單元1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1單元

1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)算機(jī)是一種用于高速計(jì)算的電子設(shè)備，既可以進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，又可以進(jìn)行邏輯計(jì)算，還具有存儲(chǔ)功能，是能夠按照程序運(yùn)行，自動(dòng)、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。電子計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一，對(duì)人類的生產(chǎn)活動(dòng)和社會(huì)活動(dòng)產(chǎn)生了極其重要的影響，并以強(qiáng)大的生命力飛速發(fā)展。1．計(jì)算機(jī)與微型計(jì)算機(jī)有區(qū)別嗎？2．微型計(jì)算機(jī)與電腦是一回事嗎？3．區(qū)分計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)22概述1.1計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示與編碼1.21.3目錄計(jì)算機(jī)多媒體基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速運(yùn)算大量數(shù)值和處理數(shù)據(jù)的智能電子設(shè)備，是一種存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的工具。按照計(jì)算機(jī)規(guī)模，并考慮其運(yùn)算速度、存儲(chǔ)能力等因素，將計(jì)算機(jī)分為：①巨型計(jì)算機(jī)；②大型計(jì)算機(jī)；③小型計(jì)算機(jī)；④微型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)是以微處理器（Microprocessor）為基礎(chǔ)，由大規(guī)模集成電路組成的、體積較小的電子計(jì)算機(jī)。人們?nèi)粘９ぷ鳌⑸钪谐Ｓ玫挠?jì)算機(jī)，是實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化、提高工作效率必不可少的工具。微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱：微型機(jī)、微機(jī)。微型計(jì)算機(jī)的俗稱如下：①個(gè)人計(jì)算機(jī)或PC（PersonalComputer）；②微機(jī)或電腦。1．計(jì)算機(jī)與微型計(jì)算機(jī)有區(qū)別嗎？2．微型計(jì)算機(jī)與電腦是一回事嗎？“電腦”是微型計(jì)算機(jī)的俗稱。由于具有體積小、價(jià)格低、功能全和可靠性高等特點(diǎn)，目前，電腦在政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、學(xué)校、商場(chǎng)、超市、銀行等場(chǎng)合的行政管理、人事管理、財(cái)務(wù)管理、生產(chǎn)管理、物資管理等諸多方面起著重要的作用。本書中所說(shuō)的“計(jì)算機(jī)”，若沒(méi)有特別說(shuō)明，都是指微型計(jì)算機(jī)，其具備人腦的某些功能，因此也俗稱為“電腦”。由于習(xí)慣叫法，本書許多場(chǎng)合也將其稱為電腦，等同于微型計(jì)算機(jī)。3硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)是指看得到、摸得著的物理設(shè)備，即由機(jī)械、電子元件構(gòu)成的具有輸入、存儲(chǔ)、計(jì)算、控制和輸出功能的實(shí)物部件。軟件系統(tǒng)廣義上是指系統(tǒng)中的程序以及開發(fā)、使用和維護(hù)程序所需的所有文件的集合，用來(lái)管理和控制硬件設(shè)備。硬件系統(tǒng)主要由主機(jī)和外部設(shè)備組成，其中主機(jī)從外觀上看是一個(gè)整體，是由多個(gè)獨(dú)立部分組合而成的，這些部件安裝在主機(jī)內(nèi)部，它們相互配合完成主機(jī)的工作。軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩類。系統(tǒng)軟件是支持應(yīng)用軟件開發(fā)和運(yùn)行的軟件。應(yīng)用軟件是指計(jì)算機(jī)用戶為某一特定應(yīng)用而開發(fā)的軟件。3．區(qū)分計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)？41.

1概述

計(jì)算機(jī)從誕生到現(xiàn)在不過(guò)半個(gè)多世紀(jì)，但是它的發(fā)展速度是驚人的，它把人類的計(jì)算速度提高了很多倍。計(jì)算機(jī)的發(fā)展先后經(jīng)歷了以電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路為主要器件的4個(gè)發(fā)展時(shí)期。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，將誕生以超導(dǎo)器件、電子仿真、集成光路等技術(shù)支撐的第5代計(jì)算機(jī)。1.1.1計(jì)算機(jī)的概念

計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速運(yùn)算大量數(shù)值和處理數(shù)據(jù)的智能電子設(shè)備。計(jì)算機(jī)是一種存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的工具，如今已被廣泛應(yīng)用于日常生活、教育文化、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、商貿(mào)流通、科學(xué)研究、軍事技術(shù)、金融證券等各個(gè)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展極大地推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)乃至整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步。微型計(jì)算機(jī)是實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化、提高工作效率必不可少的工具。51.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史1946年，世界首臺(tái)通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“埃尼阿克”于美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制成功，開啟計(jì)算機(jī)發(fā)展新紀(jì)元。計(jì)算機(jī)發(fā)展分4代：第1代（1946-1959年）：電子管計(jì)算機(jī)，邏輯元件為真空電子管，內(nèi)存外存多樣，軟件從機(jī)器語(yǔ)言到匯編語(yǔ)言，特點(diǎn)是體積大等，應(yīng)用于軍事與科學(xué)計(jì)算，代表IBM650。第2代（1959-1965年）：晶體管計(jì)算機(jī)，邏輯元件換為晶體管，內(nèi)存磁芯外存磁盤，軟件有操作系統(tǒng)與高級(jí)語(yǔ)言，性能提升，應(yīng)用拓展，代表CDC6600。第3代（1965-1971年）：集成電路計(jì)算機(jī)，邏輯元件為中、小規(guī)模集成電路，內(nèi)存半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，軟件更完善，通用化等發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域更廣，代表IBM360。第4代（1971年至今）：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，邏輯元件先進(jìn)，內(nèi)存改進(jìn)，體系結(jié)構(gòu)發(fā)展，軟件豐富，廣泛應(yīng)用于多領(lǐng)域，1971年Intel4004芯片與微處理器誕生推動(dòng)微型計(jì)算機(jī)發(fā)展。6第五代計(jì)算機(jī)展望與現(xiàn)狀20世紀(jì)80年代起，多國(guó)計(jì)劃研制第5代計(jì)算機(jī)，目標(biāo)是打破傳統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)智能化，具備類人思維與多種能力，如理解語(yǔ)言文字圖形等，靠語(yǔ)音指令操作，是智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。但因多種因素制約，目標(biāo)未完全達(dá)成，目前仍主要使用第4代計(jì)算機(jī)，不過(guò)相關(guān)基礎(chǔ)性研究促進(jìn)了人工智能理論與智能機(jī)器人技術(shù)發(fā)展。71.1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展方向多極化：不同類型計(jì)算機(jī)各有應(yīng)用，如個(gè)人追求便攜，企業(yè)等重運(yùn)算能力。巨型化：速度快、存儲(chǔ)大、功能強(qiáng)，用于科研等領(lǐng)域，是科技工業(yè)水平標(biāo)志。微型化：筆記本、PDA等大量涌現(xiàn)，性能多樣且價(jià)格低。網(wǎng)絡(luò)化：連接各地計(jì)算機(jī)成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)資源共享，全球普及。智能化：模擬人類感覺(jué)思維，包括多領(lǐng)域研究，智能機(jī)器人已部分應(yīng)用。多媒體化：融合多種媒體技術(shù)，改善人機(jī)界面。8未來(lái)新一代計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)量子計(jì)算機(jī)：遵循量子力學(xué)，存儲(chǔ)與運(yùn)算遠(yuǎn)超普通計(jì)算機(jī)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：模仿人腦構(gòu)建，并行處理，信息處理能力強(qiáng)且可重組防泄密。生物計(jì)算機(jī)：利用分子計(jì)算，體積小耗能低但提取信息難。光計(jì)算機(jī)：光子代替電子，信息傳輸佳，運(yùn)算快耗能低。納米計(jì)算機(jī)：用納米技術(shù)，納米管元件性能優(yōu)可代硅芯片。91.1.4計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)特點(diǎn)運(yùn)算速度快：大型計(jì)算機(jī)達(dá)每秒萬(wàn)億次，微型計(jì)算機(jī)每秒億次以上，可解決復(fù)雜科學(xué)計(jì)算，如衛(wèi)星軌道、水壩計(jì)算、天氣預(yù)報(bào)等。計(jì)算精度高：有十幾位到幾十位有效數(shù)字，精度遠(yuǎn)超普通計(jì)算工具，對(duì)導(dǎo)彈精準(zhǔn)打擊等至關(guān)重要。存儲(chǔ)容量大：存儲(chǔ)器可存大量數(shù)據(jù)與程序信息。邏輯運(yùn)算與判斷能力強(qiáng)：能進(jìn)行比較判斷，自動(dòng)決定后續(xù)步驟，可求解復(fù)雜問(wèn)題、進(jìn)行過(guò)程控制與數(shù)據(jù)處理，人工智能還將提升其推理等能力。自動(dòng)控制能力強(qiáng)：憑借存儲(chǔ)記憶與邏輯判斷能力，依程序自動(dòng)連續(xù)工作，無(wú)需人工干預(yù)?？煽啃愿撸弘娮悠骷煽啃蕴嵘O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化使其更可靠。101.1.5計(jì)算機(jī)的分類個(gè)人計(jì)算機(jī)：適合個(gè)人使用，涵蓋臺(tái)式、筆記本、平板等。工作站是高端通用微型機(jī)，單用戶使用，圖形與并行任務(wù)處理能力強(qiáng)，配高分辨率屏、大容量?jī)?nèi)存外存。服務(wù)器：網(wǎng)絡(luò)高性能計(jì)算機(jī)，偵聽并響應(yīng)客戶端服務(wù)請(qǐng)求。運(yùn)算、運(yùn)行、吞吐能力強(qiáng)，處理、穩(wěn)定、可靠等性能優(yōu)于個(gè)人計(jì)算機(jī)。大型計(jì)算機(jī)：體積大、價(jià)格高，可同時(shí)服務(wù)多用戶。可靠性、安全性、兼容性優(yōu)，數(shù)據(jù)輸入輸出高效，用于金融交易、人口普查等關(guān)鍵數(shù)據(jù)處理。超級(jí)計(jì)算機(jī)：功能最強(qiáng)、運(yùn)算最快、存儲(chǔ)最大。組件類似個(gè)人計(jì)算機(jī)但規(guī)模更大，速度與容量?jī)?yōu)勢(shì)顯著，如“神威?太湖之光”。嵌入式計(jì)算機(jī)：嵌入產(chǎn)品執(zhí)行特定功能，如汽車中的微處理器用于控制防抱死、點(diǎn)火、多媒體播放等。移動(dòng)設(shè)備：具備計(jì)算機(jī)特性，如iPhone等。平板設(shè)備因操作系統(tǒng)等因素分屬移動(dòng)設(shè)備或個(gè)人計(jì)算機(jī)。智能手表等新興可穿戴設(shè)備也應(yīng)運(yùn)而生。111.1.6計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)被廣泛應(yīng)用于工作、生活等各個(gè)領(lǐng)域，其應(yīng)用領(lǐng)域可以概括為以下幾個(gè)方面科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理過(guò)程控制輔助設(shè)計(jì)（CAD）輔助制造（CAM）12輔助教學(xué)（CAI）人工智能（AI）網(wǎng)絡(luò)通信多媒體應(yīng)用電子商務(wù)1.1.7計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)基本組成13計(jì)算機(jī)由控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5個(gè)基本部分組成（五大部件）運(yùn)算器、控制器和內(nèi)存合稱為計(jì)算機(jī)主機(jī)。運(yùn)算器、控制器集成在大規(guī)模集成電路塊上，稱為中央處理器（CPU），微型計(jì)算機(jī)的CPU即微處理器，是核心。圖1-1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本組成1.1.8計(jì)算機(jī)的基本工作原理以計(jì)算“6+4”為例說(shuō)明微型計(jì)算機(jī)的工作原理。如果我們用心算，其計(jì)算過(guò)程描述如下。①將數(shù)字“6”通過(guò)眼睛存入“大腦”。②將運(yùn)算符“+”通過(guò)眼睛存入“大腦”。③將數(shù)字“4”通過(guò)眼睛存入“大腦”。④大腦完成“6+4”的計(jì)算，將最終結(jié)果“10”暫存“大腦”。⑤將最終計(jì)算結(jié)果“10”通過(guò)“嘴”說(shuō)出來(lái)，通過(guò)“手”寫在紙上。整個(gè)計(jì)算過(guò)程可簡(jiǎn)述為“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”→“數(shù)據(jù)運(yùn)算”→“結(jié)果輸出”3個(gè)階段。1415馮?諾依曼機(jī)基本特點(diǎn)計(jì)算機(jī)組成：由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5部分組成。運(yùn)算器執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，如計(jì)算“6+4”；控制器指揮協(xié)調(diào)各部件；存儲(chǔ)器存儲(chǔ)程序與數(shù)據(jù)；輸入設(shè)備（如鍵盤）輸入信息；輸出設(shè)備（如顯示器）輸出結(jié)果。存儲(chǔ)程序方式：程序和數(shù)據(jù)存于存儲(chǔ)器，指令可像數(shù)據(jù)一樣送運(yùn)算器運(yùn)算，程序能修改。例如，可修改加法程序?yàn)槌朔ǔ绦?。?shù)據(jù)表示：數(shù)據(jù)以二進(jìn)制數(shù)表示，如“6”在二進(jìn)制中為“0110”，“4”為“0100”，便于計(jì)算機(jī)處理與存儲(chǔ)。指令結(jié)構(gòu)：指令由操作碼和地址碼組成。操作碼確定操作類型（如加法對(duì)應(yīng)特定操作碼），地址碼指定操作數(shù)或指令存儲(chǔ)位置。指令存儲(chǔ)與執(zhí)行：指令在存儲(chǔ)器按順序存放，指令計(jì)數(shù)器指明執(zhí)行指令地址，通常順序遞增，也可依運(yùn)算結(jié)果或外界條件改變，如根據(jù)條件判斷決定是否跳過(guò)某些指令。16圖1-2微型計(jì)算機(jī)工作原理1.

2概述計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示與編碼數(shù)據(jù)表示的演變：最初用于數(shù)值計(jì)算，僅處理數(shù)字信息。如今涵蓋數(shù)字、文字、圖像、聲音和視頻等多種形式。但內(nèi)部仍以數(shù)字形式存儲(chǔ)與處理。數(shù)字化編碼：定義：用少量基本符號(hào)依規(guī)則編譯信息，使其易于計(jì)算機(jī)識(shí)別。要素：基本符號(hào)種類，如二進(jìn)制的“0”和“1”。組合規(guī)則。計(jì)算機(jī)內(nèi)部編碼：采用二進(jìn)制符號(hào)進(jìn)行信息編碼，為計(jì)算機(jī)處理各類信息奠定基礎(chǔ)171.2.1數(shù)制及其轉(zhuǎn)換1.計(jì)數(shù)制基本概念定義：用固定符號(hào)與統(tǒng)一規(guī)則表示數(shù)值的方法，生活中有多種進(jìn)制，如十進(jìn)制（10角為1元）、二進(jìn)制（計(jì)算機(jī)常用）等。計(jì)算機(jī)：采用二進(jìn)制，雖易于表示與存儲(chǔ)，但不便閱讀、書寫與記憶，常轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制便于操作。2.數(shù)位、基數(shù)和位權(quán)要素（1）數(shù)位

指數(shù)碼符號(hào)在數(shù)中的位置，如十進(jìn)制的個(gè)位、十位等。（2）基數(shù)

定義：某種計(jì)數(shù)制中每個(gè)數(shù)位上可使用的數(shù)碼符號(hào)個(gè)數(shù)。示例：二進(jìn)制基數(shù)為2（數(shù)碼0、1），十進(jìn)制基數(shù)為10（數(shù)碼0-9），且N進(jìn)制數(shù)逢N進(jìn)1。（3）位權(quán)

定義：多位數(shù)中每個(gè)數(shù)位上數(shù)碼符號(hào)所代表數(shù)值大小等于該數(shù)碼乘以固定數(shù)值，此固定數(shù)值即位權(quán)。示例：二進(jìn)制整數(shù)第1位位權(quán)為20，第2位為21……；十進(jìn)制小數(shù)點(diǎn)左邊第1位位權(quán)為100

等，一般N進(jìn)制整數(shù)第i位位權(quán)為N

i-1，小數(shù)第j

位位權(quán)為N

-j。183.不同計(jì)數(shù)制對(duì)比及轉(zhuǎn)換（1）十進(jìn)制：數(shù)碼符號(hào)：0-9十個(gè)數(shù)字。示例：“1011”可表示1×1000＋0×100＋1×10＋1×1＝1×103＋0×102＋1×101＋1×100，基數(shù)為10，逢10

進(jìn)1。（2）八進(jìn)制：數(shù)碼符號(hào)：0-7八個(gè)數(shù)字。示例：

(1011)8＝1×83＋0×82＋1×81＋1×80＝(521)10，基數(shù)為8，逢8

進(jìn)1。（3）十六進(jìn)制：數(shù)碼符號(hào)：0-9、A-F十六個(gè)符號(hào)。示例：

(1011)16＝1×163＋0×162＋1×161＋1×160＝(4113)10，基數(shù)為16，逢16進(jìn)1。（4）二進(jìn)制：數(shù)碼符號(hào)：0、1兩個(gè)數(shù)字。示例：

(1101)2＝1×23＋1×22＋0×21＋1×20＝8＋4＋0＋1＝(13)10，基數(shù)為2，逢2

進(jìn)1。1920二進(jìn)制十進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制00000000001111001022200113330100444010155501106660111777100081081001911910101012A10111113B11001214C11011315D11101416E11111517F表1-14位二進(jìn)制數(shù)與其他數(shù)制數(shù)的對(duì)照（1）十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制（整數(shù)）方法：“除以2取余法”示例：將(25)??轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制25÷2=12余112÷2=6余06÷2=3余03÷2=1余11÷2=0余1從末位讀起余數(shù)為11001，所以(25)10＝(11001)2十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制整數(shù)的方法是“除以8取余法”，十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制整數(shù)的方法是“除以16取余法”21數(shù)制轉(zhuǎn)換方法（2）十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制（小數(shù)）方法：“乘2取整法”示例：(0.6875)??轉(zhuǎn)二進(jìn)制0.6875×2=1.3750，整數(shù)=10.3750×2=0.7500，整數(shù)=00.7500×2=1.5000，整數(shù)=10.5000×2=1.0000，整數(shù)=1從末位讀起余數(shù)為11001，所以(25)10＝(11001)2十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制小數(shù)的方法是“乘8取整法”，十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制小數(shù)的方法是“乘16取整法”22數(shù)制轉(zhuǎn)換方法（3）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制數(shù)方法：將二進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開求和。示例：

(10110011.101)?轉(zhuǎn)十進(jìn)制數(shù)整數(shù)部分：1×2?=1280×2?=01×2?=321×2?=160×23=00×22=01×21=21×2?=123數(shù)制轉(zhuǎn)換方法

小數(shù)部分：1×2?1=0.50×2?2=01×2?3=0.125

同理，非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)的方法是把各個(gè)非十進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開求和即可。例如，把二進(jìn)制數(shù)（或八進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù)）寫成2（或8或16）的各次冪之和的形式，然后計(jì)算其結(jié)果即可。（4）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換原理：因81=23，八進(jìn)制數(shù)1位對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)3位。轉(zhuǎn)換方法：以小數(shù)點(diǎn)為界，整數(shù)部分從右向左、小數(shù)部分從左向右以3位為一組，不足3位用0補(bǔ)足（整數(shù)左側(cè)補(bǔ)0，小數(shù)右側(cè)補(bǔ)0）。示例：將(10110101110.11011)?轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制。分組：010110101110.110110轉(zhuǎn)換：↓↓↓↓↓↓

2656.66結(jié)果：(10110101110.11011)?=(2656.66)?24數(shù)制轉(zhuǎn)換方法（5）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方法：以小數(shù)點(diǎn)為界，向左或向右將每1位八進(jìn)制數(shù)用3位二進(jìn)制數(shù)取代，然后連在一起。示例：將(6237.431)?轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制替換：6237.431↓↓↓↓↓↓↓110010011111.10001100125數(shù)制轉(zhuǎn)換方法（6）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方法：以小數(shù)點(diǎn)為界，整數(shù)部分從右向左、小數(shù)部分從左向右以4位為一組，不足4位用0補(bǔ)足（整數(shù)左側(cè)補(bǔ)0，小數(shù)右側(cè)補(bǔ)0），每組對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為一位十六進(jìn)制數(shù)示例1：將二進(jìn)制數(shù)(101001010111.110110101)?轉(zhuǎn)換。分組：101001010111.110110101000轉(zhuǎn)換：↓↓↓↓↓↓A57.DA8結(jié)果：(101001010111.110110101)?=(A57.DA8)??26數(shù)制轉(zhuǎn)換方法示例2：將二進(jìn)制數(shù)(100101101011111)?轉(zhuǎn)換。分組：0100101101011111轉(zhuǎn)換：↓↓↓↓4B5F結(jié)果：(100101101011111)?=(4B5F)??（7）十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方法：以小數(shù)點(diǎn)為界，向左或向右將每1

位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為4

位二進(jìn)制數(shù)，然后將其對(duì)應(yīng)連在一起。示例：將十六進(jìn)制數(shù)(3AB.11)??轉(zhuǎn)換。替換：3AB.11↓↓↓↓↓

001110101011.00010001結(jié)果：(3AB.11)??=(1110101011.00010001)?27數(shù)制轉(zhuǎn)換方法1.2.2數(shù)據(jù)單位1.位（bit）是數(shù)據(jù)容量最小單位，英文縮寫為BinaryDigit。在二進(jìn)制數(shù)里，每個(gè)數(shù)位僅有“0”和“1”兩個(gè)數(shù)字符號(hào)，即“數(shù)位”或“位”。2.字節(jié)（Byte）計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)基本單位，8個(gè)二進(jìn)制位構(gòu)成1字節(jié)，符號(hào)為B。是信息組織和存儲(chǔ)基礎(chǔ)，可容納1個(gè)英文字符，1個(gè)漢字需2字節(jié)存儲(chǔ)空間。1024字節(jié)為1千字節(jié)（KB）。3.字長(zhǎng)計(jì)算機(jī)一次可并行處理的位數(shù)，是重要性能指標(biāo)，影響計(jì)算能力與精度。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，數(shù)據(jù)處理速度越快。計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)時(shí)，一次存取、傳送、處理的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為“字”（Word），字中二進(jìn)制位數(shù)即字長(zhǎng)。字可為1字節(jié)或多字節(jié)，常用字長(zhǎng)有8位、16位、32位、64位等，如8字節(jié)組成的字，字長(zhǎng)64位，相應(yīng)計(jì)算機(jī)為64位計(jì)算機(jī)。四、存儲(chǔ)容量常用單位包括KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB、BB、NB、DB等。284.存儲(chǔ)容量的常用單位1B=8bit千字節(jié)（KB）：1024個(gè)字節(jié)為1KB，即1KB=1024B=21?B。兆字節(jié)（MB）：1024KB為1MB，即1MB=1024KB=22?B。吉字節(jié)（GB）：1024MB為1GB，即1GB=1024MB=23?B。太字節(jié)（TB）：1024GB為1TB，即1TB=1024GB=2??B。拍字節(jié)（PB）：1024TB為1PB，即1PB=1024TB=2??B。艾字節(jié)（EB）：1024PB為1EB，即1EB=1024PB=2??B。澤字節(jié)（ZB）：1024EB為1ZB，即1ZB=1024EB=2??B。堯字節(jié)（YB）：1024ZB為1YB，即1YB=1024ZB=2??B。珀字節(jié)（BB）：1024YB為1BB，即1BB=1024YB=2??B。諾字節(jié)（NB）：1024BB為1NB，即1NB=1024BB=21??B。刀字節(jié)（DB）：1024NB為1DB，即1DB=1024NB=211?B。295.數(shù)據(jù)傳輸單位計(jì)算機(jī)（含網(wǎng)絡(luò)）中最小傳輸單位是bit/s（位每秒）。常見數(shù)據(jù)傳輸單位有：B/s（字節(jié)每秒，即Byte/s）。KB/s（千字節(jié)每秒）。MB/s（兆字節(jié)每秒）。GB/s（吉字節(jié)每秒）。1.2.3計(jì)算機(jī)中數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示方法

計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)值型數(shù)據(jù)分整數(shù)、實(shí)數(shù)兩大類，以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)運(yùn)算，數(shù)正負(fù)用字節(jié)最高位（符號(hào)位）表示，“0”為正，“1”為負(fù)，可表示為N=S?2E，E是階碼，S是尾數(shù)。1.整數(shù)的表示（1）整數(shù)定義無(wú)小數(shù)部分的整型數(shù)字，如123、4、－56、0等。（2）分類及表示無(wú)符號(hào)整數(shù)：不區(qū)分正負(fù)的正整數(shù)，所有二進(jìn)制位表數(shù)大小，1字節(jié)表示時(shí)取值范圍0～255（28－1）。有符號(hào)整數(shù)：最高位表正負(fù)，其他位表數(shù)大小。1字節(jié)表示時(shí)取值范圍-128～+127（

－27～27－1

），最大正整數(shù)01111111（最高位為符號(hào)位），即最大為127，數(shù)值＞|127|會(huì)“溢出”，計(jì)算機(jī)地址常用無(wú)符號(hào)整數(shù)表示。301.實(shí)數(shù)表示（1）實(shí)數(shù)定義帶有整數(shù)部分和小數(shù)部分的數(shù)字，如1.23、3.4、0.56等。（2）浮點(diǎn)數(shù)表示實(shí)數(shù)一般用浮點(diǎn)數(shù)表示，小數(shù)點(diǎn)位置不固定。如：57.625＝(0.57625)×102；－1984.045＝(－0.1984045)×104；0.00456＝(0.456)×10-2其中括號(hào)內(nèi)的尾數(shù)部分是一個(gè)純小數(shù)，階碼部分用來(lái)指出實(shí)數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置。二進(jìn)制實(shí)數(shù)同理，如110.101可表示為110.101＝1.10101×2+10＝11010.1×2-10＝0.110101×2+11在計(jì)算機(jī)中，浮點(diǎn)數(shù)由指數(shù)（階碼）和尾數(shù)兩部分組成，階碼指示尾數(shù)小數(shù)點(diǎn)移動(dòng)位數(shù)，尾數(shù)表有效數(shù)字，尾數(shù)符號(hào)和階碼符號(hào)各占一位，階碼值隨浮點(diǎn)數(shù)大小定，尾數(shù)位數(shù)依精度要求定。311.2.4計(jì)算機(jī)中字符型數(shù)據(jù)的表示方法計(jì)算機(jī)大量工作是處理非數(shù)值型數(shù)據(jù)，如語(yǔ)言文字、邏輯語(yǔ)言、視頻圖像等。需合適方法用計(jì)算機(jī)表示這些信息。編碼定義：人和計(jì)算機(jī)間信息轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，用少量符號(hào)表達(dá)復(fù)雜信息。字符編碼：用二進(jìn)制表示字母、數(shù)字、專門符號(hào)，按組合原則處理字符型數(shù)據(jù)。輸入時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)二進(jìn)制存，輸出時(shí)轉(zhuǎn)回可識(shí)別格式。常用編碼方式：ASCII、BCD碼、Unicode、UTF-8等。321.ASCII編碼重要性：字符是普遍非數(shù)值型數(shù)據(jù)，用于編程等與計(jì)算機(jī)交流。需對(duì)字符、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)等按規(guī)則二進(jìn)制編碼，保證每個(gè)字母唯一編碼。版本及構(gòu)成：7位版：標(biāo)準(zhǔn)字符集7位編碼，組合成128個(gè)字符（2?=128）。含34個(gè)控制字符、10個(gè)數(shù)字、52個(gè)英文字母、32個(gè)標(biāo)點(diǎn)及運(yùn)算符號(hào)。8位版：實(shí)際用8位表示字符，最高位“0”。例如，數(shù)字0的ASCII為48，字母A為65，空格為32。十六進(jìn)制表示時(shí)，數(shù)字0為30H，字母A為41H。擴(kuò)展ASCII：將7位標(biāo)準(zhǔn)集擴(kuò)為8位,即00000000至11111111（0～FF，0～255），擴(kuò)展位是10000000至11111111（80～FF，128～255），可表達(dá)256個(gè)字符。332.BCD碼二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制（BinaryCodedDecimal，BCD）碼是用若干個(gè)二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)十進(jìn)制數(shù)的編碼，BCD碼有多種編碼方法，使用較廣泛的BCD碼是8421碼。表1-2所示為十進(jìn)制數(shù)0～19的8421碼34十進(jìn)制數(shù)8421碼十進(jìn)制數(shù)8421碼000001000010000100011100010001200101200010010300111300010011401001400010100501011500010101601101600010110701111700010111810001800011000910011900011001表1-2

十進(jìn)制數(shù)0～19的8421碼

8421碼是將十進(jìn)制數(shù)0～9中的每個(gè)數(shù)分別用4位二進(jìn)制數(shù)表示，從左至右每一位對(duì)應(yīng)的位權(quán)分別是8、4、2、1，這種編碼方法比較直觀、簡(jiǎn)便。對(duì)于多位數(shù)，只需將它的每一位數(shù)字按表1-2中所列的對(duì)應(yīng)關(guān)系用8421碼直接列出即可。例如，十進(jìn)制數(shù)1209.56轉(zhuǎn)換成BCD碼的結(jié)果如下。(1209.56)10＝(0001001000001001.01010110)BCDBCD碼與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換不是直接的，要先將8421碼表示的數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，再將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。例如：(100100100011.0101)BCD＝(923.5)10＝(1110011011.1)2353.Unicode亂碼現(xiàn)象：存在多種編碼方式，用錯(cuò)誤編碼解讀文本文件會(huì)出現(xiàn)亂碼，如電子郵件常因發(fā)收信人編碼不同而亂碼。統(tǒng)一碼設(shè)想：若有一種編碼涵蓋世界所有符號(hào)，每個(gè)符號(hào)有唯一編碼，亂碼問(wèn)題可解決，這就是Unicode。Unicode的發(fā)展歷程起源：曾有ISO的ISO10646項(xiàng)目與Unicode協(xié)會(huì)的Unicode項(xiàng)目分別試圖獨(dú)立設(shè)計(jì)。合并：1991年前后，雙方認(rèn)識(shí)到不需兩個(gè)不兼容字符集，開始合并成果，從Unicode2.0起采用與ISO10646-1相同字庫(kù)和字碼?，F(xiàn)狀：兩個(gè)項(xiàng)目仍存在，分別公布標(biāo)準(zhǔn)，且Unicode協(xié)會(huì)和相關(guān)組織同意保持碼表兼容并共同調(diào)整未來(lái)擴(kuò)展。36

(2)Unicode的特點(diǎn)編碼集合：是很大的編碼集合，目前字符分17組編排（0x0000至0x10FFFF），每組是平面，每平面有碼位65536個(gè)，共1114112個(gè)?？缯Z(yǔ)言支持：克服傳統(tǒng)編碼局限，幾乎支持所有語(yǔ)言編碼，為每種語(yǔ)言每個(gè)字符設(shè)統(tǒng)一且唯一二進(jìn)制編碼，滿足跨語(yǔ)言、跨平臺(tái)文本處理要求，如U+0041表示英文A，U+4E00表示漢字“一”。(3)與ASCII關(guān)系擴(kuò)展自ASCII：使用16位編碼（可擴(kuò)展到32位），每個(gè)字符占2個(gè)字節(jié)，兼容ASCII，前128個(gè)Unicode同ASCII字節(jié)值，部分等同7位ASCII。編碼位置變化：ASCII中，英文字符單字節(jié)，中文雙字節(jié)；Unicode中，英、中文都占雙字節(jié)，英文編碼從單字節(jié)變雙字節(jié)只需高字節(jié)填0。編碼擴(kuò)展性：可對(duì)每個(gè)字符進(jìn)行16位值編碼設(shè)置，能表示幾萬(wàn)個(gè)字符，如Unicode2.0含38885個(gè)字符，UTF-16可組合出更多字符，對(duì)中文，UTF-16已含GB18030-2000所有漢字。374.UTF-8定義：UTF-8（UnicodeTransformationFormat8-bit）是基于Unicode標(biāo)準(zhǔn)的可變長(zhǎng)度字符編碼，由肯?湯普森于1992年創(chuàng)建，又稱萬(wàn)國(guó)碼。兼容性：其編碼字節(jié)與ASCII兼容，處理ASCII字符的軟件只需少許或無(wú)需修改就能繼續(xù)使用，所以在很多應(yīng)用中被優(yōu)先采用，如電子郵件、網(wǎng)頁(yè)等存儲(chǔ)或傳送文字的應(yīng)用。與其他UTF實(shí)現(xiàn)方式對(duì)比UTF-16和UTF-32：UTF-8是Unicode在互聯(lián)網(wǎng)上廣泛使用的實(shí)現(xiàn)方式，而UTF-16（字符用2個(gè)字節(jié)或4個(gè)字節(jié)表示）和UTF-32（字符用4個(gè)字節(jié)表示）在互聯(lián)網(wǎng)上基本不用。(2)UTF-8編碼規(guī)則單字節(jié)符號(hào)：對(duì)于單字節(jié)的符號(hào)，字節(jié)的第1位設(shè)為0，后面7位為該符號(hào)的Unicode，所以英文字母的UTF-8編碼和ASCII相同。多字節(jié)符號(hào)（n>1）：對(duì)于n字節(jié)的符號(hào)，第1個(gè)字節(jié)的前n位都設(shè)為1，第（n+1）位設(shè)為0，后面字節(jié)的前兩位一律設(shè)為10，剩下未提及的二進(jìn)制位則全部為該符號(hào)的Unicode。UTF-8最多可用到6個(gè)字節(jié)來(lái)表示一個(gè)符號(hào)，會(huì)根據(jù)不同符號(hào)變化字節(jié)長(zhǎng)度。381.2.5計(jì)算機(jī)中漢字的表示方法

漢字也是字符，與西文字符相比，漢字?jǐn)?shù)量大，字形復(fù)雜，同音字多，這就給漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)、傳輸、交換、輸入、輸出等帶來(lái)了一系列的問(wèn)題。為了能直接使用西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤輸入漢字，必須為漢字設(shè)計(jì)相應(yīng)的編碼，以滿足計(jì)算機(jī)處理漢字的需求。（1）國(guó)標(biāo)漢字字符集頒布情況：1981年我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局頒布《信息交換用漢字編碼字符集基本集》，代號(hào)GB2312—80，簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)漢字字符集，是漢字信息處理的代碼依據(jù)。收錄內(nèi)容：共收錄6763個(gè)常用漢字和682個(gè)非漢字字符（圖形、符號(hào)），其中一級(jí)漢字3755個(gè)按漢語(yǔ)拼音順序排列，二級(jí)漢字3008個(gè)按偏旁部首順序排列。39（2）區(qū)位碼編碼表構(gòu)成：GB2312—80規(guī)定國(guó)標(biāo)漢字與符號(hào)組成94×94矩陣，每行是“區(qū)”（區(qū)號(hào)1～94），每列是“位”（位號(hào)1～94），形成漢字字符編碼表，每個(gè)漢字或符號(hào)有由區(qū)號(hào)和位號(hào)組成的4位區(qū)位碼。輸入特點(diǎn)：用區(qū)位碼輸入漢字需先查表找對(duì)應(yīng)區(qū)位碼，優(yōu)點(diǎn)是無(wú)重碼且輸入碼與內(nèi)部編碼轉(zhuǎn)換方便。分區(qū)情況：第1區(qū)至第9區(qū)為字符。

第16區(qū)至第55區(qū)為一級(jí)漢字。

第56區(qū)至第87區(qū)為二級(jí)漢字。

第10區(qū)至第15區(qū)以及第88區(qū)至第94區(qū)為空區(qū)，用于擴(kuò)展?jié)h字和擴(kuò)展字符。區(qū)位碼組成：漢字區(qū)位碼由區(qū)號(hào)和位號(hào)共2個(gè)字節(jié)組成，區(qū)位碼高字節(jié)＝區(qū)號(hào)，區(qū)位碼低字節(jié)＝位號(hào)，區(qū)號(hào)和位號(hào)有效范圍：十進(jìn)制1～94，十六進(jìn)制1～5E，二進(jìn)制00000001～01011110。示例：“中”區(qū)號(hào)54、位號(hào)48，區(qū)位碼為54—48；“國(guó)”區(qū)號(hào)25、位號(hào)90，區(qū)位碼為25—90。40（3）漢字國(guó)標(biāo)碼漢字國(guó)標(biāo)碼由2個(gè)字節(jié)組成，即國(guó)標(biāo)碼低字節(jié)和國(guó)標(biāo)碼高字節(jié)。它與區(qū)位碼密切相關(guān)，為了與ASCII對(duì)應(yīng)，將區(qū)位碼表示成十六進(jìn)制數(shù)后，給區(qū)位碼的區(qū)號(hào)和位號(hào)分別加上十進(jìn)制的32（十六進(jìn)制的20H），從而得到國(guó)標(biāo)碼。國(guó)標(biāo)碼與區(qū)位碼的換算關(guān)系公式：國(guó)標(biāo)碼高字節(jié)＝區(qū)位碼高字節(jié)+20H

國(guó)標(biāo)碼低字節(jié)＝區(qū)位碼低字節(jié)+20H41示例：漢字“中”已知“中”的區(qū)位碼十進(jìn)制數(shù)為54—48，十六進(jìn)制數(shù)為3630H。計(jì)算國(guó)標(biāo)碼：國(guó)標(biāo)碼高字節(jié)：國(guó)標(biāo)碼高字節(jié)＝區(qū)位碼高字節(jié)+20H

＝36H+20H

＝56H國(guó)標(biāo)碼低字節(jié)：國(guó)標(biāo)碼低字節(jié)＝區(qū)位碼低字節(jié)+20H

＝30H+20H

＝50H所以漢字“中”的國(guó)標(biāo)碼為5650H，二進(jìn)制數(shù)為0101011001010000。（4）漢字機(jī)內(nèi)碼漢字機(jī)內(nèi)碼是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)漢字進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、傳輸統(tǒng)一使用的代碼，也叫漢字內(nèi)碼。一般用2個(gè)字節(jié)存放，組成雙字節(jié)字符集（DBCS），用于區(qū)分漢字與英文字符，避免混亂。英文字符機(jī)內(nèi)碼用1個(gè)字節(jié)存ASCII，占低7位，最高位為“0”。為與英文字符兼容且不與標(biāo)準(zhǔn)ASCII沖突，漢字機(jī)內(nèi)碼是變形的國(guó)標(biāo)碼，即將國(guó)標(biāo)碼2個(gè)字節(jié)的最高位均置為“1”，相當(dāng)于在國(guó)標(biāo)碼高字節(jié)和低字節(jié)均加上十進(jìn)制的128（十六進(jìn)制的80H或二進(jìn)制的10000000）。國(guó)標(biāo)碼與機(jī)內(nèi)碼關(guān)系公式：機(jī)內(nèi)碼高字節(jié)＝國(guó)標(biāo)碼高字節(jié)+80H；機(jī)內(nèi)碼低字節(jié)＝國(guó)標(biāo)碼低字節(jié)+80H。42示例：漢字“中”：已知“中”的國(guó)標(biāo)碼為十六進(jìn)制的5650H（二進(jìn)制的0101011001010000）。機(jī)內(nèi)碼高字節(jié)計(jì)算：機(jī)內(nèi)碼高字節(jié)＝國(guó)標(biāo)碼高字節(jié)+80H

＝56H+80H

＝D6H機(jī)內(nèi)碼低字節(jié)計(jì)算：機(jī)內(nèi)碼低字節(jié)＝國(guó)標(biāo)碼低字節(jié)+80H

＝50H+80H

＝D0H所以“中”的機(jī)內(nèi)碼為D6D0H（二進(jìn)制的1101011011010000）。對(duì)比“中”的國(guó)標(biāo)碼和機(jī)內(nèi)碼，國(guó)標(biāo)碼兩字節(jié)最高位為“0”，機(jī)內(nèi)碼兩字節(jié)最高位為“1”43區(qū)位碼、國(guó)標(biāo)碼、機(jī)內(nèi)碼對(duì)應(yīng)關(guān)系公式：國(guó)標(biāo)碼＝區(qū)位碼+2020H；機(jī)內(nèi)碼＝國(guó)標(biāo)碼+8080H；機(jī)內(nèi)碼＝區(qū)位碼+A0A0H。示例：漢字“啊”：已知“啊”的區(qū)位碼為十進(jìn)制的16—01（十六進(jìn)制的1001H），國(guó)標(biāo)碼為3021H，機(jī)內(nèi)碼為B0A1H，符合上述對(duì)應(yīng)關(guān)系公式。44（5）漢字字形碼每個(gè)漢字字形需預(yù)先存于計(jì)算機(jī)內(nèi)，國(guó)標(biāo)漢字字符集所有字符形狀描述信息集合為字形信息庫(kù)，簡(jiǎn)稱字庫(kù)。字庫(kù)常分點(diǎn)陣字庫(kù)和矢量字庫(kù)，目前多以點(diǎn)陣方式產(chǎn)生漢字字形，其代碼即點(diǎn)陣表示的漢字字形碼（字模）。點(diǎn)陣越多，輸出字體越好看，但占用存儲(chǔ)空間越大。漢字字形點(diǎn)陣有多種，如16×16點(diǎn)陣、24×24點(diǎn)陣、32×32點(diǎn)陣、64×64點(diǎn)陣、128×128點(diǎn)陣等。點(diǎn)陣中每個(gè)點(diǎn)信息用一位二進(jìn)制數(shù)表示，“1”表黑點(diǎn)，“0”表空白。不同點(diǎn)陣顯示所需字節(jié)數(shù)不同。顯示16×16點(diǎn)陣需32個(gè)字節(jié)（16×16÷8=32）。顯示24×24點(diǎn)陣需72個(gè)字節(jié)（24×24÷8=72）。顯示128×128點(diǎn)陣需2048個(gè)字節(jié)（128×128÷8=2048）。字庫(kù)存儲(chǔ)各漢字字形點(diǎn)陣代碼，不同字體（宋體、仿宋、楷體、黑體等）對(duì)應(yīng)不同字庫(kù)。輸出漢字時(shí)，計(jì)算機(jī)先到字庫(kù)找對(duì)應(yīng)字形描述信息，再輸出字形。45（6）漢字輸入編碼漢字輸入通常有鍵盤輸入、語(yǔ)音輸入、手寫輸入等方法，這些方法都有一定的優(yōu)缺點(diǎn)。鍵盤輸入方式：將每個(gè)漢字用一個(gè)或幾個(gè)英文鍵表示，這種表示方法稱為漢字的“輸入編碼”。漢字輸入編碼的種類如下。①數(shù)字編碼：如電報(bào)碼、區(qū)位碼等。特點(diǎn)是無(wú)重碼，但難于記憶，不易推廣。②字音編碼：如拼音碼等。特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易學(xué)，但重碼多。③字形編碼：如五筆字型、表形碼等。特點(diǎn)是重碼少，輸入快，但不易掌握。④音形編碼：如自然碼、快速碼等。特點(diǎn)是規(guī)則簡(jiǎn)單，重碼少，但不易掌握。漢字的整個(gè)處理過(guò)程如圖1-3所示。46圖1-3漢字的整個(gè)處理過(guò)程1.2.6計(jì)算機(jī)中的靜態(tài)圖像

靜態(tài)圖像是計(jì)算機(jī)大量使用的主要信息形式，其表示方式主要有位圖和矢量圖。因圖像數(shù)據(jù)信息量大且有規(guī)律，一般采用壓縮算法表示，圖像數(shù)字化后還常壓縮，常見圖像文件擴(kuò)展名有bmp、gif、jpg等。1.位圖（1）位圖概念：經(jīng)“數(shù)字化”后的視覺(jué)圖像，也叫光柵圖、點(diǎn)陣圖像等，保存為點(diǎn)陣存儲(chǔ)方式，圖像分成像素矩陣，像素大小取決于分辨率。（2）像素表示：像素是構(gòu)成數(shù)碼圖像基本單位，如黑白圖像可用1位模式表示像素（0表黑色、1表白色），8位可表256種顏色。（3）數(shù)據(jù)壓縮為縮小圖像文件內(nèi)存占用空間，有兩類數(shù)據(jù)壓縮方案：無(wú)損壓縮：壓縮后信息表達(dá)質(zhì)量不變，僅文件內(nèi)存占用減小。有損壓縮：在影響信息表達(dá)質(zhì)量前提下，加大壓縮效率，減小文件內(nèi)存占用。47（4）分辨率與應(yīng)用以每英寸像素?cái)?shù)（ppi）表示分辨率，分辨率越高圖像越清晰，位圖適用于照片等需精細(xì)細(xì)節(jié)圖像，但放大會(huì)失真。2.矢量圖（1）矢量圖概念用數(shù)學(xué)方法描述與存儲(chǔ)的圖像，也叫面向?qū)ο髨D像等，不存儲(chǔ)位模式，將圖像分解成曲線和直線組合，用數(shù)學(xué)公式表示。（2）圖形表示由矢量數(shù)學(xué)對(duì)象定義線條組成，如用圓心坐標(biāo)和半徑可表示圓，可描述關(guān)鍵特征如直線、圓等要素及更復(fù)雜特征。（3）優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用主要優(yōu)點(diǎn)是放大不會(huì)失真，適用于表示文字、商標(biāo)等規(guī)則圖形，顯示或打印時(shí)輸入尺寸，系統(tǒng)依公式重畫圖形，調(diào)整時(shí)重估繪圖公式，可避免屏幕抖動(dòng)。481.2.7計(jì)算機(jī)中動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及編碼計(jì)算機(jī)使用的數(shù)據(jù)種類含靜態(tài)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)按表達(dá)形式分音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)兩類。自然界聲音是模擬信息，可通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）數(shù)字化；視頻由多幅連續(xù)變換圖像構(gòu)成，播放每秒需傳輸處理25幅以上圖像，且數(shù)字化后存儲(chǔ)空間大，需壓縮。1.音頻數(shù)據(jù)編碼音頻編碼方式分非壓縮編碼和壓縮編碼兩類，壓縮編碼又有有損壓縮、無(wú)損壓縮兩種?；疽纛l編碼是脈沖編碼調(diào)制（PCM）。MP3（MPEGAudioLayer3）是普及的音頻壓縮編碼格式，屬M(fèi)PEG-1衍生方案，可實(shí)現(xiàn)12∶1壓縮比且音質(zhì)基本可接受。2.視頻數(shù)據(jù)編碼視頻是單幅圖像在時(shí)間上連續(xù)表示，單幅圖像稱為幀，是典型動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)視頻壓縮基于單幅圖像壓縮并結(jié)合幀與幀之間相關(guān)性進(jìn)一步壓縮。較有影響的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)由運(yùn)動(dòng)圖像專家組（MPEG）制定，主要有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21等。491.2.8計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制數(shù)的基本運(yùn)算計(jì)算機(jī)中的數(shù)值數(shù)據(jù)都采用二進(jìn)制數(shù)，二進(jìn)制數(shù)計(jì)算是計(jì)算機(jī)采用的計(jì)算形式。計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行兩種二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。由于二進(jìn)制數(shù)只有0、1兩個(gè)數(shù)字符號(hào)，運(yùn)算規(guī)則非常簡(jiǎn)單，因此易于實(shí)現(xiàn)，可靠性好。二進(jìn)制數(shù)的0、1既可以表示數(shù)值，進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算；也可以表示邏輯假和邏輯真兩種狀態(tài)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，邏輯運(yùn)算是沒(méi)有進(jìn)位的運(yùn)算。1.二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼與補(bǔ)碼（1）原碼:是計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制數(shù)定點(diǎn)表示法，最高位為符號(hào)位，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1（0有+0和-0兩種表示），其余位表數(shù)值大小。（2）反碼:正數(shù)反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)反碼是在原碼基礎(chǔ)上，符號(hào)位不變，其余數(shù)位按位取反。（3）補(bǔ)碼:正數(shù)補(bǔ)碼與原碼相同，負(fù)數(shù)補(bǔ)碼是在反碼基礎(chǔ)上末位加1，即原碼除符號(hào)位外取反后加1。示例（4位二進(jìn)制數(shù)）見表1-3。5051表1-3二進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼與補(bǔ)碼示例原碼反碼補(bǔ)碼000101100001100111101111001001010010101011011110001101000011101111001101

在計(jì)算機(jī)中，數(shù)值一律采用補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)，通過(guò)使用補(bǔ)碼，可以將符號(hào)位和其他位統(tǒng)一處理，此外計(jì)算機(jī)中用加法的運(yùn)算規(guī)則來(lái)實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算。2.二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算（1）加法根據(jù)“逢2進(jìn)1”規(guī)則，二進(jìn)制數(shù)的加法法則為：0+0=0；0+1=1+0=1；1+1=10（進(jìn)位為1）；1+1+1=11（進(jìn)位為1）二進(jìn)制數(shù)加法運(yùn)算過(guò)程如圖。（2）減法根據(jù)“借1當(dāng)2”的規(guī)則，二進(jìn)制數(shù)的減法法則為：0-0=0；1-1=0；1-0=1；0-1=1（借位為1）二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算過(guò)程如圖522.二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算（3）乘法二進(jìn)制數(shù)的乘法與十進(jìn)制數(shù)的乘法相同，二進(jìn)制數(shù)的乘法法則為：0×0=0；0×1=1×0=0；1×1=1。二進(jìn)制數(shù)乘法運(yùn)算過(guò)程如圖。（4）除法二進(jìn)制數(shù)的除法與十進(jìn)制數(shù)的除法類似，從被除數(shù)的最高位開始，將被除數(shù)（或中間余數(shù)）與除數(shù)相比較，若被除數(shù)（或中間余數(shù)）大于除數(shù)，則用被除數(shù)（或中間余數(shù)）減去除數(shù)，商為1（移入商的末位），并得相減之后的中間余數(shù)，否則商為0（移入商的末位）再將被除數(shù)的下一位移入，補(bǔ)充到中間余數(shù)的末位，重復(fù)以上過(guò)程，直到被除數(shù)的末位參與完畢，就可得到所要求的各位商和最終的余數(shù)，注意，也會(huì)存在無(wú)法除盡的情況。533.二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算（1）邏輯“或”運(yùn)算又稱邏輯加法，可用多種符號(hào)表示，規(guī)則：0+0=0；0+1=1；1+1=1；1+0=1。只要有一個(gè)變量為1，結(jié)果就為1；僅當(dāng)兩變量都為0時(shí)，結(jié)果為0，注意與算術(shù)加法區(qū)別。（2）邏輯“與”運(yùn)算又稱邏輯乘法，常用多種符號(hào)表示，規(guī)則：0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1。只要有一個(gè)變量為0，結(jié)果就為0；僅當(dāng)兩變量都為1時(shí)，結(jié)果為1。（3）邏輯“非”運(yùn)算用多種符號(hào)表示，將原邏輯變量狀態(tài)求反，給定邏輯變量為0時(shí)，結(jié)果為1；為1時(shí)，結(jié)果為0。（4）邏輯“異或”運(yùn)算常用多種符號(hào)表示，規(guī)則：0^0=0；0^1=1；1^0=1；1^1=0。兩變量值相同，結(jié)果為0；不同，結(jié)果為1，且無(wú)進(jìn)位。多位邏輯變量時(shí)，對(duì)應(yīng)位按上述規(guī)則運(yùn)算，邏輯運(yùn)算