《信息科學(xué)導(dǎo)論n》ppt課件

1、信息科學(xué)導(dǎo)論,2024/4/4,2,數(shù)制二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示計算機中的數(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

2、：,R進(jìn)制數(shù)用 r個基本符號（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,每個數(shù)碼所表示的數(shù)值等于該數(shù)碼乘以一個與數(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

3、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)行運算，它確立了現(xiàn)代計算機的邏輯結(jié)構(gòu)。,二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示,7,計算機為什么使用二進(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)的運算,,,,進(jìn)位計數(shù)制及不同進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換,,8,可靠性可行性簡易性邏輯性,計算機為什么使用二進(jìn)制,9,用一排燈表示一個二進(jìn)制數(shù)，明為數(shù)碼“1”

4、，暗為數(shù)碼“0”,0 1 0 1,1 0 1 0,= 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)制加法運算的簡單示例,求 C = A + B = 5 + 7,A：,B：,進(jìn)位標(biāo)志：,運算規(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

5、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)只要寫出該進(jìn)制數(shù)的按權(quán)展開式，進(jìn)行乘法和加法運算，得出結(jié)果即

6、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,（18

7、5）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,（1 8 5）10 = （2 7 1）8,,不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換,19,（3981）10 = ( ? )16,（3 9 8 1）10 = （F 8 D）16,,不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換,2

8、0,二進(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，整數(shù)部分在高端補齊，小數(shù)部分在低端補齊。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

9、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)寫成對應(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，整數(shù)部分在高端補齊，小數(shù)部分在低端補齊。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

10、為“一位拆四位”，即把一位十六進(jìn)制數(shù)寫成對應(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)運算,二進(jìn)制數(shù)的加法運算,二進(jìn)制數(shù)的減法運算,加法運算法則0+0=00+1=1+0=11+1=0,減法運算法則0-0=1-1=01-0=10-1=1,26,二進(jìn)制數(shù)的乘法運算 ?二進(jìn)制數(shù)的除法運算,乘法運算法則0×0=00×1=1×0=01×

11、;1=1,除法運算法則0÷0=00÷1=01÷1=1,二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運算,27,二進(jìn)制數(shù)的邏輯運算,邏輯非運算,邏輯非的真值表,,邏輯與運算,邏輯與的真值表,28,邏輯或運算,邏輯或的真值表,二進(jìn)制數(shù)的邏輯運算,29,邏輯異或運算,邏輯異或的真值表,二進(jìn)制數(shù)的邏輯運算,,30,計算機中的數(shù)據(jù)存儲單位常用的數(shù)據(jù)編碼符號位的表示原碼、反碼和補碼定點數(shù)與浮點數(shù),,,計算機中的數(shù)據(jù)及編碼,31,,位（

12、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 = 1024 ByteM（兆）字節(jié)1MB = 1024 KBG（吉）字節(jié)1GB = 1024 MB T（太）字節(jié)1TB = 1024 GB,計算機中的數(shù)據(jù)存儲單位,字(Word): 字是位的組合, 并作為一個獨立的信息單位處理。1Word=nB (n為整數(shù))字長：指參加運算的寄存器所含有的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù), 它代表了機器的精度。,,3

13、2,常用的數(shù)據(jù)編碼,ACSII碼(American Standard Code for Information Interchange) 128個常用字符，用7位二進(jìn)制編碼，從0到127 控制字符：0～32，127（34個）；普通字符：94個。 例如：“a”字符的編碼為1100001，對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是97； 換行 0AH 10

14、 回車 0DH 13 空格 20H 32 ‘0’～‘9’ 30H～39H 48～57 ‘A’～‘Z’ 41H～5AH 65～90 ‘a(chǎn)’～‘z’ 61H～7AH 97～122,33,BCD碼 由于人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖鞘M(jìn)

15、制，而機器內(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)制編碼來表示的，因此稱為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制（Binary Coded Decimal）。,常用的數(shù)據(jù)編碼,34,漢字編

16、碼,常用的數(shù)據(jù)編碼,漢字編碼處理信息過程,35,漢字輸入碼 為方便人工通過鍵盤輸入漢字而設(shè)計的代碼稱為漢字輸入碼，又稱漢字外碼，簡稱外碼。 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)中通用的電報碼,漢字編碼,36,(2) 漢字國標(biāo)碼(GB2312－80)

17、 每個漢字編碼占兩個字節(jié)，該編碼就是國標(biāo)碼。 一級漢字：3755個；二級漢字：3008個。在基本集中，漢字按規(guī)則排成94行，94列，行號稱為區(qū)號，列號稱為位號，區(qū)號+位號=區(qū)位碼。例：“中”，區(qū)號為54，位號為48，區(qū)位碼為5448 “國”，區(qū)號為25，位號為90，區(qū)位碼為2590 國標(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

18、區(qū)位碼為5448，轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制為3630H，轉(zhuǎn)換成國標(biāo)碼為5650H “國”的區(qū)位碼為2590，轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制為195AH，轉(zhuǎn)換成國標(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，簡稱機內(nèi)碼。 機內(nèi)碼=國標(biāo)碼+8080H例： 漢字 國標(biāo)碼

19、 漢字內(nèi)碼 中 5650H D6D0H 國 397AH B9FAH,漢字編碼,38,(4) 漢字字形碼（漢字輸出碼或字模）點陣：漢字字形點陣的代碼 有16×16、24×24、32×32、48×48等編碼、存儲

20、方式簡單、無需轉(zhuǎn)換直接輸出，放大后產(chǎn)生的效果差。矢量：存儲的是描述漢字字形的輪廓特征 ，矢量方式特點正好與點陣相反。,漢字編碼,39,Unicode碼 另一國際標(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新的中文編碼擴展國家標(biāo)準(zhǔn)，2字節(jié)表示一個漢字 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 臺灣、香港地區(qū)普遍使用的一種

21、繁體漢字的編碼標(biāo)準(zhǔn)，包括440個符號，一級漢字5401個、二級漢字7652個，共計13060個漢字。,其他漢字編碼,,40,在計算機中數(shù)據(jù)都是采用二進(jìn)制表示，對于數(shù)的符號，也用“0”或“1”表示，“0”表示正，“1”表示負(fù)；數(shù)的最高位為符號位。在機器內(nèi)存放的正負(fù)號符號化的數(shù)稱為機器數(shù)，把機器外存放的由正負(fù)號表示的數(shù)稱作真值。,符號位的表示,,41,機器數(shù)在運算時必須考慮符號位的處理。 在機器中有三種表示數(shù)的方法：原碼：原碼的最

22、高位為符號位，數(shù)值部分為原數(shù)的絕對值。反碼：正數(shù)的反碼和原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼是對其原碼除符號位外的部分求反。補碼：正數(shù)的補碼和原碼相同，負(fù)數(shù)的補碼是在其反碼的最后一位上加1。,原碼、反碼和補碼,42,(3)補碼,原碼、反碼和補碼,假定一個數(shù)在機器中占用8位。(1) 原碼,43,原碼、反碼和補碼,,44,定點表示法與定點數(shù)約定小數(shù)點隱含地固定在某一位置不變，這種表示方法稱為定點表示法，用定點表示法表示的數(shù)叫定點數(shù)。小數(shù)點的位置一

23、般在程序中約定。定點數(shù)根據(jù)其字長的不同來確定所表示數(shù)的范圍，如32位字長的數(shù)所能表示的數(shù)的范圍為-231—231-1,定點數(shù)與浮點數(shù),45,定點數(shù)與浮點數(shù),46,浮點表示法與浮點數(shù)小數(shù)點的位置可以改變的數(shù)的表示法稱作浮點表示法。用浮點表示法所表示的數(shù)稱為浮點數(shù)。它類似于科學(xué)計數(shù)法，如1234.56可以表示為104?0.123456;0.0004567可以表示為10-3?0.4567。浮點表示法的一般形式為： N= 2E ? M 其

24、中E和M都是帶符號的數(shù)，E為階碼，M為尾數(shù)。浮點數(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。,定點數(shù)與浮點數(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)點的位置。,,定點整數(shù),定點小數(shù),定點數(shù)