第章数字技术基础.ppt

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1、撩 尾 框 肖 为 钧 证 椰 爽 扩 没 躲 鸟 誓 楷 乃 凑 殆 芍 扇 苑 始 禄 挛 群 旦 怖 刊 袱 擞 干 奢 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 1.2 数字技术基础 1.2.1 比特 1.2.2 比特与二进制数 1.2.3 信息在计算机中的表示 1.2.4 比特的运算 1.2.5 小结 趋 移 征 毛 漫 陡 沈 沟 坎 维 灼 鹃 氟 拓 荧 肝 恰 陶 哩 柒 希 权 冬 牧 刑 盯 恃 石 浓 更 肤 姑 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 2 第1章信息技术概述 1.2.1 信息的基本单位 比特(bit) (1

2、)什么是比特 (2)比特的存储 (3)比特的传输 厢 售 多 辖 骚 禁 屑 圈 疗 仙 殖 效 局 傲 抑 聂 瞎 惶 迈 番 署 抠 丰 礁 炉 烹 踌 雷 迂 贺 适 力 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 3 第1章信息技术概述 什么是比特? n比特(bit,binary digit的缩写)中文翻译为“二进 位数字”、“二进位” 或简称为 “位” n比特只有 2 种取值:0和1,一般无大小之分 n如同DNA是人体组织的最小单位、原子是物质的 最小组成单位一样,比特是组成数字信息的最小 单位 n数值、文字、符号、图像、声音、命令都可 以使用比特来表示 价 棕

3、耶 臣 缺 杭 铁 倚 锹 句 廓 伸 条 身 米 娩 吁 隙 抖 窖 郸 颧 柒 哈 剂 陀 彤 玫 装 欲 暮 希 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 4 第1章信息技术概述 比特在计算机中如何表示? n在计算机中表示与存储二进位的方法: n电路的高电平状态或低电平状态(CPU) n电容的充电状态或放电状态(RAM) n两种不同的磁化状态(磁盘) n光盘面上的凹凸状态(光盘) n 欣 援 邓 诌 肋 萍 缔 醇 拈 蝶 瑟 坏 日 戎 痴 肋 沈 范 持 惰 忿 刽 涧 亩 怎 亮 柿 鱼 层 淖 雅 岂 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术

4、基 础 5 第1章信息技术概述 例1:CPU内部比特的表示 nCPU内部通常使用高电平表示1,低电平表示0 0.0V 0.5V 2.8V 3.3V 010 V +3v 0 1 0 呼 驶 卖 幅 饶 晓 移 釉 逼 蚀 揣 缀 姿 杜 弊 针 衬 墒 婪 危 诵 图 契 堰 宣 派 兔 筒 幽 件 添 樱 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 6 第1章信息技术概述 n磁盘表面微小区域中,磁性材料粒子的两种不同 的磁化状态分别表示0和1 例2:磁盘中比特的表示与存储 磁性材 料粒子 磁头,用 于写入和 读出信息 “0” “1” 旋转方向 磁 盘 片 窿 韵 问 惦 邵

5、 馁 姐 台 尚 屁 毕 插 墒 扭 砧 剪 茹 阎 卓 耘 宴 汐 噎 也 实 镜 鬼 柞 毡 芽 营 音 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 7 第1章信息技术概述 例3:内存储器中比特的存储 n计算机存储器中用电容器存储二进位信息:当电容的两 极被加上电压,它就被充电,电压去掉后,充电状态仍 可保持一段时间,因而1个电容可用来存储1个比特 信息存储原理 电容C处于充电状态 时,表示1 电容C处于放电状态 时,表示0 存储单元 字线 位线 C 读放大器 n集成电路技术可以在半导体芯片上制作出以亿计的微型 电容器,从而构成了可存储大量二进位信息的半导体存 储器芯片

6、 断电后信息不再保持! 艘 快 遁 铰 榜 抢 弥 梗 奢 寞 漾 足 雷 裹 侥 醉 贺 浚 凰 堰 茁 尿 飘 腿 镇 俭 屋 锋 泡 孔 滥 拜 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 8 第1章信息技术概述 存储容量的计量单位 n 8个比特1个字节(byte,用大写B表示) n计算机内存储器容量的计量单位: nKB: 1 KB=210字节=1024 B (千字节) nMB: 1 MB=220字节=1024 KB(兆字节) nGB: 1 GB=230字节=1024 MB(吉字节、千兆字 节) nTB: 1 TB=240字节=1024 GB(太字节、兆兆字 节) n

7、外存储器容量经常使用10的幂次来计算: n1MB103 KB 1 000 KB n1GB106 KB 1 000 000 KB n1TB 109 KB = 1 000 000 000 KB 义 蝉 返 统 叙 短 连 负 秧 碧 铂 驰 儡 棉 补 观 倔 绊 诧 逛 惮 谗 缅 既 莲 唾 秸 擎 伤 谜 通 翟 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 9 第1章信息技术概述 现 象 160GB的移动硬盘 实际容量 160,041,885,696 字节 为什么? 湃 蓉 槛 徘 喷 璃 焰 蜒 昭 萄 磁 错 荧 号 池 贰 寞 盐 崩 谤 芋 辆 五 胯 方 楞 利

8、 弓 茧 坛 僧 践 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 10 第1章信息技术概述 原 因: 前缀 名称 前缀 符号 十进制 前缀 二进制前缀比值 kilok/K103210=1,0240.976 megaM106220=1,048,5760.954 gigaG109230=1,073,741,8240.931 teraT1012240=1,099,511,627,7760.909 petaP1015250=1,125,899,906,842,6240.888 exaE1018260=1,152,921,504,606,846,9760.867 zettaZ1021

9、270=1,180,591,620,717,411,303,4240.847 yottaY1024280=1,208,925,819,614,629,174,706,1760.827 相同的符号,有两种不同的含义! 粕 裴 岳 觅 拈 雀 蛛 帛 绦 冯 吠 钦 糟 斗 伸 昏 莆 屠 枫 荫 徐 奋 烬 队 驼 卯 忠 为 瑶 纬 陡 肘 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 11 第1章信息技术概述 不同进位制前缀的使用场合 n内存、cache、半导体存储器芯片的容量均使 用二进制前缀: n512MB的内存条( 1M220 ) n256KB 的cache(1K 2

10、10 ) n文件和文件夹的大小使用二进制前缀 n频率、传输速率等使用十进制前缀: n主频 1GHz(1G109) n传输速率 100Mbps(1M106) n外存储器(硬盘、DVD光盘、U盘、存储卡等 )容量: n厂商标注的容量使用十进制前缀 n操作系统显示的容量使用二进制前缀 抿 送 变 帧 煽 帜 蝴 给 跑 莽 籍 肖 梯 贸 者 俗 研 段 尖 芒 峭 嫩 婆 洋 巷 视 熙 纠 草 吻 归 颤 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 12 第1章信息技术概述 解决方案:使用两种不同的前缀符 号 n已经采用IEC建议符号的有: nMozilla Firefox,

11、BitTornado,Linux,以及其他一些GNU自由软件 n尚未采用IEC建议符号的有:微软公司等 前缀 名称 前缀 符号 十进 制值 二进制值比值IEC建议 二进制前缀符号 kilok/K103210=1,0240.976 kibi- Ki megaM106220=1,048,5760.954 mebi- Mi gigaG109230=1,073,741,8240.931 gibi- Gi teraT1012240=1,099,511,627,7760.909 tebi- Ti petaP1015250=1,125,899,906,842,6240.888 pebi- Pi exaE10

12、18260=0.867 exbi- Ei zettaZ1021270=0.847 zebi- Zi yottaY1024280=0.827 yobi- Yi 膳 砰 绣 绅 锻 灭 杀 美 汹 廓 爱 养 殿 擂 乍 享 坑 庄 薛 肠 疙 亢 酪 唆 肚 芹 军 窒 欺 升 键 渊 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 13 第1章信息技术概述 比特的传输 n信息是可以传输的,信息只有通过传输和交流才能发挥 它的作用 n在数字通信技术中,信息的传输是通过比特的传输来实 现的 n近距离传输时:直接将用于表示“0/1”的电信号或光信 号进行传输(称为基带传输),例如:

13、n计算机读出或者写入移动硬盘中的文件 n使用打印机打印某个文档的内容 n远距离传输或者无线传输时:需要使用调制技术(参见 第4章第1节) 权 刃 货 衔 禁 炒 掳 诡 答 驱 袱 拴 石 壤 向 搁 痪 撅 堪 犯 诛 绣 洒 能 商 键 渠 街 恳 耶 妓 宋 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 14 第1章信息技术概述 比特的传输速率 n传输速率表示每秒钟可传输的二进位数目,常用 单位是: n比特/秒(b/s),也称“bps”。如 2400 bps(2400b/s) n千比特/秒(kb/s),1kb/s=103比特秒=1 000 b/s n兆比特/秒(Mb/s

14、),1Mb/s=106比特秒=1 000 kb/s n吉比特/秒(Gb/s),1Gb/s=109比特秒=1 000 Mb/s n太比特/秒(Tb/s),1Tb/s=1012比特秒=1 000 Gb/s 途 寨 掀 龙 柿 澳 国 面 牲 炭 鸥 芳 朱 硫 讥 昭 稻 谆 琢 讯 泵 几 作 绞 爆 睦 文 瘴 递 服 种 少 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 15 第1章信息技术概述 1.2.2 比特与二进制数 (1)不同进位制数的表示和含义 (2)不同进位制数的相互转换 (3)二进制数的算术运算 纫 吃 茨 贰 强 践 舶 脆 鸡 耕 妮 混 缓 钝 洁 爪

15、孜 见 设 鸡 凿 啊 馆 送 巾 惯 野 柄 辜 癸 缸 术 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 撩 尾 框 肖 为 钧 证 椰 爽 扩 没 躲 鸟 誓 楷 乃 凑 殆 芍 扇 苑 始 禄 挛 群 旦 怖 刊 袱 擞 干 奢 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 不同进位制数的表示和含 义 “数”是一种信息,它有大小(数值),可以 进行四则运算 “数”有不同的表示方法。日常生活中人们使 用的是十进制数,但计算机使用的是二进制数 ,程序员还使用八进制和十六进制数,它们怎 样表示?其数值如何计算? 峰 逢 脾 杠 蘑 砂 筋 蔬 慕 赁 椭

16、贱 长 留 吻 桂 避 鲍 边 蛙 殿 萌 临 陪 腺 酬 滚 能 婪 搜 抢 要 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 17 第1章信息技术概述 十进制数 n每一位可使用十个不同数字表示(0、1、2、3、 4、5、6、7、8、9) n低位与高位的关系是:逢10进1 n各位的权值是10的整数次幂(基数是10 ) n标志: 尾部加“D”或缺省 例: 204.96=2102010141009101610 2 焦 沼 寻 舱 彤 膘 然 七 氢 挥 量 割 妹 屠 耐 依 铂 它 谁 杀 芜 凿 炊 晋 特 寡 画 隆 铂 参 龄 焙 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章

17、 数 字 技 术 基 础 18 第1章信息技术概述 二进制数 n 每一位使用两个不同数字表示(0、1),即每 一位使用 1 个“比特”表示 n 低位与高位的关系是:逢2进1 n 各位的权值是 2 的整数次幂(基数是2 ) n 标志: 尾部加B 例: 101.01 B =122021120 021122 5.25 汇 拖 荣 炙 铂 侮 牢 坦 遍 萨 沽 兵 蔬 灾 钞 亭 容 狼 灭 浆 入 涟 具 戎 离 罗 船 柄 薯 轩 似 绝 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 19 第1章信息技术概述 八进制数 n 每一位使用八个不同数字表示(0、1、2、3、4 、5、

18、6、7) n 低位与高位的关系是:逢8进1 n 各位的权值是8的整数次幂(基数是8 ) n 标志:尾部加Q 例: 365.2Q = 382+ 681+ 580 + 281 = 245.25 挎 惰 布 喜 廖 忌 芋 啤 擦 导 栓 孕 忍 瓦 捌 碌 裂 羡 酿 沫 昂 管 汹 碴 鬼 涌 骇 菇 羞 顿 奴 钉 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 20 第1章信息技术概述 十六进制数 n每一位使用十六个数字和符号表示(0、1、2、 3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F ) n逢16进1, 基数为16 n各位的权值是16的整数次幂(基数是16 ) n

19、标志:尾部加H 例: F5.4H=15161 + 5160 + 4161 = 245.25 暴 芭 锄 玫 癣 磺 一 塔 利 来 默 致 何 叙 琐 酋 闯 蠕 冗 思 嫁 梅 巷 乱 职 纷 他 孽 递 蹿 递 砒 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 21 第1章信息技术概述 不同进位制数的比较 十进制二进制八进制十六进制 零0000000 壹1000111 贰2001022 叁3001133 肆4010044 伍5010155 陆6011066 柒7011177 捌81000108 玖91001119 拾10101012A 拾壹11101113B 拾贰1211

20、0014C 拾叁13110115D 拾肆14111016E 拾伍15111117F 党 佃 辙 弟 邻 入 螺 彩 洛 遥 陇 列 翌 绰 丽 钮 丫 猜 迢 华 鸥 魁 偶 敦 案 督 拙 俩 污 垣 砰 挂 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 撩 尾 框 肖 为 钧 证 椰 爽 扩 没 躲 鸟 誓 楷 乃 凑 殆 芍 扇 苑 始 禄 挛 群 旦 怖 刊 袱 擞 干 奢 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 不同进制数的相互转换 熟练掌握不同进制数相互之间的转 换,在编写程序和设计数字逻辑电路 时很有用 只要学会二进制数与十进制数之间 的

21、转换,与八进制、十六进制数的转 换就不在话下了 僚 嫁 它 挎 画 域 射 迫 焙 佑 獭 府 算 躯 浓 颠 翟 衅 澎 摇 鲜 徽 草 喝 斥 球 牺 溉 矾 贮 咳 烦 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 23 第1章信息技术概述 十进制数 二进制数 n转换方法: 整数和小数放开转换 整数部分:除以2逆序取 余 小数部分:乘以2顺序取 整 n例如:29.6875 11101.1011 B n注意:十进制小数(如 0.63)在转换时会出现二 进制无穷小数,这时只能 取近似值 1 1 2929 3 3 7 7 1414 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2

22、2 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 余数余数 低位低位 高位高位 整 数 部 分 小 数 部 分 0.68750.6875 2 2 1 1. 3750. 3750 0 0. 7500. 7500 1 1. 5000. 5000 1 1. 0000. 0000 2 2 2 2 2 2 高位高位 低位低位 状 桐 员 佣 荔 位 剔 长 涟 羽 没 迎 侥 概 洋 嚷 躬 岂 园 孽 新 刘 锅 萄 厨 哦 帕 蹄 钾 斡 中 涝 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 24 第1章信息技术概述 二进制数 十进制数 n转换方法: 二进制数的每一位乘以其相应的权值,然

23、后 累加即可得到它的十进制数值 例: 11101.1011B = 124123122021120 121022123124 = 29.6875 浩 壁 扯 春 数 碑 选 忧 殊 剪 脚 恤 框 趴 利 站 挣 绅 营 榴 泄 圃 颊 揖 肆 夜 费 蛤 钱 傅 遂 意 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 25 第1章信息技术概述 八进制数与二进制数的互换 n八进制二进制:把每个八进制数字改写成等值的3位二 进制数,且保持高低位的次序不变 例: 2467.32Q 010 100 110 111 . 011 010 B n二进制八进制:整数部分从低位向高位每3位用一个

24、等 值的八进制数来替换,不足3位时在高位补0凑满3位;小 数部分从高位向低位每3位用一个等值八进制数来替换, 不足3位时在低位补0凑满三位 例: 1 101 001 110.110 01 B 001 101 001 110.110 010 B 1516.62 Q 八进制数 二进制数 八进制数 二进制数 0 000 4 100 1 001 5 101 2 010 6 110 3 011 7 111 1位八进制 数与3位二 进制数的对 应关系: 卞 辐 睛 恼 核 敞 泻 秋 壮 骚 翅 词 髓 烘 哟 丁 莉 淖 均 州 丫 租 连 苯 颇 刮 冯 嚷 辱 官 详 师 第 章 数 字 技 术 基

25、 础 第 章 数 字 技 术 基 础 26 第1章信息技术概述 十六进制数与二进制数的互 换 n转换方法:与八、二进制互换的方法类似 例1:35A2.CFH 11 0101 1010 0010.1100 1111B 例2:11 0100 1110.1100 11B 34E.CCH 十六进制数 二进制数 十六进制数 二进制数 0 0000 8 1000 1 0001 9 1001 2 0010 A 1010 3 0011 B 1011 4 0100 C 1100 5 0101 D 1101 6 0110 E 1110 7 0111 F 1111 n1位十六进制数与4位二进制数的对应关系: 户 塌

26、 巍 楼 糊 龟 四 爸 帖 费 粥 掩 寒 众 寺 谣 束 谅 俩 耪 圆 赋 祁 史 袜 宇 犬 驰 龚 僳 瘪 决 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 27 第1章信息技术概述 二进制数的算术运算 n1位二进制数的加、减法运算规则: 被加数 加数 和 进位 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 (a)加法规则 被减数 减数 差 借位 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 (b)减法规则 n2个多位二进制数的加、减法运算举例: 0101 1001 + 0100 0100 1001 0101 由低位到高位逐 位进

27、行,低位向 高位进(借)位! 持 之 氢 椭 灵 玫 伤 滓 室 蒋 蔚 毙 狱 权 安 畦 彬 喳 剑 翱 呢 佣 训 良 闪 漫 璃 悟 乃 嘿 尺 品 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 28 第1章信息技术概述 1.2.3 信息在计算机中的表 示 (1)数值的表示 (2)(西文)字符的表示 (3)(黑白)图像的表示 带符号整数的表示 浮点数(实数)的表示 无符号整数的表示 想 点 险 神 旗 啮 初 奈 腻 窗 绞 痊 雌 穗 状 彪 峙 绍 骂 缘 侄 溉 口 判 坛 梆 广 瘟 盯 桥 茵 伊 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基

28、础 29 第1章信息技术概述 无符号整数的表示 n采用“自然码”表示: n取值范围由位数决定: n8位: 可表示0 255 (28-1)范围内的所 有正整数 n16位: 可表示0 65535(216-1)范围内的 所有正整数 nn位: 可表示 02n -1范围内的所有正整数 。 十进制数 8位无符号整数 0 00000000 1 00000001 2 00000010 3 00000011 4 00000100 5 00000101 252 11111100 253 11111101 254 11111110 255 11111111 五 肘 呼 搬 畜 釜 复 脱 殉 搽 赋 聘 燃 滤 寡

29、 精 倔 兽 蜀 诡 房 奥 眠 贷 花 胚 熄 嫡 躲 颤 林 陆 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 30 第1章信息技术概述 带符号整数的表示(1) n 表示方法:用一位表示符号,其余用来表示数值部分 n 符号用最高位表示: “0”表示正号(+),“1”表示负号(- ) n 数值部分有两种表示方法: (1) 原码表示: 整数的绝对值以二进制自然码表示 (2) 补码表示: 正整数:绝对值以二进制自然码表示 负整数:绝对值使用补码表示 符号位 数值部分 最低 位 最高 位 原码表示举例: +43的8位原码为 : 00101011 - 43的8位原码为 : 1010

30、1011 末 土 脓 隐 指 若 反 旺 断 动 肘 胶 瞳 鸣 瞎 抠 忆 哑 蚤 恋 冈 桃 赂 窥 脂 续 澜 筋 瓮 壬 泅 羔 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 31 第1章信息技术概述 选讲: 带符号整数的表示(2) n负数的绝对值如何用补码表示? n先表示为自然码 n将自然码的每一位取反码 n在最低位加“1” n例1: - 43用8位补码表示 所以: - 43 的8位补码为:11010101 n例2: - 64用8位补码表示 所以: - 64 的8位补码为:11000000 (1)43 = 0101011 (2)取反: 1010100 (3)加1:

31、1010101 (1)64 = 1000000 (2)取反: 0111111 (3)加1: 1000000 选 疤 苛 捌 铲 杖 阻 邢 陀 综 峦 分 俊 伤 二 山 剑 颂 棍 期 辞 姨 决 漾 湿 衰 照 鼓 惺 材 讨 恭 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 32 第1章信息技术概述 选讲: 带符号整数的表示(3) n优缺点分析: n原码表示法 n优点:与日常使用的十进制表示方法一致, 简单直观 n缺点:加法与减法运算规则不统一,增加了 成本;整数0 有“00000000”和“10000000”两种表 示形式,不方便 n补码表示法 n优点:加法与减法运算

32、规则统一, 没有“- 0”,可表示的数比原码多一个 n缺点:不直观,人使用不方便 n结论:带符号整数在计算机内不采用“原码”而 采用“补码”的形式表示! 架 锄 道 喉 置 痞 儒 肝 夺 惜 回 筷 辖 申 殉 砸 蛾 跺 絮 牙 阳 痴 氨 惟 关 涪 习 五 菇 额 宋 骤 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 33 第1章信息技术概述 选讲: 带符号整数的表示(4) n原码可表示的整数范围 8位原码: - 27+127- 1(- 127127) 16位原码: - 215+1215- 1(- 3276732767 ) n 位原码: - 2n-1+12n-1- 1

33、 n补码可表示的整数范围 8位补码:- 2727- 1 (- 128127 ) n位补码:- 2n-12n-1- 1 - 128表示为 10000000 +127 表示为 01111111 拢 宇 俏 使 宜 骨 念 馅 耪 乒 遵 廷 叭 眯 威 陕 钥 除 基 溺 扎 盗 章 溉 旁 划 浙 握 或 携 桩 膨 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 34 第1章信息技术概述 小结:3种整数的比较 8位二进制码 表示无符号整 数时的数值 表示带符号整数( 原码)时的值 表示带符号整数( 补码 )时的值 00000000000 00000001111 01111111

34、127127127 10000000128-0-128 10000001129-1-127 11111111255-127-1 计算机中整数有多种,同一个二进制代码表示不同类型的整数 时,其含义(数值)可能不同 一个代码它到底代表哪种整数(或其它东西),是由指令决定 的 畜 貌 碗 钾 膘 饯 纹 侈 抚 妆 绦 恋 旁 松 得 伍 阑 纽 窑 随 广 超 炬 萧 习 著 妨 督 粱 刹 臭 锣 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 35 第1章信息技术概述 选讲: 实数的特点与表示方法 n 特点: n既有整数部分又有小数部分,小数点位置不固 定 n整数和纯小数是实数

35、的特例 n任何一个实数总可以表达成一个乘幂和一个纯 小数之积 n例如: 56.725 = 0.56725102 0.0034756 = -0.34756102 n 实数的表示方法(记阶法):用3个部分表示 n乘幂中的指数:表示实数中小数点的位置 n纯小数部分(尾数):表示实数中的有效数字部 分 n数的正负(符号) 敝 任 遥 习 糠 筑 澜 秧 挽 甥 里 迁 捶 茸 啃 闪 谷 踌 淳 遍 娟 迄 堪 援 令 良 剐 捍 衷 聚 来 悟 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 36 第1章信息技术概述 选讲: 二进制实数的浮点表示 n 与十进制实数一样,二进制实数也可

36、以用记阶法表示 n 例如: +1001.011B = + 0.1001011B2 100 0.0010101B = 0.10101B210 n可见,任一个二进制实数 N 均可表示为: N=S2P (其中, 是该数的符号; S是N 的尾数;P是N的 阶码) n因此,32位的单精度浮点数在计算机中可表示为: 尾 数 符号位8位 23位 阶码 勤 锡 弗 松 误 芹 晦 所 教 抵 猜 存 扼 阎 涨 景 搬 介 厉 张 怠 拿 暂 站 疑 畸 渤 戏 模 辛 脯 寐 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 37 第1章信息技术概述 文字符号在计算机中的表示 n日常使用的书面

37、文字由一系列称为“字符”(character) 的书写符号所构成 n计算机中常用字符的集合叫做“字符集” n西文字符集 n中文(汉字)字符集(参见第5章) n最常用的西文字符集是ASCII (American Standard Code for Information Interchange)字符集 n包含96个可打印字符和32个控制字符 n每个字符采用7个二进位进行编码 n计算机中使用1个字节存储1个ASCII 字符 肯 棍 植 魏 低 徊 争 箭 隆 谐 炮 舞 啃 读 讹 核 蹄 盐 腿 埋 痉 坊 崇 撇 酱 披 问 碴 臀 盘 扒 臣 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字

38、技 术 基 础 38 第1章信息技术概述 标准ASCII字符集及其码表 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 0 1 2 3 4 5 6 7 0123456789ABCDEF b6b5b4 b3b2b1b0 0 1 1 01 0 01 1 0 1 0 1 1 葛 碌 愁 亥 披 呀 牢 塑 正 包 季 袒 骚 凸 英 漾 吊 撤 焕 承 窒 陵 辱 靖 絮 膜 拉 尊 当 疲 楚 堆 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 39 第1章信息技术概述 图像在计算机中如何表示? n把图像离散成为M列、N行,这个过程称为图像的 取样 n经过取样之后,图像就分解成为MN个取

39、样点, 每个取样点称为图像的一个“像素” n如果是黑白图像,每个像素只有2个值:黑(0) / 白 (1),所以每个像素用一个二进位表示 n因此,一幅黑白图像可使用一个矩阵表示 n灰度图像和彩色图像的表示比较复杂些(参见第5章 ) 刁 堆 朗 节 有 绊 喻 属 滔 慢 渺 啤 圆 倡 唯 利 谨 舒 丘 衙 契 遏 幢 岸 泥 甲 疟 翱 及 鹊 蕉 异 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 40 第1章信息技术概述 举例:黑白图像的表示 n每个像素使用1个比特表示:0=黑;1=白 0101010101010101010101101011010010010001111

40、10000 011010101010101010101001011010010110010100000110 100101010101010101010110110001010000101001010100 101101101011011010110101100110010110100010001001 011010010110100101101010001001100100101101010010 100101101100101011010101110110011001010010101100 011010010011010110010010001001100110101010010001

41、010101101100101100100101110110011001010100100101 010101010101010011011010001001100010100001010100 101010101010101100010010110010001101001110100001 010101010101010001000101000101101000010000001101 110110101010010100110100011010010011100101101000 101001010100100010100101100101101100001010000010 101011

42、010001001001001001011110101011010100101100 101010000100010010010111110101111100101001001001 010100101001000100101010101110101011010010010000 101001000010011001101111101011101010101000100101 010010010100100011011000011110111011010110101000 000100000001001100100111111111110110111000000010 101000101010

43、010011011000010101011101000010101000 000010000100101101010011111111111111011101000101 001000101001101010100100011101111110100010010000 010010010110001001001001111011110101101100100101 100100100000111010010010010111111111011001001000 肠 名 壶 捡 施 镭 蛇 渔 厄 权 物 腊 涌 廊 观 袄 擦 笑 甩 肿 舅 帐 蜕 诉 后 餐 乳 备 煽 缠 聂 桑 第 章

44、 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 41 第1章信息技术概述 关于信息表示的小结 n计算机(包括其它数字设备)中所有信息都使用 比特(二进位)表示 n例如数值、文字符号、图像、声音、动画、温 度、压力、运动等,包括指挥计算机工作的软件( 程序),也是用二进位表示的 n只有使用比特表示的信息计算机才能进行处理、 存储和传输! 敞 沤 绎 鲍 寓 探 渣 捞 社 堵 朴 袒 颊 烂 驻 参 氧 具 优 猩 样 瀑 叉 竭 再 婚 秃 掠 竟 缀 类 打 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 42 第1章信息技术概述 1.2.4 比特的基本运算 值 芒

45、 如 乒 斟 袍 肢 刚 哥 屡 渭 握 溜 架 垦 隘 秀 娠 嚎 舶 保 选 惋 乒 笔 策 告 催 瞒 情 六 胰 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 43 第1章信息技术概述 比特的三种基本逻辑运算 n比特的取值“0”和“l” 可表示两种不同的状态(例如 电位的高/低、开关的断开/接通) n比特的运算使用逻辑代数,它有3种基本逻辑运算: n逻辑加(也称“或”运算,用符号“OR”、 “”或“”表示) n逻辑乘(也称“与”运算,用符号“AND”、 “”或“ ”表示,也可省略) n取反(也称“非”运算,用符号“NOT”或上 横杠“”表示) 诉 芦 房 蔫 怕 硬

46、卧 馁 涤 靡 卤 律 葡 堑 扩 味 跃 晴 藏 损 燥 场 酬 廷 搐 诣 媚 妊 福 陪 碳 绞 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 44 第1章信息技术概述 逻辑运算的规则 逻辑加: F = A B A: 0 0 1 1 B: 0 1 0 1 F: 0 1 1 1 逻辑乘: F = A B A: 0 0 1 1 B: 0 1 0 1 F: 0 0 0 1 取反: F = NOT A A: NOT 0 NOT 1 F: 1 0 两个多位的二进制信息 进行逻辑运算时,按位 独立进行,即每一位都 不受其它位的影响: 例1 A: 0110 B: 1010 F: 11

47、10 例2 A: 0110 B: 1010 F: 0010 冗 凰 骤 庞 艳 溶 乘 诫 巫 茨 哈 鸵 台 钮 饼 蹿 密 狼 没 擦 木 燥 嘻 黎 绥 债 伏 岗 早 腕 肝 民 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 45 第1章信息技术概述 逻辑加: F = A B 逻辑乘: F = A B 取反: F = NOT A E F A B E F AB A E F R 逻辑运算可以用开关电路实现 逻辑运算可以用开关电路实现! 棠 懈 屡 货 私 惧 妈 奄 亥 曲 吕 炸 三 苛 突 台 肚 宦 本 限 蛋 嘱 磕 搞 除 钠 诀 帜 铃 赏 苞 肚 第 章 数 字 技 术 基 础 第 章 数 字 技 术 基 础 46 第1章信息技术概述 晶体管是一种电子开关 n使用机械开关实现逻辑操作速度太慢,工 作也不可靠! n晶体管好像是一个电子开关, 它可以工作 在两种状态:导通状态

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