第二讲 计算机中信息的表示及转换
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计算机中信息的表示在我们生活的这个数字化时代,计算机已经成为了不可或缺的一部分。
从日常的工作学习,到娱乐休闲,计算机无处不在。
然而,你是否曾想过,计算机是如何理解和处理我们输入的各种信息的呢?这就涉及到计算机中信息的表示方式。
要理解计算机中信息的表示,首先我们得明白计算机处理的信息基本上可以分为两类:数值信息和非数值信息。
数值信息,简单来说就是可以用数字来表示的信息,比如整数、小数等。
在计算机中,数值信息通常采用二进制来表示。
为什么是二进制呢?这是因为计算机的硬件组成,比如晶体管,只有两种稳定的状态:开和关。
我们可以将这两种状态分别用 0 和 1 来表示,这样就形成了二进制。
对于整数,计算机中有不同的表示方法。
比如无符号整数,就是只表示正数,范围从 0 到最大的正数。
还有有符号整数,通常使用补码来表示,这样可以方便地进行加减运算。
比如说,一个 8 位的有符号整数,最高位是符号位,0 表示正数,1 表示负数。
其余的位表示数值大小。
对于小数,也就是浮点数,计算机采用了科学计数法的类似形式。
通过规定一个尾数和一个指数,来表示小数的大小。
说完了数值信息,再来说说非数值信息。
非数值信息包括字符、图像、声音、视频等等。
字符的表示,最常见的就是 ASCII 码。
ASCII 码用 7 位或 8 位二进制数来表示一个字符,比如大写字母 A 的 ASCII 码是 65(十进制),对应的二进制就是 01000001 。
除了 ASCII 码,还有 Unicode 编码,它能够表示世界上几乎所有的字符,包括各种语言的文字、符号等等。
图像在计算机中的表示,是通过像素点来实现的。
每个像素点都有自己的颜色信息,通常用 RGB 颜色模型来表示,也就是通过红、绿、蓝三种颜色的不同组合来表示各种颜色。
声音在计算机中的表示,则是通过对声音信号进行采样和量化。
采样就是在一段时间内获取声音信号的多个样本,量化则是将每个样本的幅度值用数字表示。
第2章计算机中信息的表示方法2.1概述计算机要对各种信息或数据进行处理,首先遇到的第一问题是必须将各种信息以计算机可以识别的方式表示,并且以一定的形式存储在计算机(存储器)中。
现代计算机大都是以二进制表示的数字计算机。
采用二进制,这是因为二进制数只有“0”和“1”两个不同的数字符号,易于用物理器件实现,如晶体管的“截止/导通”、电容的“有电荷/无电荷”、平面的“有反射光/无反射光”。
只要规定一个状态表示“1”另一状态表示“0”即可。
同时,二进制数的运算规则简单:0+0=0;1+0=1;0+1=1;1+1=0并向高位进1;0-0=0,1-1=0;1-0=1;0-1=1从高位借1;1×1=1;1×0=0;0×1=0;0×0=0),运算器易于用电子元件实现。
本章主要内容包括:①数据的定义及分类;②不同进制数值数据之间的相互转换方法;③什么是机器数?数值数据的符号及小数点如何用“0”和“1”表示成机器数。
④原码、补码、反码的定义、求法、特点、所表示的真值数的范围。
⑤定点数与浮点数的概念。
⑥非数值数据(字符、文字、图形、图像、声音)机器数表示方法。
数据表示研究的是计算机硬件能够直接识别,可以被指令系统直接调用的数据类型。
国际标准化组织(ISO)对数据和信息都进行了专门定义:其中数据定义是:“数据是对事实、概念或指令的一种特殊表达形式,这种特殊表达形式可以用人工的方式或自动化装置进行通信、翻译转换或者进行加工处理”。
数字、文字、符号、图形、图像、声音都包括在数据范畴中。
数据的概念要比人们日常生活中理解的“可以比较其大小的数值”广泛的多。
信息的定义是:“信息是对人有用的数据,可能影响人们的行为和决策的数据”。
计算机对信息进行处理,实质上是由计算机对数据进行加工处理得到对人类有用的信息过程,不同的部门根据得到的信息产生的决策和行动也往往不同。
在很多场合,数据和信息往往并不严格加以区别。
计算机中信息的表示及其运算随着科技的不断发展,计算机已经成为了现代社会不可或缺的一部分。
计算机的核心是信息的处理,而信息的表示和运算是计算机能够执行各种任务的关键。
本文将探讨计算机中信息的表示以及相关的运算方法。
一、信息的表示计算机中的信息通常以二进制的形式表示。
二进制是一种只包含0和1两个数字的系统,被广泛应用于计算机领域。
在二进制系统中,每一个位被称为一个比特(bit),8个比特被称为一个字节(byte)。
在计算机中,各种数据(如数字、文字、图像等)都被转化为二进制的形式进行存储和处理。
例如,十进制数23在计算机中表示为00010111,字母"A"被表示为01000001。
不同的信息需要不同的编码方式,常用的编码方式包括ASCII码和Unicode码。
ASCII码是一种用于表示字符的标准编码系统,它使用7位或8位的二进制数来表示128个字符。
每个字符都对应一个唯一的ASCII码值,如大写字母"A"对应的ASCII码值是65。
Unicode码是一种广泛使用的字符编码标准,它包含了世界上几乎所有的字符,包括不同语言的字符、符号和表情等。
Unicode码使用16位或32位的二进制数来编码字符,使得不同国家和地区的计算机能够互相识别和显示不同字符。
除了文字信息,计算机中的图像、音频和视频等多媒体信息也需要特定的表示方式。
图像通常使用像素来表示,每个像素都包含了颜色值和位置信息。
音频和视频则使用采样和编码等技术进行表示,将连续的声音和图像转化为数字信号进行存储和处理。
二、信息的运算信息的运算是计算机中最基本的操作之一。
计算机能够对存储在内存中的信息进行各种逻辑和算术运算,以实现不同的功能。
1. 逻辑运算逻辑运算是计算机中最基础的运算方式,它通常用于对布尔值(true或false)进行操作。
常见的逻辑运算符包括与(AND)、或(OR)和非(NOT)。
例如,两个布尔值A和B进行与运算,结果为真(true)仅当A和B都为真;进行或运算,结果为真(true)仅当A和B中至少有一个为真;进行非运算,结果为真(true)仅当A为假(false)。