)點位置隱含有符號位之后、有效數(shù)值部分最高位之前,叫定點純小數(shù)機器數(shù),簡稱定點小數(shù)。
計算機采用定點數(shù)表示時,對于既有整數(shù)又有小數(shù)的原始數(shù)據(jù),需要設(shè)定一個比例因子,數(shù)據(jù)按比例因子縮小成定點小數(shù)或擴大成定點整數(shù)再參加運算,結(jié)果輸出時再按比例折算成實際值。n位原碼定點整數(shù)的表示范圍是-(2 n-1 -1)≤X≤2 n-1 -1,n位原碼定點小數(shù)的表示范圍是-(1-2 -(n-1) )≤X≤1-2 -(n-1) 。當(dāng)機器數(shù)小于定點數(shù)的最小值時,被當(dāng)作0處理,超出定點數(shù)的最大值時,機器無法表達,稱作“溢出”,此時機器將停止運算,屏幕顯示溢出警告。
定點數(shù)表示方法簡單直觀,不過定點數(shù)表示數(shù)的范圍小,不易選擇合適的比例因子,運算過程容易產(chǎn)生溢出。
(2)浮點數(shù)(floating-point number)
計算機采用浮點數(shù)來表示數(shù)值,它與科學(xué)計算法相似,把任意一個二進制數(shù)通過移動小數(shù)點位置表示成階碼和尾數(shù)兩部分:N=2 E ×S
其中:E———N的階碼(exponent),是有符號的整數(shù);
S———N的尾數(shù)(mantissa),是數(shù)值的有效數(shù)字部分,一般規(guī)定取二進制定點純小數(shù)正式。浮點數(shù)運算必須化成規(guī)格化形式。所謂規(guī)格化,對于原碼尾數(shù)應(yīng)使最高數(shù)字位S1 =1,如果不是1,且尾數(shù)不是全為0時就要移動尾數(shù)直到S1 =1,階碼相應(yīng)變化,保證N值不變。如果尾數(shù)是補碼,當(dāng)N是正數(shù)時,S1 必須是1,而N是負數(shù)時,S1 必須是0,才稱為規(guī)格化的形式。
4.數(shù)字編碼
十進制數(shù)在機內(nèi)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)時,有時也以一種中間數(shù)字編碼形式存在,它把每一位十進制數(shù)用四位二進制編碼表達,每一組只表達0~9的數(shù)值運算時,有專門的線路在每四位二進制間按“十”進位處理,故稱為二進制編碼的十進制數(shù)———BCD碼(Binary Coded Decimal(或稱二—十進制數(shù)。其編碼種類很多,如格雷碼、余3碼等,最常用的叫8421BCD碼,4個二進制位自左向右每位的權(quán)分別是8、4、2、1。0~9的8421碼與通常的二進制一樣進位,十分簡單,當(dāng)計數(shù)超過9時,需要采取辦法自動向十進制高位進一,即要進行“十進制調(diào)整”才能得到正確結(jié)果。
5.校驗碼
由于器件質(zhì)量不可靠、線路工藝不過關(guān)、遠距離傳送帶來的干擾或受來自電源、空間磁場影響等因素,使得信息在存取、傳送和計算過程中難免會發(fā)生諸如“1”誤變?yōu)?ldquo;0”的錯誤,計算機一旦出錯,要能及時檢測并糾正錯誤,其中一種方法是對數(shù)據(jù)信息擴充,加入新的代碼,它與原數(shù)據(jù)信息一起按某種規(guī)律編碼后具有發(fā)現(xiàn)錯誤的能力,有的甚至能指出錯誤所在的準(zhǔn)確位置使機器自動糾正,能起這種作用的編碼叫“校驗碼”(check code)。
奇偶校驗碼:
將每個數(shù)據(jù)代碼擴展一個二進位作校驗位(parity bit),這個校驗取0還是取1的原則是:若是奇校驗(odd parity),編碼是含“1”的個數(shù)連同校驗位的取值共有奇數(shù)個“1”;若是偶校驗(even parity),連同校驗位在內(nèi)編碼里含“1”的個數(shù)是偶數(shù)個。
交叉校驗:
計算機進行大量字節(jié)傳送時一次傳送幾百甚至更多字節(jié)組成的數(shù)據(jù)塊,如果不僅每一個字節(jié)有一個奇偶校驗位———稱橫向校驗,而且全部字節(jié)的同一位也設(shè)置了一個奇偶校驗位———稱縱向校驗,對數(shù)據(jù)塊代碼的橫向縱向同時校驗,這種情況叫交叉校驗。
循環(huán)冗余校驗碼———CRC碼(Cyclic Redundancy Check):
計算機信息傳向遠方終端或傳到另一個計算中心時,信息沿一條通信線路一位位傳送,這種通信方式叫串行通信。循環(huán)冗余碼(簡稱CRC碼)就是一種檢驗?zāi)芰軓?,在串行通信中廣泛采用的校驗編碼。
(1)CRC碼
串行傳送的信息M(X)是一串k位二進制序列,在它被發(fā)送的同時,被一個事先選擇的“生成多項式”相除,“生成多項式”長r+1位,相除后得到r位余數(shù)就是校驗位,它拼接到原k位有效信息后面即形成CRC碼。CRC碼到達接收方時,接收方的設(shè)備一方面接收CRC碼,一方面用同樣的生成多項式相除,如果正好除盡,表示無信息差錯,接收方去掉CRC碼后面r位校驗,收下k位有效信息;當(dāng)不能除盡時,說明有信息的狀態(tài)位發(fā)生了轉(zhuǎn)變,即出錯了。一般要求重新傳送一次或立即糾錯。
(2)CRC碼計算
傳送信息時生成CRC碼以及接收時對CRC碼校驗都要與“生成多項式”相除,這里除法是“模2運算”,即二進位運算時不考慮進位和借位。作模2除法時,取商的原則是當(dāng)部分余數(shù)首位為1時商取1,反之商取0,然后按模2減,求部分余數(shù)。這個余數(shù)不計高位。當(dāng)被除數(shù)逐位除完時,最后余數(shù)的位數(shù)比除數(shù)少一位。該余數(shù)就是校驗位。它拼接在有效信息后面組成CRC碼。因為校驗位擴充了傳送部分的代碼,所以這是一種基于“冗余校驗”的思想的校驗辦法。
(3)生成多項式
CRC碼是M(X)除以某一個預(yù)先選定的多項式后產(chǎn)生的,所以這個多項式叫生成多項式。并不是任何一個r+1位的編碼都可以作生成多項式用,它應(yīng)能滿足當(dāng)任何一位發(fā)生傳送錯誤時都能使余數(shù)不為0,并且不同位發(fā)生錯誤時應(yīng)當(dāng)使余數(shù)也不同,這樣不但能檢錯而且能推斷是哪一位出錯,從而有利準(zhǔn)確的糾錯。有兩個生成多項式,其檢錯率很高。
X 16 +X 15 +X 2 +1
X 16 +X 12 +X 6 +1
6.非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法
計算機中數(shù)據(jù)的概念是廣義的,機內(nèi)除有數(shù)值數(shù)據(jù)之外,還有文字、符號、圖象、語言和邏輯信息等等,因為它們也都是0、1形式存在,所以稱為非數(shù)值數(shù)據(jù)。
(1)字符數(shù)據(jù)
字符數(shù)據(jù)主要指數(shù)字、字母、通用符號、控制符號等,在機內(nèi)它們都被變換成計算機能夠識別的二進制編碼形式。國際上被普遍采用的一種編碼是美國國家信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼(American Standard Code for Information Interchange),簡稱ASCII碼。ASCII碼選擇了四類共128種常用的字符:①數(shù)字0~9。②字母。③通用符號。④動作控制符。
(2)邏輯數(shù)據(jù)
邏輯數(shù)據(jù)是指計算機不帶符號位的一位二進制數(shù)。
邏輯數(shù)據(jù)在計算機中雖然也是“0”或“1”的形式,但是與數(shù)值有很大區(qū)別:
?、龠壿嫈?shù)據(jù)的取值只有“0”和“1”兩個值,不可能再有其他值,而數(shù)值數(shù)據(jù)與1的不同組合可以反映很多不同數(shù)值。
?、谶壿嫈?shù)據(jù)的“0”和“1”代表兩種成對出現(xiàn)的邏輯概念,與一般數(shù)學(xué)中代表“0”和“1”的數(shù)值概念截然不同。
?、圻壿嫈?shù)據(jù)和邏輯數(shù)據(jù)運算可以表達事物內(nèi)部的邏輯關(guān)系,而數(shù)值數(shù)據(jù)表達的是事物的數(shù)量關(guān)系。漢字:
(1)漢字字音編碼
(2)漢字字形編碼
(3)漢字音形編碼
(4)電報碼