计算机中信息表示.ppt

计算机中的信息表示,常宝宝 北京大学信息技术学院 chbbpku.edu.cn,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,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=8×161+B×160 = 8×161+11×160 =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)，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，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 01001110 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，比如德文中有字母ä 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。 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。 UNICODE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,