數(shù)字化信息編碼與數(shù)據(jù)表示課件

1、第2章 數(shù)字化信息編碼與數(shù)據(jù)表示 2.1 數(shù)字化信息編碼的概念 2.2 進(jìn)位計(jì)數(shù)制 2.3 不同進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 2.4 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法 2.5 常用字符編碼2.1 數(shù)字化信息編碼的概念1數(shù)字化信息編碼的概念 數(shù)據(jù)與信息編碼，是指采用約定的基本符號(hào)，按照一定的組合規(guī)則，表示出復(fù)雜多樣的信息，從而建立起信息與編碼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。信息送入計(jì)算機(jī)后以編碼的形式進(jìn)行處理，從計(jì)算機(jī)輸出后又還原成原來(lái)的形式。 一切信息編碼都包括基本符號(hào)和組合規(guī)則這兩大要素。 數(shù)據(jù)是一個(gè)廣義的概念，它涉及事物的表示形式，是構(gòu)成信息和知識(shí)的原始材料。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中一切能被計(jì)算機(jī)接收和處理的物理符號(hào)都被稱為“數(shù)據(jù)”。 信

2、息是一個(gè)既抽象又復(fù)雜的概念，它是一種消息，是有意義的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)排列的結(jié)果。從廣義上來(lái)看，信息是對(duì)數(shù)據(jù)加工處理后得到的有用知識(shí)。信息來(lái)源于數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是信息的具體表現(xiàn)形式。數(shù)據(jù)處理就是把雜亂無(wú)章的數(shù)據(jù)加工成為有意義、有價(jià)值的信息的過(guò)程。返回采用數(shù)字(二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)等)作為基本符號(hào)按照一定的組合規(guī)則得到的編碼，稱為數(shù)字化信息編碼。 計(jì)算機(jī)中的信息也稱為數(shù)據(jù)。由于二進(jìn)制電路簡(jiǎn)單、可靠且具有很強(qiáng)的邏輯功能，因此數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中均以二進(jìn)制表示，并用它們的組合表示不同類型的信息。(也稱基2碼）2信息的單位（1）位 計(jì)算機(jī)中所有的數(shù)據(jù)都是以二進(jìn)制來(lái)表示的，一個(gè)二進(jìn)制代碼稱為一位，記為bit。位是計(jì)算

3、機(jī)中最小的信息單位。 （2）字節(jié)（B）在對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，以八位二進(jìn)制代碼為一個(gè)單元存放在一起，稱為一個(gè)字節(jié)，記為Byte。字節(jié)是計(jì)算機(jī)中次小的存儲(chǔ)單位。（3）字一條指令或一個(gè)數(shù)據(jù)信息，稱為一個(gè)字。字是計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交換、處理、存儲(chǔ)的基本單元。（4）字長(zhǎng)CPU中每個(gè)字所包含的二進(jìn)制代碼的位數(shù)，稱為字長(zhǎng)。字長(zhǎng)是衡量計(jì)算機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。 進(jìn)位計(jì)數(shù)制是指用一組特定的數(shù)學(xué)符號(hào)，按照一定的進(jìn)位規(guī)則來(lái)表示數(shù)目的技術(shù)方法。 基數(shù) （R）使用基本符號(hào)的個(gè)數(shù)R（0，1，R-1） 位權(quán)：以基數(shù)為底的冪Rn（3643.76 ）D =3103+6102+4101+3100+710-1+610-2 3AD.

4、F7？ 2.3 不同進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換1二進(jìn)制與十進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)要轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)非常簡(jiǎn)單，只需將每一位數(shù)字乘以它的權(quán)2n，再以十進(jìn)制的方法相加就可以得到它的十進(jìn)制的值（注意，小數(shù)點(diǎn)左側(cè)相鄰位的權(quán)為20，從右向左，每移一位，冪次加1）?！纠?】（10110.011）B=124+023+122+121+020+02-1 +12-2+12-3=（22.375）D十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù)部分采用的是倒除法，即“除2取余”的方法。具體過(guò)程介紹如下：（1）將十進(jìn)制數(shù)除2，保存余數(shù)。（2）若商為0，則進(jìn)行第三步，否則，用商代替原十進(jìn)制數(shù)，重復(fù)第1步。（3）將所有的余數(shù)找出，最后得到的余數(shù)作為最高位，

5、最先得出的余數(shù)作為最低位，由各余數(shù)依次排列而成的新的數(shù)據(jù)就是轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的結(jié)果。 2二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換圖將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)變成十六進(jìn)制數(shù)由于16=24，所以在將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)時(shí)，即從小數(shù)點(diǎn)開始，分別往前往后，每四位二進(jìn)制數(shù)劃為一組，用一位十六進(jìn)制數(shù)代替，也稱為“以四換一”；十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)時(shí)正好相反，一位十六進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)來(lái)替換，也稱“以一換四”。（不足位時(shí)，小數(shù)向右補(bǔ)零 整數(shù)向左 補(bǔ)零） 同樣道理，八進(jìn)制轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制，則是將每個(gè)八進(jìn)制數(shù)變成3位的二進(jìn)制數(shù)。EX：110111101.011分別轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制和十進(jìn)制3非十進(jìn)制與十進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換 非十進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制

6、：與二進(jìn)制轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制的方法是相同的，即把各個(gè)非十進(jìn)制數(shù)按位權(quán)展開求和。 十進(jìn)制轉(zhuǎn)化為非十進(jìn)制（R進(jìn)制）：整數(shù)部分除R取余(倒排）；小數(shù)部分乘R取整（順排）*二進(jìn)制數(shù)的基本運(yùn)算1.算術(shù)運(yùn)算（1）加法（2）減法（3）乘法（4）除法2.4 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法 機(jī)器數(shù)的位數(shù)固定，能表示的數(shù)值范圍受到位數(shù)的限制。如：字長(zhǎng)為8位的計(jì)算機(jī)能表示的無(wú)符號(hào)整數(shù)范圍是0255(28-1)。當(dāng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行結(jié)果超過(guò)機(jī)器所能表示范圍，就會(huì)產(chǎn)生“溢出”。 用0表示正數(shù)，用1表示負(fù)數(shù)。(+79)10=(01001111)20100111111001111(-79)10=(11001111)27 6 5 4 3 2 1

7、0 7 6 5 4 3 2 1 0數(shù)符正數(shù)數(shù)符負(fù)數(shù)數(shù)值數(shù)值原碼一個(gè)二進(jìn)制數(shù)同時(shí)包含符號(hào)和數(shù)值兩部分，用最高位表示符號(hào)，其余各位表示該數(shù)值的絕對(duì)值，這種表示帶符號(hào)數(shù)的方法為原碼表示法。十進(jìn)制+79原碼為：01001111十進(jìn)制-79原碼為： 11001111反碼反碼是另一種表示有符號(hào)數(shù)的方法，即對(duì)除了符號(hào)位的每一個(gè)數(shù)求反。 對(duì)于正數(shù)，其反碼與原碼相同；對(duì)于負(fù)數(shù)，在求反碼的時(shí)候，除了符號(hào)位外，其余各位按位取反，即“1”都換成“0”，“0”都換成“1”。十進(jìn)制+79原碼為：01001111 反碼為：01001111十進(jìn)制-79原碼為： 11001111 反碼為：10110000補(bǔ)碼補(bǔ)碼是表示帶符號(hào)數(shù)

8、的最直接方法。對(duì)于正數(shù)，其補(bǔ)碼與原碼相同；對(duì)于負(fù)數(shù)，則其補(bǔ)碼為反碼加1。十進(jìn)制+79原碼為：01001111 反碼為：01001111 補(bǔ)碼為：01001111 十進(jìn)制-79原碼為：11001111 反碼為：10110000 補(bǔ)碼為：10110001總結(jié)：正數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼都為該數(shù)的原碼。 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是該數(shù)的反碼基礎(chǔ)上加1得到的。2.5 常用字符編碼1BCD碼 對(duì)十進(jìn)制的09這十個(gè)數(shù)進(jìn)行二進(jìn)制編碼十進(jìn)制數(shù)和BCD碼對(duì)照表十進(jìn)制BCD碼十進(jìn)制BCD碼000005010110001601102001070111300118100040100910012ASCII碼（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）目前廣泛采用的一種字符同意編碼方案。2.計(jì)算機(jī)中字符的編碼 (ASCII碼)基本ASCII碼用7位二進(jìn)制數(shù)（或最高位為0的8位二進(jìn)制數(shù)）來(lái)表示字符。10個(gè)數(shù)字09：二進(jìn)制0011000000111001 十進(jìn)制 485752個(gè)英文字符：大寫AZ 0100000101011010 十進(jìn)制 6590 小寫 az 0110000101111010 十進(jìn)制 97122各類字符ASCII碼值的大小比較空格標(biāo)點(diǎn)符號(hào)數(shù)字大寫字母小寫字母7位ASCII碼表7654