計(jì)算機(jī)信息的表示形式.ppt

1、1.2 計(jì)算機(jī)中信息的表示形式,二進(jìn)制基本概念,2,計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成包括硬件和軟件 除此之外，計(jì)算機(jī)還要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，那么，計(jì)算機(jī)如何表示數(shù)據(jù)？ 也即計(jì)算機(jī)中信息的表示方式問題 數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)處理的對象，所以，研究數(shù)據(jù)的表示方式非常重要 也可以看出來，計(jì)算機(jī)技術(shù)問題，除了研究硬件、軟件，還必須研究數(shù)據(jù)，首要的問題是研究數(shù)據(jù)的表示方式,3,計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù),事實(shí)上，計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制 不只數(shù)字用二進(jìn)制，計(jì)算機(jī)中的所有信息都用二進(jìn)制數(shù)來表示（后面將會看到） 即計(jì)算機(jī)中信息的表示方式是采用二進(jìn)制代碼（二進(jìn)制數(shù)） 因此，學(xué)習(xí)和了解二進(jìn)制的概念非常重要,4,計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)為什么

2、采用二進(jìn)制？ 二進(jìn)制只有2個(gè)數(shù)碼，0或1，即2個(gè)狀態(tài) 在現(xiàn)實(shí)世界中，表示2個(gè)狀態(tài)的電子邏輯器件很容易實(shí)現(xiàn)。,5,計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù),例如： 燈泡的亮和暗； 開關(guān)的開和關(guān)等 在計(jì)算機(jī)中，一般采用電子開關(guān)，用電子器件實(shí)現(xiàn)，如電子管、晶體管等,6,關(guān)于進(jìn)位計(jì)數(shù)制的概念,一般的計(jì)數(shù)方法都采用進(jìn)位計(jì)數(shù)制，人，習(xí)慣使用十進(jìn)制 在某一位，當(dāng)計(jì)數(shù)滿后，清0，并向高位進(jìn)位 一個(gè)數(shù)字，有多位，某數(shù)碼在不同的位置表示不同的數(shù)值，即不同數(shù)位的數(shù)字有不同的權(quán)值,7,關(guān)于進(jìn)位計(jì)數(shù)制的概念,例如： 555，可以展開為： 5102+5101+5100 同樣一個(gè)5，在不同位置，表示不同的數(shù)值 對于十進(jìn)制，當(dāng)數(shù)到9時(shí)必須進(jìn)位，這就是

3、進(jìn)位計(jì)數(shù)制。對于二進(jìn)制來說，概念相同,8,1.2.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制,人比較熟悉10進(jìn)制，但是，計(jì)算機(jī)使用二進(jìn)制 為了學(xué)習(xí)二進(jìn)制，先了解十進(jìn)制 1.十進(jìn)制數(shù)（D） 有10個(gè)數(shù)碼，分別為0,1,29，基數(shù)為10，逢十進(jìn)一，權(quán)為10n 2.二進(jìn)制數(shù)（B） 2個(gè)數(shù)碼，分別為0,1，基數(shù)為2，逢二進(jìn)一，權(quán)為2n,9,1.2.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制,可見，二進(jìn)制數(shù)碼個(gè)數(shù)比較少，因此比較簡單，容易實(shí)現(xiàn)（但肯定也會帶來問題） 二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則也很簡單：0+0，1+0，（交換律）0+1，與十進(jìn)制都一樣。但1+1=0，此時(shí)將進(jìn)位 乘法與十進(jìn)制完全相同 下面我們來比較下十進(jìn)制數(shù)和二進(jìn)制數(shù)： （見教科書表1-7）,10,二、

4、八、十、十六進(jìn)制之間關(guān)系對照,十進(jìn)制 二進(jìn)制 十六進(jìn)制 八進(jìn)制 0 0 0 0 1 1 1 1 2 10 2 2 3 11 3 3 4 100 4 4 5 101 5 5 6 110 6 6 7 111 7 7 8 1000 8 10 9 1001 9 11 10 1010 A 12 11 1011 B 13 12 1100 C 14 13 1101 D 15 14 1110 E 16 15 1111 F 17,11,1.2.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制,發(fā)現(xiàn)什么問題？ 二進(jìn)制只有2個(gè)數(shù)碼，比較容易實(shí)現(xiàn) 但缺點(diǎn)是位數(shù)比較多，因?yàn)槊课粰?quán)小 另外，讀起來和理解方面比較困難,12,數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換,二進(jìn)制雖然簡單

5、，但是人不容易識別 因此，經(jīng)常要在人與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換（比如計(jì)算IP地址的時(shí)候就要轉(zhuǎn)換） 人用十進(jìn)制; 可是，計(jì)算機(jī)必須在內(nèi)部轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制; 然后用二進(jìn)制進(jìn)行數(shù)據(jù)處理; 處理之后，再用十進(jìn)制數(shù)表示出來,13,十二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換,十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 如93.625 方法是，分為2部分 整數(shù)部分反復(fù)除以2，取余數(shù) 小數(shù)部分反復(fù)乘以2，取整數(shù) 結(jié)果為：1011101.101,14,二十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換,二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，采用按權(quán)展開方式 方法是，把二進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開，得到一個(gè)多項(xiàng)式，取多項(xiàng)式的和，既得二進(jìn)制數(shù) 例如: 1011101.101 結(jié)果為93.625,15,其他進(jìn)制,在計(jì)算機(jī)技術(shù)中，還經(jīng)常

6、要采用其他輔助進(jìn)制，主要有8進(jìn)制和16進(jìn)制 八進(jìn)制（O） 8個(gè)數(shù)碼，基數(shù)為8，逢8進(jìn)1 數(shù)碼為0,1,27（借用10進(jìn)制的前8個(gè)數(shù)碼）,16,3.其他進(jìn)制,十六進(jìn)制（H） 16個(gè)數(shù)碼，基數(shù)為16，逢16進(jìn)1 數(shù)碼為0,1,29,A,B,C,D,E,F（借用10進(jìn)制10個(gè)數(shù)字后還不夠，因此用字母代替）,17,其他進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換,8進(jìn)制與2進(jìn)制之間的關(guān)系是，每位8進(jìn)制數(shù)恰好對應(yīng)3位2進(jìn)制數(shù) 因此，可以每3位二進(jìn)制數(shù)分開，獲得8進(jìn)制數(shù)的1位 16進(jìn)制與2進(jìn)制之間的關(guān)系是，每位16進(jìn)制數(shù)恰好對應(yīng)4位2進(jìn)制數(shù) 因此，可以每4位二進(jìn)制數(shù)分開，獲得16進(jìn)制數(shù) 舉例如下：,18,其他進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換,例如：10

7、1011轉(zhuǎn)換為8進(jìn)制為53，轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制數(shù)為2B 反之，也可以把這些8進(jìn)制數(shù)或者16進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為2進(jìn)制 至于8進(jìn)制數(shù)和16進(jìn)制數(shù)與10進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，可以通過2進(jìn)制進(jìn)行“中轉(zhuǎn)”,19,1.2.2字符的表示方法,字符指英文字母、數(shù)字（阿拉伯）、標(biāo)點(diǎn)符號和控制字符等 實(shí)際上，恰好是鍵盤上的鍵名 字符如何用二進(jìn)制表示？ 可以采用ASCII碼,20,1.2.2字符的表示方法,因?yàn)檫@些字符個(gè)數(shù)在100個(gè)左右，所以，可以用7位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼（因?yàn)?位二進(jìn)制數(shù)可以表示128個(gè)狀態(tài)） 實(shí)際上，用8位，高位置0（使成為1字節(jié)） 詳見ASCII碼表，例如： 01000001 表示A , 01000010 表

8、示B 01100001 表示a , 01100010 表示b,21,其他信息的表示方式,二進(jìn)制除了表示數(shù)字和字符以為，還可以表示其他信息 事實(shí)上，在計(jì)算機(jī)中，任何信息都可以用二進(jìn)制表示，包括： 漢字、聲音、圖形、圖像和視頻信息等 這些統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)，又稱為多媒體數(shù)據(jù)，或者多媒體信息 所以，我們可以說，計(jì)算機(jī)可以處理多媒體信息，計(jì)算機(jī)是多媒體的,22,其他信息的表示方式,還有一點(diǎn)很重要，就是程序的指令也是用二進(jìn)制數(shù)表示的，稱為二進(jìn)制指令代碼 由此可見，二進(jìn)制對于計(jì)算機(jī)是何等重要。 而提出計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制的，也是我們所崇敬的馮諾依曼，這位著名的數(shù)學(xué)家，計(jì)算機(jī)專家,23,1.2.3二進(jìn)制數(shù)據(jù)的組織,在計(jì)

9、算機(jī)技術(shù)中，對二進(jìn)制數(shù)據(jù)有些表示方法，并有一些特殊的稱謂，即二進(jìn)制的單位 位：1位二進(jìn)制數(shù)，稱為1比特，1bit，或者1b 這個(gè)單位常用，比如有線寬帶網(wǎng)速4Mb 這里給出了一些比較大的單位，包括： 1Kb=1024b 1Mb=1024Kb 1Gb=1024Mb,24,1.2.3二進(jìn)制數(shù)據(jù)的組織,字節(jié)：把8位二進(jìn)制數(shù)組織起來，稱為1字節(jié)，1Byte，或者1B 即1B=8b 計(jì)算機(jī)中很多信息都以B為基本單位，比如存儲器的存儲容量、網(wǎng)速等,25,1.2.3二進(jìn)制數(shù)據(jù)的組織,例如內(nèi)存容量2GB，網(wǎng)絡(luò)下載速度384KB等 這里給出了一些新的單位，他們之間的關(guān)系是： 1KB=1024B; 1MB=1024

10、KB; 1GB=1024M,26,1.2.3二進(jìn)制數(shù)據(jù)的組織,字長：字長表示計(jì)算機(jī)一次能夠處理數(shù)據(jù)的位寬 字長是表示計(jì)算機(jī)性能和處理能力的量 實(shí)際上，是電子邏輯器件（部件）的個(gè)數(shù)，字長越長，所需邏輯器件越多，制作難度越大 比如早期微型機(jī)字長為8位，后來發(fā)展為16位，再后來是32位，現(xiàn)在已經(jīng)是64位,27,1.2.4 漢字編碼的概念,現(xiàn)在討論漢字信息處理，即漢字的二進(jìn)制編碼的問題 可以說，用計(jì)算機(jī)可以處理各類信息，但都必須采用二進(jìn)制編碼 計(jì)算機(jī)可以處理漢字，但是，對漢字也要進(jìn)行二進(jìn)制編碼，即漢字碼,28,1.2.4 漢字編碼的概念,漢字碼包括： 機(jī)內(nèi)碼、交換碼、字型碼和外碼 漢字的機(jī)內(nèi)碼、交換碼

11、和字型碼都是用二進(jìn)制數(shù)來表示漢字的方法（詳見P20） 其中：,29,1.2.4 漢字編碼的概念,機(jī)內(nèi)碼： 用于存儲漢字，用2個(gè)字節(jié)二進(jìn)制數(shù)（2Byte）表示漢字，稱為區(qū)位碼，理論上可以表示漢字個(gè)數(shù)為65536。 實(shí)際上，分為1級和2級，其中1級大概3千多常用漢字，2級也是3千多，共6千多常用漢字,30,1.2.4 漢字編碼的概念,英文字母是用1個(gè)字節(jié)表示，而漢字用2個(gè) 可見表示漢字比較麻煩，因?yàn)闈h字比較多 當(dāng)然，如果用2個(gè)字節(jié)表示英文字母或數(shù)字也可以，此時(shí)稱為全角,31,1.2.4 漢字編碼的概念,交換碼： 是為了在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)的一種交換標(biāo)準(zhǔn)，以便和其他語言進(jìn)行交流 交換碼又稱為國標(biāo)碼，即國家標(biāo)準(zhǔn)漢字編碼，符合GB2312-80標(biāo)準(zhǔn) 交換碼也是2個(gè)字節(jié)，與內(nèi)碼具有一定的關(guān)系,32,1.2.4 漢字編碼的概念,字型碼： 用于在顯示器上、或者打印機(jī)上輸出漢字（見P21） 參見后頁圖,33,34,1.2.4 漢字編碼的概念,外碼： 即漢字輸入法編碼，