大学计算机基础第1章信息的表示

1、第一章第一章 计算机基础知识计算机基础知识主要内容主要内容 1.1 计算机概论计算机概论 1.2 计算机运算基础计算机运算基础 1.3 计算机中的编码计算机中的编码 1.4 计算机的基本组成计算机的基本组成 1.5 计算机的工作原理计算机的工作原理 1.6 计算机的性能指标计算机的性能指标什么是什么是进位制进位制？ 进位制是一种记数方式，用有限的数字在不进位制是一种记数方式，用有限的数字在不同的位置表示不同的数值。同的位置表示不同的数值。数码：一组用来表示某种数制的符号数码：一组用来表示某种数制的符号基数：数制所使用的数码基数：数制所使用的数码个数，一般用个数，一般用R表示表示位权：数码在不同

2、位置上的倍率位权：数码在不同位置上的倍率值，即值，即处在某处在某一位置上的一位置上的“1”所表示的数值的大小所表示的数值的大小1.2 计算机的运算基础计算机的运算基础十进制：十进制：R=10，可使用，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9(678.34)10=6102+7101+8100 +310-1+410-2位权位权八进制八进制R=8 ，可使用，可使用0,1,2,3,4,5,6,73:524二二进制：进制：R=2，可使用，可使用0,1(101.1)212202112012-1十六进制十六进制R=16 ，可使用，可使用0,9,A,B,C,D,E,F(101.1)818208118018

3、-1 (101.1)16116201611160116-1 注意：经常用字母代表不同进制注意：经常用字母代表不同进制 D十进制十进制 B二进制二进制 O八进制八进制 H十六进制十六进制3:525进位制数的计算规则：进位制数的计算规则：“逢逢R R进进一一，借，借一一当当R R”二进制数的运算规则二进制数的运算规则加法 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0（进位）减法 0-0=0 1-0=1 1-1=0 0-1=1 (借位）乘法 0*0=0 1*0=0 0*1=0 1*1=1不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换二进制二进制八进制八进制十进制十进制十六进制十六进制3:526十进制整数

4、转换为二进制整数十进制整数转换为二进制整数除二取余，直到商为零为止，倒排。除二取余，直到商为零为止，倒排。1101例1：(13)10 = ( )21 363102222余数余数1011二进制数低低位二进制数高高位3:527规则规则：乘二取整，直到小数部分为零或给定的精度为止，顺排。乘二取整，直到小数部分为零或给定的精度为止，顺排。 十进制小数转换为二进制小数十进制小数转换为二进制小数(0.6875)10 = ( )20.6875237501.275020.501.20 1.例例2：0.1011 0.3750.750.5高低整数部分3:528(1101.1)2=1 23+1 22+021+1 2

5、0+1 2-1 =（8+4+1+0.5）10 =（13.5）10 二进制数转换为十进制数二进制数转换为十进制数按按“权权”展开，求和。展开，求和。3:529二进制转换为八进制二进制转换为八进制 方法三合一法三合一法 整数部分：整数部分：自右向左自右向左，三个一组，不够，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。补零，每组对应一个八进制数码。 小数部分：小数部分：自左向右自左向右，三个一组，不够，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。补零，每组对应一个八进制数码。 例如：将（10100101.10111）2 转换成八进制数。 （10100101.10111）2 = (010 100 10

6、1 .101 110)2 =（ 2 4 5. 5 6）8 3:5210 方法一分为三法一分为三法 八进制八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制二进制 000 001 010 011 100 101 110 111 八进制转换为二进制八进制转换为二进制例如：将例如：将(207.54)8转换成二进制：转换成二进制： 2 0 7. 5 4 010 000 111.101 100 所以，所以， (207.54)8=（010000111.101100)2 =（10000111.1011)23:5211二进制转换为十六进制二进制转换为十六进制 方法方法四合一法四合一法 整数部分：自右向左，四个一组

7、，不够补零，每组整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。对应一个十六进制数码。 小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。对应一个十六进制数码。例： (11001111.01111)2 = (1100 1111 .0111 1000)2 = ( C F . 7 8 )163:5212十六进制转换成二进制十六进制转换成二进制 方法一分为四法一分为四法 十六进制十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 十六进制十

8、六进制 8 9 A B C D E F 二进制二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111= (0001 1110 0100. 0010 1010)2= (111100100.0010101) 2例如：例如： （ 1 E 4 . 2 A ）16 3:52133:5214二二十十按权展开按权展开十十二二除除2取余取余乘乘2取整取整N十十按权展开按权展开十十N除除N取余取余进制数转换小结进制数转换小结八进制和十六进制如何相互转换？八进制和十六进制如何相互转换？1.3 数据在计算机中的存储数据在计算机中的存储 数据是指所有能输入到计算机中并被计算数据是指所有

9、能输入到计算机中并被计算机识别、存储和加工处理的符号的总称。机识别、存储和加工处理的符号的总称。数值型数据：数值型数据：128，(32.56)8；非数值型数据：非数值型数据： “学生学生”、、声音、图形、声音、图形等等3:5215一、计算机中一、计算机中数值数据数值数据的表示的表示3:5216数的长度：数据在内存中占用的字节数，同一类型数的长度：数据在内存中占用的字节数，同一类型的数据的长度是一样的。长度决定取值范围的数据的长度是一样的。长度决定取值范围.原码表示法原码表示法十十 进进 制制二进制真值二进制真值原原 码码87101011101010111- -87-

10、 -101011111010111127111111101111111- -127- -1111111111111110000000000000000- -0- -0000000100000003:5217反码表示法反码表示法 二进制真值 原 码反 码87+10101110101011101010111-87-101011111010111101010000000000000000000 00000000- -0- -000000010000000 11111111111111113:5218补码表示法补码表示法十十 进进 制制二进制真二进制真值值原原 码码补补 码码87+1010111010

11、1011101010111- -87- -10101111101011110101001127+11111110111111101111111- -127- -111111111111111100000010000000000000000 00000000- -0- -0000000 10000000 00000000000000003:5219补码的加减法公式补码的加减法公式 X + Y 补补 = X 补补 + Y 补补 X Y 补补 = X 补补 + Y 补补 X 补补 补补= X 原原（11111110）补补 是十进制的多少？是十进制的多少？-23:5220注意注意：大部分计算机采用大部

12、分计算机采用补码补码来存储有符号数。来存储有符号数。0的补码为的补码为00000000-0的补码为的补码为00000000所以补码所以补码10000000没用到，则把它定为是没用到，则把它定为是-128用一个字节来存储有符号整数的取值范围是多少？用一个字节来存储有符号整数的取值范围是多少？ -1281273:5221（2）实数的表示）实数的表示n计算机中实数一般用计算机中实数一般用浮点数浮点数表示。表示。浮点数浮点数指小数点在数中位置不固定。指小数点在数中位置不固定。w 一个一个浮点数浮点数由由阶码阶码（指数）和（指数）和尾数尾数两部分组成。两部分组成。w 阶码阶码：尾数中的小数点应当向左或向

13、右移动的位数。尾数中的小数点应当向左或向右移动的位数。w 尾数尾数：表示数值的有效数字，其小数点约定在数符和尾：表示数值的有效数字，其小数点约定在数符和尾数之间。数之间。w例：例：100.101 = 1. 001012103:5222二、常见的信息编码二、常见的信息编码 西文信息的编码与表示西文信息的编码与表示 中文信息的编码与表示中文信息的编码与表示 声音声音 图像图像3:5223（一）（一）ASCII编码编码 字符编码字符编码(Character Code)就是用就是用二进制二进制编码编码来表示字母、数字以及专门的符号。来表示字母、数字以及专门的符号。 目前计算机中普遍采用的是目前计算机中

14、普遍采用的是ASCII(American Standard Code for Information Interchange)码，即美国信码，即美国信息交换标准代码。主要用于现代英语和息交换标准代码。主要用于现代英语和其他西欧语言在计算机中的编码。其他西欧语言在计算机中的编码。3:5224规定规定：字节：字节(位位)最高位为最高位为,位给出位给出128个编码。个编码。b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0编码编码字符或动作字符或动作 对应十进制数对应十进制数01111010111101= =616110000011000001A A656511000011100001a a979700

15、010100001010换行换行101000001110000111响铃响铃7 700011010001101回车回车1313128种字符：种字符：95个可见字符，个可见字符，33个控制字符个控制字符;制码 3:5225（二）汉字编码（二）汉字编码3:5226汉字编码汉字编码 汉字字符集与编码汉字字符集与编码 1981年，年，GB2312-80国家标准，其字符及编国家标准，其字符及编码称为码称为国标码国标码又叫国际交换码。又叫国际交换码。 GB2312字符集的构成：字符集的构成： 一级常用汉字3755个，按汉语拼音排列 二级常用汉字3008个，按偏旁部首排列 非汉字字符682个3:5227GB

16、2312编码编码总体总体布局布局3:5228一般用一般用2个字节个字节来存放汉字编码；来存放汉字编码；区号区号区中位置区中位置 GB2312编码局部表3:5229汉字编码汉字编码汉字汉字 国标码国标码 汉字内码汉字内码 中中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 华华 5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B国标码不能在计算机内直接采用，为什么？国标码不能在计算机内直接采用，为什么？避免和避免和ASCII吗冲突吗冲突例如例如:“保保”字，国标码为字，国标码为31H和和23H 西文字符西文字符

17、“1”和和“#”的的ASCII也为也为31H和和23H3:5230汉字编码汉字编码输入码（外码）输入码（外码）数码：由数字组成的编码，代码和汉字一数码：由数字组成的编码，代码和汉字一一对应，无重码，但编码规则较难记忆，如一对应，无重码，但编码规则较难记忆，如区位码区位码。音码：用汉字拼音字母组成的编码，容易音码：用汉字拼音字母组成的编码，容易学，但重码多，输入速度不高，如学，但重码多，输入速度不高，如拼音码拼音码等。等。形码：把汉字的基本构件偏旁、部首和字形码：把汉字的基本构件偏旁、部首和字根等分类，和不同的键相对应，如根等分类，和不同的键相对应，如五笔字型五笔字型码、表形码、首尾码码、表形码

18、、首尾码等。等。等等等等3:5231汉字编码汉字编码字形码字形码 GB2312国标汉字字符集的所有字符的形状描述信国标汉字字符集的所有字符的形状描述信息集合在一起，称为字形信息库，简称息集合在一起，称为字形信息库，简称字库字库 。 点阵字库和矢量字库点阵字库和矢量字库 点阵：点阵：汉字字形汉字字形点阵点阵的代码的代码 有有16161616、24242424、32323232、48484848等编码。等编码。 矢量（矢量（TrueType)TrueType)：它用数学函数描述字体轮廓外它用数学函数描述字体轮廓外形形 3:5232汉字编码汉字编码字形码字形码汉字字形点阵中每个点汉字字形点阵中每个点

19、的信息用一位二进制码的信息用一位二进制码来表示，来表示，“1”表示对应表示对应位置处是黑点，位置处是黑点，“0”表表示对应位置处是空白。示对应位置处是空白。例例.1616点阵，每个汉字点阵，每个汉字就要占就要占32个字节个字节（1616832）；）； 3:5233汉字信息处理的工作过程汉字信息处理的工作过程3:5234（三）音频信息的数字化（三）音频信息的数字化1. 音频文件的格式音频文件的格式 波形波形文件（如文件（如WAVWAV、MP3MP3音乐音乐） 音乐音乐文件（如手机文件（如手机MIDIMIDI音乐）两大类音乐）两大类 3:52352. 波形文件：对音频模拟信号的数字化波形文件：对音频模拟信号的数字化特点：生成的文件较大特点：生成的文件较大.WAV,.MP3等都是波形文件等都是波形文件3:52363. MIDI音乐文件音乐文件 MIDIMIDI（乐器数字接口）是电子合成乐器的（乐器数字接口