计算机信息的表示形式

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1.2.4 汉字编码的概念
• 外码： • 即汉字输入法编码，已经在汉字输入课程 讨论过，但外码是用拼音或字型对汉字输 入进行编码 • 各码之间的关系详见P21，如后页图
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小结
• • • • 总之: 计算机组成包括硬件、软件和信息 信息用二进制代码来表示 二进制代码可以表示数字、字符、汉字、图形、 声音等信息 • 这些统称为计算机中的数据 • 二进制还可以表示程序，即二进制代码命令 • 又称为机器语言指令，用于编制计算机程序
1.2 计算机中信息的表示形式
二进制基本概念
计算机中的数据
• 计算机系统的组成包括硬件和软件 • 除此之外，计算机还要进行数据处理，那 么，计算机如何表示数据？ • 也即计算机中信息的表示方式问题 • 数据是计算机处理的对象，所以，研究数 据的表示方式非常重要 • 也可以看出来，计算机技术问题，除了研 究硬件、软件，还必须研究数据，首要的 问题是研究数据的表示方式
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其他进制之间的转换
• 8进制与2进制之间的关系是，每位8进制数 恰好对应3位2进制数 • 因此，可以每3位二进制数分开，获得8进 制数的1位 • 16进制与2进制之间的关系是，每位16进制 数恰好对应4位2进制数 • 因此，可以每4位二进制数分开，获得16进 制数 • 举例如下：
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其他进制之间的转换
• 例如：101011转换为8进制为53，转换为 16进制数为2B • 反之，也可以把这些8进制数或者16进制数 转换为2进制 • 至于8进制数和16进制数与10进制数之间的 转换，可以通过2进制进行“中转”
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1.2.2字符的表示方法
• 字符指英文字母、数字（阿拉伯）、标点 符号和控制字符等 • 实际上，恰好是键盘上的键名 • 字符如何用二进制表示？ • 可以采用ASCII码
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关于进位计数制的概念
• • • • • 例如： 555，可以展开为： 5×102+5×101+5×100 同样一个5，在不同位置，表示不同的数值 对于十进制，当数到9时必须进位，这就是 进位计数制。对于二进制来说，概念相同
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1.2.1计算机中的数制
• 人比较熟悉10进制，但是，计算机使用二进制 • 为了学习二进制，先了解十进制
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1.2.1计算机中的数制
• • • • 发现什么问题？ 二进制只有2个数码，比较容易实现 但缺点是位数比较多，因为每位权小 另外，读起来和理解方面比较困难
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数制之间的转换
• 二进制虽然简单，但是人不容易识别 • 因此，经常要在人与计算机之间进行转换 （比如计算IP地址的时候就要转换） • 人用十进制; • 可是，计算机必须在内部转换为二进制; • 然后用二进制进行数据处理; • 处理之后，再用十进制数表示出来
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二、八、十、十六进制之间关系对照
十进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 二进制 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17
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计算机中的数据
• 事实上，计算机中的数据采用二进制 • 不只数字用二进制，计算机中的所有信息 都用二进制数来表示（后面将会看到） • 即计算机中信息的表示方式是采用二进制 代码（二进制数） • 因此，学习和了解二进制的概念非常重要
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计算机中的数据
• 计算机为什么采用二进制？ • 二进制只有2个数码，0或1，即2个状态 • 在现实世界中，表示2个状态的电子逻辑器 件很容易实现。
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十―二进制之间的转换
• • • • • • 十进制转换为二进制 如93.625 方法是，分为2部分 整数部分反复除以2，取余数 小数部分反复乘以2，取整数 结果为：1011101.101
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二―十进制之间的转换
• 二进制转换为十进制，采用按权展开方式 • 方法是，把二进制数按权展开，得到一个 多项式，取多项式的和，既得二进制数 • 例如: 1011101.101 • 结果为93.625
• 现在讨论汉字信息处理，即汉字的二进制 编码的问题 • 可以说，用计算机可以处理各类信息，但 都必须采用二进制编码 • 计算机可以处理汉字，但是，对汉字也要 进行二进制编码，即汉字码
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1.2.4 汉字编码的概念
• 汉字码包括： • 机内码、交换码、字型码和外码 • 汉字的机内码、交换码和字型码都是用二 进制数来表示汉字的方法（详见P20） • 其中：
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1.2.4 汉字编码的概念
• 交换码： • 是为了在计算机网络中传输时的一种交换 标准，以便和其他语言进行交流 • 交换码又称为国标码，即国家标准汉字编 码，符合GB2312-80标准 • 交换码也是2个字节，与内码具有一定的关 系
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1.2.4 汉字编码的概念
• 字型码： • 用于在显示器上、或者打印机上输出汉字 （见P21） • 参见后页图
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1.2.3二进制数据的组织
• 字长：字长表示计算机一次能够处理数据 的位宽 • 字长是表示计算机性能和处理能力的量 • 实际上，是电子逻辑器件（部件）的个数， 字长越长，所需逻辑器件越多，制作难度 越大 • 比如早期微型机字长为8位，后来发展为16 位，再后来是32位，现在已经是64位
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1.2.4 汉字编码的概念
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计算机中的数据
• • • • 例如： 灯泡的亮和暗； 开关的开和关等 在计算机中，一般采用电子开关，用电子 器件实现，如电子管、晶体管等
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关于进位计数制的概念
• 一般的计数方法都采用进位计数制，人， 习惯使用十进制 • 在某一位，当计数满后，清0，并向高位进 位 • 一个数字，有多位，某数码在不同的位置 表示不同的数值，即不同数位的数字有不 同的权值
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1.2.2字符的表示方法
• 因为这些字符个数在100个左右，所以，可 以用7位二进制数进行编码（因为7位二进 制数可以表示128个状态） • 实际上，用8位，高位置0（使成为1字节） • 详见ASCII码表，例如： • 0100 0001 表示A , 0100 0010 表示B • 0110 0001 表示a , 0110 0010 表示b
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其他信息的表示方式
• 还有一点很重要，就是程序的指令也是用 二进制数表示的，称为二进制指令代码 • 由此可见，二进制对于计算机是何等重要。 • 而提出计算机采用二进制的，也是我们所 崇敬的冯诺依曼，这位著名的数学家，计 算机专家
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1.2.3二进制数据的组织
• 在计算机技术中，对二进制数据有些表示方法， 并有一些特殊的称谓，即二进制的单位 • 位：1位二进制数，称为1比特，1bit，或者1b • 这个单位常用，比如有线宽带网速4Mb • 这里给出了一些比较大的单位，包括： • 1Kb=1024b • 1Mb=1024Kb • 1Gb=1024Mb
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其他进制
• 在计算机技术中，还经常要采用其他辅助 进制，主要有8进制和16进制 • 八进制（O） • 8个数码，基数为8，逢8进1 • 数码为0,1,2……7（借用10进制的前8个数 码）
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3.其他进制
• 十六进制（H） • 16个数码，基数为16，逢16进1 • 数码为0,1,2……9,A,B,C,D,E,F（借用10进 制10个数字后还不够，因此用字母代替）
• 1.十进制数（D） • 有10个数码，分别为0,1,2…9，基数为10， 逢十进一，权为10n • 2.二进制数（B） • 2个数码，分别为0,1，基数为2，逢二进一， 权为2n
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1.2.1计算机中的数制
• 可见，二进制数码个数比较少，因此比较 简单，容易实现（但肯定也会带来问题） • 二进制运算规则也很简单：0+0，1+0， （交换律）0+1，与十进制都一样。但 1+1=0，此时将进位 • 乘法与十进制完全相同 • 下面我们来比较下十进制数和二进制数： • （见教科书表1-7）
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结 束
再 见
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1.2.3二进制数据的组织
• 字节：把8位二进制数组织起来，称为1字 节，1Byte，或者1B • 即1B=8b • 计算机中很多信息都以B为基本单位，比如 存储器的存储容量、网速等
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1.2.3二进制数据的组织
• 例如内存容量2GB，网络下载速度384KB 等 • 这里给出了一些新的单位，他们之间的关 系是： • 1KB=1024B; • 1MB=1024KB; • 1GB=1024M
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其他信息的表示方式
• 二进制除了表示数字和字符以为，还可以 表示其他信息 • 事实上，在计算机中，任何信息都可以用 二进制表示，包括： • 汉字、声音、图形、图像和视频信息等 • 这些统称为数据，又称为多媒体数据，或 者多媒体信息 • 所以，我们可以说，计算机可以处理多媒 体信息，计算机是多媒体的
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1.2.4 汉字编码的概念
• 机内码： • 用于存储汉字，用2个字节二进制数 （2Byte）表示汉字，称为区位码，理论上 可以表示汉字个数为65536。 • 实际上，分为1级和2级，其中1级大概3千 多常用汉字，2级也是3千多，共6千多常用 汉字
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1.2.4 汉字编码的概念
• 英文字母是用1个字节表示，而汉字用2个 • 可见表示汉字比较麻烦，因为汉字比较多 • 当然，如果用2个字节表示英文字母或数字 也可以，此时称为全角