计算机中信息表示.ppt

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1、计算机中的信息表示,常宝宝 北京大学信息技术学院 ,参考书籍,大学计算机应用基础 谢柏青主编 北京大学出版社 计算机文化(英文版) June Jamrich Parsons, Dan Oja 机械工业出版社,成绩评定,平时成绩和上机实习(40分) 期末笔试和机考(60分) 助教：马尔胡甫、韩冬煦、裴文哲 上机时间：周四9-10节 上机地点：计算中心3、4、5号机房,基本内容,计算机基础知识 Windows操作系统 Windows平台下的常用应用软件 文字处理软件Word 电子表格软件Excel 演示文稿制作软件PowerPoint 网络、多媒体基本概念,信息表示,计算机可以用来进行科学计算 计

2、算机可以用来进行文字处理 计算机可以用来进行图像处理 在计算机内部，数值、文字、图像、声音是如何表示的？,数制的概念、计算机科学中常见的数制,数制 用一组固定的数字(数码符号)和一套统一的规则来表示数值的方法。 十进制数：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 逢十进一 二进制数：0 1 逢二进一 八进制数：0 1 2 3 4 5 6 7 逢八进一 十六进制数：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 逢十六进一 基数：一种数制中使用的数码符号的个数。 十进制数的基数是十 二进制数的基数是二 八进制数的基数是八 十六进制数的基数是十六,数制的概念、计算机科学中常见的数制,

3、数位：在一种数制中，数字在一个数中所处的位置称为数位。 十进制数中：个位、十位、百位、千位等。 权：和数制中的数位相对应，代表该数位上一个单位所代表的数值的大小。 十进制数中：100 101 102 二进制数中：20 21 22 八进制数中：80 81 82 十六进制： 160 161 162 ,数制之间的转换,计算机中的数制 (二进制) 计算机科学中的数制 数制之间的转换 二进制十进制 二进制十六进制 二进制八进制 十六进制十进制,二进制数十进制数,把二进制转换成10进制 例子,十进制数二进制数,除余法 把所要转换的十进制数除以2求余数，余数即为相应二进制数的最低位，然后对商继续除2，求得的

4、余数为相应二进制数的次低位，如此继续，直到所得到的商小于2，而此时的商就是相应二进制数的最高位。,例子,二进制八进制 二进制十六进制,二进制八进制 每三位二进制对应一个八进制数 (10001011)2(213)8 二进制十六进制 每四位二进制数对应一个二进制数 (10001011)2(8B)16 只须记住八进制数、十六进制数中每个数码符号对应的二进制数即可成功转换。,十六进制十进制,参考二进制和十进制的转换方法 十六进制十进制 逐位按权展开 (8B)16=8161+B160 = 8161+11160 =139 十进制十六进制 除余法（不过除数是16） 139除以16，商是8，余数是11(B)，

5、得到8B,计算机中采用的数制二进制数,在计算机中，无论是指令，还是数值或非数值数据(文字、图像等)都是用二进制数来表示的，也就是用0和1来表示。(注意计算机中并不采用十六进制、八进制) 为什么采用二进制数 二进制数容易用物理器件实现。两个物理状态就可以分别代表0和1。 二进制数具有良好的可靠性。因为只有两个物理状态，数据传输和运算过程中，不会因为干扰而发生错误。 二进制运算法则简单。例如在二进制加法中，只需要考虑三种情况。 二进制中使用的1和0，可分别用来代表逻辑运算中的“真”和“假”，可以很方便地实现逻辑运算。,数据在计算机中的组织,位(bit)：计算机中存储信息的最小单位。对应一个二进制位

6、，可以是1或者是0 计算机中的数字表示受空间的限制 字节(byte):8个二进制位构成一个字节。 字节常用来衡量计算机的存储容量。 通常210个字节称为1K字节，记做1KB。 220(即210K)个字节称为1M字节，记做1MB 230(即210M)个字节称为1G字节，记做1GB 240(即210G)个字节称为1T字节，记做1TB 例如：一台计算机的内存容量为1GB,数据在计算机中的组织,字(word)，计算机中若干个字节组成一个字。CPU中一次操作或总线上一次传输的数据单位。(和机器有关) 字长(word size)是计算机的一个很重要的区别性特征，一个字所包含的二进制位数。 例如：字长是64

7、的计算机，一次操作总线上可以传送64个二进制位,在计算机中表示整数,00000000 0 00000001 1 00000010 2 00000011 3 00000100 4 00000101 5 00000110 6 00000111 7 ,01100100 100 01100101 101 01100110 102 01100111 103 ,字节、字和表数范围,如果用一个字节来表示无符号整数，可以表示的数的范围是多少？ 如果用一个字来表示无符号整数，可以表示的数的范围是多少？ 如何计算？ 如果用无符号整数来描述计算机的表数范围的话，字长为N的计算机表数范围应为02N-1,象对十进制可以

8、进行算术运算一样，同样可以定义二进制的算术运算：例如加法 00 0 01 1 10 1 11 10(进位),二进制的算术运算,二进制的逻辑运算,逻辑“与”(AND) 0 AND 0 0 0 AND 1 0 1 AND 0 0 1 AND 1 1,二进制逻辑运算,逻辑“或”(OR) 0 OR 0 0 0 OR 1 1 1 OR 0 1 1 OR 1 1,二进制的逻辑运算,逻辑“非”(NOT) NOT 0 1 NOT 1 0,NOT 1011 0100,计算机中有符号数的表示原码,在计算机中，负数如何表示？比如：-78 原码表示法：专门用一位来表示符号，用0代表正数，1代表负数，例如： 78 01

9、001110 78 11001110 缺点：运算时必须区别对待符号位和数字位，0有两种表示法。,计算机中有符号数的表示补码,补码表示法 在补码表示法中，最高位也是符号位，正数和0的高位是0，负数的高位是1，一个采用补码表示的二进制数 实际代表的数为： 111111111 如何得到一个负数的补码表示？（逻辑非1）,补码表示法,补码表示法,在补码表示中，只有一个0的表示。 运算时，符号位不用区别对待，直接参与运算。 如何做补码加法？补码减法？ 知道一个补码二进制数,如何求其相反数? (逻辑非、+1),文字和符号在计算机中的表示,A、B中这些文字和符号在计算机中如何表示 计算机中文字和符号通常用编码

10、的方式来表示。 例如用编号65表示字母A(41H,1000001) 用D6D0表示汉字“中” 编码标准,西文字符的编码标准,ASCII(美国标准信息交换码)规定了常用的数字、字符的编码。标准ASCII码是7位二进制编码，所以最多可以表示128个字符。每个字符可以用一个字节表示，字节的最高位为0。 ASCII码中的符号可以分成两类：控制字符和显示字符 显示字符：范围为32126，指那些能从键盘输入、显示器上显示或打印机上打印的字符 控制字符：范围是031，主要用来控制输入、输出设备或通信设备。,ASCII码表,ASCII码表的扩展,ASCII码表中并没有列出所有人们希望处理的符号，比如德文中有字

11、母 就不在ASCII码的范围之内。 扩展的ASCII码使用8位二进制编码，可以表示256个字符。其中0127编码和标准ASCII一样，在编码范围128255内，又增加了一些其它的字符，如特殊的德文字母和法文字母。(ISO-8859、ISO-8859-x),例子,句子“Hello, World!”在计算机中如何表示？ 01001000 01100101 01101100 01101100 01101111 00101100 00100000 01010111 01101111 01110010 01101100 01100100 00100001,汉字的编码,ISO8859很好地解决了英文等语言

12、的字符问题，但是对汉语却没有解决。对于汉字而言，8位或者7位的编码空间远远不能解决问题，因为汉字有上万个，常用的也有几千个，128个或256个编码不够 因此在计算机中表示汉字，要采用另外的编码方案,汉字的编码,不同的汉语地区提出了不同的编码方案，中国大陆使用GB或GBK编码、港台使用BIG-5码，也还存在其他编码 对于汉字通常使用16位编码，即两个字节的编码,GB码简介,国标码(GB2312-80)是指我国公布的国家标准信息交换用汉字编码字符集基本集，发布于1981年。 其中包含了6763个汉字，并分作两级，一级为常用字，含3755个，二级为3008个。一级按照拼音排序，二级则按照部首排序。

13、一个汉字的国标码由两个部分组成，分别是该汉字的区号和位号。GB码规定共有94个区，每个区中有94个位。,GB码的机内表示机内码,汉字GB码要和ASCII码一同使用会有冲突问题，解决的办法是高位置1 已知一个字的区位码，将区码和位码分别加A0(10100000)就得到汉字机内编码，一般称为机内码或内码。 “计算机基础”在机器内部表示为： 10111100 11000110 11001011 11100011 10111011 11111010 10111011 11111001 10110100 10100001,汉字编码标准,GBK(GB13000),1995 收录汉字或字符21886个，汉字

14、21003个 GB18030,2000 收录汉字27484个，收录了藏、蒙、维等主要少数民族文字，支持多字节编码(1、2、4) 编码的兼容性和乱码 GB2312、GBK、GB18030向下兼容,UNICODE编码,不同的语言使用不同编码标准、各自为政 多种编码之间存在冲突、计算机需要支持多个标准，给计算机处理多语信息带来障碍 UNICODE应运而生，目的是提供定一个可以覆盖所有语言文字和符号的编码标准，为每种语言的每个字符设定一个统一并且唯一的编码。 标准UNICODE是2字节编码，为了顾及存储效率，计算机中常使用其变换码UTF-8，UTF-8使用变长编码，汉字常用三个字节表示。 UNICOD

15、E与GB码不兼容,汉字的输入和输出,机内码、输入码和字形码 输入码机内码字形码 汉字输入码 拼音码 微软拼音、智能ABC 拼形码 五笔字型 字形码 点阵字形 矢量字形,图像在计算机中的表示,一幅图片可以被看作由若干个点（象素）组成。数字图像的大小可用“水平像素垂直像素”来表示的。 每一个像素在计算机中用若干二进制位来表示。例如，一个像素若用8位二进制数表示，则可以表示出256种黑白灰度或256种色彩。如果一个像素用24位二进制表示，则可以表现出1677万种颜色，一般称为真彩色。,小结,计算机科学中使用的数制 数制之间的转换 数值数据在计算机中的表示 文字符号在计算机中的表示 图像在计算机中的表示,