計算機中的信息表示

計算機中的信息表示2.1信息與信息技術(shù)

2.2信息在計算機中的表示

2.3數(shù)值信息的編碼

2.4文本信息的編碼

2.5聲音與圖形圖像信息的編碼（自學）第2頁,共66頁，2024年2月25日，星期天（1）信息是不確定性的減少或消除。

1948年，信息論的創(chuàng)始人香農(nóng)（Shannon）提出。（2）信息是控制系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)活動時，與外界相互作用、相互交換的內(nèi)容。

1950年，控制論的創(chuàng)始人維納（N.Wiener）提出。（3）信息是事物運動的狀態(tài)和狀態(tài)變化的形式。（4）信息是經(jīng)過加工的、能夠?qū)邮苷叩男袨楹蜎Q策產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)。2.1.1信息與數(shù)據(jù)第3頁,共66頁，2024年2月25日，星期天信息與數(shù)據(jù)1.信息(Information)是人們用于表示具有一定意義的符號的集合，這些符號可以是文字、數(shù)字、圖形、圖像、動畫、聲音、光等。信息是客觀事物屬性的反映。是經(jīng)過加工處理并對人類客觀行為產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式。

2.數(shù)據(jù)(Data)則是反映客觀事物屬性的記錄，是信息的具體表現(xiàn)形式，是指人們看到的和聽到的事實，是各種各樣的物理符號及其組合，它反映了信息的內(nèi)容，是信息在計算機內(nèi)部的表現(xiàn)形式。

信息是在自然界、人類社會和人類思維活動中普遍存在的一切物質(zhì)和事物的屬性。第4頁,共66頁，2024年2月25日，星期天數(shù)據(jù)是載體，信息是內(nèi)涵任何事物的屬性都是通過數(shù)據(jù)來表示的。數(shù)據(jù)經(jīng)過加工、處理之后，成為信息。而信息必須通過數(shù)據(jù)才能傳播，才能對人類有影響。

例如：數(shù)據(jù)1、3、5、7、9、11、13、15

它是一組數(shù)據(jù)，如果我們對它進行分析便可以得出它是一組等差數(shù)列，我們可以比較容易地知道后面的數(shù)字，那么它便是一條信息。它是有用的數(shù)據(jù)。.

數(shù)據(jù)1、3、2、4、5、1、41。它不能告訴我們?nèi)魏螙|西，故它不是信息。概括上面所說就是:信息=數(shù)據(jù)+處理第5頁,共66頁，2024年2月25日，星期天信息的主要特性

不滅性

可傳遞性和共享性

知識性

時效性

依附性

可處理性

第6頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

1.下列敘述中，其中（）是錯誤的。A．信息可以被多個信息接收者接收并且多次使用B．信息具有時效性特征C．同一個信息可以依附于不同的載體D．獲取了一個信息后，它的價值將永遠存在2.在朝鮮戰(zhàn)爭即將爆發(fā)的時候，藍德公司向美國政局高價兜售一份調(diào)查報告沒被理會，戰(zhàn)后美國政府分文未花就得到該報告，這體現(xiàn)了信息的()。A．價值性 B．可偽性

C．具有可傳遞性D．具有時效性第7頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

3.關(guān)于信息，下列說法正確的是（）A、信息可以不依賴于載體而獨立存在B、信息是發(fā)展到21世紀才出現(xiàn)的C、兩個人在進行交談或討論也是在互相傳遞信息D、同一條信息對所有人都有相同的價值4.名著《紅與黑》被不同的人從圖書館里借閱，網(wǎng)上登載的文章被數(shù)以千計的人不斷點擊查看，，這說明信息具有（）A、可壓縮性 B、共享性C、時效性 D、不完全性第8頁,共66頁，2024年2月25日，星期天5.當神舟7號成功發(fā)射時，通過電視、網(wǎng)絡(luò)或其他途徑觀看直播的人數(shù)超過了5億，從信息的一般特征來分析此例，下列說法不恰當?shù)氖牵ǎ〢、信息可以通過不同的載體形式被存儲和傳播B、信息是可以共享的C、信息不能獨立存在，需要依附于一定的載體D、信息可以衍生出無限的信息第9頁,共66頁，2024年2月25日，星期天2.1.2信息資源

信息資源：

是信息和資源兩個概念整合而衍生出的新概念。是信息世界中對人類有價值的那一部分信息，是附加了人類勞動、可供人類使用的信息。構(gòu)成信息資源的要素：信息、人、符號、載體。信息資源的特點：可再生性、可共享性。信息資源的分類：潛在的和現(xiàn)實的；現(xiàn)實的信息資源的分類：口語的、體語的、實物的、文獻的、數(shù)字的（數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)信息資源）。第10頁,共66頁，2024年2月25日，星期天2.1.3信息技術(shù)

信息技術(shù)(InformationTechnology，IT)是指與信息的產(chǎn)生、獲取、處理、傳輸、控制和利用等有關(guān)的技術(shù)。這些技術(shù)包括計算機技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新型元器件技術(shù)、光電子技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體技術(shù)等，其中計算機技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)是它的核心技術(shù)。

第11頁,共66頁，2024年2月25日，星期天2.1.4信息化社會

1992年，當時的參議員、前任美國副總統(tǒng)阿爾·戈爾提出美國信息高速公路法案1993年9月，美國政府宣布實施一項新的高科技計劃――“國家信息基礎(chǔ)設(shè)施”（NationalInformationInfrastructure，簡稱NII），旨在以因特網(wǎng)為雛形，興建信息時代的高速公路――“信息高速公路”，使所有的美國人方便地共享海量的信息資源。第12頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

信息高速公路的基本要素

(1)信息高速通道。能覆蓋全國的以光纖通信網(wǎng)絡(luò)為主的，輔以微波和衛(wèi)星通信的數(shù)字化大容量，高速率的通信網(wǎng)。

(2)信息資源。把眾多的公用的、未用數(shù)據(jù)、圖像庫連接起來，通過通信網(wǎng)絡(luò)為用戶提供各類資料，影視，書籍，報刊等信息服務(wù)。(3)信息處理與控制。主要是指通信網(wǎng)路上的高性能計算機和服務(wù)器，高性能個人計算機和工作站對信息在輸入/輸出，傳輸，存儲，交換過程中的處理和控制。(4)信息服務(wù)對象。使用多媒體經(jīng)濟，智能經(jīng)濟和各種應(yīng)用系統(tǒng)的用戶進行相互通信，可以通過通信終端享受豐富的信息資源，滿足各自的需求。第13頁,共66頁，2024年2月25日，星期天信息化社會

信息化是指信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟和社會各個領(lǐng)域的發(fā)展中的作用日益增強、并發(fā)揮著主導的作用，使經(jīng)濟運行效率、勞動生產(chǎn)率、企業(yè)核心競爭力和人民生活質(zhì)量達到全面提高的過程。

高速網(wǎng)絡(luò)共享各行各業(yè)的信息教育、醫(yī)療、娛樂、商業(yè)第14頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

計算機中的信息是用二進制表示的。因為：電路簡單，物理上容易實現(xiàn)，可靠性高。運算簡單，通用性強（0+0=0,1+1=10,1+0=0+1=1）在計算機中只能識別二進制數(shù)碼信息，因此，一切字母、數(shù)字、符號等信息都必須用二進制特定編碼來表示；信息才能傳送、存儲和處理2.2信息在計算機中的表示第15頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

數(shù)制：是指表示數(shù)值的方法，有進位計數(shù)制和非進位計數(shù)制進制：按照進位的原則進行計數(shù)的數(shù)制稱為進位計數(shù)制，簡稱“進制”。數(shù)碼：一組用來表示某種數(shù)制的符號基數(shù)：數(shù)制所使用的數(shù)碼個數(shù)，常用R表示，稱R進制位權(quán)：指數(shù)碼在不同位置上的權(quán)值。其大小是以基數(shù)R為底，數(shù)碼所在位置的序號為指數(shù)的整數(shù)次冪。2.2.1數(shù)制的概念第16頁,共66頁，2024年2月25日，星期天1）使用固定個數(shù)的數(shù)碼表示數(shù)值的大小。數(shù)碼的個數(shù)R稱為該數(shù)制的基數(shù)，最小數(shù)碼是0，最大數(shù)碼是“R-1”。2)逢R進一。例如十進制數(shù)是由0~9十個數(shù)字符號組成，基數(shù)為10，逢10進1。3)采用位權(quán)表示法。位權(quán)值的大小是以基數(shù)R為底、數(shù)碼所在位置的序號為指數(shù)的整數(shù)次冪。

例如：十進制數(shù)135.69按權(quán)展開可表示為

135.69

1

102

3

101

5

100

6

10

1

9

10

2進位計數(shù)制的基本特點：第17頁,共66頁，2024年2月25日，星期天例1、在十進制數(shù)中，358.72可表示為：

358.72=3×102+5×101+8×100+7×10-1+2×10-2例2、在二進制數(shù)中，1011.01可表示為：

1011.01==1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2

任何一種數(shù)制表示的數(shù)都可以寫成按位權(quán)展開的多項式之和。第18頁,共66頁，2024年2月25日，星期天常用的進位計數(shù)制十進制二進制十六進制八進制第19頁,共66頁，2024年2月25日，星期天十進制二進制八進制十六進制基數(shù)

數(shù)字符號100-920,180-7160-9,A-F示例100D100B100O100H第20頁,共66頁，2024年2月25日，星期天書寫規(guī)則(1)在數(shù)字后面加寫相應(yīng)英文字母作為標識：

B(Binary)--二進制1100可表示為1100BO(Octonary)--八進制172可表示為172OD(Decimal)--十進制95可表示為95DH(Hexadecimal)--十六進制6FA2可寫成6FA2H(2)在括號外面加數(shù)字下標：

(100)2--二進制(100)8--八進制

(100)10--十進制(100)16--十六進制第21頁,共66頁，2024年2月25日，星期天不同數(shù)制間數(shù)的轉(zhuǎn)換R進制數(shù)十進制數(shù)R進制數(shù)十進制數(shù)二、八、十六進制之間的轉(zhuǎn)換第22頁,共66頁，2024年2月25日，星期天示例：

(1110.1)2=1×23+1×22+1×21

+0×20+1

×2-1=8+4+2+0+0.5 =(14.5)10

(a12f.28)16=10×163+1×162+2×161

+15×160

+2

×16-1

+

8×16-2

=(41263.15625)10R進制數(shù)=>十進制數(shù)位權(quán)法：把R進制數(shù)按位權(quán)展開求和思考：12.56O,12A.BH如何換算成十進制?101AH=1

163+0162

+1

161+10

160

＝4106D第23頁,共66頁，2024年2月25日，星期天十進制=>R進制

整數(shù)轉(zhuǎn)換小數(shù)轉(zhuǎn)換第24頁,共66頁，2024年2月25日，星期天結(jié)果：144余數(shù)法：除基數(shù)取余法，連續(xù)除以基數(shù)，并取其余數(shù)，直到商為零，將所得余數(shù)倒序排列即可示例：100->八進制十進制整數(shù)=>R進制整數(shù)1008412841810

16110E(14)1666

結(jié)果：6E0第25頁,共66頁，2024年2月25日，星期天結(jié)果為：1100001示例：97->二進制972481224021202602302112

01第26頁,共66頁，2024年2月25日，星期天進位法：乘基數(shù)取整，連續(xù)乘以基數(shù)，并取其整數(shù)，直到積為零或達到所要求的精度時，將所得整數(shù)正序排列即可示例：0.375=>二進制

結(jié)果：0.011

0.375×2

0.750取整數(shù)

0.75×2

1.50

0.5×2

1.0十進制小數(shù)=>R進制小數(shù)97.375D=1100001.011B第27頁,共66頁，2024年2月25日，星期天二進制數(shù)十進制數(shù)000000011000000102000000113000001004000001015000001106000001117000010008000010019000010101000001011110000110012000011011300001110140000111115

……

…二、八與十六進制之間的轉(zhuǎn)換第28頁,共66頁，2024年2月25日，星期天二、八與十六進制之間的轉(zhuǎn)換

二進制與十六進制

4位二進制數(shù)

1位十六進制數(shù)二進制與八進制

3位二進制數(shù)

1位八進制數(shù)第29頁,共66頁，2024年2月25日，星期天二進制

八進制一位拆三位整數(shù)部分從右向左三位并一位小數(shù)部分從左向右三位并一位示例：100 101 110 111 .0111004217654.34()8

不足3位補零。示例：3

5.2101011.010第30頁,共66頁，2024年2月25日，星期天一位拆四位二進制

十六進制

整數(shù)部分從右向左四位并一位小數(shù)部分從左向右四位并一位示例：

100010100101.111111005A8.F8421

不足4位補零。C第31頁,共66頁，2024年2月25日，星期天例:將（741.566）8

轉(zhuǎn)換成為二進制數(shù)

例:將（5A.B8）16

轉(zhuǎn)換成為二進制數(shù)

（741.566）8=（111100001.101110110）2（5A.B8）16=（01011010.10111000）2第32頁,共66頁，2024年2月25日，星期天輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)值十/二進制轉(zhuǎn)換西文

ASCII碼漢字

輸入碼/機內(nèi)碼聲音/圖像

模/數(shù)轉(zhuǎn)換二/十進制轉(zhuǎn)換數(shù)值西文字形碼西文漢字字形碼漢字數(shù)/模轉(zhuǎn)換聲音/圖像內(nèi)存計算機中的一切信息（包括數(shù)值、字符、圖像、圖形、指令、動畫等）的存放、處理、傳送都采用二進制形式第33頁,共66頁，2024年2月25日，星期天信息的存儲單位

位(bit)

簡記b，也稱比特，是計算機存儲數(shù)據(jù)的最小單位。

字節(jié)(byte)

1B=8bit

計算機中，字節(jié)是表示信息含義的最小單位，即以字節(jié)為基本單位來解釋信息。

第34頁,共66頁，2024年2月25日，星期天其他單位

KB

千字節(jié)

MB

兆字節(jié)

GB吉字節(jié)

TB太字節(jié)

PB

拍字節(jié)第35頁,共66頁，2024年2月25日，星期天1KB=1024B

lMB=l024KB=210KB=220B1GB=l024MB=210MB=220KB=230B1TB=1024GB=210GB=220MB=230KB=240B1PB=1024TB=210TB=220GB=230MB=240KB=250B第36頁,共66頁，2024年2月25日，星期天……位字，字長字節(jié)（8位）

字是計算機進行數(shù)據(jù)處理時,一次存取、加工和傳送的一組二進制位。它的長度叫字長。第37頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

符號位的表示

計算機中數(shù)據(jù)的符號也是用二進制表示的，正數(shù)用0表示，負數(shù)用1表示2.3數(shù)值信息的編碼第38頁,共66頁，2024年2月25日，星期天機器數(shù)

把一個數(shù)據(jù)連同其符號在機器中的表示加以數(shù)值化，這樣的數(shù)據(jù)稱為機器數(shù)。一般用最高位來表示符號。正數(shù)用0表示，負數(shù)用1表示第39頁,共66頁，2024年2月25日，星期天即：+9701100001機器數(shù)01100001+97

符號位真值機器數(shù)/真值11100001-97

機器數(shù)所代表的數(shù)稱為真值第40頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

機器數(shù)在計算時必須考慮符號位的處理，為了便于運算，數(shù)有三種表示方法

原碼反碼補碼

第41頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

原碼

原碼就是機器數(shù),最高位為符號位，數(shù)值部分是原數(shù)的絕對值

反碼

正數(shù)的反碼和原碼相同，負數(shù)的反碼是對其原碼除符號位外各位求反（0變1，1變0）

補碼

正數(shù)的補碼和原碼相同，負數(shù)的補碼是對其反碼最后一位加1帶符號整數(shù)的編碼第42頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

原碼原碼就是機器數(shù)，最高位為符號位，數(shù)值部分是原數(shù)的絕對值00000001假定一個數(shù)在機器中占用8位[+1]原=[+0000001]原=00000001[-1]原=[-0000001]原=10000001[+127]原=[+1111111]原=01111111[-127]原=[-1111111]原=11111111注意：數(shù)字0的表示有二種原碼形式：[+0]原=[+0000000]原=00000000[-0]原=[-0000000]原=100000001000000101111111111111110000000010000000第43頁,共66頁，2024年2月25日，星期天(2)反碼正數(shù)的反碼和原碼相同，負數(shù)的反碼是對該數(shù)的原碼除符號位外各位求反000000011111111001111111100000000000000011111111假定一個數(shù)在機器中占用8位[+1]反=[+0000001]反=00000001[-1]反=[-0000001]反=11111110[+127]反=[+1111111]反=01111111[-127]反=[-1111111]反=10000000注意：數(shù)字0的表示有二種反碼形式：[+0]反=[+0000000]反=00000000[-0]反=[-0000000]反=11111111第44頁,共66頁，2024年2月25日，星期天(3)補碼正數(shù)的補碼與原碼相同，負數(shù)補碼則先對該數(shù)的原碼除符號外各位取反，然后末位加１0000000111111111011111111000000100000000假定一個數(shù)在機器中占用8位[+1]補=[+0000001]補=00000001[-1]補=[-0000001]補=11111111[+127]補=[+1111111]補=01111111[-127]補=[-1111111]補=10000001而對于數(shù)字0的補碼表示只有一種形式：[+0]補

=[-0]補

=00000000第45頁,共66頁，2024年2月25日，星期天+97

原碼反碼補碼-97

原碼反碼補碼假定一個數(shù)在機器中占用8位011000010110000101100001111000011001111010011111第46頁,共66頁，2024年2月25日，星期天可以將減法運算轉(zhuǎn)化為加法運算來完成數(shù)的符號位可參與運算兩數(shù)和(差)的補碼等于兩數(shù)的補碼之和(差)

補碼運算具有如下優(yōu)點第47頁,共66頁，2024年2月25日，星期天帶符號實數(shù)的編碼

在計算機中表示小數(shù)時根據(jù)其小數(shù)點位置是否固定，分為：定點表示法浮點表示法第48頁,共66頁，2024年2月25日，星期天定點表示法

約定小數(shù)點隱含地固定在某個位置不變，為了方便，把小數(shù)點規(guī)定在數(shù)的最前面或最后面。即把所有數(shù)化為純小數(shù)或純整數(shù)對待浮點表示法

小數(shù)點的位置可以改變的表示數(shù)的方法。第49頁,共66頁，2024年2月25日，星期天數(shù)的定點表示0101000010001010定點小數(shù)：定點整數(shù)：符號位隱含小數(shù)位(+0.625)符號位隱含小數(shù)位(-10)第50頁,共66頁，2024年2月25日，星期天數(shù)的浮點表示

尾數(shù)=0.112233

×1040.0001101B=0.1l01×2-11

1122.33=1.12233×103=11.2233×102階碼部分階符階碼尾數(shù)部分數(shù)符第51頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

計算機處理的信息除了數(shù)值數(shù)據(jù)以外，還有其他大量的非數(shù)值數(shù)據(jù)，非數(shù)值數(shù)據(jù)中主要是字符數(shù)據(jù)。由字符數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)值數(shù)據(jù)，最好的方法就是為字符編碼，即對字符進行編號。

2.4文本信息的編碼每一個字符有一個唯一的編碼。編碼的方法：

確定有多少字符需要進行編碼對每一個字符進行編號第52頁,共66頁，2024年2月25日，星期天西文字符的編碼ASCII碼—美國標準信息交換代碼AmericanStandardCodeforInformationInterchange采用一個字節(jié)編碼，可表示256種不同的字符。第53頁,共66頁，2024年2月25日，星期天范圍128-255,共128種

標準ASCII0范圍0-127,共128種最高位為0的編碼擴展ASCII1最高位為1的編碼表2.1表2.2第54頁,共66頁，2024年2月25日，星期天西文字符在排序或比較大小時是根據(jù)它們的ASCII大小來確定的大小寫字母的ASCII值不一樣大寫字母的ASCII值<小寫字母的ASCII值第55頁,共66頁，2024年2月25日，星期天字符十六進制十進制空格

20H32‘0’～‘9’30H

～39H48～57‘A’～‘Z’41H

～5AH65～90‘a(chǎn)’～‘z’61H

～7AH97～122BS（退格）8H8CR（回車）DH13LF（換行）AH1041

0100

000101000001A第56頁,共66頁，2024年2月25日，星期天漢字的編碼

漢字輸入碼漢字國標碼漢字機內(nèi)碼漢字輸出碼第57頁,共66頁，2024年2月25日，星期天漢字輸入碼