信息技术概述ppt课件.ppt

“献给伊莲 我的数字化生活她整整忍受了11111年。” 尼葛洛庞帝数字化生存,1.2 信息编码与数据表示,比特的概念进位计数制及进位之间的转换计算机内“数”的表示方法计算机内字符的表示方法,1.2.1 数字化信息编码的概念,数字（Digit）技术,数字技术：是采用有限个状态（目前主要是0和1两个数字）来表示、处理、存储和传输一切信息的技术。数字化：全面采用数字技术实现信息系统。数字化现状：计算机：全部采用通信和信息存储：大量采用广播电视：数字电视和数字广播越来越近,采用二进制数字技术的原因,器件容易实现每一位只有两个状态，电路实现容易运算规则简单加法：0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0（进位）减法：0-0=0 0-1=1（借位）1-0=1 1-1=0乘法：0*0=0 0*1=0 1*0=0 1*1=1与逻辑（布尔）代数相吻合有坚实的数学工具作为设计的基础,1、比特的概念,比特（binary digit ，bit）在数字系统中是组成信息的最小单位；数字技术的处理对象，二进制位，位；比特只有两种状态：数字0或数字1；计算机中的数、文字、符号、图像、声音；等，都表现为比特的不同组合；一般用小写的字母“b”表示(bit)。,字节Byte,“比特”单位太小，计算机并不单独对比特进行处理、存储或传输；而是采用稍大一些的计量单位字节（Byte）1字节 = 8比特,最高位,最低位,1个字节，其中bi为一个比特,2、比特的运算,比特的表示数字电路中，电位的高低、脉冲的有无两个状态“0”或“1” 。逻辑思维中，命题的真或假数字“1”或“0”。比特的运算使用的数学工具逻辑代数（布尔代数）三种最基本的逻辑运算逻辑加、逻辑乘、取反,逻辑加运算,逻辑加也称“或”运算，用符号“OR”、“”或“”表示。运算规则如下： 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 两个多位二进制数进行逻辑加运算时，按位独立进行，相邻位之间不发生关系。例如： 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0,逻辑乘运算,逻辑乘也称“与”运算，用符号“AND”、“”或“”表示。运算规则如下： 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 两个多位二进制数进行逻辑乘运算时，按位独立进行，相邻位之间不发生关系。例如： 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0,取反运算,取反：也称“非”运算，用符号“NOT”或“”表示。运算规则如下：0 11 0,3、比特的存储,存储（记忆）1个比特需要使用具有两种稳定状态的设备。比方：现实生活中具有两种稳定态的物体举例：开关开、关继电器断开、吸合灯泡亮、暗习惯上将两种状态之间转换的过程称为“开”或“关”。,稳态1,稳态2,非稳态但会趋于一种稳态,数字计算机中比特的存储装置,触发器一种双稳态电路，用以记录一个比特；特点：工作频率(开关速度)极高，但集成度较低用途：成组构成CPU内部的少量的寄存器。电容器利用电容器的充放电状态表示1个比特；特点：工作频率低于触发器，但集成度较高；用途：计算机的大容量的内存。,磁盘利用磁介质表面的磁化状态表示一个比特。光盘利用盘片表面上的微小凹坑表示一个比特。注意：寄存器内存磁盘光盘,半导体存储器易失性存储器，断电以后信息丢失。,非易失性存储器，可用来长期存储信息。,4、存储容量的表示,存储容量是存储器的重要指标，存储容量的度量通常要比字节大得多，使用2的幂次作为单位有助于存储器的设计。经常使用的单位有：“千字节”(KB)，1KB = 210字节 = 1024B“兆字节”(MB)，1MB = 220字节 = 1024KB“吉字节”(GB)，1GB = 230字节 = 1024MB（千兆）“太字节”(TB)，1TB = 240字节 = 1024GB（兆兆）,小结,掌握数字化的概念掌握比特的概念掌握比特的运算规则掌握比特的存储技术掌握存储容量的表示,随堂练习,填空数字系统中进行信息处理的最小单位是_。填空在计算机的存储器中存储比特时，是以_为基本单位。单选bit的运算有三种，它不包括以下哪一个 。A.取反 B.与 C.比较 D.逻辑加,比特,字节,C,单选以下关于计算机采用二进制的原因的说法中正确的是 。二进制的灵活性优于十进制二进制的运算性能优于十进制二进制的电路实现易于十进制二进制对人类来说比十进制更自然多选bit的存储可采用以下 元件。A.电阻 B.电容 C.电感 D.磁铁 E.电灯开关F.触发器 G.二极管 H.充电电池 I.小水坑,BF,C,计算逻辑变量A、B、C。已知A=10010101 B=11010011，若C=A +B，则C= 。计算逻辑变量A、B、C。已知A=00010101 B=11010011,若C=not(AB)，则C= 。计算逻辑变量A、B、C。已知A=00010101 B=not A，若C=11101010，问C=B？ 。,11010111,11101110,不等,1.2.2 进位计数制,十进制数（Decimal）,十进制的基数是“10”，使用十个符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，逢十进一。例如：203.492102+0101+3100+410-1+910-2一般地说，一个十进制数 KnKn-1 . K1K0. K-1K-2 . K-m 所代表的实际数值是：SKn10nKn-110n-1.K1101K0 100K-110-1K-2 10-2+K-m 10-m,二进制数（Binary）,二进制的基数是“2”，使用两个符号0和1，逢二进一： (101.01)212202112002-112-2 (5.25)10一般地说，一个二进制数SKnKn-1 . K1K0 . K-1K-2 . K-m 所代表的实际数值是：S = Kn2n Kn-12n-1 K121 K0 20 K-1 2-1 K-2 2-2K-m 2-m,二进制数的运算,对二进制数也可以进行算术运算算术运算：两个一位数的加法和减法的基本运算规则是：加法减法 0 0 1 1 0 0 1 10 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 10 0 1 1 0 （向高位进1） （向高位借1）两个多位二进制数的加、减法可以从低位到高位按上述规则进行，但必须考虑进位和借位的处理,八进制数（Octonary）,八进制数使用0、1、2、3、4、5、6、7八个符号，逢八进一。(365.2)8= 382681580 281 = (245.25)10,十六进制数（Hexadecimal）,十六进制数使用十六个符号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其中A、B、C、D、E、F分别代表十进制的10、11、12、13、14、15。逢十六进一(F5.4)16=1516151604161 = (245.25)10,为什么要有不同进制？,计算机中只使用二进制现实中最常用的是十进制八进制和十六进制是给程序员用的二进制数太长，书写、阅读、记忆均不便；32位二进制数用十六进制书写时，只需8位。八进制和十六进制与二进制之间的转换直观、方便。除二进制外，其他进制的数在输入进计算机之前全部被转换成二进制。,1.2.3 数制之间的转换,十进制数与二进制数的转换,（1）二进制数 = 十进制数位权相加法，计算按权展开式的和例如：将 11101.1011B 转换为十进制数。 124+123+122+021+120 +12-1+02-2+12-3+12-4=16+8+4+0+1+0.5+0+0.125+0.0625=29.6875,（2）十进制整数 = 二进制整数：除取余（3）十进制小数 = 二进制小数：乘取整例如：将 29.6875 转换为二进制数。(1)先转换整数部分29,29,2,14,2,1,7,2,0,3,2,1,1,2,1,0,1,.小数点,离小数点最近的一位,=11101B,（2）再转换小数部分0.6875,0.6875, 2,1.3750, 2,0.375 1,0.75 0, 2,1.5, 2,0.5 1,1.0,0.0 1,.小数点,离小数点最近的一位,=0.1011B,转换表八进制数 二进制数 八进制数 二进制数 0 000 4 100 1 001 5 101 2 010 6 110 3 011 7 111二进制数转换为八进制数举例：001 101 001 110.110 100B 1516.64Q八进制数转换为二进制数举例： 2467.32Q 010 100 110 111.011 010B,八进制数与二进制数的转换,十六进制数与二进制数的转换,转换表十六进制数 二进制数 十六进制数 二进制数0 0000 8 1000 1 0001 9 10012 0010 A 10103 0011 B 10114 0100 C 11005 0101 D 11016 0110 E 11107 0111 F 1111二进制数转换为十六进制数举例： 0011 0100 1110.1100 1100B 34E.CCH十六进制数转换为二进制数举例： 35A2.CFH 0011 0101 1010 0010.1100 1111B,BCD整数,BCD整数（Binary Coded Decimal）称为“二进制编码的十进制整数”，使用4个二进位表示1个十进制数字。例如：(43)BCD 0100 0011(59601)BCD 0101 1001 0110 0000 0001,小结,进制二进制、十进制、八进制、十六进制进制之间的转换二-十转换（系数*权的总合）十-二转换（除二取余、乘二取证）二-八转换（1个8进制位对应3个二进制位）二-十六转换（1个16进制位对应4个二进制位）其他转换BCD数,随堂练习,单选（2000）10化成十六进制数是（ ）A（7CD）16 B（7D0）16 C（7E0）16 D（7F0）16单选下列数中最大的数是（ ）A（10011001）2 B（227）8 C（98）16 D（152）10下列数中最小的数为（ ） A（101001）2 B（52）8 C（101001）BCD D（233）16,1.2.4 二进制数在计算机内的表示,计算机中的数值信息分类,整数和实数:它们都是用二进制表示的，但表示方法有很大差别。,整数的概念,整数不使用小数点，或者说小数点始终隐含在个位数的右面整数的分类：不带符号的整数(unsigned integer)，一定是正整数取值范围：8位 0255(281)，16位 065535(2161)， 32位 02321带符号的整数(signed integer)，既可表示正整数，又可表示负整数。,无符号整数的表示,采用“自然码”表示：取值范围由位数决定：8位： 可表示0255 (28-1)范围内的所有正整数16位：可表示065535(216-1)范围内的所有正整数n位： 可表示 02n-1范围内的所有正整数。,带符号整数的表示（1）,符号如何表示？用最高位表示，“0”表示正号(+),“1”表示负号(-)数值部分如何表示？(1) 原码表示：整数的绝对值以二进制自然码表示(2) 补码表示：正整数：绝对值以二进制自然码表示负整数：绝对值使用补码表示,带符号数的表示方法：用1位表示符号，其余用来表示数值部分,举例： +43的8位原码为： 00101011- 43的8位原码为： 10101011,负数的绝对值如何用补码表示？先表示为自然码将自然码的每一位取反码在最低位加“1”例1: - 43用8位补码表示所以：- 43 的8位补码为：11010101例2： - 64用8位补码表示所以：- 64 的8位补码为：11000000,43 = 0101011取反： 1010100加1： 1010101,64 = 1000000取反： 0111111加1： 1000000,“各位取反，末尾加1”,原码和补码的特点,原码表示法优点：与日常使用的十进制表示方法一致，简单直观缺点：加法与减法运算规则不统一，增加了成本； 两个机器0：“00000000”、“10000000”，不方便运算补码表示法优点：加法与减法运算规则统一， 没有“-0”,可表示的数比原码多一个缺点：不直观，人使用不方便结论：带符号整数在计算机内不采用“原码”而采用“补码”的形式表示！,表数范围,原码可表示的整数范围8位原码： - 27+127- 1（- 127127）16位原码： - 215+1215- 1（- 3276732767）n 位原码： - 2n-1+12n-1- 1补码可表示的整数范围 8位补码：- 2727- 1 （- 128127 ) n位补码：- 2n-12n-1- 1,- 128表示为 10000000+127 表示为 01111111,小结：3种整数的比较,计算机中整数有多种，同一个二进制代码表示不同类型的整数时，其含义（数值）可能不同 一个代码它到底代表哪种整数（或其它东西），是由指令决定的,随堂练习,多选25的八位原码表示正确的有 。A.11001 B.00011001 C.10011001 D.11001000多选以下关于原码和补码的描述中正确的是 。A.补码的表数范围和原码一样B.所有的负数补码都可以将原马各位取反，末尾加1获得C.原码有两个机器0D.用补码的加减法运算器设计简单,CD,B,随堂练习,计算56的8位补码是多少？计算-57和-128的8位补码是多少？计算已知x的原码是00101100，求-x的补码。计算已知x的补码是10000001，求x的原码。,00111000,11001001，10000000,11010100,11111111,“各位取反，末尾加1”,实数（浮点数）的表示,实数：既有整数部分又有小数部分的数。任何一个实数总可以表达成一个乘幂和一个纯小数之积，例如：56.725=102(0.56725) 0.0034756=102(0.34756) 指数部分指出实数中小数点的位置，括号里是一个纯小数。二进制数的情况完全类同，例如：1001.011=2100(0.1001011)0.0010101=210(0.10101),浮点表示法：计算机内部表示实数的方法。 实数 = 尾数 * 2指数 实数N可表示为： N = S 2P （0 S 1) 需要表示一个实数时，只需要表示出它的尾数部分和指数部分即可。其中：尾数是一个纯小数指数是一个整数， 注意：在这里，指数编码被称作阶码。,实数（浮点数）的表示,16位机器数能够表示的实数的范围：（溢出离散）011111 1111111111 011111 0111111111（原码） 最小值 最大值（12-9） 225 -1 （12-9） 225 -1,实数（浮点数）的表示,浮点数的长度可以是32位、64位或更长。一般说来，位数越多，可表示的数的范围越大（阶码），精度越高（尾数）浮点数(实数）分类：短浮点数、浮点数、长浮点数、高精度浮点数,1.2.5 常用的信息编码,字符（字母、数字和 常用标点符号等）编码,字符、字符集及其码表,文字的基本元素是字母和符号，统称为“字符” (character)，它包括：字母、数字、符号等字符集：一组特定字符的集合不同的字符集包含的字符数目与内容不同，如：中文字符集、西文字符集、日文字符集等字符的编码：字符集中每个字符都使用二进位(bit) 表示，称为该字符的编码不同的字符其编码各不相同字符集中所有字符的编码的一览表，称为该字符集的码表,西文字符的编码ASCII码,西文是表音文字(拼音文字)，它由拉丁字母、数字、标点符号以及一些特殊符号所组成美国标准信息交换码(American Standard Code for Information Interchange, 简称ASCII码)：ASCII字符集包含96个可打印字符和32个控制字符采用7个二进位进行编码计算机中使用1个字节存储1个ASCII 字符ASCII码的问题7位代码空间太小,表1-6 ASCII码表,随堂练习,在ASCII字符集中，“A”的编码是多少？字符“B”和字符“b”的存储格式是否相同？“空格”是否不编码？“9”和9的存储格式相同吗？,1.2.6 汉字编码,输入码机内码字形码,汉字如何编码？,汉字系统必须包括以下功能模块：汉字输入、汉字存储、汉字处理、汉字输出先对应的汉字编码有：输入码用于汉字输入机内码用于存储、处理汉字输出码用于显示汉字，如宋体、楷体等字形码,1、汉字的输入码,英文字母的输入方式键盘与字母对应，该方式不适合汉字。因键盘按键数有限，汉字必须采用编码的方式输入输入编码方法分类数字编码国际码、电报码字形编码五笔字形吗、表形码字音编码拼音码形音结合编码快速码、自然码,2、汉字的机内码,以GB2312-80为基础的机内码，所有基本图形和字符编码为16位（2字节）。GB2312-80包含：常用图形、符号682个一级汉字：按拼音顺序排列，是最常用的汉字二级汉字：按偏旁部首排列所有图形字符排在一张94*94的信息交换编码表中区位表求汉字机内码的步骤为：区位码国际码机内码,一、区位码,根据汉字在表中的位置得到其区位码，如：字符“啊”位于第16行1列，其区位码是16 01，转换成二进制为：00010000 00000001B，用十六进制表示为：1001H,拉丁字母、俄文、日文平假名与片假名、希腊字母、汉语拼音等共682个,二、国际码,“啊”的国际码=1001H+2020H=3021H,国际码=区位码+2020H,三、机内码,在国际码的基础上，将每个字节的最高位改为“1”机内码=国际码+8080H于是，“啊”的机内码=3021H+8080H=B0A1H例1 已知“大”在区位表中的位置是第20区83位，求“大”在计算机中的存储格式。 Setp1 区位码：20 8300010100 01010011B 14 53H Step2 国际码：1453H+2020H=3473H Step3 机内码：3473H+8080H=B4F3H B4F3H即字符“大”在计算机中的存储格式,3、汉字的输出码字形码,字形码是汉字笔画构成的图形编码通常用点阵图形来表示常用的汉字字模的点阵有：16*16、24*24、32*32、48*48高点阵显示汉字时，能显示汉字的笔锋。,例2一个汉字字库，存放8000个汉字，每个汉字的点阵为16*16。问该字库的存储容量是多大？解：16*16/8*8000256KB,存放一个16*16的汉字点阵需要的存储容量： 2*16=32字节,2008-8-26,大学信息技术教程（第二版）,67,常用的汉字编码字符集,国家标准GB2312 汉字扩充规范 GBK国家标准GB18030台湾地区的标准汉字字符集CNS 11643 (BIG 5，俗称“大五码”)日本工业标准汉字字符集JIS X 0208-90韩国国家标准汉字字符集KSC 5601-87,小结,掌握ASCII码的编码规则汉字编码掌握输入码的作用，至少数量掌握一种输入码掌握机内码的作用，熟练掌握区位码、国际码、机内码的转换掌握输出码的作用，能够计算给定汉字字库的容量,好好学习，天天进步！,随堂练习,填空存放一个ASCII码字符，需要 字节，存放一个汉字字符需要 字节。ASCII码的最高位恒为 ，汉字机内码的最高位恒为 。汉字在计算机内部是以 编码形式存放的。A.表形码 B.区位码 C.内码 D.宋体码判断全世界所有地区使用的汉字内码都是相同的。,1,2,0,1,C,错,随堂练习,试计算汉字“饼”的存储格式。一个字库，包含1000个汉字，采用GB2312字符集，每个汉字点阵为32*32。试计算该字库的存储容量有多少字节？,