《信息科學(xué)導(dǎo)論N》PPT課件.ppt

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信息科學(xué)導(dǎo)論 2020 3 2 2 數(shù)制二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)及編碼 1 2數(shù)字的表示和信息編碼 3 數(shù)制是用一組固定的數(shù)字和一套統(tǒng)一的規(guī)則來(lái)表示數(shù)目的方法 數(shù)制 4 每一種進(jìn)制都允許使用固定個(gè)數(shù)的數(shù)碼 基數(shù) 逢R進(jìn)一采用位權(quán)表示法 進(jìn)位計(jì)數(shù)制 N an 1 rn 1 an 2 rn 2 a0 r0 a 1 r 1 a m r m r進(jìn)制數(shù)N可表示為 R進(jìn)制數(shù)用r個(gè)基本符號(hào) 例如0 1 2 r 1 表示數(shù)值 基數(shù) 位權(quán) 數(shù)碼 678 34 6 102 7 101 8 100 3 10 1 4 10 2 5 每個(gè)數(shù)碼所表示的數(shù)值等于該數(shù)碼乘以一個(gè)與數(shù)碼所在位置相關(guān)的常數(shù) 即位權(quán) 位權(quán)的大小是以基數(shù)為底 數(shù)碼所在位置的序號(hào)為指數(shù)的整數(shù)次冪 例如 286 10中 2的位權(quán)是102 8的位權(quán)是101 6的位權(quán)是100 再如 247 8中 2的位權(quán)是82 4的位權(quán)是81 7的位權(quán)是80 數(shù)制中的位權(quán) 6 所謂二進(jìn)制就是以二元邏輯為基礎(chǔ) 用0和1二進(jìn)制碼組成各種信息進(jìn)行運(yùn)算 它確立了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu) 二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示 7 計(jì)算機(jī)為什么使用二進(jìn)制不同數(shù)制數(shù)的表示不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算 進(jìn)位計(jì)數(shù)制及不同進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 8 可靠性可行性簡(jiǎn)易性邏輯性 計(jì)算機(jī)為什么使用二進(jìn)制 9 用一排燈表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù) 明為數(shù)碼 1 暗為數(shù)碼 0 0101 1010 十進(jìn)制的 10 十進(jìn)制的 5 數(shù)的二進(jìn)制表示 10 二進(jìn)制加法運(yùn)算的簡(jiǎn)單示例 求C A B 5 7 A B 進(jìn)位標(biāo)志 運(yùn)算規(guī)則 C 0 0 01 0 10 1 11 1 10 A的當(dāng)前位 B的當(dāng)前位 進(jìn)位標(biāo)志 新進(jìn)位標(biāo)志和C的當(dāng)前位 按4次PageDown演示各位的計(jì)算 11 在數(shù)字后加字母B表示二進(jìn)制數(shù) 加字母O表示八進(jìn)制數(shù) 加字母D表示十進(jìn)制數(shù) 加字母H表示十六進(jìn)制數(shù) 不同數(shù)制數(shù)的表示 12 各進(jìn)制之間數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系 13 任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為任意進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制 八進(jìn)制 十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)化 不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 14 任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)只要寫(xiě)出該進(jìn)制數(shù)的按權(quán)展開(kāi)式 進(jìn)行乘法和加法運(yùn)算 得出結(jié)果即可 不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 15 將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為任意進(jìn)制數(shù)需對(duì)整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)化 整數(shù)部分采用 除基數(shù)取余法 即用基數(shù)多次除被轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù) 直到商為0 每次相除所得的余數(shù) 按逆序排列便是對(duì)應(yīng)的進(jìn)制數(shù) 小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采用 乘基數(shù)取整法 即用基數(shù)多次乘被轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)的小數(shù)部分 每次相乘后 所得乘積的整數(shù)部分按正序排列就是對(duì)應(yīng)的進(jìn)制數(shù) 不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 16 185 10 2 185 10 10111001 2 不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 17 0 8125 10 2 0 8125 10 0 1101 2 整數(shù) 不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 18 185 10 8 185 10 271 8 不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 19 3981 10 16 3981 10 F8D 16 不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 20 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù) 不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 21 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù) 概括為 三位合一 即 以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn) 整數(shù)部分從右至左 小數(shù)部分從左至右 每三位一組 不足三位時(shí) 整數(shù)部分在高端補(bǔ)齊 小數(shù)部分在低端補(bǔ)齊 然后 把每一組二進(jìn)制數(shù)用一位相應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)表示 小數(shù)點(diǎn)位置不變 即得到八進(jìn)制數(shù) 不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 22 八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 概括為 一位拆三位 即把一位八進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成對(duì)應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù) 然后按權(quán)連接即可 不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 23 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù) 概括為 四位合一 即 以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn) 整數(shù)部分從右至左 小數(shù)部分從左至右 每四位一組 不足四位時(shí) 整數(shù)部分在高端補(bǔ)齊 小數(shù)部分在低端補(bǔ)齊 然后 把每一組二進(jìn)制數(shù)用一位相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)表示 小數(shù)點(diǎn)位置不變 即得到十六進(jìn)制數(shù) 不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 24 十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 概括為 一位拆四位 即把一位十六進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù) 然后按權(quán)連接即可 例如 不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 25 二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算 加法運(yùn)算法則0 0 00 1 1 0 11 1 0 減法運(yùn)算法則0 0 1 1 01 0 10 1 1 26 二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)的除法運(yùn)算 乘法運(yùn)算法則0 0 00 1 1 0 01 1 1 除法運(yùn)算法則0 0 00 1 01 1 1 二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算 27 二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算 邏輯非運(yùn)算 邏輯非的真值表 邏輯與運(yùn)算 邏輯與的真值表 28 邏輯或運(yùn)算 邏輯或的真值表 二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算 29 邏輯異或運(yùn)算 邏輯異或的真值表 二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算 30 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位常用的數(shù)據(jù)編碼符號(hào)位的表示原碼 反碼和補(bǔ)碼定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù) 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)及編碼 31 位 bit 度量數(shù)據(jù)的最小單位 字節(jié) Byte 最常用的基本單位 K字節(jié)1KB 1024ByteM 兆 字節(jié)1MB 1024KBG 吉 字節(jié)1GB 1024MBT 太 字節(jié)1TB 1024GB 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位 字 Word 字是位的組合 并作為一個(gè)獨(dú)立的信息單位處理 1Word nB n為整數(shù) 字長(zhǎng) 指參加運(yùn)算的寄存器所含有的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù) 它代表了機(jī)器的精度 32 常用的數(shù)據(jù)編碼 ACSII碼 AmericanStandardCodeforInformationInterchange 128個(gè)常用字符 用7位二進(jìn)制編碼 從0到127控制字符 0 32 127 34個(gè) 普通字符 94個(gè) 例如 a 字符的編碼為1100001 對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是97 換行0AH10回車0DH13空格20H32 0 9 30H 39H48 57 A Z 41H 5AH65 90 a z 61H 7AH97 122 33 BCD碼由于人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖鞘M(jìn)制 而機(jī)器內(nèi)使用的是二進(jìn)制 所以 需要將十進(jìn)制表示成二進(jìn)制碼 BCD碼用十個(gè)不同的碼 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 表示0 9的十進(jìn)制碼 但它的每位是用二進(jìn)制編碼來(lái)表示的 因此稱為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制 BinaryCodedDecimal 常用的數(shù)據(jù)編碼 34 漢字編碼 常用的數(shù)據(jù)編碼 漢字編碼處理信息過(guò)程 35 漢字輸入碼為方便人工通過(guò)鍵盤(pán)輸入漢字而設(shè)計(jì)的代碼稱為漢字輸入碼 又稱漢字外碼 簡(jiǎn)稱外碼 漢字輸入編碼方案 音碼類全拼 雙拼 微軟拼音和智能ABC等形碼類五筆字型法 鄭碼輸入法等音形類自然碼輸入法流水碼電信業(yè)中通用的電報(bào)碼 漢字編碼 36 2 漢字國(guó)標(biāo)碼 GB2312 80 每個(gè)漢字編碼占兩個(gè)字節(jié) 該編碼就是國(guó)標(biāo)碼 一級(jí)漢字 3755個(gè) 二級(jí)漢字 3008個(gè) 在基本集中 漢字按規(guī)則排成94行 94列 行號(hào)稱為區(qū)號(hào) 列號(hào)稱為位號(hào) 區(qū)號(hào) 位號(hào) 區(qū)位碼 例 中 區(qū)號(hào)為54 位號(hào)為48 區(qū)位碼為5448 國(guó) 區(qū)號(hào)為25 位號(hào)為90 區(qū)位碼為2590國(guó)標(biāo)碼是將漢字的區(qū)碼和位碼分別用十六進(jìn)制表示 再加上2020H 例 中 的區(qū)位碼為5448 轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制為3630H 轉(zhuǎn)換成國(guó)標(biāo)碼為5650H 國(guó) 的區(qū)位碼為2590 轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制為195AH 轉(zhuǎn)換成國(guó)標(biāo)碼為397AH 漢字編碼 37 3 漢字內(nèi)碼漢字在設(shè)備或信息處理系統(tǒng)內(nèi)部最基本的表達(dá)形式 簡(jiǎn)稱機(jī)內(nèi)碼 機(jī)內(nèi)碼 國(guó)標(biāo)碼 8080H例 漢字國(guó)標(biāo)碼漢字內(nèi)碼中5650HD6D0H國(guó)397AHB9FAH 漢字編碼 38 4 漢字字形碼 漢字輸出碼或字模 點(diǎn)陣 漢字字形點(diǎn)陣的代碼有16 16 24 24 32 32 48 48等編碼 存儲(chǔ)方式簡(jiǎn)單 無(wú)需轉(zhuǎn)換直接輸出 放大后產(chǎn)生的效果差 矢量 存儲(chǔ)的是描述漢字字形的輪廓特征 矢量方式特點(diǎn)正好與點(diǎn)陣相反 漢字編碼 39 Unicode碼另一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 采用雙字節(jié)編碼統(tǒng)一地表示世界上的主要文字 GBK碼GBK新的中文編碼擴(kuò)展國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 2字節(jié)表示一個(gè)漢字第一字節(jié)從81H FEH 最高位為1 第二字節(jié)從40H FEH 第二字節(jié)的最高位不一定是1 BIG5編碼臺(tái)灣 香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字的編碼標(biāo)準(zhǔn) 包括440個(gè)符號(hào) 一級(jí)漢字5401個(gè) 二級(jí)漢字7652個(gè) 共計(jì)13060個(gè)漢字 其他漢字編碼 40 在計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)都是采用二進(jìn)制表示 對(duì)于數(shù)的符號(hào) 也用 0 或 1 表示 0 表示正 1 表示負(fù) 數(shù)的最高位為符號(hào)位 在機(jī)器內(nèi)存放的正負(fù)號(hào)符號(hào)化的數(shù)稱為機(jī)器數(shù) 把機(jī)器外存放的由正負(fù)號(hào)表示的數(shù)稱作真值 符號(hào)位的表示 41 機(jī)器數(shù)在運(yùn)算時(shí)必須考慮符號(hào)位的處理 在機(jī)器中有三種表示數(shù)的方法 原碼 原碼的最高位為符號(hào)位 數(shù)值部分為原數(shù)的絕對(duì)值 反碼 正數(shù)的反碼和原碼相同 負(fù)數(shù)的反碼是對(duì)其原碼除符號(hào)位外的部分求反 補(bǔ)碼 正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼相同 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是在其反碼的最后一位上加1 原碼 反碼和補(bǔ)碼 42 3 補(bǔ)碼 原碼 反碼和補(bǔ)碼 假定一個(gè)數(shù)在機(jī)器中占用8位 1 原碼 43 原碼 反碼和補(bǔ)碼 44 定點(diǎn)表示法與定點(diǎn)數(shù)約定小數(shù)點(diǎn)隱含地固定在某一位置不變 這種表示方法稱為定點(diǎn)表示法 用定點(diǎn)表示法表示的數(shù)叫定點(diǎn)數(shù) 小數(shù)點(diǎn)的位置一般在程序中約定 定點(diǎn)數(shù)根據(jù)其字長(zhǎng)的不同來(lái)確定所表示數(shù)的范圍 如32位字長(zhǎng)的數(shù)所能表示的數(shù)的范圍為 231 231 1 定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù) 45 定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù) 46 浮點(diǎn)表示法與浮點(diǎn)數(shù)小數(shù)點(diǎn)的位置可以改變的數(shù)的表示法稱作浮點(diǎn)表示法 用浮點(diǎn)表示法所表示的數(shù)稱為浮點(diǎn)數(shù) 它類似于科學(xué)計(jì)數(shù)法 如1234 56可以表示為104 0 123456 0 0004567可以表示為10 3 0 4567 浮點(diǎn)表示法的一般形式為 N 2E M其中E和M都是帶符號(hào)的數(shù) E為階碼 M為尾數(shù) 浮點(diǎn)數(shù)根據(jù)階碼所占位數(shù)確定所表示數(shù)的范圍 根據(jù)尾數(shù)所占位數(shù)確定被表示數(shù)的精度 定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù) 47 例 110 011 B 1 10011 2 10 0 110011 2 11 N 尾符 尾數(shù) 2階符 階碼尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍 規(guī)格化的形式 尾數(shù)的絕對(duì)值大于等于0 1并且小于1 從而唯一地規(guī)定了小數(shù)點(diǎn)的位置 定點(diǎn)整數(shù) 定點(diǎn)小數(shù) 定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)