7計算機中的數(shù)據(jù)的表示

1、計算機中的數(shù)據(jù)的表示教學(xué)目的與要求了解：1、計算機中數(shù)據(jù)的表示方法及不同進(jìn)制數(shù)之間如何轉(zhuǎn)換。2、漢字的表示，輸入編碼、機內(nèi)碼、國標(biāo)碼、字形輸出碼、GBK字符集掌握：1、數(shù)字編碼的概念。2、常用的編碼：數(shù)字、字符、漢字的編碼。教學(xué)內(nèi)容講解計算機中數(shù)據(jù)的表示方法、數(shù)字化編碼的概念、二進(jìn)制數(shù)及被計算機采用的重要原因、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換、計算機中的常用編碼及漢字的表示。重點與難點重點：數(shù)字編碼的概念，數(shù)字、字符、漢字如何編碼。難點：1、計算機中數(shù)據(jù)的表示方法。2、不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換。教學(xué)方法：講授法教學(xué)課時：2課時教學(xué)地點：各班教師教學(xué)類型：理論新授課教學(xué)過程：一、計算機中數(shù)據(jù)的表示1、在計算機內(nèi)部

2、，各種信息（數(shù)值、字符、圖像、圖形、聲音等）都必須經(jīng)過數(shù)字化編碼后才能被傳送、存儲和處理。將各類信息轉(zhuǎn)換成由二進(jìn)制數(shù)0和1代碼，即編碼。2、數(shù)字化編碼的概念所謂編碼，就是采用少量的基本符號，按照一定的組合原則，表示大量復(fù)雜多樣的信息。例如用26個英文字母表示英文詞匯，用10個阿拉伯?dāng)?shù)碼表示數(shù)字等。二、二進(jìn)制數(shù)1、二進(jìn)制數(shù)的表示方法數(shù)制，即進(jìn)位計數(shù)制，是指用統(tǒng)一的符號規(guī)則來表示數(shù)值的方法。日常我們習(xí)慣使用十進(jìn)制數(shù)制，但在計算機領(lǐng)域中，則使用二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制等。數(shù)制中的三個術(shù)語： 數(shù)碼：用不同的數(shù)字符號來表示一種數(shù)制的數(shù)值，這些數(shù)字符號稱為“數(shù)碼”。 基數(shù)：數(shù)制所允許使用的數(shù)碼個數(shù)稱為“基

3、”。 權(quán)：數(shù)制中每一位所對應(yīng)的單位值稱為“權(quán)（權(quán)值）”。權(quán)=（基）i。其中i為數(shù)碼所在位的編號，從小數(shù)點向左依次為0，1，2，3，；自小數(shù)點向右依次為-1，-2，-3, 。十進(jìn)制數(shù)有十個基本數(shù)碼0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，進(jìn)位原則是逢10進(jìn)1，基數(shù)為10，依照這個規(guī)律，二進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0和1，進(jìn)位原則是逢2進(jìn)1，基數(shù)為2。2、 計算機中為什么要使用二進(jìn)制數(shù) 物理上實現(xiàn)容易：二進(jìn)制數(shù)只有0和1兩個數(shù)碼，而有兩種穩(wěn)定物理狀態(tài)的電子器件很多。例如，晶體管的導(dǎo)通和截止、脈沖的有和無等，都可用二進(jìn)制的1和0來表示。 運算規(guī)則簡單：例如，一位二進(jìn)制數(shù)的加法運算和一位二進(jìn)制數(shù)的乘法運算規(guī)則為：&

4、#160;0+0=0 0+1=1+0=1 1+1=10（逢二向高位進(jìn)一）0×0=0 0×1=1×0=0 1×1=1 能方便使用邏輯代數(shù)：二進(jìn)制數(shù)的0和1與邏輯代數(shù)“假”和“真”相對應(yīng)，可使算術(shù)運算和邏輯運算共用一個運算器，易于進(jìn)行邏輯運算。 記憶和傳輸可靠：用來表示0和1的兩種穩(wěn)定狀態(tài)的電子元件工作可靠、抗干擾強、存儲和可靠性好，不易出錯。三、數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換由于二進(jìn)制數(shù)的數(shù)位較多，不便書寫和記憶，因此計算機又引入了十六進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制數(shù)，下面介紹各數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換方法。1、二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方法：按權(quán)展開求和?！九e例1】 （1100.11）

5、2 = 1×23+1×22+0×21+0×20+1×2-1+1×2-2 = 8+4+0+0+0.5+0.25=（12.75）102、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方法：整數(shù)部分采用除基數(shù)（2）取余法；小數(shù)部分采用乘基數(shù)取整法?！九e例4】 將（286.8125）10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。對于整數(shù)部分：（286）10=（100011110）2對于小數(shù)部分： 0. 8125×2=1.625 取出整數(shù)1（最高位）； 0. 625×2=1.25 取出整數(shù)1； 0.25×2=0.5 取出整數(shù)0； 0. 5×2=1.0

6、 取出整數(shù)1（最低位）（286.8125）10 = （100011110.1101）2這個例子通過有限次乘2取整后余數(shù)變?yōu)椤?”時，轉(zhuǎn)換結(jié)束，而在許多情況下余數(shù)不為0，轉(zhuǎn)換為無限，這時可根據(jù)要求的精度，選取適當(dāng)?shù)奈粩?shù)后，停止轉(zhuǎn)換。了解：3. 二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的基數(shù)有著整冪關(guān)系，每三位二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)一個八進(jìn)制數(shù)，每四位二進(jìn)制對應(yīng)一位十六進(jìn)制數(shù)，所以可以分別對應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，具體方法如下： 二進(jìn)制、八進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制的方法是以小數(shù)點為中心，分別向前、后每3位一組，不足3位則以“0”補足，再轉(zhuǎn)換相應(yīng)的每組即可?！九e例5】（10110.

7、1001）2 = （010 110.100 100）2=（26.44）8將八進(jìn)制轉(zhuǎn)成二進(jìn)制，只要將每位八進(jìn)制數(shù)碼展開為3位二進(jìn)制數(shù)碼，再去掉首、尾的“0”即可?！九e例6】（276.54）8=（010 111 110.101 100）2 =（10111110.1011）2 二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換用類似二、八進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法實現(xiàn)?！九e例7】 （1011111010.100011）2=（0010 1111 1010.1000 1100）2 =（2FA.8C）16四、計算機中的常用編碼計算機中只能識別二進(jìn)制數(shù)碼信息，因此一切非二進(jìn)制數(shù)碼的信息，如數(shù)字、字母、漢字等都要用二進(jìn)制數(shù)的特定編碼表示。

8、為了便于交換、處理，必須采用統(tǒng)一的編碼方法。1、數(shù)字編碼 用四位二進(jìn)制數(shù)來直接表示一位十進(jìn)制數(shù)，這種表示方法稱為二十進(jìn)制編碼或BCD（Binary Coded Decimal）編碼。因四位二進(jìn)制編碼自左向右每一位對應(yīng)的權(quán)為8、4、2、1，所以這種編碼也稱為8421BCD碼。十進(jìn)制數(shù)015 對應(yīng)的8421BCD碼見教材P38頁表2.3【舉例8】十進(jìn)制數(shù)1998.12的8421BCD碼可寫為0001 1001 1001 1000.0001 0010； 而 BCD 碼1001 1000 0001 0010.0010 1000對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為9812.28。2、字符編碼文字信息和控制信息是用

9、各種字符來表示的，而這些字符必須按一定規(guī)則用二進(jìn)制編碼表示，計算機才能所識別。常使用的字符編碼有ASCII碼、EBCDIC和Unicode等。 ASCII碼（重點掌握）ASCII碼是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)委員會制定的一種包括數(shù)字、字母、通用符號、控制符號在內(nèi)的字符編碼集，全稱叫美國國家信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼（American Standard Code for Information Interchange）。ASCII碼是一種7位二進(jìn)制編碼，能表示27=128種國際上最通用的西文字符。 ASCII碼字符集中包括4類最常用的字符。見教材P39頁表2.41) 數(shù)字“0”“9”：對應(yīng)的ASCII碼值為

10、0110000B0111001B。習(xí)慣上用十六進(jìn)制數(shù)表示為30H39H。2) 字母：包括26個大、小寫的英文字母。字母“A”“Z”的ASCII碼值為41H5AH，字母“a”“z”的ASCII碼值為61H7AH。3) 通用字符：如“+”、“”、“；”、“，、“”和“，”等共32個。4) 控制符號：包括空格SP（20H）、回車CR（0DH）、換行LF（0AH）等共有34個。ASCII碼是一種7位編碼，存放時必須占一個字節(jié)b7b6b5b4b3b2blb0，其中b7，一般恒置為0，其余7位便是ASCII碼值。ASCII碼值大小規(guī)律是：小寫字母大于大寫字母、字母大于數(shù)字、所有的字符都大于空格、空格大于所

11、有的控制符（控制符“DEL”除外）。 EBCDIC代碼即擴展二十進(jìn)制交換碼（Extended Binary-Coded Decimal Interchange Code）。主要用在IBM公司的計算機中，采用8位二進(jìn)制表示，有256個編碼狀態(tài)。 Unicode碼EBCDIC和ASCII碼所表示的字符，對于英語和西歐地區(qū)語言已經(jīng)夠用了。但對于中國等亞洲國家所用的表意文字的表示則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，于是就出現(xiàn)了Unicode碼。Unicode是一種16位的編碼，能夠表示65000個字符或符號。而目前世界上的各種語言一般都只用到34000多個符號，所以Unicode可以用于大多數(shù)的語言。Unicode與ASCI

12、I碼完全兼容?？稍赪indows NT、OS/2、Office2000等軟件中使用。3、漢字編碼 國標(biāo)碼國標(biāo)碼是由國家標(biāo)準(zhǔn)總局制定了“中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換漢字編碼”，代號為“GB2312-80 ”，采用兩個字節(jié)對漢字進(jìn)行編碼。編碼集規(guī)定了計算機使用漢字和圖形符號總數(shù)為7445個，其中漢字總數(shù)6763個，按照常用漢字的使用頻度分為一級漢字3755個，二級漢字3008個，圖形符號682個。在GB2312-80中，將全部國標(biāo)漢字及符號組成一個94×94的矩陣。 在此方陣中，每一行稱為一個“區(qū)”，每一列稱為一個“位”。這樣就組成了一個有94個區(qū)（0194），每個區(qū)有94個位（019

13、4）的漢字字符集。將區(qū)號和位號組合在一起就形成了“區(qū)位碼”。區(qū)位碼可以唯一確定某一個漢字或符號，反之也一樣。國標(biāo)碼與區(qū)位碼之間有如下關(guān)系（H表示該數(shù)是十六進(jìn)制數(shù)）：國標(biāo)碼前兩位區(qū)碼20H 國標(biāo)碼后兩位位碼20H 機內(nèi)碼計算機內(nèi)部，漢字作為字符（不涉及字形）進(jìn)行存儲、加工等處理時所用編碼稱為漢字機內(nèi)碼，簡稱機內(nèi)碼或內(nèi)碼。目前使用的漢字機內(nèi)碼是國標(biāo)碼的變形，即把國標(biāo)碼的二字節(jié)表示中的每個字節(jié)的最高位改為1，即得到機內(nèi)碼。即：機內(nèi)碼國標(biāo)碼8080H機內(nèi)碼的第一字節(jié)區(qū)碼A0H 機內(nèi)碼的第二字節(jié)位碼A0H。例如：漢字“啊”的區(qū)位碼是1601，它的國標(biāo)碼是3021H，機內(nèi)碼是B0A1H。漢字機內(nèi)碼每個字節(jié)

14、的最高位均是1，而西文字符機內(nèi)碼（ASCII）的最高位是0，因此，可從機內(nèi)碼區(qū)分西文字符和漢字。漢字系統(tǒng)的整字識別功能就利用了機內(nèi)碼的這一特點。 漢字字形碼漢字字形碼即漢字字形的編碼，亦稱字模。存放字模的數(shù)據(jù)文件叫做漢字字庫，簡稱字庫。通常采用點陣、矢量和曲線逼近等描述方法。漢字點陣描述方法：將漢字放入一個橫豎都經(jīng)過等分的正方塊中，如圖2.16所示，每個點用一位二進(jìn)制數(shù)表示，有筆劃的為1，無筆劃的為0。八個點組成一個字節(jié)。字節(jié)的取向分橫向和豎向兩種，前者一般用于顯示， 后者一般用于打印。目前，我國已頒布了16×16、24×24、32×32和48×48點陣的字模標(biāo)準(zhǔn)。漢字顯示一般用16×16的點陣，而24×24以上的點陣一般用于打印。 漢字輸入碼漢字輸入是依靠鍵盤來實現(xiàn)?，F(xiàn)行的漢字輸入方案眾多，每種方案對同一漢字的輸入編碼固然并不相同，但經(jīng)轉(zhuǎn)換后存入計算機內(nèi)的機內(nèi)碼均相同。常用拼音輸入法：全拼、智能ABC、微軟拼音、中文之星的智能狂拼輸入法等。全拼拼音輸入法以輸入“字”為主，智能ABC輸入法以輸入“詞組”見長，微軟拼音輸入法和智能狂拼輸入法以輸入“句子”和大