重庆警院《计算机基础》课件第4章 数制和信息编码

1第4章数制和信息编码4.1引言4.2数制与运算4.3数据存储单位和内存地址4.4信息编码31.信息社会和数字化社会工业社会？物质和能源是主要资源，从事的是大规模的物质生产信息社会？信息成为比物质和能源更为重要的资源，以开发和利用信息资源为目的信息经济活动成为国民经济活动的主要内容。特征：社会信息化、设备数字化、通信网络化动力：以3C为核心的现代信息技术快速发展重要技术基础：数字化4.1引言42.信息和数据数据：对客观事物的性质、状态以及相互关系等进行记载的物理符号。信息：数据经过加工以后、并对客观世界产生影响的数据。区别：信息有意义，而数据没有。注意：在计算机中经常将信息和数据这两个词不加以严格区分，互换使用。53.编码什么是编码？用数字、字母等按规定的方法和位数来代表特定的信息。目的：为了人与计算机之间信息交流和处理。在计算机中要将数值、文字、图形、图像、声音等各种数据进行二进制编码才能存放到计算机中进行处理，编码的合理性影响到占用的存储空间和使用效率。64.计算机为什么采用二进制编码？物理上容易实现，可靠性强运算简单，通用性强便于表示和进行逻辑运算数值十／二进制转换西文ASCII码汉字输入码／机内码转换声音、图像模／数转换二／十进制转换西文字形码汉字字形码数／模转换内存输入设备输出设备数值西文汉字声音、图像各种处理例如九九乘法55种运算二进制3种运算1×1=10×0=01×0=0×1=074.2.1进位计数制十进制数的表示，如678.34的位权展开式基数权数码678.34=6×102+7×101+8×100+3×10-1+4×10-2问题：七进制数4532.1的位权展开式？4532.1=4×73+5×72+3×71+2×70+1×7-14.2数制与运算8ariimni1N=an-1×rn-1＋an-2×rn-2＋…＋a0×r0＋a-1×r-1＋…＋a-m×r-mR进制数N展开式可表示为：R进制数用r个基本符号（0,1,2,…,r-1）表示数码9二进制位权表示：例如：(110111.01)B=32+16+4+2+1+0.25=(55.25)D104.2.2不同进位计数制间的转换r进制转化成十进制展开式表示，即数码乘以各自权的累加和例：10101(B)=24+22+20=16+4+1=21101.11(B)=22+20+2-1+2-2=5.75101(O)=82+80=64+1=6571(O)=781+180=57101A(H)=1163+1160+10＝4106进制表示符号BbinaryOoctalDdecimalHhexadecimal11十进制转化成r进制整数部分：除以r取余数，直到商为0，余数从右到左排列。小数部分：乘以r取整数，整数从左到右排列。100(D)=144(O)=64(H)例100.345(D)≈1.3800.34520.690220.76021.5202100250225212262321000100111.04八进制100812818044110016604616十六进制1100100.01011(B)12八（十六）进制转化为二进制64(H)=01100100(B)64144(O)=001100100(B)1441101101110.110101(B)=1556.65(O)1556651101101110.110101(B)=36F.D4(H)36FD4•一位八进制数对应三位二进制数•一位十六进制数对应四位二进制数二进制转化成八(十六)进制)整数部分：从右向左按三(四)位进行分组小数部分：从左向右按三(四)位进行分组不足补零问题：已知456.78（D）如何快速地转换成二、八、十六进制？13二进制、八进制、十六进制数间的关系八进制对应二进制十六进制对应二进制十六进制对应二进制0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F1111144.2.3二进制数的算术运算1.加法运算0+0=00+1=1+0=11+1=0（按逢二进一向高位进位1）2.减法运算0-0=1-1=01-0=10-1=1（本位为1，向高位借位）153.乘法运算：实现方法移位相加运算4.除法运算：实现方法移位相减运算164.2.4二进制数的逻辑运算1.逻辑非运算2.逻辑与运算A应用举例：选拔干部，同时满足条件：年龄小于35岁，党员，高级工程师173.逻辑或运算应用举例：选拔干部，满足条件之一：年龄小于35岁，党员，高级工程师184.3数据存储单位和内存地址1.数据的存储单位bit：数据存储的最小单位Byte：一般用字节来作为计算机存储容量的基本单位常用的单位之间的换算关系为：1KB=210B=1024B1MB=220B=1024KB1GB=230B=1024MB1TB=240B=1024GB192.内存地址和数据存放内存：以字节Byte为单位，每个字节有唯一的地址，就可方便地存取数据。数据存放：不同的数据类型占据的字节数不同。intn=100；//占4个字节doublex=3.56；//占8个字节204.4信息编码数值十／二进制转换西文ASCII码汉字输入码／机内码转换声音、图像模／数转换二／十进制转换西文字形码汉字字形码数／模转换内存输入设备输出设备数值西文汉字声音、图像1111111110100101存储处理21符号位S4.4.1数值数据11101100问题：数值在计算机中二进制形式存放，则正负符号、小数点如何表示？最高位符号位，“0”表示正，“1”表示负数其余位为数值位。-108解决符号问题：22解决小数点问题：SS定点整数SS小数点无符号位小数点纯小数问题：若一个数占1个字节1.有符号数最大值多少？超出该值称为什么?2.无符号数最大值多少？3.若占2个字节的有符号数最大值为多少？23问题：当要存放很大或很小的数怎么办？解决的方法浮点数(指数形式)存放24浮点数(指数形式)在数学中，一个实数可以用指数形式表示：N=±d×10±p例如:1233.14=1.23314×103=12331.4×10-1=…式中:d是尾数，前面的“±”表示数符；p是阶码，前面的“±”表示阶符。110.011(B)=0.110011×2+3=1.10011×2+2=11001.1×2-2=…同样，任意二进制浮点数的表示形式：N=±d×2±p25机内存储规格化数表示规格化的形式：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1，从而唯一地规定了小数点的位置。规格化数=±0.1xx…xxx×2±p阶符阶码数符尾数定点整数定点小数pd1位7位1位23位单精度32位尾数的位数决定数的精度阶码的位数决定数的范围标准IEEE754，新规定d2626.0D=11010.0B=+0.110100*250000010101101000000…0000000单精度32位例1：-2.5D=-10.1B=-0.101*22例2：000000101101000000…000000027解决运算问题：机器数和真值机器数：把符号“数字化”的数，是数字在计算机中的二进制表示形式。真值：直接用“+”、“-”来表示的二进制数.例如：-99,机器数11100011真值-110001110000101…………-5的机器数+00000100…………4的机器数10001001…………运算结果为-9求：-5+4？问题：若符号位参加运算，结果错；若考虑符号位，则运算变得复杂；怎么解决？引入数的编码280X1|X|0=XX=0+7：00000111+0：00000000-7：10000111-0：10000000[X]原=负数原码：符号位1，其余为该数的绝对值负数反码：符号位1，其余为该数的绝对值取反负数补码：符号位1，其余为该数的绝对值取反加1数的编码实质：是对带符号数的不同编码常用：原码、反码、补码。(1)原码29小结：1.在计算机系统中，数值一律用补码来表示。主要原因：使用补码，可以将符号位和数值位统一处理2.补码与原码的转换过程几乎是相同的。同时，减法也可按加法来处理。例：（-5）+4已知：-55的补码为：10111001原码为？30问题的提出：我校学生用7位编码，原因？学号1210123、1250123、1150123等的含义？什么是编码？职称编码教师科研工程011研究员061教授级高工081012副研062高工082013助研063工程师083014见习064助工084019未定职069未定职089问题：职称编码的规律？好处？举例你常用到那些编码？邮政、电话、身份证等用一定位数的数字或代码唯一地表示某些信息教授副教授讲师助教未定职4.4.2字符编码31西文字符：ACSII码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)用7位二进制编码，最高位00~127共可表示128个字符‘A’～‘Z’26‘a’～’z’26‘0’～’9’10其他键盘字符、控制键=128EBCDIC扩展二十进制编码8位问题：为什么用7位？0～32、127为非图形字符，其余94个图形字符32换行0AH10回车0DH13空格20H32‘0’～‘9’30H～39H48～57‘A’～‘Z’41H～5AH65～90‘a’～‘z’61H～7AH97～122例如“a”字符的编码为01100001，对应的十进制数是97；需记字符和规律：问题：存放了0110001计算机怎么知道是字符还是数值？33汉字编码(1)输入码音码类：全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能ABC等形码类：五笔字型法、郑码输入法、表形码等。(2)国标码(GB2312－80)每个汉字占两个字节，为什么？最高位0，27×27=16129一级汉字：3755个；二级汉字：3008个。输入码键盘输入国标码机内码字形码屏幕打印机输出34汉字94×94的矩阵（ASCII码94个图形字符）即94个区和94个位，由区号和位号构成汉字的区位码。区号位号汉字的国标码与区位码的关系：每个汉字的区号和位号各加32(20H)就构成了国标码加32的原因：为了与ASCII码兼容，每个字节值大于32（0～32为非图形字符码值）35(3)机内码汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。为了在计算机内部能够区分是汉字编码还是ASCII码，将国标码每个字节最高位设置为1(80H10000000B).国标码“中”(5650)H(0101011001010000)B机内码(D6D0)H(1101011011010000)B三种码之间关系：机内码=国标码+8080H=区位码+A0A0H思考：6AH、B1H、D2H、53H、C8H、B4H这6个字节有几个汉字36(4)汉字字形码点阵：汉字字形点阵的代码有16×16、24×24、32×32、48×48等编码、存储方式简单、无需转换直接输出放大后产生的效果差思考：24×24点阵一个汉字占多少字节？矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征矢量方式特点正好与点阵相反矢量TTF点阵FON37Unicode字符集编码国际标准，统一地表示世界上的主要文字。制定了三套编码方式：UTF-8：以8位序列来编码的，用一个或几个字节来表示一个字符。与ASCII码兼容。UTF-16：两个字节或称16位编码UTF-32：四个字节或称32位编码38不同字符编码的存储1xxxxxxx1xxxxxxx0xxxxxxx0xxxxxxx0xxxxxxxASCIIGBGB机内码UTF-16码xxxxxxxxxxxxxxxx39问题汉字乱码：1.消除Windows系统乱码修改注册表2.消除应用程序(包括游戏)乱码重新安装中文软件（中文链接库被英文链接库覆盖DLL)或英文软件装内码转换软件（如南极星）3.消除网页上的乱码“查看”菜单下的“编码”4.电子邮件乱码操作系统语种不同40音频、图形、图像和视频数字化技术在第8章多媒体技术基础介绍41本章主要内容