计算机信息基础 38页

课前回顾计算机发展的历史（产生之前，产生之后，未来）计算机的概念/特点、应用领域、类型计算机的系统组成信息技术基础\n计算机是信息处理的工具，任何信息必须转换成二进制形式数据后才能由计算机进行处理,存储和传输。本章主要介绍计算机中采用的二进制及其运算规则，二进制与其它进制之间的转换；计算机中度量信息的数据单位；不同类型的数据采用的信息编码等。第二章计算机信息基础\n2.1计算机所使用的数制数制也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。2.1.1数制的概念常用数制十进制二进制八进制十六进制数字符号0～90，10～70～9,A,B,C,D,E,F基数102816基数：R进制的基数=R\n2.1计算机所使用的数制2.1.1数制的概念位权：在数制中，各位数字所表示值的大小不仅与该数字本身的大小有关，还与该数字所在的位置有关，我们称这关系为数的位权。位权：一个与数字位置有关的常数，位权=Rn其中n取值：以小数点为界，向左0，1，2，3……，向右-1，-2，-3……例：(275.8)10=2×102＋7×101＋5×100＋8×10-1\n2.1计算机所使用的数制十进制二进制八进制十六进制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010常用数制的对应关系\n2.1计算机所使用的数制2.1.2二进制的运算二进制的算术运算加：0+0=00+1=11+0=11+1=10减：0-0=00-1=11-0=11-1=0乘：0×0=00×1=01×0=01×1=1除：0÷0=00÷1=01÷0(无意义)1÷1=1本位为0，向高位进位1本位为1，向高位借1当2二进制1010+110=？？？\n二进制的逻辑运算与AND：0∧0=00∧1=01∧0=01∧1=1或OR：0∨0=00∨1=11∨0=11∨1=1非(取反)：0=11=00表示“假、否”，1表示“真、是”2.1计算机所使用的数制110∧101,110∨101,110\n十进制数二、八、十六进制的转换由一种数制转换成另一种数制2.1计算机所使用的数制①②③\n2.1.3二进制和其它进制的转换十进制二进制、八进制、十六进制十进制转二进制：整数部分除以2取余，直至商为0；小数部分乘以2取整，直至小数部分为0或达到所需精度为止。十进制转八进制：方法同上。整数部分除以8，小数部分乘以8。十进制转十六进制：方法同上。整数部分除以16，小数部分乘以16。2.1计算机所使用的数制\n十进制整数二进制整数2751237121802912402202110结果为：1001011十进制小数二进制小数0.6875×21………1.3750×20………0.7500×21………1.5000×21………1.0000结果为：0.1011(75.6875)10=(1001011.1011)22.1计算机所使用的数制\n十进制整数八进制整数结果为：113十进制整数十六进制整数结果为：4B875389181101675B164402.1计算机所使用的数制\n十进制小数八进制小数结果为：0.54十进制小数十六进制小数结果为：0.B2.1计算机所使用的数制0.6875×85……...5.5×84………4.00.6875×1611……….11.0\n2.1计算机所使用的数制十进制二进制八进制十六进制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010常用数制的对应关系\n整数部分从右向左，小数部分从左向右，每3位二进制一组，变为1位八进制。不足3位时分别在最左端和最右端补0凑够3位。例：(1100101001011.1101)2=(14513.64)8二进制数八进制数每1位八进制，变为3位二进制。例：(16347.52)8=(001110011100111.101010)2=(1110011100111.10101)2八进制数二进制数2.1计算机所使用的数制\n二进制十六进制整数部分从右向左，小数部分从左向右，每4位二进制一组，变为1位十六进制。不足4位时分别在最左端和最右端补0凑够4位。例：(11010111101.1010001)2=(6BD.A2)16十六进制二进制每1位十六进制，变为4位二进制。例：(4C2.F6)16=(010011000010.11110110)2=(10011000010.1111011)22.1计算机所使用的数制\n例：(1011.1)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1=8+0+2+1+0.5=(11.5)10二进制、八进制、十六进制十进制位权相加法：各位数码乘位权，再相加。2.1计算机所使用的数制\n十进制数二、八、十六进制的转换由一种数制转换成另一种数制2.1计算机所使用的数制①②③\n课前回顾数制、基数、位权概念二进制的算术和逻辑运算各种进制的转换\n2.2计算机中的数据单位位(bit)：计算机存储数据的最小单元(0、1)字节(Byte)：处理数据的基本单位(8bit/Byte)……位（bit）字长字节（Byte）字长：CPU一次处理数据的二进制位数。常用的字节计数单位：1KB＝1024Byte(210B)1MB＝1024KB(220B)1GB＝1024MB(230B)1TB＝1024GB(240B)\n2.3信息表示与编码所谓编码，就是利用数字串来标识所处理对象的不同个体。计算机采用的是二进制，这就意味着所有需要计算机处理的信息，如数值、字母、汉字、符号、声音、图像等，都要用0和1组成的二进制编码形式来表示。2.3.1整数的表示在数学中，数值是用“＋”和“－”表示正数和负数的，而在计算机中只有0和1，所以正负号也用0和1表示，即数值符号数字化。\n2.3信息表示与编码符号位：在有符号的二进制数中，最高位用0表示“正”，1表示“负”。机器数：正负符号被数值化了的数。真值：该机器数所表达的数值。机器数00000101+5符号位真值机器数10000101－5真值符号位\n2.3信息表示与编码原码：正号为0，负号为1，数值部分为绝对值的二进制。1-3反码：正数的反码和原码相同；负数的反码是将其原码除符号位外各位取反。+0，-0补码：正数的补码和原码相同；负数的补码是将其反码在末位加1。-510000101原码11111010反码11111011补码+5的原码、反码和补码都是00000101在有符号运算中，需要通过原码、反码、补码转换来完成运算。\n2.3.2实数的表示定点数小数点位置固定的数称为定点数。定点整数：小数点隐含固定在数值部分最右端。定点整数是纯整数,其符号位右边所有的位数表示的是一个整数。2.3信息表示与编码定点整数：（-3）10000011隐含小数位符号位\n01000000定点小数：（+0.5）符号位隐含小数位2.3信息表示与编码定点小数：小数点隐含固定在数值部分最左端。定点小数是纯小数。\n浮点数小数点位置不固定的数称为浮点数，它既有整数部分又有小数部分，如123.55、33.789等。在计算机中通常把浮点数分成阶码和尾数两部分来表示，也就是平时所说的科学记数法。为保证不损失有效数字，对尾数进行规格化处理，即保证尾数的最高位为1，实际数值通过阶码进行调整。例如，二进制实数1010.1101可以用0.10101101×2100表示。(注:100等同于十进制的4)2.3信息表示与编码\n例：将十进制数+55以浮点数格式存放。(55)10=(110111)2=0.110111*26浮点数：字长4字节，则阶码部分为8位补码定点整数，尾数部分为24位补码定点小数。尾数最高位为131302524232270000001100100010100…阶码部分尾数部分阶码符号位尾数符号位2.3信息表示与编码110(注:6等同于二进制的110)\n例：将十进制数-55以浮点数格式存放。（略）-(55)10=-(110111)2=-0.110111*26其中(-110111)的反码为：1001000，补码：1001001尾数格式：0.1001(小数点右移2位，指数变为24)尾数最高位为131302524232270000001001100000100…阶码部分尾数部分阶码符号位尾数符号位2.3信息表示与编码000隐含小数位(注:6等同于二进制的110)(注:6等同于二进制的100)\n2.3.3十进制数的编码——BCD码编码和数值是完全不同的！BCD码（8421码）：二－十进制编码，用4位二进制码表示1位十进制数。（不能参与运算）例：(13579)10=(00010011010101111001)BCD(011010000000.00100100)BCD=(680.24)102.3信息表示与编码\n2.3.4西文字符的编码——ASCII码ASCII码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)128个常用字符，用7位二进制编码，占一个字节，最高位0。其中，控制字符：0～32，127；普通字符：94个。2.3信息表示与编码b6b5b4b3b2b1b00000010100111001011101110000NULDLESP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB‘7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;K[k{1100FFFS,N^n~1111SIUS/?O_oDEL\n2.3.5和汉字有关的编码汉字输入码：操作人员通过键盘输入的汉字编码。数字编码：如区位码；拼音编码：如全拼、智能ABC、微软拼音输入法等；字形编码：如五笔字型法等。2.3信息表示与编码\n(2)国标码和区位码1980年颁布(GB2312-80)，是中文信息处理的国家标准，是大陆及海外使用简体中文的地区使用的中文编码。每个汉字占两个字节的编码，且每个字节最高位均为0。2.3信息表示与编码该编码共收录6763个简体汉字、682个符号，其中汉字部分：一级汉字：3755个，以拼音排序；二级汉字：3008个，以偏旁排序。所有汉字分94个区，每个区94个汉字。由此构成区位码。而区位码的区码和位码各加32就得到国标码。\n(3)机内码计算机内部存储和加工汉字所用的编码。不管用哪一种汉字输入法输入的汉字，在计算机内部都是由国标码转换成机内码来表示的。每个汉字的机内码占两个字节，每个字节最高位为1。汉字国标码汉字机内码中8680(0101011001010000)2(1101011011010000)2华5942(0011101100101010)2(1011101110101010)2中5448(区位码)华2710(区位码)注:十进制表示的国标码的每个字节减32即得区位码。2.3信息表示与编码\n点阵汉字：每一个汉字以点阵形式存储，有点的地方为“1”，空白的地方为“0”。有16×16、24×24、48×48点阵等。点阵越大，字形分辨率越好，字形也越美观，但汉字存储的字节数就多，字库也就越庞大。2.3信息表示与编码(4)汉字字形码汉字存储在计算机内采用机内码，但输出时必须转换成字形码，再根据字形码输出汉字。字形码又称汉字字模，用于在显示器或打印机上输出各种文字和符号。通常有两种：\n2.3.5和汉字有关的编码矢量汉字:将汉字的笔画轮廓用一组直线和曲线来勾画，并记录存储每一直线和曲线的数字描述(端点及控制点的坐标)。在需要输出时，根据字形轮廓的描述计算出汉字点阵。矢量产生的汉字即使放大仍能保持较好的质量。2.3信息表示与编码汉字字库一般都存放在磁盘上，这种字库称为“软字库”，使用时根据汉字内码到字库中找到相应的字形码，然后调入内存并显示或打印。\n计算机处理汉字的基本过程用户用键盘输入汉字的外码(输入码)，然后通过代码转换程序到码表中去检索机内码，汉字内码负责对汉字进行储存、处理、加工。输出时，利用字形检索程序在汉字字模库中查到表示这个汉字的字形码，然后在显示器或打印机上输出。2.3信息表示与编码\n(5)其它编码GBK编码：是对GB2312的扩充。仍采用双字节编码，在此基础上对罕见汉字使用四字节编码，共收录了2.7万个汉字，与国标码兼容，同时收录了藏、蒙、维吾尔等主要少数民族文字。BIG5码：台湾、香港等地区使用的繁体汉字编码标准。2.3信息表示与编码\n2.3.6多媒体信息的数字化数字化就是对模拟世界的一种量化，表示信息的最小单位是位(bit)——“0”或“1”。多媒体信息在计算机中也要转换为0和1，因此也需要进行编码。也就是说无论是文字、图像、声音或视频，数字化后都可分解为一系列0或1的排列组合。各种多媒体信息在进入到计算机中进行运算、存储、传输等过程中，需要进行数字化处理，输出时再将其还原成各自本身的特性呈现在我们面前。2.3信息表示与编码\n2.3信息表示与编码数值西文汉字声像十—二进制转换ASCII码输入码—机内码模数转换数值西文汉字声像十—二进制转换ASCII码输入码—机内码模数转换数值西文汉字声像二—十进制转换西文形码汉字字形码数模转换内存各种多媒体信息的数字化处理过程示意图