大学计算机基础第二章总结

数：计算机的数据的基本形态是二进制数数制：可以直接进行数学计算数字码制：用来表示不同对象属性●数制（计数体制）多位数中每一位的构成方法以及实现从低位到高位的进位规则（也叫做进制）▲常用数制：R进制有R个数码，数码从0—R-1,构成数的每一个数码所表示的值是该数码和该位的权系数（也叫幂次或权重）的乘积。

十进制：逢十进一二进制（容易被物理器件实现）：位（bit，比特）是计算机处理的最小单位。

二进制中的0和1两个数码，被组合成各种序列以适应计算机的运算和处理的数据类型。

逢二进一。

八进制（过度数制）：8个数码（0、1、2、3、4、5、6、7），一个八进制数对应于3个二进制数十六进制（计算机中数据存储单位字节Byte的一半长度，使用2位十六进制数正好表示1字节，4位二进制数与1位十六进制数直接对应）：使用16个数码（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F）▲二进制数的基本运算：加法、乘法●数制转换▲二进制转十进制：将被转换的二进制按幂次展开，然后相加，所得结果就是等值的十进制数▲十进制转二进制：※整数：任何十进制除以2，如果能整除，那么余数为0，否则为1，直至最后的余数为0，然后将每次所得到的商按相除过程反向排列，得到的结果就是对应的二进制数※小数：将十进制小数乘以2得到进位，按先后顺序排列进位就得到转换后的小数▲二进制与八进制、十六进制的转换▲十进制与八进制、十六进制的转换●计算机中的数二进制中数的正负之分：在数的前面增加1位符号位,用0表示正数，用1表示负数▲原码、反码和补码原码：机器数，最高位设置为符号位，真值为其后的N-1位特点：简单直观乘法运算：尾数相乘，符号位简单相加加减法运算：先判断两个运算数的符号位，如果符号位不同，则要判断哪个数的尾数大，再决定最后运算结果的符号（所以为简化运算，基本上使用补码进行加减法运算）反码（对1求补）：一个正数的反码就是它的机器数，负数的反码其最高位（符号位）为1，其余各位按位求反；一个数如果连同它的符号位求反码并和原数相加，则其结果为所有位都是1（即反码的一个特性：对1互补）补码（对2求补）：正数的补码等于它的原码，负数的补码等于它的反码加1（最低位加1进位不改变符号位）；补码的补码将还原为原码；在加减法运算当中，如果运算数位负，则使用补码（减去一个数，等于就加上这个数的补码）；连同符号位运算后，如果符号位为1，则和数为补码，需要将其还原为原码才能得到最终结果，如果计算结果的符号位为0，则结果不用转换。

▲定点数和浮点数：计算机的两种格式化的数据定点数（16位或32位）：分为定点纯小数和定点纯整数，运用固定二进制数长度浮点数：一个浮点数分为阶码（8位）和尾数（23位）两个部分（外加一位符号位）为了提高-浮点数表示的精度，规定其尾数的最高位必须是非零的有效位，称为浮点数的规格化形式。

●编码和文本编码：其目的是为了便于标记特定的对象码制：为了便于记忆和查找，在设计的时候需要按照的规则▲位模式：把计算机使用0和1组成的二进制位序列极其组合规则，它是一种数据表示方法，即编码①位模式要求计算机用户、程序设计者按某种规则形成、存储和处理数据Eg：汉字编码规则要求汉字输入程序形成并存储由键盘输入而得到对应的汉字编码数据②位模式的二进制位序列长度取决于被编码对象的数量▲文本和文档文本：计算机中最常见的一种数据形式，用一种编码来表示。

文本中的每一个符号包括字母、标点，都以一个唯一的二进制位序列表示，文本就是位模式的二进制数据长串。

最基本的文本编码就是ASCII，它是基于英文的。

我国使用的计算机需要处理文字，所以需要有文字的编码，而Unicode则是能表示世界上各种文字、符号的编码。

文档：文本格式的扩展。

文本使用标准编码表示各种字符，而文档中还有许多特征码，eg：表示字体的变化、字符的大小、段落格式编排等信息。

▲ASCII码ASCII码适用于英文，有两种形式：7位码和8位码7位二进制ASCII码是标准的单字节字符编码方案，定义了基本的文本数据8位码是扩展ASCII码，允许将第8位二进制位用于确定附加的128个特殊字符、外来语字母和图形符号。

7位ASCII码可以组合表示128种状态，将其唯一地编成一个7位的二进制位组合，对应128个字符或控制符。

ASCII码含有0~9及英文字符A~Z和a~z，还有一些符号（如：算术运算符号）计算机键盘上的符号大多数都可以在ASCII码中找到对应的编码。

▲Unicode码Unicode码能表示几乎世界上所有书写语言的字符编码标准，也被称为“统一码”、“单一码”或“万国码”。

1992年，Unicode编码被确定为国际标准ISO 10646，ISO采用的是32位模式，这是一个用于世界范围内各种语言文字的文本形式的字符集，也收录汉字。

▲汉字编码汉字编码的目的是为了计算机能够处理、显示、打印、交换汉字字符。

汉字编码的两大困难：选字难（汉字量大）和排序难（汉字有多种排序方式）1980年发布的中国国家汉字编码标准GB2312—1980，而港澳台地区使用繁体汉字BIG5编码；1995年的GBK扩展汉字编码标准，是GB2312—1980的扩展，GBK支持国际标准ISO 10646中的全部中、日、韩汉字，也包含了BIG5编码中的所有繁体字；2001年发布GB18030编码标准，它是GBK的升级。

▲多媒体数据除了使用位模式表示数和文本外，计算机中还需要表示图形、音频、视频等其他数据类型，即多媒体数据。

多媒体是指包含文本在内的多种数据表示形式，并使之在逻辑上建立联系，能够以整体的形式展示。

▲图形和图像表示图形、图像有两种技术：位图和矢量图（eg：画笔使用位图格式，Flash MX使用矢量图形。

位图技术（存储空间大）：是一种图形数据存储格式，又称光栅图，使用像素列阵，每一个像素是一个点，点数据的大小取决于分辨率，其位模式有1、4、8、16、24及32位等。

由像素组成的数据被按序存放在计算机中。

灰度图像：示图像的层次，即每一个点的黑白颜色是有差别的。

它的每一个像素需要更多的二进制位。

高灰度意味着高质量。

使用色彩组合的图形、图像（RGB），需要使用更多二进制位表示一个像素。

高分辨率的图像需要更多的存储空间，因此需要采用数字压缩技术将图像压缩到较为合适的大小。

Eg：JEPG就是一种常用的图像数据编码和压缩标准，也是数字相机拍摄照片所使用的图像数据格式之一。

矢量图技术：平滑、不会产生纹波误差任何图像、图形都可以分解为曲线和直线的组合，而每一段直线和曲线都可以使用数学公式表示，对应这些直线、曲线的公式的组合被作为图形数据存储起来，当需要显示或者打印图形、图像数据时，这些画图的公式被重新执行，并根据给定的大小画出（重现）图形、图像。

▲音频音频包括了声音和音乐；计算机音频就是研究在计算机中如何表示和处理声音和音乐数据。

音频是模拟信号，它是连续性的，而数字信息是离散的，因此音频模拟信号需要经过一系列的操作步骤转换为数字化数据。

虚拟部分ADC（模数转换器）完成将模拟的音频数据的功能。

采样：以相同的时间间隔侧量模拟信号的幅值量化：对采样值分配一个合适的值，然后将量化的值用二进制位表示，这个过程就是编码。

编码数据就是进行模数转换后得到的音频数据，它将被存储在计算机中。

▲视频视频是图像的动态过程。

①在图像数据的基础上，将一幅幅(帧)图像数据连续播放，就成为了动态图像。

②视频数据也是一种位模式数据，它是建立在图形、图像的基础上的。

③现在使用的视频数据都是经过压缩恢复原数据模式然后播放（显示），eg ：MPEG 制定的一系列视频编码和压缩标准，包括音频|视频的MPEG-1到MPEG-4标准；MPEG 是ISO 指定的标准研究组织，它的最新工作是MPEG-21，这是一个多媒体框架，其目标是为多媒体的应用提供完整的编码技术指导。

● 逻辑运算和门电路▲ 基本逻辑关系数理逻辑\符号逻辑：用数学的方法研究关于推理、证明等问题的学科逻辑关系了可以被解释为因果关系，因是条件，条件之间用基本逻辑关系进行组合，根据不同的条件运算得到结果。

基本逻辑运算：与（and ）、或（or ）、非（not ）逻辑运算的结果是真（TRUE ），可用二进制数1表示，如果为假（F ），则用二进制数0表示。

逻辑关系“与”∙ 只有决定结果的条件全部满足，结果才成立，这种逻辑关系叫做逻辑与逻辑或逻辑非最简单的描述就是结果对条件的“否定”▲ 逻辑代数用代数学的一些概念来表示逻辑，其目的就是运用代数学的方法研究逻辑关系，通过变化、简化或组合的方法进行逻辑设计。

逻辑函数：逻辑代表式的值随着逻辑变量取值的变化而变化∙ 逻辑表达式 A + A ·B A + AB∙ 逻辑函数 F = f （A ，B ，C ，…）∙ AB=A+B 反演定律∙ A+BC ＝(A+B)(A+C)分配律∙ A+A （非）B=A+B 吸收律▲ 门电路模拟电路：电子线路以电子信号为处理对象，处理模拟电信号的电路数字电路：处理离散信号，建立在逻辑关系的基础之上（逻辑电路），计算机电路的基础。

门电路：实现基本逻辑关系的电路，是逻辑电路中的单元电路。

∙ 基本的门电路有：与门、或门、非门、异或门把逻辑函数作为电路输出，逻辑变量作为电路输入，则逻辑电路输入、输出之间就可以表达逻辑函数。

（1）与门 （2）或门 （3）非门F=A ○+B ● 逻辑设计基础逻辑设计是指按照给出的具体问题，通过真值表得到逻辑表达式，根据逻辑定律进行必要的化简、变换，设计出最优的逻辑表达式，再用逻辑电路实现。

▲ 加法器：用逻辑电路实现加法运算的电路设A 、B 分别为一位二进制数S 为A 与B 之和，C 为A 加B 产生的进位只考虑加数和被加数之间的加法运算，并产生了向高位的进位——没有考虑可能来自低位的进位，所以它并没有完成一位二进制的全部运算，半加器的意思是它只完成了一半的加法运算▲ 全加器不但考虑本位产生的进位，还考虑来自地位的进位▲ 存储单元电路加法器是运算器的部件，由门电路组合而成，计算机的存储器是由存储单元电路组成的，而存储单元电路也是由门电路构成的。

锁存器\触发器：存储信息，构成存储器的单元电路，也是计算机控制器电路的单元电路。

▲ 集成电路：有用于模拟信号处理，也有用于数字系统的数字集成电路:包括门电路极其构成的各种处理器、存储器和计算机的接口电路。

集成电路按电路内门电路的数目来划分规模：小规模IC（SSIC，Small Scale IC）大约有10个门电路。

超过100个门电路——中规模集成电路（MSIC， Middle Scale IC）大规模IC（LSIC，Large Scale IC）集成的门电路要超过1000个以上超大规模IC（VLSIC，Very Large Scale IC）超大规模集成电路的集成度已经超过了千万计算机电路使用的是大规模集成电路。