数字信息在计算机中的表示及编码. (1)
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计算机中信息的编码一、信息编码的概念信息编码是指将信息以某种形式转化为计算机可读取、处理和传输的二进制数据的过程。
在计算机领域中,信息编码是一种处理和存储数据的基本方式,它使得计算机能够有效地处理和传输信息。
二、计算机信息编码中的二进制代码计算机中使用二进制代码来表示信息,二进制代码是由0和1组成的数字序列,它是计算机中最基本的存储单位,被称为一个二进制位(bit)。
每8个二进制位组成一个字节(byte),每个字节共有256种不同的组合方式。
在计算机中,信息编码的方式有很多种,其中最常见的编码方式是ASCII码和Unicode码。
三、ASCII码ASCII码是美国信息交换标准代码,它是将字符映射为其对应的8位二进制数序列。
它使用7个二进制位表示字符编码值,在加上一位校验位之后,才能成为一个完整的8位二进制数。
ASCII码共有128个字符,包括大写字母、小写字母、数字和一些基本的符号和控制字符。
这些字符被映射到了0-127的ASCII表中,例如大写字母A的编码值为65,小写字母a 的编码值为97。
ASCII码通常用于表示英语、数字和一些基本符号,但它无法表示包括中文在内的任何非拉丁字母的文本内容,而且由于缺少校验位,存在数据传输时失错的可能。
四、Unicode码Unicode码是一种用于表示文字字符集的国际标准,它是将几乎所有已知的语言、符号和符号系统的字符映射为一个唯一的数字值,称为码位(code point)。
Unicode码采用32位的数字序列来表示码位,共有约110万个码位,包括各种语言的字母、数字、标点符号、符号、图形符号、数学符号等。
Unicode码通过将每个字符映射为其对应的码位,来表示该字符。
例如,中文字符“马”的Unicode编码是U+9A6C。
五、UTF-8编码UTF-8编码是一种用于处理Unicode字符的可变长度字符编码,它能够在网络传输和文件存储中有效地表示Unicode字符集,并减少数据传输的空间占用。
计算机中的数制和编码一、数制的概念:数制是用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的科学方法。
按照进位方式计算的数制叫做进位数制。
例如:逢十进一即为十进制,逢二进一为二进制,逢八进一为八进制,逢十六进一为十六进制。
进位计数制有两个要素:基数和权值。
1、基数:它是指各种进位计数制中允许选用基本数码的个数。
例如:十进制的数码有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数码,所以十进制的基数为10;二进制的数码有0、1两个数码,所以二进制的基数为2;八进制的数码有0、1、2、3、4、5、6、7八个数码,所以八进制的基数为8;十六进制的数码有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六个数码,所以十六进制的基数为16。
2、权值:每个数码所表示的数值等于该数码乘以一个与数码所在位置相关的常数,这个常数叫权值。
其大小是以基数为底,数码所在位置的序号为指数的整数次幂。
例如:十进制数356.4=3×100+5×10+6×1+0.4=3×102+5×101+6×100+4×10-1(3在百位上,所以3×100=3×102;5是在十位上,所以5×10=5×101;6是在个位上,所以6×1=6×100;0.4为小数,所以0.4=4×10-1)。
二、十进制(D ecimal notation)及其特点:1、两个特点:①、十个数码:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9;②、进位方法:逢十进一,借一当十。
(满了10个就得进一位)2、基数:103、按权展开式:任意一个a位整数和b位小数的十进制数D可以表示为:D=D a-1×10a-1+D a-2×10a-2+…+D0×100+D-1×10-1+D-2×10-2+…+D-b×10-b4、十进制在书写中的三种表达方式:128或者128D或(128)10三、二进制(B inary notation)及其特点:1、两个特点:①、两个数码:0、1;②、进位方法:逢二进一,借一当二。
1. 进位计数制1. 常见的进位计数制Bi nary 二进制 O ctonary 八进制 D ecimalism 十进制 H exadecimal 十六进制 进位计数制:利用固定的数字符号和统一的规则来计数的方法。
有3个基本要素: 基数->指数制中可以使用的基本符号个数。
进位规则->R 进制数逢R 进1。
位权->不同位置上数字表示的单位数值2. 常见的进位计数制的数的转换1.二、八、十六进制转成十进制 多项式展开直接求和整数部分:除基到零,反向写余 小数部分:乘基到精,正向写整 3. 二进制转成八、十六进制小数点为界,向两边分组。
八进制3个一组,十六进制4个一组,不足添0。
各组二进制转成十进制再转成八〔十六〕进制即可。
10 25 0 2 2 1 2 1 0 211010.11000.7725x2=1.54500.5450x2=1.09000.0900x2=0.1800 0.1800x2=0.3600001010.11000012.602.电脑中的数据电脑位〔bit〕:电脑中最基本的单位,一个二进制数字0/1。
字节〔Byte〕:8个位。
字:字节的集合。
字长:一个字中二进制的位数。
字长是电脑一次能同时进行运算的二进制位数。
现在一般为32bit、64bit。
一般来说,n位的二进制数字能够表示种状态。
2.模拟数据和数字数据模拟数据:一种连续表示法,模拟它表示的真实信息。
数字数据:一种离散表示法,把信息分割成了独立的元素。
阈值:大于阈值的电压看成高电压,小于阈值的电压看成低电压。
电脑不能处理模拟数据,要对模拟数据进行数字化。
3.数据及其分类数值、文本、音频、视频、图像、图形。
4.数值型数据的表示机器数:一个数在电脑中的表示形式。
机器数有位数限制,多余的位数将被截断,少的位数将被填充。
〔机器数的〕真值:带有正负号的数。
1.数值型数据的分类根据是否带小数点分为实数和整数。
按照是否带有符号,整数分为带符号和无符号。
计算机数据与编码1.6.1信息和数据信息是人们对客观世界的认识,即对客观世界的一种反映。
数据是表达现实世界中各种信息的一组可以记录、可以识别的记号或符号。
它是信息的载体,是信息的具体表现形式。
数据形式可以是字符、符号、表格、声音、图像等。
数据可以在物理介质上记录或传输,并通过输入设备传送给计算机处理加工。
数据的单位分为以下几种:1)位(bit)计算机中最小的数据单位二进制的一个数位,称为比特位,简称位。
1位二进制只能表示两种状态,即0或1。
n位二进制能表示2n种状态2)字节(Byte)相邻8个比特位组成一个字节,用B表示。
字节是计算机中用来表示存储容量大小的基本单位。
1B = 8bits1KB = 210B = 1024B1MB = 220B = 1024KB1GB = 230B = 1024MB1TB = 240B = 1024GB3)字(Word)在计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的二进制数位叫做一个字,每个字中二进制位数的长度,称为字长。
用8位字长表示一个整数与用16位字长表示一个整数,其所表示的数的上限和下限是不一样的。
字长所占位数其所表示的数的范围8 -128 ~ 127 即:-27 ~ (27 - 1)16 -32768 ~ 32767 即:-215 ~ (215 - 1)32 -48 ~ 47 即:-231 ~ (231 - 1)1.6.2 数字化信息编码在计算机内部,可用物理器件的高低电平代表二进制的“0”和“1”,另外,脉冲的正负极性,晶体管的导通和截止都可以用来表示二进制的“0”和“1”。
由于二进制只有两个状态,数据的传输和处理不容易出错,另外二进制数的记数、加减法运算规则较为简单,可用开关电路实现,且二进制的“0”和“1”正好与逻辑命题的两个值“真”和“假”相对应,为计算机种中实现逻辑运算和逻辑判断提供了便利的条件。
所以,在计算机中,广泛采用的是只有“0”和“1”两个基本符号组成的基二码,或称为二进制码。
计算机中数据的表示与信息编码计算机最主要的功能是处理信息,如处理文字、声音、图形和图像等信息。
在计算机内部,各种信息都必须经过数字化编码后才能被传送、存储和处理。
因此要了解计算机工作的原理,还必须了解计算机中信息的表现形式。
1.2.1 计算机使用的数制1.计算机内部是一个二进制数字世界计算机内部采用二进制来保存数据和信息.无论是指令还是数据,若想存入计算机中,都必须采用二进制数编码形式,即使是图形、图像、声音等信息,也必须转换成二进制,才能存入计算机中。
为什么在计算机中必须使用二进制数,而不使用人们习惯的十进制数?原因在于:⑴易于物理实现:因为具有两种稳定状态的物理器件很多,例如,电路的导通与截止、电压的高与低、磁性材料的正向极化与反向极化等。
它们恰好对应表示1和0两个符号。
⑵机器可靠性高:由于电压的高低、电流的有无等都是一种跃变,两种状态分明,所以0和1两个数的传输和处理抗干扰性强,不易出错,鉴别信息的可靠性好。
⑶运算规则简单:二进制数的运算法则比较简单,例如,二进制数的四则运算法则分别只有三条。
由于二进制数运算法则少,使计算机运算器的硬件结构大大简化,控制也就简单多了。
虽然在计算机内部都使用二进制数来表示各种信息,但计算机仍采用人们熟悉和便于阅读的形式与外部联系,如十进制、八进制、十六进制数据,文字和图形信息等,由计算机系统将各种形式的信息转化为二进制的形式并储存在计算机的内部.2.进位计数制数制,也称计数制,是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。
数制可分为非进位计数制和进位计数制两种.非进位计数制的数码表示的数值大小与它在数中的位置无关;而进位计数制的数码所表示的数值大小则与它在数中所处的位置有关。
而我们在这里讨论的数制指的都是进位计数制。
进制是进位计数制的简称,是目前世界上使用最广泛的一种计数方法,它有基数和位权两个要素.➢➢基数:在采用进位计数制的系统中,如果只用r个基本符号(例如0,1,2,…,r—1)表示数值,则称其为r数制(Radix—r Number System),r称为该数制的基数(Radix).如日常生活中常用的十进制,就是r=10,即基本符号为0,1,2,…,9。