信息的表示与编码.ppt

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1、2023/6/16,莱阳农学院计算机系,1,1.3 信息的表示与存储 1.3.1 数制与数制的转换 1.3.2 信息存储单位 1.3.3 非数值信息的表示 1.4.4 信息的内部表示与外部显示（选学）,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,2,十进制R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二进制R=2，可使用0,1八进制R=8，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六进制R=16，可使用0,9,A,B,C,D,E,F,“逢R进一，借一当R”,进制的概念,数制与数制的转换,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,3,信息复制的精确性运算规则简单电子线路制造计算机成为可能,计算机的

2、语言二进制,计算机内所有信息都用二进制数表示,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,4,数制间的转换,十进制数,非十进制数,非十进制数,十进制数,二、八、十六进制之间的转换,编码和数制,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,5,16 326 6 16 20 4 16 1 1 0,结果为：146,余数法：除基数取余数、由下而上排列。示例1：,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,6,8 75 3 8 9 1 8 1 1 0,结果为：113,余数法：“除基数取余数”、由下而上排列。示例1：,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,7,2 75 1 2 37 1 2 18 0 2 9 1 2

3、4 0 2 2 0 2 1 1 0,示例2:,结果为：1001011,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,8,进位法：“乘基数取整数”，用十进制小数乘基数，当积为0或达到所要求的精度时，将整数部分由上而下排列。示例：0.625 2 1.250 整数为1 2 0.50 整数为0 2 1.0 整数为1 小数值为0,结果为：.101,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,9,位权法：把各非十进制数按权展开求和转换公式：(F)x=an-1xn-1+an-2xn-2+.+a1x1+a0 x0+a-1x-1+.示例：(1011.1)2=123+022+121+1 20+1 2-1=8+0+2+1+0

4、.5=(11.5)10,编码和数制,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,10,数制的转换,二进制转十进制（各位数字与它的权相乘）(1101100.0101)2=(108.3125)10,十进制转二进制(59)10=(111011)2(0.6875)10=(1011)2(59.6875)10=(111011.1011)2(0.5627)10=(0.100100)2,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,11,二进制 十六进制,二进制 八进制,二、八与十六进制之间的转换,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,12,0001 1011 0111.0100(1 B 7.4)16,示例：,编码和

5、数制,100 110 110 111.010 100(4 6 6 7.2 4)8,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,13,数据在计算机中的表示方式,机器数,0,1,0,0,1,1,0,1,+77,符号位,真值,机器数/真值,编码和数制,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,14,1,1,带符号的机器数,-77,原码,反码,补码,数据在计算机中的表示方式,编码和数制,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,15,定点小数：,定点整数：,定点数,符号位,隐含小数位（+0.5),符号位,隐含小数位（-3),数据在计算机中的表示方式,编码和数制,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,16,3

6、1 30 24 23 22 0,如：0.27E-2+0.27*10-2,浮点数,数据在计算机中的表示方式,编码和数制,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,17,计算机编码,BCD码（余三码/8421码）,国标码（7445）,ASCII码,汉字编码,字符编码,二进制编码的十进制数,编码和数制,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,18,字节（Byte）：最常用的基本单位,K 字节1KB=1024 byteM（兆）字节1MB=1024 KBG（吉）字节1GB=1024 MB T（太）字节1TB=1024 GB,b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0,1 0 0 1 0 1 0 1,信

7、息的存储单位,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,19,字：字是位的组合,并作为一个独立的信息单位处理。字长：一个字包含的二进制位数称为字长。,机器字长：,机器字长一般是指参加运算的寄存器所含有的二进制数的位数,它代表了机器硬件的精度。微机一般字长为16位、32位等。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,20,非数值信息的表示1 西文字符编码 ASCII码是“美国信息交换标准代码”的简称，ASCII码包括09十个数字，大小写英文字母及专用符号等95种可打印字符，还有33种控制字符。一个字符的ASCII码通常占一个字节，用七位二进制数码组成，所以ASCII码最多可表示128个不同的符号。

8、例如：数字09用ASCII码表示为30H39H；大些英文字母AZ的ASCII码为41H5AH，”H”表示十六进制。30H转化成二进制位0110000，这就是机器内数字0的ASCII码。由于ASCII码采用七位编码，没有用到字节的最高位，系统就用这一位作为校验码。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,21,中文信息编码,汉字在计算机内如何表示呢？当然，只能采用二进制的数字信息编码。汉字数量大，显然用一个字节是不够的。因此，采用“国家标准信息交换用汉字编码”即国标码。国标码是二字节码，用两个七位二进制数码表示一个汉字。例如；巧 字代码是39H 41H，在机内形式如下：0111001 10000

9、01,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,22,1.5 多媒体计算机设备（配置）1.5.1 CPU 1.5.2 存储器 1.5.3 主板 1.5.4 机箱和电源 1.5.5 声卡、显卡、视频采集卡、1394卡 1.5.6 输入设备 1.5.7 输出设备,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,23,CPU执行指令的速度与系统时钟有着密切的关系。系统时钟是计算机的一个特殊器件，它周期性地发出脉冲式电信号，控制和同步各个器件的工作节拍。系统时钟频率越高，整个机器的工作速度就越快。所谓CPU的主频即CPU能够适应的时钟频率，它等于CPU在一秒钟能够完成的工作周期数。主频越高表明CPU的运算速度越

10、快。,2 CPU的字长：,CPU,1 CPU的速度与主频：,是指CPU在一次操作中能处理的最大数据单位，它体现了一条指令所能处理数据的能力。例如：一个CPU的字长为32位就表示CPU每执行一条指令可以处理32位二进制数据。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,24,存储器,计算机的存储器系统是由主存储器（内存）、高速缓冲存储器（cache)辅助存储器（外存）以及管理这些存储器的软件组成。内存用于存放执行的程序和待处理的数据，它直接或通过缓存于CPU交换信息，外存储器是长期保存程序和数据的地方。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,25,内存内存的参数（1）内存条的引脚（pin 线）内存

11、引脚（也称“金手指”）是内存条与内存插槽连接的部分。SDRAM 和 DDR内存条的引脚规格是不同的。前者为168线，两个定位缺口；后者为184线，一个定位缺口。DDR内存的速度是SDRAM 的两倍。（2）内存容量 内存容量直接影响到电脑的速度，甚至关系到某些软件是否能够运行，因此它是电脑性能的一项重要指标。目前单条内存的容量有64MB、128MB、256MB等规格。从一定程度上讲，计算机性能瓶颈并不再CPU或其它部件，而在于内存。现在的应用软件越来越大，对内存的容量要求也越来越高。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,26,（3）缓存,高速缓存介于内存和CPU之间，它存取速度比内存快，但容

12、量不大，主要是存放当前内存中使用最多的程序块和数据块，并已接近CPU的速度向CPU提供程序指令和数据。在我们购买计算机时，一般都带有高速缓存；例如：（带有512KB缓存）当然缓存越大越好，但价格也随之升高，且它们大都与CPU封装在一块芯片上，不能随意选择。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,27,外存外存（辅助存储器）用来长期存放程序和数据。外存上的信息主要由操作系统管理，它一般只和内存进行信息交换。常见外存储器有磁盘、磁带、光盘、闪盘。,1 磁盘存储器磁盘存储器是以铝合金或塑料为基体，两面涂有一层磁性胶体材料。通过电子方法可以控制磁盘表面的磁化已达到记录信息的目的。磁盘的读写是通过磁盘

13、驱动器完成的。常见的磁盘驱动器有两种：硬盘驱动器和软盘驱动器。（硬盘容量、软盘容量）,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,28,（1）磁盘存储器的常用术语磁道：每个盘片的每一面都要划分成若干形如同心圆的磁道，这些磁道就是磁头读写数据的路径。磁盘的最外层是第0道最内层是第n道。,柱面：一个硬盘有几个盘片组成，每个盘片又有两个盘面，每个盘面都有相同数目的磁道，所有盘面上相同半径的磁道组合在一起，叫做一个柱面。,扇区：为了存取数据方便，每个磁道又分为许多称之为扇区的小区段，每个磁道上的扇区数是一样的，每个磁道纪录的数据是一样的，所以内圈磁道上的记录密度要大于外圈磁道上的记录密度。,例如：3.5英

14、寸软盘有80个磁道，每个磁道分18个扇区每个扇区可存512个字节。则软盘的容量是8018512B 2=1.44MB,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,29,（2）硬盘（Hard Disk）,硬盘容量=（每个盘面磁道数）磁头数（盘面数）,扇区数512B,硬盘容量：,转速：硬盘主轴的转动速度，其单位是rpm(Round Per Mintue，每分钟旋转次数）。转速越快数据的读写速度就越快。目前，IDB接口硬盘转速 一般为5400 rpm和7200 rpm，而SCSI硬盘转速可达15000 rpm。,硬盘的主要技术参数,硬盘一般有一个或多个盘片，一片磁盘的两面都可以记录信息，盘面由上至下编号，

15、最上面为0面。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,30,缓存由于CPU的运算速度比硬盘读取信息的速度快得多，所以在硬盘上设置适当的高速缓存，把曾经读出的信息存在其中，当有读盘请求时，先在高速缓存中查找，如果找到，就直接读出，而不必由磁头在磁盘中读取。主流硬盘的数据高速缓存为2M。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,31,2 光盘和光盘驱动器,光盘,容量：540M 650MB,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,32,光盘存储器的类型,只读光盘（CDROM Compact Disc Read Only Memory）；一次性写入光盘；可擦写光盘,2023/6/16,莱阳农学院计算

16、机系,33,光盘驱动器,（1）CDROM的构造及原理（P17）,（2）CDROM的技术指标,数据传输速率,最早出现的CDROM的传输速率为150KB/s，被 定义为“单速”后来的光驱就以此速为基数，以对它的倍率来衡量其传输速。现在CDROM的传输速率一般都在40 以上。,接口,目前常用的光驱接口由IDE和SCSI两种。SCSI接口的驱动器占用的CPU资源较少且性能要好得多。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,34,缓存缓存的作用是把读出的数据先暂时存起来，避免反复读取相同的数据，缓存越大数据的传输率越高。目前的光区缓存一般为128K或256K。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,3

17、5,3 DVD（Digital Video Disk）数字视频光盘,（1）DVDROM的容量和规格 与CDROM 相比它的容量大、功能强，如：,可以实现多声轨、多种文字字幕、锁定控制等。DVD盘有单面单层、单面双层、双面单层、双面双层四种规格。单面单层容量为4.7GB，双面双层容量为17GB。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,36,（2）DVD驱动器的技术指标 数据传输速率 DVD光驱所标称的4；8 是指读取DVD盘时的 数据传输速率。多格式支持 指DVD光驱能支持读取多种盘片。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,37,主板（Main Board）,主板是电脑系统中最大、最重要的

18、一块电路板。不管是CPU、内存还是各种功能卡和外部设备都是靠主板联系在一起，从而形成一个完整的系统。因此，主板是整个计算机内部结构的基础，电脑整体运行速度和稳定性在相当程度上取决于主板的质量。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,38,1 主板的组成 主板的外形是一块部有许多电子元器件和复杂电路的多层印刷电路板。其主要组成部件有芯片组、插槽、电源接口、扩展插槽等。2 主板的插槽与接口,（1）CPU插座（2）内存插槽（3）软驱接口（4）IDE接口（连接硬盘、光驱、刻录机等）,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,39,（5）其他外设（两个PS/2接口：键盘、鼠标；一个并行 接口：打印机；两

19、个串行口又称RS232）（6）扩展槽 PCI插槽：用于接声卡、网卡等）PCI总线传输 速率可达133MB/s 传输速率=总线频率（HZ）数据宽度（bit）AGP插槽：图形加速卡接口，传输速率大大超 过使用PCI总线接口的显卡，AGP的传输速率高 达1064Mb/s,是当今显卡的标准接口。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,40,（7）USB接口（通用串行总线接口）它的特点是数据传输速率高，1.1 标准可达12Mb/s，而2.0标准高达480Mb/s。USB接口可连接127种设 备，目前许多外部设备都采用USB接口，已经成为 发展趋势。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,41,机箱和

20、电源机箱固定和保护电脑组件，屏蔽电磁辐射。机箱有立式和卧式等类型。机箱面板上一般有电源开关（Power Switch）和电源指示灯（Power）、复位按钮（Reset）、睡眠指示灯、（Sleep）、硬盘工作状态指示灯（HDD LED）。另外，光驱和软驱的盘片插口以及USB接口和Mic插孔 也在面板上。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,42,电源它为电脑中的所有部件提供所需的电源。电源风扇帮助电源散热。电源提供多种插头，主要是20芯的主板插头，4芯驱动器专用插头，4芯插头提供了+12V和+5V两组电压，一般黄色电线代表+12V电源，红色代表+5V电源，黑色代表地线，另外还提供了+3.3V

21、电压输出。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,43,声卡,随着音频采集、压缩、还原技术的成熟，声卡已成为多媒体计算机系统的基本配件之一。声卡由声音处理芯片、功率放大器、总线连接端口、I/O端口、MIDI及游戏杆接口、CD音频连接器组成。其基本功能是：提供音源信号的输入、输出端口，处理音源信号（采集、模/数、数/模转换，压缩与解压缩，声音合成，功率放大），输出音源信号到扬声器。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,44,声卡的技术指标,采样频率：指在1秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高，声音还原就越真实。主流声卡的采样频率有：22KHz（能达到FM广播品质）、44KHz（CD音质

22、）、48KHz,声道数,采样位数,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,45,显卡,显卡的主要作用是对图形函数进行加速。所以显卡也称为图形加速卡。图形加速卡有自己的用来执行图形加速任务的图形函数加速器和显存，因此就可以大大减少CPU宝贵的运算时间。,显卡的主要技术参数图像分辨率,色彩数目,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,46,显存水平分辨率垂直分辨率色彩数目？=显存容量显存种类有：SDRAM、SGRAM、VRAM、WRAM等其中VRAM、WRAM属于双端口存储器，性能好价格高，只有少数专业显卡采用。http:/,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,47,视频采集卡、1394卡,可

23、以接受模拟视频信号，并对其采样、量化成数字信号，大多数视频采集卡可以在计算机上收看电视节目。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,48,输入和输出设备,输入设备（键盘P18、鼠标器、扫描仪、摄像头等）,输出设备（显示器、打印机、绘图仪等）,（1）显示器显示器是电脑中最基本的输出设备，主要有两类：一种使CTR(Cathode Ray Tube Display，阴极射线管显示器)，另一种使LCD(Liquide Crystal Display，液晶显示器）。显示器必须通过显卡与主板连接。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,49,CTR显示器的主要技术指标显示器尺寸：,点距：CTR上相邻两

24、同色荧光点之间的距离。点距越小显示的画面就越细腻、清晰、自然。目前大多数显示器的点距是0.25mm，高档显示器点距已达0.21mm。,分辨率：是指显示器所能显示的像素个数，像素越密，分辨率越高，图像越清晰。例如某显示器的分辨率为：800 600；1024 768表示该显示器在水平方能显示800个像素，在垂直方向上能显示600个像素。另外，一定的分辨率还需要相应配置的显卡支持才能实现。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,50,场频：又称垂直刷新频率。所谓垂直扫描频率是指一个画面一秒钟内要刷新的次数。刷新速度越快图像越稳定。根据国际视讯标准器材规定，对于分辨率为640 480的画面，75Hz

25、刷新频率是基本要求。人眼才不会感到明显的闪烁。,行频：又称水平扫描频率。它是指显示器的电子枪每秒钟可以产生的水平线条数。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,51,LCD显示器的主要技术指标可视角度：一般一水平视角为主要参数，目前市场上的产品的水平视角介于100150之间。,响应时间：反映了液晶显示器个像素点对输入信号的反应速度。响应时间越小，运动画面才不会有拖尾的感觉。,显示色素：亮度对比度刷新频率：,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,52,（2）打印机,针式打印机喷墨打印机激光打印机,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,53,扫描仪的技术指标扫描仪的光学分辨率：它反映出扫描图

26、像的清晰程度。主要有：1000 1200dpi，1200 2400dpi及更高的光学分辨率。,色彩位数：反映扫描仪对扫描的图像色彩范围的辨析能力。扫描仪的色彩位数越多越能真实反映原是图像的色彩。色彩位数使用“位”来描述，主要有：42位48位。,扫描幅面（A4）；接口（EPP增强型并行口;USB）,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,54,CCD和CMOS：镜头是组成摄像头的重要组成部分，根据元件不同分为CCD和CMOS。像素：接口：并口和USB口两种方式。视频捕获速度：数码摄像头的视频捕获都是通过软件来实现的，因此对电脑的配置要求非常高，既CPU的处理能力要足够快。现在数码摄像头的捕获画面

27、的最大分辨率为640 480。在这种分辨率下捕获速度可达30帧/s（30 真/s.）,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,55,计算机应用与文化内容提要2.1 计算机的分类2.2 计算机的应用领域 2.3 计算机与社会信息化2.4 计算机文化与道德,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,56,计算机的分类,根据计算机的用途可分为：通用机和专用机根据计算机的字长、运算速度、存储容量等综合 性能计算机又可分为：大型通用机、巨型机、小 型机、工作站、微型机。,最常用的微型机又可分为：台式机（立式、卧式）笔记本电脑、掌上型电脑。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,57,计算机的应用领域,商

28、业企业医疗教育政府军事,归纳起来主要是以下几个方面：科学计算、信息处理、实时监控、人工智能、计算机辅助设计和制造。,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,58,信息高速公路社会的信息化,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,59,计算机文化和道德 1 计算机犯罪 2 保护知识产权 3 计算机病毒,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,60,计算机病毒：是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的一组计算机指令或者程序代码。,计算机病毒的特征：传染性隐蔽性破坏性潜伏性变异性,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,61,传染源传染介质病毒激活（

29、将病毒装入内存，并设置触发条件）病毒触发（多样化：内部时钟、系统日期等）病毒表现,计算机病毒的发作过程：,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,62,运行速度变慢内存空间减少（运行程序时，系统提示内存空间不足）系统死机 屏幕上显示杂乱无章内容系统无故丢失光盘驱动器硬盘不能正常启动磁盘上的文件被无故修改或突然消失系统无法正常启动,计算机病毒的主要症状：,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,63,及时对硬盘上的文件和数据进行备份凡不需要再写入数据的磁盘硬座写保护将所有的.COM和.EXE文件属性设置称“只读”不使用来历不明的程序对执行重要工作的机器专盘专用对交换的软件和数据文件进行检查确定无

30、毒时使用不要浏览不安全的网站，慎重下在网上文件不要打开可疑的电子邮件安装正版查毒软件,计算机病毒的预防,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,64,国内优秀查毒软件：KV3000瑞星金山毒霸KILL,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,65,1952年在清华大学成立中国第一个计算机三人研究小组组长 闵大可电机系教授1954年小组经扩充和调整，并入中科院近代物理研究所负责人 钱三强1958年完成第一台电子计算机1031959年完成大型电子计算机1041959年中国自行研究的107计算机问世1965年中国开始研制第三代计算机（集成电路）1977年研制成功中国第一台微机DJS050,计算机世界中的中国,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,66,辉煌：打败Intel的芯片巨人，迫使Intel 于1985年另辟战场（微处理器）笔记本电脑的领军人物失误：第五代计算机（智能计算机）的开发者高清晰度模拟电视,计算机世界中的日本,2023/6/16,莱阳农学院计算机系,67,世界软件产业王国1985年，印度软件业产值为1000万美元1994年，印度软件业产值为10亿美元2000年，印度软件业产值为50亿美元在软件出口规模和质量与总产值的比例上，印度居世界第一。,计算机世界中的印度,