计算机信息基础-bygyb.ppt

教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系本章将介绍计算机中信息表达方面的基础知识。二进制及其运算规则计算机中的数据单位信息表示与编码 第二章第二章 计算机信息基础计算机信息基础教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.1 计算机所使用的数制计算机所使用的数制2.1.1 2.1.1 数制的概念数制的概念数制的概念数制的概念数制：按进位原则进行计数数制：按进位原则进行计数R R进制相关结论：进制相关结论：(1)(1)用用R R个符号来表示数值，个符号来表示数值，0,1,0,1,R,R(2)(2)做加法时逢做加法时逢R R进进1 1，做减法借，做减法借1 1当当R R(3)(3)数据左移数据左移1 1位相当于乘以位相当于乘以R R，数据右移一位，数据右移一位相当于除以相当于除以R R依据人们的需要设置数制，如12进制，60进制，7进制，24进制等教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.1 计算机所使用的数制计算机所使用的数制2.1.1 2.1.1 数制的概念数制的概念数制的概念数制的概念基数：数制中所需的数字字符个数。基数：数制中所需的数字字符个数。R进制的进制的基数基数=R位权：位权：是一个与数字位置有关的常数，位权是一个与数字位置有关的常数，位权=Rn其中其中n取值：以小数点为界，向左取值：以小数点为界，向左 0，1，2，3，向右向右-1，-2，-3常用数制常用数制十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制数字符号数字符号090，10709,A,B,C,D,E,F基基 数数102816教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.1 计算机所使用的数制计算机所使用的数制2.1.1 2.1.1 数制的概念数制的概念数制的概念数制的概念例：例：(2345.67)10=2103 3102+41015100610-1 710-2例：例：(2345.67)8=283 382+48158068-1 78-2例：例：(2345.67)16=2163 3162+41615160616-1 716-2教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.1 计算机所使用的数制计算机所使用的数制十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010常 用 数 制 的 对 应 关 系教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.1 计算机所使用的数制计算机所使用的数制 二进制的运算二进制的运算二进制的运算二进制的运算二进制的算术运算二进制的算术运算加：加：0+0=00+1=11+0=11+1=10减：减：0-0=00-1=11-0=11-1=0乘：乘：00=001=010=011=1除：除：00=001=010(无意义无意义)11=1本位为本位为0，向高位进位向高位进位1本位为本位为1，向高位借向高位借1当当2教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系二进制的逻辑运算二进制的逻辑运算与与AND：00=001=010=011=1或或OR：00=001=110=111=1非非(取反取反)：0=11=00表示表示“假、否假、否”，1表示表示“真、是真、是”2.1 计算机所使用的数制计算机所使用的数制教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系十进制数十进制数非十进制数非十进制数非十进制数非十进制数十进制数十进制数二、八、十六进制之间的转换二、八、十六进制之间的转换由一种数制转换成另一种数制由一种数制转换成另一种数制2.1 计算机所使用的数制计算机所使用的数制教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.1.3 2.1.3 二进制和其它进制的转换二进制和其它进制的转换二进制和其它进制的转换二进制和其它进制的转换十进制十进制 二进制、八进制、十六进制二进制、八进制、十六进制 十进制转二进制：整数部分除以2取余，直至商为0；小数部分乘以2取整，直至小数部分为0或达到所需精度为止。十进制转八进制：方法同上。整数部分除以8，小数部分乘以8。十进制转十六进制：方法同上。整数部分除以16，小数部分乘以16。十进制数十进制数 非十进制数非十进制数2.1 计算机所使用的数制计算机所使用的数制教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系十进制十进制整数整数 二进制二进制整数整数2 75 1 2 37 1 2 18 0 2 9 1 2 4 0 2 2 0 2 1 1 0结果为：结果为：1001011十进制十进制小数小数 二进制二进制小数小数0.6875 21 1.3750 2 0 0.7500 2 1 1.5000 2 1 1.0000结果为：结果为：0.1011(75.6875)10=(1001011.1011)22.1 计算机所使用的数制计算机所使用的数制教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系十进制十进制整数整数 八进制八进制整数整数结果为：结果为：113十进制十进制整数整数 十六进制十六进制整数整数结果为：结果为：4B 8 75 3 8 9 1 8 1 1 0 16 75 B 16 4 4 02.1 计算机所使用的数制计算机所使用的数制教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系例：例：(1011.1)2=123+022+121+120+12-1 =8+0+2+1+0.5=(11.5)10非十进制数非十进制数 十进制数十进制数二进制、八进制、十六进制二进制、八进制、十六进制 十进制十进制位权相加法位权相加法：各位数码乘位权，再相加。各位数码乘位权，再相加。2.1 计算机所使用的数制计算机所使用的数制教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系整数部分从右向左，小数部分从左向右，整数部分从右向左，小数部分从左向右，每每3位二进制一组，变为位二进制一组，变为1位八进制。位八进制。不足不足3位时分别在最左端和最右端补位时分别在最左端和最右端补0凑够凑够3位。位。例：例：2=(14513.64)8 二进制数二进制数 八进制数八进制数每每1位八进制，变为位八进制，变为3位二进制。位二进制。例：例：(16347.52)8=(001 110 011 100 111.101 010)2 =(1110011100111.10101)2八进制数八进制数 二进制数二进制数二、八与十六进制之间的转换二、八与十六进制之间的转换2.1 计算机所使用的数制计算机所使用的数制教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系二进制二进制 十六进制十六进制整数部分从右向左，小数部分从左向右，整数部分从右向左，小数部分从左向右，每每4位二进制一组，变为位二进制一组，变为1位十六进制。位十六进制。不足不足4位时分别在最左端和最右端补位时分别在最左端和最右端补0凑够凑够4位。位。例：例：2=(6BD.A2)16 十六进制十六进制 二进制二进制每每1位十六进制，变为位十六进制，变为4位二进制。位二进制。例：例：(4C2.F6)16=(0100 1100 0010.1111 0110)2 =(10011000010.1111011)22.1 计算机所使用的数制计算机所使用的数制教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.2 计算机中的数据单位计算机中的数据单位位位(bit)：计算机存储数据的最小单元计算机存储数据的最小单元(0、1)字节字节(Byte)：处理数据的基本单位处理数据的基本单位(8bit/Byte)位（位（bit）字长字长字节（字节（Byte）字长：字长：CPU一次处理数据的二进制位数一次处理数据的二进制位数教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系31 30 31 30 25 24 25 24 2323 22 7 022 7 00 1 0 0 0 1 1 0 0 10 0 1 1 0 10 0 11 1一个一个字字(Word)由由2、4或或8个字节组成。个字节组成。一个字的每一位由右至左编号。如一个字的每一位由右至左编号。如32位字长：位字长：常用的字节计数单位常用的字节计数单位：1KB1024 Byte (210B)1MB1024 KB (220B)1GB1024 MB (230B)1TB1024 GB (240B)1PB=1024TB(250B)1EB=1024PB(260B)1ZB=、1YB=、1DB=、1NB=2.2 计算机中的数据单位计算机中的数据单位教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.3 信息表示与编码信息表示与编码编码-利用数字串来标识所处理对象的不同个体。计算机编码-数值、字母、汉字及其它各种符号、声音、图形、图像等，=0和1的编码。2.3.1 2.3.1 整数的表示整数的表示 在数学中的计算数值是用“”和“”表示正数和负数的，在计算机中只有0和1，所以正负号也用0和1表示，即数值符号数字化。教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.3 信息表示与编码信息表示与编码符号位符号位：将二进制数的最高位用于表示将二进制数的最高位用于表示“正正”或或“负负”。其中。其中0 0表示为正，表示为正，1 1表示为负。表示为负。机器数机器数：正负符号被数值化了的数。正负符号被数值化了的数。真值真值：该机器数所表达的数值。该机器数所表达的数值。机器数机器数0 0 0 0 0 1 0 1+5 符号位符号位真值真值机器数机器数1 0 0 0 0 1 0 15 真值真值符号位符号位教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.3 信息表示与编码信息表示与编码2.3.1 2.3.1 整数的表示整数的表示整数的表示整数的表示原码原码：正号为正号为0 0，负号为，负号为1 1，数值部分为二进制绝对值。，数值部分为二进制绝对值。反码反码：正数的反码和原码相同；负数的反码是将其原码正数的反码和原码相同；负数的反码是将其原码除符号位外各位取反。除符号位外各位取反。补码补码：正数的补码和原码相同；负数的补码是将其反码正数的补码和原码相同；负数的补码是将其反码在末位加在末位加1 1。-5 1 0 0 0 0 1 0 1原码原码1 1 1 1 1 0 1 0反码反码1 1 1 1 1 0 1 1补码补码+5的原码、反码和补码都是的原码、反码和补码都是00000101 在有符号运算中，需要通过原码、反码、补码转换来完成运算。在有符号运算中，需要通过原码、反码、补码转换来完成运算。教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.3.2 2.3.2 实数的表示实数的表示实数的表示实数的表示定点数定点数小数点位置固定的数称为定点数。定点整数：小数点隐含固定在数值部分最右端。定点整数是纯整数,其符号位右边所有的位数表示的是一个整数。2.3 信息表示与编码信息表示与编码定点整数：定点整数：（-3-3）10 0 0 0 0 1 1隐含小数位隐含小数位符号位符号位教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系010 0 0 0 0 0定点小数：定点小数：（+0.5+0.5）符号位符号位隐含小数位隐含小数位2.3 信息表示与编码信息表示与编码 定点小数：小数点隐含固定在数值部分最左端。定点小数是纯小数。教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系浮点数浮点数 小数点位置不固定的数称为浮点数，它既有整数部分又有小数部分，如123.55、33.789等。在计算机中通常把浮点数分成阶码和尾数两部分来表示，也就是平时所说的科学记数法。为保证不损失有效数字，对尾数进行规格化处理，即保证尾数的最高位为1，实际数值通过阶码进行调整。2.3 信息表示与编码信息表示与编码教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系110.011(B)=1.100112+10=11001.12-10=0.1100112+11阶码阶码数符数符阶符阶符尾数尾数1100110011尾数尾数的位数决定的位数决定数的精度数的精度;阶码阶码的位数决定的位数决定数的范围。数的范围。规格化：尾数的绝对值大于等于规格化：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于并且小于1 =小数点的位置固定小数点的位置固定定点整数定点整数定点小数定点小数教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系例例：将十进制数：将十进制数 +55+55 以浮点数格式存放。以浮点数格式存放。(55)(55)1010=(110111)=(110111)2 2=0.110111*2=0.110111*26 6浮点数：字长浮点数：字长4字节，则阶码部分为字节，则阶码部分为8位补码定点整位补码定点整数，尾数部分为数，尾数部分为24位补码定点小数。位补码定点小数。尾数最高位为尾数最高位为1 131 30 25 24 23 22 7 031 30 25 24 23 22 7 00 0 0 0 0 1 1 0 0 10 0 01 0 10 0阶码部分阶码部分尾数部分尾数部分阶码阶码符号位符号位尾数尾数符号位符号位2.3 信息表示与编码信息表示与编码1 1 0(注:6等同于二进制的110)教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系（1）请写出）请写出45和和-45的的8位二进制补码、并写出其位二进制补码、并写出其8进进制补码制补码(3位位8进制进制)？（2）若采用）若采用32位浮点数存储，请写出位浮点数存储，请写出45和和-45的的16进进制编码？制编码？（3）请利用二进制补码计算）请利用二进制补码计算-75+16。课堂测试（第一次）课堂测试（第一次）教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.3.3 2.3.3 十进制数的编码十进制数的编码十进制数的编码十进制数的编码BCDBCD码码码码 编码和数值是完全不同的！编码和数值是完全不同的！BCD码（8421码）：二十进制编码，用4位二进制 码 表 示 1位 十 进 制 数。（不 能 参 与 运 算）例：(13579)10=(0001 0011 0101 0111 1001)BCD(0110 1000 0000.0010 0100)BCD=(680.24)10 2.3 信息表示与编码信息表示与编码教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系 西文字符的编码西文字符的编码西文字符的编码西文字符的编码ASCIIASCII码码码码 ASCII码码(American Standard Code for Information Interchange)128个常用字符，用个常用字符，用7位二进制编码，占一位二进制编码，占一个字节，最高位个字节，最高位0。其中，控制字符：其中，控制字符：032，127；普通字；普通字符：符：94个。个。2.3 信息表示与编码信息表示与编码b6b5b4b3b2b1b00000010100111001011101110000NULDLESP0Pp0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;Kk1100FFFS,Nn1111SIUS/?O_oDEL教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.3.5 2.3.5 和汉字有关的编码和汉字有关的编码和汉字有关的编码和汉字有关的编码 (1)汉字输入码：操作人员通过键盘输入的汉字编码。数字编码：如区位码；拼音编码：如全拼、智能ABC、微软拼音输入法等；字形编码：如五笔字型法等。其它：手写输入、语音识别、扫描输入等2.3 信息表示与编码信息表示与编码教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系 (2)国标码和区位码 1980年颁布(GB2312-80)，是中文信息处理的国家标准，2.3 信息表示与编码信息表示与编码6763个简体汉字、682个符号一级汉字：3755个，以拼音排序；二级汉字：3008个，以偏旁排序。汉字分94个区，每个区94个位。由此构成区位码。区码和位码各加32=国标码教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系 (2)国标码和区位码 2.3 信息表示与编码信息表示与编码教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系 (3)机内码 计算机内部存储和加工汉字所用的编码。每个汉字的机内码占两个字节，每个字节最高位为1。汉字 中区位码(0011 0100 0011 0000)2国标码(0101 0100 0101 0000)2机内码(1101 0110 1101 0000)22.3 信息表示与编码信息表示与编码教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系点阵汉字：矢量汉字：2.3 信息表示与编码信息表示与编码 (4)汉字字形码 汉字输出时用字形码，再根据字形码输出汉字。字形码又称汉字字模，通常有两种：教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系 (5)其它编码 GBK编码：GB18030-2000，是对GB2312的扩充。共收录了2.7万个汉字，与国标码兼容，同时收录了藏、蒙、维吾尔等主要少数民族文字。BIG5码：台湾、香港等地区使用的繁体汉字编码标准。2.3 信息表示与编码信息表示与编码教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系 (5)其它编码 UCS码：国际标准化组织公布的可以容纳全世界所有语言文字的编码方案。全球可以共享的编码字符集。采用4字节编码。Unicode：UCS码的一个子集，采用2字节表示世界上经常使用的主要文字，如字母、音节文字、符号、中日韩文字、专用字符、兼容字符等。2.3 信息表示与编码信息表示与编码教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机处理汉字的基本过程计算机处理汉字的基本过程计算机处理汉字的基本过程计算机处理汉字的基本过程2.3 信息表示与编码信息表示与编码教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.3.6 2.3.6 多媒体信息的数字化多媒体信息的数字化多媒体信息的数字化多媒体信息的数字化数字化-对模拟世界的一种量化，表示信息的最小单位是位(bit)“0”或“1”。多媒体信息在计算机中也要转换为0和1，因此也需要进行编码。也就是说无论是文字、图像、声音或视频，数字化后都可分解为一系列0或1的排列组合。各种多媒体信息在进入到计算机中进行运算、存储、传输等过程中，需要进行数字化处理，输出时再将其还原成各自本身的特性呈现在我们面前。2.3 信息表示与编码信息表示与编码教学进度教学进度教学进度教学进度计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.3 信息表示与编码信息表示与编码数值数值西文西文汉字汉字声像声像十十二进制转换二进制转换ASCIIASCII码码输入码输入码机内码机内码模数转换模数转换数值数值西文西文汉字汉字声像声像十十二二进进制制转转换换ASCII码码输输入入码码机机内内码码模数转换模数转换数值数值西文西文汉字汉字声像声像二二十进制转换十进制转换西文形码西文形码汉字字形码汉字字形码数模转换数模转换内存内存各种多媒体信息的数字化处理过程示意图