第2章 信息与编码.ppt
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1、第第2章章 信息与编码信息与编码 2.1计算机编码计算机编码 2.2数值在计算机中的表示数值在计算机中的表示2.3八进制八进制和十六进制和十六进制2.4字符信息的表示字符信息的表示2.5声音声音、图形、图像等信息的表示、图形、图像等信息的表示数据、字符、汉数据、字符、汉数据、字符、汉数据、字符、汉字、声音、图像字、声音、图像字、声音、图像字、声音、图像15,15,A,A,中中中中000011110000111100111001001110012.1计算机采用二进制编码计算机采用二进制编码(0,1)n nWhy?n n易于实现易于实现易于实现易于实现n n运算简单运算简单运算简单运算简单n n可
2、靠性高可靠性高可靠性高可靠性高n n通用性强通用性强通用性强通用性强二进制编码二进制编码二进制编码二进制编码计算机存储信息的单位计算机存储信息的单位 n n位(位(位(位(bitbit):):):):位是位是位是位是表示信息的最小单位表示信息的最小单位表示信息的最小单位表示信息的最小单位,表示一,表示一,表示一,表示一位二进制信息。位二进制信息。位二进制信息。位二进制信息。n n字节字节字节字节(byte)byte):用用用用8 8位来存放信息,称为一个字位来存放信息,称为一个字位来存放信息,称为一个字位来存放信息,称为一个字节节节节。字节是计算机字节是计算机字节是计算机字节是计算机存储、处理
3、信息的基本单位存储、处理信息的基本单位存储、处理信息的基本单位存储、处理信息的基本单位。常用的其它单位有:常用的其它单位有:常用的其它单位有:常用的其它单位有:KBKB 1KB=2 1KB=21010byte=1024bytebyte=1024byteMBMB 1MB=2 1MB=21010 KB=1024KB KB=1024KBGB GB 1GB=2 1GB=21010 MB=1024MB MB=1024MBTBTB 1TB=1TB=2 21010 GB GB=1024GB=1024GB 字节字节ByteByte7 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0位(位(位(位(Bi
4、tBitBitBit)高位高位高位高位低位低位低位低位二进制编码二进制编码二进制编码二进制编码填空:填空:n n一个文本文件,一般为几百一个文本文件,一般为几百一个文本文件,一般为几百一个文本文件,一般为几百()B()B。n n一首歌曲,一般为几一首歌曲,一般为几一首歌曲,一般为几一首歌曲,一般为几()()B B。n n一部电影,一般为几百一部电影,一般为几百一部电影,一般为几百一部电影,一般为几百()()B B。n n一个空白一个空白一个空白一个空白VCDVCD光盘,容量为光盘,容量为光盘,容量为光盘,容量为()。n n一个空白一个空白一个空白一个空白DVDDVD光盘,容量为光盘,容量为光盘
5、,容量为光盘,容量为()。KMM700或720MB4.7GB 101 1011 111011 1011 1111 1011 100二二进进制的算术运算制的算术运算加法运算法则加法运算法则加法运算法则加法运算法则0+0=00+0=00+1=1+0=10+1=1+0=11+1=101+1=10 1101+1110 11011减减减减法运算法则法运算法则法运算法则法运算法则0-0=1-1=00-0=1-1=01-0=11-0=110-1=110-1=1 11011-1110 1101乘法运算法则乘法运算法则乘法运算法则乘法运算法则0 0 0=00=00 0 1=11=1 0=00=01 1 1=11
6、=1 1101 1010 0000 1101 0000+1101 10000010除除除除法运算法则法运算法则法运算法则法运算法则0 0 0=00=00 011=0=01 1 1=11=1二进制编码二进制编码二进制编码二进制编码.二进制的逻辑运算(二进制的逻辑运算(与、或、非与、或、非)A AB BF F逻辑或运算法则逻辑或运算法则逻辑或运算法则逻辑或运算法则0 00=00=00 01=11=10=10=11 11=1 1=1 逻辑与运算法则逻辑与运算法则逻辑与运算法则逻辑与运算法则0 00=00=00 01=11=10=00=01 11=11=1 A AF F逻辑非(反)运逻辑非(反)运逻辑
7、非(反)运逻辑非(反)运算法则算法则算法则算法则!0=10=1!1=01=0二进制编码二进制编码二进制编码二进制编码A AB BF F常常用用数数制制十十进制进制二二进制进制八八进制进制十六十六进制进制0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212131314141515000000000001000100100010001100110100010001010101011001100111011110001000100110011010101010111011110011001101110111101110111111110 01 12 23 34 45
8、56 67 7101011111212131314141515161617170 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9A AB BC CD DE EF F0 09 9满满满满十十十十进一进一进一进一0 01 1满满满满二二二二进一进一进一进一0 07 7满满满满八八八八进一进一进一进一0 0F F满满满满十六十六十六十六进一进一进一进一为什么还要用八为什么还要用八进制和十六进制进制和十六进制?8 10 2 16数制转换数制转换除除2倒取余倒取余乘乘2取整取整多项式展开求和多项式展开求和三位一组三位一组四位一组四位一组数制转换数制转换数制转换数制转换位置(加权)计数法位置(加
9、权)计数法(N)x=(KnKn-1K0.K-1K-m)X数数数数值值值值进进进进制制制制整数位整数位整数位整数位小数位小数位小数位小数位小数点小数点小数点小数点(23.4)10=2101+3100+410-1基数基数基数基数权权权权数码数码数码数码(1101.01)2=123+122+021+120 +02-1+12-2=(13.75)10X X进制的数进制的数进制的数进制的数十进制数的方法:十进制数的方法:十进制数的方法:十进制数的方法:多项式展开求和法多项式展开求和法多项式展开求和法多项式展开求和法数制转换数制转换数制转换数制转换=KnXn+Kn-1Xn-1+K0X0 +K-1X-1 +K
10、-mX-m1010进制整数进制整数2 2进制整数的方法是:进制整数的方法是:除除2倒倒取余取余6023021527231220001111余数余数余数余数计算结果:(计算结果:(60)10=(111100)2数制转换数制转换数制转换数制转换商为商为商为商为0 0结束结束结束结束1010进制小数进制小数2 2进制小数的主要方法是:进制小数的主要方法是:乘乘2 2取整取整。例例(0.375)10=(?)2计算结果:(计算结果:(0.375)10=(0 0.0.011)222 0.0.757522 1.1.5 522 1.1.0 022 0.0.0 00.0.375375取整数取整数取整数取整数 0
11、 0 1 1 1 1 0 0数制转换数制转换数制转换数制转换则则(60.375)10=(111100111100.0.011)2有些数可能遇不到有些数可能遇不到有些数可能遇不到有些数可能遇不到出现出现出现出现0 0的情况,所的情况,所的情况,所的情况,所以只要按要求保留以只要按要求保留以只要按要求保留以只要按要求保留小数位数即可小数位数即可小数位数即可小数位数即可十进制十进制二进制二进制转换技巧转换技巧十进制数十进制数十进制数十进制数2 2的幂次的幂次的幂次的幂次二进制数二进制数二进制数二进制数1 12 20 01 12 22 21 110104 42 22 21001008 82 23 31
12、000100016162 24 4100001000032322 25 510000010000064642 26 6100000010000001281282 27 710000000100000002562562 28 81000000001000000005125122 29 910000000001000000000102410242 2101010000000000100000000000.50.52 2-1-10.10.10.250.252 2-2-20.010.010.1250.1252 2-3-30.0010.0010.06250.06252 2-4-40.00010.0001
13、(60.375)103216840.250.12525242322 2-22-3权:权:76543210.1 2-3数值:数值:00111100.0 1 1(60.375)10=(111100.011)2数制转换数制转换数制转换数制转换课堂练习课堂练习1=(12=(122 2+02+021 1+12+120 0+12+12-1-1+02+02-2-2+12+12-3-3)10 10=(14+11+10.5+10.125)=(14+11+10.5+10.125)1010 =(=(5.6255.625)1010;(1287.251287.25)1010=(?)=(?)2 2=1024+256+4+
14、2+1+0.25=2=1024+256+4+2+1+0.25=21010+2+28 8+2+22 2+2+21 1+2+20 0+2+2-2=-2=(10100000111.0110100000111.01)2 2(101.101101.101)2 2=(?)(?)1010除除除除2 2倒取余倒取余倒取余倒取余.乘乘乘乘2 2取整取整取整取整多项式展开求和多项式展开求和多项式展开求和多项式展开求和数制转换数制转换数制转换数制转换2进制进制 8、16进制进制n n例例:(1101101110.1101)2=(?)8=(?)16 从小数点向左和从小数点向左和从小数点向左和从小数点向左和向右每三位一
15、组向右每三位一组向右每三位一组向右每三位一组分开,再转换成分开,再转换成分开,再转换成分开,再转换成相应的二进制数相应的二进制数相应的二进制数相应的二进制数每四位一组每四位一组每四位一组每四位一组(0011 0110 1110.1101)2=(3 6 E .D )16(001 101 101 110.110 100)2=(1 5 5 6 .6 4 )8数制转换数制转换数制转换数制转换2.2数值在计算机中的表示数值在计算机中的表示 n n2.2.1整数的表示补码整数的表示补码n n2.2.2浮点数的表示浮点数的表示无论什么形式的数据,数值、字符,还是无论什么形式的数据,数值、字符,还是声音、图像
16、,在计算机内进行存储和处理声音、图像,在计算机内进行存储和处理的时候一定都是二进制形式!的时候一定都是二进制形式!即它们与二进制一一对应。即它们与二进制一一对应。数值表示数值表示数值表示数值表示2.2.1整数的表示补码整数的表示补码非负数非负数负数负数15原原=00001111-15原原=1000111115反反=00001111-15反反=1111000015补补=00001111-15补补=11110001除符号位,各位取反除符号位,各位取反除符号位,各位取反除符号位,各位取反反码加反码加反码加反码加1 1,符号位不变,符号位不变,符号位不变,符号位不变数值表示数值表示数值表示数值表示课堂
17、练习课堂练习2n n1的原码、反码和补码分别是多少?的原码、反码和补码分别是多少?n n128的原码、反码和补码分别是多少的原码、反码和补码分别是多少?因为有符号的因为有符号的8进制数进制数最多能表示最多能表示127,所以,所以-128没有原码和反码没有原码和反码-128补补=1000 0000-1原原=1000 0001-1反反=1111 1110-1补补=1111 1111思考题:思考题:为什么要用补为什么要用补码?码?数值表示数值表示数值表示数值表示8位二进制能够表示的位二进制能够表示的整数范围为:整数范围为:n n无符号数无符号数(所有数位全存数据所有数位全存数据):0000 0000
18、1111 1111 (0 28-1=255)n n有符号数有符号数(首位为符号位,不能存数据首位为符号位,不能存数据)n n正数:正数:正数:正数:0 0000 0000000 00000 0111 1111(0127)111 1111(0127)n n负数:负数:负数:负数:1 1000 0000000 00001 1111 1111(-128-1)111 1111(-128-1)1281270255请计算一下请计算一下16位二进位二进制能表示的整数范围制能表示的整数范围为?为?无符号数为无符号数为无符号数为无符号数为0-20-21616-1-1(即即即即0-655350-65535)有符号
19、数为有符号数为有符号数为有符号数为-2-215-15-2 21515-1-1即即即即(-32768-32767-32768-32767)2.2.2浮点数的表示浮点数的表示阶码阶码数符数符阶符阶符尾数尾数例:例:例:例:(-(-(-(-224.625224.625)1010=(-(-(-(-1110000011100000.101101)2 2=(-0.111000001010.111000001012 2+8+8)2 2 0 0 000100000010001 1 111000001010000111000001010000阶符阶符阶符阶符阶码阶码阶码阶码数符数符数符数符尾数尾数尾数尾数规格化
20、规格化规格化规格化进制转换进制转换进制转换进制转换数值表示数值表示数值表示数值表示8 8n n位位位位8 8n n位位位位重点重点n n十进制和二进制的对应关系表十进制和二进制的对应关系表n n数制转换数制转换n n整数在计算机内的存储方式补码整数在计算机内的存储方式补码n n浮点数在计算机内的存储方式浮点数在计算机内的存储方式作业作业n n思考题:为什么整数在计算机内不能用思考题:为什么整数在计算机内不能用原码和反码表示?原码和反码表示?n n背诵背诵015的二进制、的二进制、8进制、进制、16进制表进制表示以及示以及2n(n=-410)。(下节课抽查下节课抽查)n nP27(不能简单地写答
21、案,还要写过程不能简单地写答案,还要写过程)一、单项选择的一、单项选择的一、单项选择的一、单项选择的7 7、9 9二、填空题的数制转换部分二、填空题的数制转换部分二、填空题的数制转换部分二、填空题的数制转换部分回忆上节课的内容回忆上节课的内容n n十进制和二进制的对应关系表十进制和二进制的对应关系表n n数制转换数制转换n n整数和浮点数在计算机内的存储方式整数和浮点数在计算机内的存储方式课堂练习课堂练习n n(10100100)2=(?)8=(?)10=(?)16n n(129.25)10=(?)2n n(3F)16=(?)2n n2补补?n n10001111和和00001111分别是哪两
22、个分别是哪两个十进制数的补码?十进制数的补码?2.4 字符信息的表示字符信息的表示 2.4.1 字符编码字符编码2.4.2 中文信息编码中文信息编码 字符表示字符表示字符表示字符表示无论如何,一定是二进制形式!无论如何,一定是二进制形式!无论如何,一定是二进制形式!无论如何,一定是二进制形式!统一为每个字符和每个汉字指定了相对应的二统一为每个字符和每个汉字指定了相对应的二统一为每个字符和每个汉字指定了相对应的二统一为每个字符和每个汉字指定了相对应的二进制数进制数进制数进制数2.4.1字符编码字符编码ASCII码码n nA American merican S Standard tandard
23、C Code for ode for I Information nformation I Interchangenterchangen nP22P22表表表表2 24 4列举了列举了列举了列举了0 0127127共共共共128128个常用字符,个常用字符,个常用字符,个常用字符,用用用用8 8位二进位二进位二进位二进制编码制编码制编码制编码,其中,其中,其中,其中,0 03232和和和和127127是控制字符;其余是控制字符;其余是控制字符;其余是控制字符;其余9494个是普个是普个是普个是普通字符。通字符。通字符。通字符。n n常用的字符有:常用的字符有:常用的字符有:常用的字符有:换行的
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