計(jì)算機(jī)信息編碼課件

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系1/50Chp.2計(jì)算機(jī)中信息的表示及編碼內(nèi)容簡介與提要2.1

信息編碼基本概念2.2

數(shù)值信息編碼2.3

非數(shù)值信息編碼華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系2/50Chp2

計(jì)算機(jī)中信息表示及編碼基本要求§

掌握二進(jìn)制與不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換算法；§

二進(jìn)制數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示；§

常用的文字信息編碼如ACCII碼和漢字編碼華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系3/502.1信息編碼基本概念?

信息–

各種事物的變化和特征的反映。?

數(shù)據(jù)–

信息的載體。例如：數(shù)值、文字、語言、圖形、圖像等。?

編碼：–

碼：按照一定的規(guī)則排列起來的二進(jìn)制符號序列。–

編碼：把特定意義的信息轉(zhuǎn)換為代碼的過程。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系4/502.1信息編碼基本概念指令信息整數(shù)信息實(shí)數(shù)數(shù)值信息數(shù)據(jù)信息字符數(shù)據(jù)非數(shù)值信息

邏輯數(shù)據(jù)中英文數(shù)據(jù)聲音、圖像等華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系5/502.2

數(shù)值信息編碼華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系6/502.2.1

數(shù)值信息編碼_數(shù)制?

數(shù)制的概念：–

人們在生產(chǎn)實(shí)踐和日常生活中，創(chuàng)建了各種表示數(shù)的方法，這種數(shù)的表示系統(tǒng)稱為數(shù)制。–

定義：用一組固定的數(shù)字（數(shù)碼符號）和一套統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)值的方法；計(jì)數(shù)制。?進(jìn)位計(jì)數(shù)制：按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)的數(shù)制。?非進(jìn)位計(jì)數(shù)制：不按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)的數(shù)制。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系7/502.2.1

數(shù)值信息編碼_數(shù)制?

進(jìn)位計(jì)數(shù)制三要素：–

基數(shù)（Radix）：若一種數(shù)制由R個基本字符組成，則基數(shù)為R；–

位權(quán)（Weight）：固定的數(shù)值大小，不同位上所代表的數(shù)值的大小=(基數(shù))位序-1；?

位權(quán)是指一個固定值，是指在某種進(jìn)位計(jì)數(shù)制中，每個數(shù)位上的數(shù)碼所代表的數(shù)值的大小，等于在這個數(shù)位上的數(shù)碼乘上一個固定的數(shù)值，這個固定的數(shù)值就是這種進(jìn)位計(jì)數(shù)制中該數(shù)位上的位權(quán)。數(shù)碼所處的位置不同，代表數(shù)的大小也不同。–

數(shù)位：數(shù)字在該數(shù)目中所處的位置。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系8/502.2.1數(shù)值信息編碼_數(shù)制常用進(jìn)制：進(jìn)制基數(shù)基本符號標(biāo)識二進(jìn)制Binary八進(jìn)制OctalR=2

0,1BR=8

0,1,2,3,4,5,6,7QDH十進(jìn)制Decimal十六進(jìn)制R=10

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9R=16

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,FHexadecimal規(guī)則：“逢N進(jìn)一，借一當(dāng)N”華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系9/502.2.1

數(shù)值信息編碼_數(shù)制例：1011B為二進(jìn)制數(shù)1011，也記為（1011）21357Q為八進(jìn)制數(shù)1357，也記為（1357）82049D為十進(jìn)制數(shù)2049，也記為（2049）103FB9H為十六進(jìn)制數(shù)3FB9，也記為（3FB9）16華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系10/502.2.2

數(shù)值信息編碼_數(shù)制1.數(shù)的多項(xiàng)式表示一個數(shù)值各位數(shù)字（數(shù)碼）表示的值不僅與該數(shù)字有關(guān)，且與所在位置有關(guān)，可以表示成一個有規(guī)則的序列?！纠繑?shù)32343.43可以分解為：3×10

＋2×103×10-243＋3×1021＋4×10

＋3×100-1＋4×10

＋依此類推，對于一個R進(jìn)制的數(shù)可表示為：L=m

RN-1+m

RN-2+…+m

R

+m

R-1+m

R-2+…0N-1N-20-1-2其中，R為基數(shù)，m只能是0～R-1的數(shù)字，在十進(jìn)制數(shù)中R為10，在二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制中，它們的R值分別為2，8，16。N分別為該數(shù)的整數(shù)部分的位數(shù)，從0開始。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系11/502.2.2

數(shù)值信息編碼_數(shù)制?

例如：?

(1101.01)

=1×232102+1×2

+0×2

+1×2?+0×2

+1×2-1-2?

(1111101)

=1×26+1×2+0×2

+1×2+7×8

+0×8+10×16

+3×165+1×24+1×23+1×222?10?

(3703)

=3×8321+3×808?

(7A3)

=7×1621016華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系12/502.2.2

數(shù)值信息編碼_數(shù)制轉(zhuǎn)換?從上面的例子可以看到，不管是什么進(jìn)制，只要按公式代入，按加法求和，所得的結(jié)果就是十進(jìn)制數(shù)。?

例如：?

(10110101)2?

=1×2=(181)10?

(265)

=2×87+0×26+1×25+1×24+0×23+1×22+0×210+1×282+6×81+5×80=(181)10?

(B5)

=11×161+5×160=(181)1016華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系13/502.2.1

數(shù)值信息編碼_數(shù)制二─八─十六─十進(jìn)制對照表華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系14/502.2.2

數(shù)值信息編碼_數(shù)制轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)非十進(jìn)制數(shù)非十進(jìn)制數(shù)二、八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系15/502.2.2

數(shù)值信息編碼_數(shù)制轉(zhuǎn)換將十進(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)化小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采用“乘基數(shù)取整法”，即用采用“除基數(shù)取余法”，基數(shù)多次乘被轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)的小數(shù)部分，當(dāng)即用基數(shù)多次除被轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)，

直到小數(shù)為0或達(dá)到所要求的精度時(shí)，所得乘積的整數(shù)部分按正序排列就是對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)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)除R取余，逆排法。乘R取整，順排法。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系16/502.2.2

數(shù)值信息編碼_數(shù)制轉(zhuǎn)換整數(shù)部份：除以2取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)從自下而上排列735367余數(shù)2……...112……...183291

……...

1……...22452211511……...2735

=

（

？）……...

0……...

122102……...……...農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系735

=

（1011011111）22

1101221017/500華中……...2.2.2

數(shù)值信息編碼_數(shù)制轉(zhuǎn)換將十進(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)化小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采用“乘基數(shù)取整法”，即用采用“除基數(shù)取余法”，基數(shù)多次乘被轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)的小數(shù)部分，當(dāng)即用基數(shù)多次除被轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)，

直到小數(shù)為0或達(dá)到所要求的精度時(shí)，所得乘積的整數(shù)部分按正序排列就是對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)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)除R取余，逆排法。乘R取整，順排法。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系18/502.2.2

數(shù)值信息編碼_數(shù)制轉(zhuǎn)換小數(shù)部分：用十進(jìn)制小數(shù)乘基數(shù)，當(dāng)小數(shù)為0或達(dá)到所要求的精度時(shí)，將整數(shù)部分由上而下排列。整數(shù)（0.8125）

=

（

？）20

.

8

1

2

5210……...

11

.

6

2

5

02……...11

.

2

5

0

02……...

0……...

10

.

5

0

0

02（0.8125）

=

（

0.1101）21

.

0

0

0

010華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系19/502.2.2

數(shù)值信息編碼_數(shù)制轉(zhuǎn)換?

（735.8125）

=（？）210735

=

（1011011111）102（0.8125）

=

（

0.1101）210（735.8125）

=

（

1011011111.1101）102華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系20/502.2.2

數(shù)值信息編碼_十進(jìn)制轉(zhuǎn)換八進(jìn)制（185）

=（

？

）810余數(shù)8185823

………12

………70

………28（185）

=（271）810華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系21/502.2.2

數(shù)值信息編碼_十進(jìn)制轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制（3981）

=(

?

)10161616余數(shù)3981248………13(D)15

…….…8160

……...15(F)（3981）

=（F8D）1016華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系22/502.2.2

數(shù)值信息編碼_八、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制二、八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)之間分別存在著一種特殊關(guān)系，即24=16，2

=8。于是，31位十六進(jìn)制數(shù)可以用4位二進(jìn)制數(shù)表示，1位八進(jìn)制數(shù)可以用3位二進(jìn)制數(shù)表示。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系23/502.2.2

數(shù)值信息編碼_二、八進(jìn)制轉(zhuǎn)換二、八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換整數(shù)從右向左小數(shù)從左向右三位并一位一位拆三位二進(jìn)制八進(jìn)制100

110

110

111.010

100(4

6

6

7

.

2

4)824/50華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系2.2.2

數(shù)值信息編碼_二，十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換二、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換整數(shù)從右向左小數(shù)從左向右二進(jìn)制四位并一位十六進(jìn)制一位拆四位00011011

0111.0100(

1

B

7

.

4)16華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系25/502.2.3

數(shù)值信息編碼_二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算?

算術(shù)運(yùn)算P43運(yùn)算規(guī)則逢二進(jìn)一0+0=0,0+1=1+0=1,1+1=10借一當(dāng)二0-0=1-1=0,

1-0=1,10-1=10*0=0,0*1=1*0=0,1*1=1?/0無意義,0/1=0,1/1=1華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系26/502.2.3

數(shù)值信息編碼_二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算?

邏輯運(yùn)算與:用符號∧或×表示,含義為:當(dāng)且僅當(dāng)全1為1,其它均0;或:用符號∨或+表示,含義為:當(dāng)且僅當(dāng)全0為0,其它均1;4種非:在邏輯量上加一橫表示,含義為:1的非為0,0的非為1;異或:用符號

表示,含義為:相異為1,相同為0.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系27/502.2.3

數(shù)值信息編碼_二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算?

注意–

邏輯運(yùn)算：按位獨(dú)立進(jìn)行，位與位之間不發(fā)生進(jìn)位或借位。–

算術(shù)運(yùn)算：會發(fā)生進(jìn)位和借位處理。?

例如：–

算術(shù)加：10011B

+

10101B

=

（？）B；(101000)–

或運(yùn)算：10011B

+

10101B

=

（？）B；(10111)–

與運(yùn)算：10011B

+

10101B

=

（？）B；(10001)–

非運(yùn)算：10011B

=

（？）B。(01100)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系28/502.2.4

數(shù)值信息編碼?

計(jì)算機(jī)中信息：用二進(jìn)制表示。?

二進(jìn)制所具有的特點(diǎn)：–

易于物理實(shí)現(xiàn)、–

運(yùn)算規(guī)則簡單、–

可靠性高、–

適合于邏輯運(yùn)算。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系29/502.2.4

數(shù)值信息編碼_計(jì)量單位位(bit)：度量數(shù)據(jù)的最小單位b

b

b

b

b

b

b

b

字節(jié)(Byte)：最常用的基本單位76543210=2742+2

=14901

0

0

1

0

1

0

1+2

+2K字節(jié)，1K=1024byte；

M(兆)字節(jié)，1M=1024KG(吉)字節(jié)，1G=1024M；

T(呔)字節(jié)，1T=1024GP(啪)字節(jié)，1P=1024T字：二進(jìn)制位串，是一個獨(dú)立的信息單位；由若干字節(jié)組成；字長：指組成一個字的二進(jìn)制位數(shù)。代表了計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的范圍。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系30/502.2.5

數(shù)值信息編碼_整數(shù)的表示法?

計(jì)算機(jī)中的整數(shù)分為正整數(shù)（不帶符號的整數(shù)）和整數(shù)（帶符號的整數(shù)）。?

（1）不帶符號的整數(shù)：?所有二進(jìn)制位全用來表示數(shù)的大小。?例如：無符號二進(jìn)制數(shù)10110110在機(jī)器內(nèi)的表示為：1

0

1

1

0

1

1

0表示范圍：8個二進(jìn)制

位：0~2

-81；

16個二進(jìn)制位：0~216-1；32個二進(jìn)制位：0~232-1；64個二進(jìn)制位：0~264-1。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系31/502.2.5

數(shù)值信息編碼_整數(shù)的表示法?

（2）帶符號的整數(shù)表示法–

最高位為符號為，用0和1區(qū)分正負(fù)；其他位表示數(shù)的大小。–

將機(jī)器內(nèi)存放的正負(fù)號數(shù)碼化的數(shù)據(jù)成為機(jī)器數(shù)。+91D-91D0

1

0

1

1

0

1

11

1

0

1

1

0

1

1符號位真值機(jī)器數(shù)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系32/502.2.5

數(shù)值信息編碼_整數(shù)的表示法帶符號的整數(shù)表示范圍：8個二進(jìn)制

位：

-27~2

-1；716個二進(jìn)制位：

-215~215-1；32個二進(jìn)制位：

-231~231-1；64個二進(jìn)制位：

-263~263-1

。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系33/502.3

非數(shù)值型數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系34/502.3

非數(shù)值信息編碼?

計(jì)算機(jī)是美國人發(fā)明的，因此計(jì)算機(jī)的字符集中自然包含了英文的26個字母。?

計(jì)算機(jī)要在全世界通用，必須采用公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)格式對字符、符號進(jìn)行編碼。?

常用的字符編碼有ASCII碼、BCD碼、漢字編碼。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系35/502.3.2

非數(shù)值信息編碼_BCD碼?

BCD碼（Binary-CodedDecimal）是每位十進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)來表示的編碼（壓縮BCD碼，而擴(kuò)展BCD碼用8位二進(jìn)制碼來表示）。十進(jìn)制數(shù)

0

1

2

3

4

5

6

7

898421碼

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001例如：十進(jìn)制數(shù)2005，其二進(jìn)制編碼為：0010

0000

0000

0101；其等值二進(jìn)制數(shù)：11111010101。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系36/502.3.1

非數(shù)值信息編碼_ASCII碼?

ASCII碼是美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼。(AmericanStandardCodeforInformationInterchange，編碼從0到127。字符空格十六進(jìn)制

十進(jìn)制20H

32P48‘0’

~

‘9’

30H

~

39H

48

~

57‘A’

~

‘Z’

41H

~

5AH

65

~

90‘a(chǎn)’

~

‘a(chǎn)’

61H

~

7AH

97

~

122控制字符：

0～31,127

（共33個）普通字符：

32～126

（共95個）每個字符占一個字節(jié)，用7位，最高位為0。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系37/502.3.1

非數(shù)值信息編碼_ASCII碼華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系38/502.3.1

非數(shù)值信息編碼_ASCII碼COMPUTER01000011

01001111

0100110101010000

01010101

0101010001000101

01010010computer01100011

01101111

0110110101110000

01110101

0111010001100101

01110010華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系39/502.3.3

非數(shù)值信息編碼_漢字編碼?

漢字的特點(diǎn)–

圖形文字；–

常用漢字多；–

形狀和筆畫差異很大；?

決定了漢字字符的編碼方案必須完全不同于西文的編碼方案；?

必須解決漢字的輸入編碼、存儲編碼、顯示和打印字符的編碼問題。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系40/502.3.3

漢字編碼_漢字處理轉(zhuǎn)換示意圖西輸入管理模塊輸入設(shè)備漢字庫漢字字形碼漢字機(jī)內(nèi)碼“CEF7”漢字輸入碼“Xi”漢字國標(biāo)碼“4E77”輸出設(shè)備西華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系41/502.3.3

漢字編碼_漢字輸入碼?

（1）輸入碼：外碼–

輸入碼是解決漢字輸入采用的編碼，如

“全拼”、“雙拼”、“五筆”、“智能ABC”等輸入編碼。–

雖然每一種輸入法對統(tǒng)一漢字的編碼各不相同，但經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)的編碼都是漢字機(jī)內(nèi)碼。–

哪種輸入碼最好，回答是“你熟練掌握的那種輸入碼就是最好的”。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系42/502.3.3

漢字編碼_國標(biāo)碼?

（2）國標(biāo)碼:–我國在1981年制定了《信息交換用漢字編碼字符集·基本集》作為國家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-80編碼字符集，稱為國標(biāo)碼–國標(biāo)碼是用于漢字信息處理系統(tǒng)之間或者與通信系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的代碼。它是為使系統(tǒng)、設(shè)備之間信息交換式采用統(tǒng)一的形式而制定的。–每個漢字采用雙字節(jié)表示。每個字節(jié)只用ASCII碼中的低7位，最高位為0。–GB2312-80規(guī)定，所有的國標(biāo)漢字和符號組成一個94*94的矩陣，該矩陣中的每一行稱為一個“區(qū)”，每一列稱為一個“位”。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系43/502.3.3

漢字編碼_國標(biāo)碼漢字的區(qū)位碼：區(qū)號（行）

+位號（列）國標(biāo)碼：區(qū)號和位號加上十進(jìn)制數(shù)32