任务二 学习二进制数算术运算

《计算机应用基础》教案早在几千年前, 承载着中华民族智慧与文化结晶的巨作《易经》里, 所有的“卦”是由“阴爻--”和“阳爻—”组成的。

阴爻和阳爻的不同组合产生了“六十四个卦象”, 这六十四卦象也就包罗了自然界中的万事万物。

阴和阳（0和1）都是代表自然界中两种不同的状态, 通过阴阳的变化规律和朴素的符号来告诉我们现实世界“万有”的存在和演化规律。

众所周知, 现代计算机是用二进制表示信息的。

那就来学习计算机中是怎样用二进制来表示所有的状态的？第三讲数据表示与信息编码(2学时)1.数据存储单位及性能指标1）数据存储单位计算机中的数据包括文字、数字、声音、图形以及动画等, 所有类型的数据在计算机中都是用二进制形式表示和存储的。

计算机常用的单位有位、字节和字。

（1）位（bit）: 一个二进制位称为比特, 用“b”表示, 是计算机中存储数据的最小单位。

一位可以表示“0”或“1”。

（2）字节（byte）: 八个二进制位称为字节, 通常用“B”表示, 它是数据处理和数据存储的基本单位。

计算机存储容量的大小是用字节的多少来衡量。

（3）字（word）: 字是由若干个字节组成的（通常取字节的整数倍）, 是计算机进行数据处理的运算单位。

（4）字长：一个字所包含的二进制位数, 是计算机性能的重要标志, 它表示存储、传送、处理数据的信息单位。

也是衡量计算机精度和运算速度的主要技术指标。

（5）计算机内存容量通常用KB、MB或GB表示, 他们之间的换算关系如下：1B=8 bit1KB=1024B1MB=1024 KB=1024×1024B1GB=1024 MB=1024×1024×1024B2）性能指标计算机的性能涉及体系结构、软硬件配置、指令系统等多种因素, 一般来说主要有一下技术指标: 字长、主频、存储容量、存取周期2.数值数据的表示1）进位计数制数制的种类很多, 但在日常生活中, 人们习惯使用十进制, 所谓十进制, 就是逢十进一。

《二进制与计算机》教学设计老师：同学们，伸出你们的左手掌，你们最多能数出多少个数？学生：5个老师：今天老师教大家一种新的方法，用一只手，最多能数30多个数？请同学们跟着老师一起做一做：用笔分别在小指，无名指，中指，食指，大拇指写上1，2，4，8，16这五个数字。

如图：老师：如果你左手有第六根手指，你会写多少？学生：32老师：对的，因为1,2,4,8,16这些数字都是2的n次方。

老师：一根手指，有两种表示，竖起来和弯下去。

假设竖起来用1表示，弯下去用0表示，那么一个手势就对应着一个数字。

五个手指都竖起来的话，这样一只手最多能数出1+2+4+8+16=33个数字。

PPT展示一个手势老师：大家看一下这个手势，表示的二进制数是什么？手指上的数字加起来是多少？学生：11001，25这些只用0和1来表示的数，就叫做二进制数。

那今天让我们一起来学习二进制与计算机的相关知识。

板书课题：二进制与计算机学习任务一：二进制转换十进制01110→→14→11000→?学习任务二：十进制转换二进制老师：二进制转换成十进制，大家都掌握了。

接下来，我想同学们帮老师解决一个问题：Mis li 29岁生日，我给她买了一个蛋糕，由于疏忽，我只买了5根蜡烛，我该如何用5根蜡烛来表示她29岁生日呢？学生：(思考，回答问题)老师：我们可以用5根蜡烛分别对应5位二进制数来表示29这个数字。

（1表示点亮，0表示不点亮）29→11101巩固练习：将十进制数转换为二进制35→？89→？学习任务三：二进制与字符老师：小龙生日那天，他的一个好朋友给他发了一连串只有0和1的代码给他，他摸不着头脑，苦恼地想了一个晚上。

第二天，他终于会心地笑了，然后同样给他的好朋友回了一串代码。

你们知道这些二进制代码表示什么意思吗？学生：不知道老师：是因为小明想起了，小时候和他好朋友玩过数字和字母的游戏，最后他把0和1的这种代码和英文字母联系在一起了，成功地破解了代码。

1.2.2《数字化与编码二进制与数制转换》教学设计【教材分析】本节课教学内容选自人教中图版《信息技术》必修 1《数据与计算》第一章《认识数据与大数据》中《数字化与编码》的第二课时《二进制与数制转换》。

本节课与生活联系比较紧密，计算机需要将各种类型的数据编码表示为二进制数，存储在计算机中。

教材中涉及到ASCII码表和编码技术相关知识，这些知识以进制转换为基础。

学好这节课，可以帮助学生更好的理解后面数据编码的知识。

本节课通过游戏活动引导学生探究生活实例背后的科学知识，并在此过程中进行思考，培养学生的计算思维。

【教学目标】1.通过自学课件、微课和学习平台上的学习资源，自主学习并掌握十进制转二进制及十六进制转十进制的方法。

（信息意识、数字化学习与创新）2.在游戏参与中，理解二进制的基本原理及掌握二进制转十进制的方法。

（信息意识，计算思维）3.通过像素画填色，掌握十六进制转十进制的方法，并能运用所学知识解决生活中的问题。

（计算思维）4.了解二进制与中国传统文化之渊源，增强民族自豪感，形成良好的学习态度和价值观。

（信息社会责任）【教学重难点】1.教学重点：二进制的特征及各数制的相互转换方法。

2.教学难点：掌握各数制间的转换，并能运用所学知识解决生活中的问题。

【教学策略】通过“猜生日”游戏情境导入，引导学生由浅入深探究二进制的特征及各数制的转换方法，利用“颜色码的数制转换”等生活实例，巩固二进制及各数制在生活中的应用。

本节课主要采用了任务驱动法、讲授法和分层教学等教学方法。

游戏体验：介绍“猜生日”游戏（如下图）及其规则。

1.师生同玩游戏：找一位学生和老师搭档现场玩一次游戏（由学生说，教师猜）。

学生回答后，教师能马上准确无误地猜出其出生日期。

2.提出问题：教师是如何做到的?3.思考：我们现在从计算机屏幕上看到的1.创设情境，以一张错题图片导入，教师和学生共同分析出错题目，从错题原因浅入浅出的引出新授内容——权值。

《数字电子技术（第二版）》课后习题参考答案课题一认识数字电路任务一认识数制与数制转换一、填空题1．1 232．1 273．1 2154．1 2315．B O D H二、计算题1．2．54，85，4273．0101，1100，1 1000，11 01114．17O，37O，66 O5．110B，010 111B，001 101 110B6．0FH，36H，0AE63H7．0001 0110B，0010 1010B，1111 1100 0000B任务二学习二进制数算术运算一、计算题（给出的二进制均是无符号数）1．（1）1 0000 （2）1 0000 10012．（1）10 1010 （2）1010 11113．（1）1 0100 （2）110 00004．（1）101 （2）11二、写出下列带符号位二进制数（原码）所表示的十进制数（1）+110 （2）-15 （3）-42 （4）+127 （5）+111（6）-63 （7）+0 （8）+32 767 （9）-32 768三、问答题1．（1）答：左移，移动3位，应作乘以8运算。

（2）答：左移，移动4位，应作乘以16运算。

（3）答：右移，移动7位，应作除以128运算。

（4）答：右移，移动3位，应作除以8运算。

2．答：4位二进制无符号数的最大值是15。

3．答：8位二进制无符号数、有符号数的最大值分别是255和+127。

4．答：16位二进制有符号数的最大值是+32 767。

任务三学习二进制代码一、填空题1．二进制数2．43．8，4，2，1二、判断题1．×2．× 3．√ 4．× 5．× 6．×三、计算题1．36，55，892．［0011 0010］8421，［0101 0010 0111］8421，［0001 0011 0110 1001］8421任务四认识基本逻辑关系并测试逻辑门一、填空题1．与或非2．13．04．1 05．Y=AB6．Y=A+B7．Y=A8．Y=AB9．Y=A+B10．Y=A B=AB+AB二、选择题1．D 2．A 3．B，C 4．A，D三、判断题1．× 2．× 3．× 4．√四、问答题1．答：Y1=ABCD2．答：Y2=A+B+C+D五绘图题1．2．3．4．任务五测试TTL集成门电路1．答：TTL集成门电路电源电压范围为4.75～5.25V之间，额定电压为5V。

计算机运算原理教案第一部分，引言。

计算机运算原理是计算机科学中的基础知识，它涉及到计算机如何进行运算、存储数据以及进行逻辑判断。

本教案将介绍计算机运算原理的基本概念和相关知识，帮助学生深入了解计算机的运作原理。

第二部分，计算机运算基础。

1. 二进制系统。

计算机是以二进制系统进行运算的，即所有的数据都以0和1的形式进行存储和计算。

学生需要了解二进制系统的基本概念，包括二进制数的表示方法、二进制加减乘除的运算规则等。

2. 逻辑门。

逻辑门是计算机中的基本组成单元，它可以进行逻辑运算并输出结果。

学生需要了解与、或、非等逻辑门的基本原理和运算规则，理解逻辑门在计算机中的作用。

3. 数据存储。

计算机中的数据存储是通过存储单元来实现的，学生需要了解存储单元的基本结构和工作原理，包括存储单元的地址、数据存储方式等。

第三部分，计算机运算原理。

1. 运算器。

运算器是计算机中负责进行运算的部分，学生需要了解运算器的基本结构和工作原理，包括运算器的算术逻辑单元、寄存器等组成部分。

2. 控制器。

控制器是计算机中负责控制整个运算过程的部分，学生需要了解控制器的基本结构和工作原理，包括控制器的指令执行过程、时序控制等。

3. 存储器。

存储器是计算机中负责存储数据和程序的部分，学生需要了解存储器的基本结构和工作原理，包括存储器的层次结构、存储器的访问方式等。

第四部分，计算机运算原理的应用。

1. CPU的工作原理。

CPU是计算机中的核心部件，它负责进行数据运算和控制整个计算机系统的运行。

学生需要了解CPU的工作原理，包括指令执行过程、数据传输过程等。

2. 内存的工作原理。

内存是计算机中的重要存储部件，它负责存储数据和程序。

学生需要了解内存的工作原理，包括数据的读写过程、内存的地址映射等。

3. 输入输出设备的工作原理。

输入输出设备是计算机与外部世界进行交互的接口，学生需要了解输入输出设备的工作原理，包括数据的输入输出过程、设备的控制方式等。

5.2任务二机械手PLC控制系统的安装与调试一、复习旧知分析用功能指令实现广告牌饰灯的PLC控制。

二、引入新课能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置都称之为机械手。

机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

本任务以机械手的PLC控制系统为例，学习PLC控制系统设计的内容、步骤和方法。

三、讲解新知(一)顺序控制设计法1.顺序控制设计法概述顺序控制就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。

顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些分阶段称为步（Step），并用编程元件（例如内部辅助继电器M和状态继电器S）来代表各步。

步是根据输出量的状态变化来划分的。

顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制PLC的各输出位。

2、顺序控制设计法设计的基本步骤及内容BCD变换指令将源元件中的二进制数转换为BCD码送到目标元件中。

对于16位或32位二进制操作数，若变换结果超出0~9999或0~99999999的范围就会出错。

BCD指令常用于将PLC中的二进制数变换成BCD码输出以驱动LED显示器。

2.BIN变换指令BIN变换指令将源元件中的BCD码转换为二进制数送到目标元件中。

常数K不能作为本指令的操作元件。

如果源操作数不是BCD码就会出错。

BIN指令常用于将BCD数字开关的设定值输入PLC中。

3.使用BCD、BIN指令时的注意事项（1）源操作数可取KnK、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z，目标操作数可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。

1、简述计算机的几种主要类型，它们的主要应用领域是什么？答：答：根据其用途不同，计算机可分为通用机和专用机两类。

通用机能解决多种类型的问题，通用性强；而专用机则配备有解决特定问题的软硬件，功能单一，但能高速、可靠地解决特定问题。

通常，人们又按照计算机的运算速度、字长、存储容量、软件配置及用途等多方面的综合性能指标，将计算机分为 PC 机、工作站、大型机、巨型机和服务器等几类，它们的主要应用领域是：（1）PC 机：是以微处理器为中央处理单元而组成的个人计算机。

用于日常生活、学习和工作中。

是大众化的信息处理工具。

（2）工作站：是一种高档微机系统。

在工程领域、特别是计算机辅助设计领域得到广泛应用。

也扩展到商业、金融、办公领域，并频频充当网络服务器的角色。

（3）大型通用机：通用性强、具有很强的综合处理能力、性能覆盖面广，主要应用在科研、商业和管理部门, 覆盖“企业”所有的应用领域，如大型事务处理、企业内部的信息管理与安全保护、大型科学与工程计算等。

（4）巨型机：运算速度快、性能高、技术复杂。

主要是用于解决大型机也难以解决的复杂问题，是解决科技领域中某些带有挑战性问题的关键工具。

（5）服务器：是指在网络中ᨀ供各种服务的各种档次的计算机。

服务器可以是大型机、小型机、工作站或高档微机。

服务器可以ᨀ供信息浏览、电子邮件、文件传送、数据库等多种应用服务。

2、计算机内部的信息为什么要采用二进制编码表示？答：计算机内部的信息采用二进制编码的原因：（1）技术实现简单：计算机是由逻辑电路组成，逻辑电路通常只有两个状态，开关的接通与断开，这两种状态正好可以用“1”和“0”表示。

（2）简化运算规则：两个二进制数和、积运算组合各有三种，运算规则简单，有利于简化计算机内部结构，提高运算速度。

（3）适合逻辑运算：逻辑代数是逻辑运算的理论依据，二进制只有两个数码，正好与逻辑代数中的“真”和“假”相吻合。

（4）易于进行转换：二进制与十进制数易于互相转换。