計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)與編碼

計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)與編碼

一、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位

1.數(shù)據(jù)：對(duì)事實(shí)、概念或者指令的i種表示形式，可以由人工或者自動(dòng)裝置進(jìn)行處

理。

(1)數(shù)據(jù)的形式：數(shù)字、文字、圖形或者聲音等。

(2)數(shù)據(jù)的分類：數(shù)值數(shù)據(jù)、非數(shù)值數(shù)據(jù)。

2.信息：經(jīng)過(guò)解釋賦予一定意義的數(shù)據(jù)。

(1)控制信息：指揮計(jì)算機(jī)的各種操作的指令。

(2)數(shù)據(jù)信息：計(jì)算機(jī)加工處理的對(duì)象。

注意：(1)計(jì)算機(jī)能識(shí)別和處理的只能是二進(jìn)制數(shù)。

(2)計(jì)算機(jī)中有人讀數(shù)據(jù)和機(jī)讀數(shù)據(jù)兩種狀態(tài)。

3.位：一個(gè)二進(jìn)制位稱為比特(bit),,以b表示。一位可以表示0和1兩種狀態(tài)。

位是數(shù)據(jù)的最小單位，

4.字節(jié)：八個(gè)二進(jìn)制位稱為字節(jié)(Byte),以B表示。

字節(jié)是數(shù)據(jù)處理卻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基本單位。

一個(gè)字節(jié)的8位二進(jìn)制自左至右羅列，最左邊為最高位，最右邊為最低位。

換算公式：

1KB=1024B

1MB=1024KB=1024X1024B

1GB=1024MB=1024X1024KB=1024X1024X1024B=1073741824B

5.字與字長(zhǎng)

(1)字：在計(jì)算機(jī)中做為一個(gè)單元進(jìn)行存儲(chǔ)、傳送等操作的一組字符或者一組二

進(jìn)制位稱為字(Word)。

(2)字長(zhǎng)：一個(gè)字中的字符數(shù)量或者二進(jìn)制的位數(shù)稱為字長(zhǎng)。

1

字長(zhǎng)決定計(jì)算機(jī)處理信息的速率，是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要性能指標(biāo)。

(3)字的組成：一個(gè)字由若干個(gè)字節(jié)組成。

二、字符及其編碼

1.字符集

字符：用來(lái)組織、控制或者表示數(shù)據(jù)的字母、數(shù)字及計(jì)算機(jī)能識(shí)別的其它符號(hào)。

字符集：為了某一目的而設(shè)計(jì)的一組互不相同的字符。

在微機(jī)系統(tǒng)中普遍采月的是有128個(gè)符號(hào)的鍵盤字符集，包括：

(1)10個(gè)十進(jìn)制數(shù)碼0-9

(2)52個(gè)大小寫英文字母

(3)32個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、專用符號(hào)、運(yùn)算符號(hào)

(4)34個(gè)控制符

2.字符編碼

字符編碼：規(guī)定用怎樣的二進(jìn)制編碼表示數(shù)字、字母和各種專用符號(hào)。

由于這是一個(gè)涉及世界范圍內(nèi)的有關(guān)信息表示、交換、處理、傳輸和存儲(chǔ)的基本問

題，因此都以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或者國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的形式頒布施行。

目前在微型機(jī)中普遍采用的字符編碼是ASCH碼。

ASCII是英文AmericanStandardCodeforInformationInterchange的縮寫，意為“美

國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼”。該編碼后被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì))采用，

作為國(guó)際通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼。

ASCH有7位版本和8位版本。

(1)7位ASCII碼

用七位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)字符，由于27=128,所以可表示128個(gè)不同的字符，其

中包括：數(shù)碼0~9,26個(gè)大寫英文字母，26個(gè)小寫英文字母以及各種運(yùn)算符號(hào)、標(biāo)點(diǎn)符

號(hào)及控制命令等。

注意：7位ASCH表示數(shù)的范圍是0?127

在微機(jī)中采用7位ASCII字符編碼時(shí)，最高位b7恒為零，因此，一個(gè)字符的ASC

2

n碼占一個(gè)字節(jié)位置。

(2)8位ASCII碼

使用8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，這樣可以表示256種字符。

當(dāng)最高位恒為。時(shí)，編碼與7位ASCII碼相同，稱為基本ASCII碼。當(dāng)最高位為1

時(shí)，形成擴(kuò)充ASCII碼。

通常，各國(guó)都把擴(kuò)充ASCII碼部份作為自己本國(guó)諾言字符代碼。

常用ASCII碼：

CRESCSP0AaDEL

二0001101001101101000000110000100000111000011111111

十132732486597127

十六0D1B203041617F

字符大小比較：按ASCII碼值的大小進(jìn)行比較。

CR(ESC<SP(空格)〈0〈......A<……a〈DEL

字符串大小比較：先比較第一個(gè)字符，若相同，再比較第二個(gè)字符，以此類推。

3.漢字編碼

我國(guó)于1981年頒布了〈信息交換用漢字編碼字符集一一基本集〉，即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

GB2312-80o

基本集中共采集漢字和圖形符號(hào)7445個(gè)，漢字6763個(gè)，分為兩級(jí)。

一級(jí)漢字有3755個(gè)，屬常用漢字，按漢字拼音字母順序羅列；

二級(jí)漢字為3008個(gè)，屬次常用漢字，按部首羅列。

圖形符號(hào)682個(gè)。

規(guī)定：一個(gè)漢字用兩個(gè)字節(jié)表示。

為了使中文信息與西文信息兼容，每一個(gè)字節(jié)的最高位用于區(qū)分漢字編碼或者是

ASCII字符編碼，因此漢字編碼每一個(gè)字節(jié)只用低七位。

此外，由于每一個(gè)字節(jié)的低7位中還有34個(gè)控制字符編碼，因此每一個(gè)字節(jié)只

能有128-34=94種狀態(tài)可用于漢字編碼。這樣兩個(gè)字節(jié)可以有94X94=8836種狀態(tài)。

3

（1）區(qū)位碼

GB2312-80基本字符集將漢字按規(guī)則排成94行，94歹山第一個(gè)字節(jié)用于表示區(qū)號(hào)，

第二個(gè)字節(jié)用于表示位號(hào)，因此，每一個(gè)漢字就有惟一的一個(gè)區(qū)號(hào)和一個(gè)位號(hào)，稱為漢

字的區(qū)位碼。

給定漢字編碼表中的一個(gè)區(qū)號(hào)（十進(jìn)制0「94）和位號(hào)（十進(jìn)制01-94）,則惟一

對(duì)應(yīng)一個(gè)漢字或者圖形符號(hào)。

例如：區(qū)號(hào)54,位號(hào)48（均為十進(jìn)制），對(duì)應(yīng)漢字為“中”。

區(qū)位碼的安排：

01~15區(qū)：各種字母、數(shù)字及圖形符號(hào)

16?55區(qū)：一級(jí)漢字

56~87區(qū)：二級(jí)漢字

區(qū)位碼是用十進(jìn)制數(shù)表示的國(guó)標(biāo)碼，即國(guó)標(biāo)BG2312-80中的區(qū)位編碼，也可稱為國(guó)

標(biāo)區(qū)位碼。

（1）國(guó)標(biāo)碼

將漢字區(qū)位碼的區(qū)碼和位碼分別用十六進(jìn)制數(shù)表示，然后再加之十六進(jìn)制數(shù)2022

形成。

例：“中”的區(qū)位碼為5448,表示成十六進(jìn)制3630,再加之2022,則它的國(guó)標(biāo)碼

為5650。

國(guó)標(biāo)碼的主要作用是用于統(tǒng)一不同的系統(tǒng)之間所用的不同編碼。通過(guò)將不同的系統(tǒng)

使用的不同編碼統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成國(guó)標(biāo)碼，不同系統(tǒng)之間的漢字信息就可以相互交換。

4.漢字內(nèi)碼

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)、加工處理、傳輸統(tǒng)一使用的代碼，簡(jiǎn)稱漢字內(nèi)碼或者機(jī)

內(nèi)碼。

不同系統(tǒng)使用的機(jī)內(nèi)碼可能不同，目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的漢字內(nèi)碼是將國(guó)標(biāo)碼的兩個(gè)

字節(jié)的最高位分別置為“1”形成。

即一個(gè)漢字在機(jī)器內(nèi)部占兩個(gè)字節(jié)，每一個(gè)字節(jié)的最高位恒為1。

漢字機(jī)內(nèi)碼=漢字國(guó)標(biāo)碼+8080H

=區(qū)位碼+2022H+8080H

4

=區(qū)位碼+AOAOH

加十六進(jìn)制8080H的目的是將表示漢字國(guó)標(biāo)碼的兩個(gè)字節(jié)的最高位分別置為“1”。

在計(jì)算機(jī)中，由于機(jī)內(nèi)碼的存在，輸入漢字時(shí)就允許用戶根據(jù)自己的習(xí)慣使用不同

的輸入碼，進(jìn)入系統(tǒng)后再統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成機(jī)內(nèi)碼存儲(chǔ)。

5.漢字外碼

為方便人工通過(guò)鍵盤鍵入漢字而設(shè)”的代碼稱為漢字輸入碼，又稱為漢字外碼。

(1)以國(guó)標(biāo)GB2312-80為基準(zhǔn)的區(qū)位碼、國(guó)標(biāo)碼

(2)以漢字拼音為基礎(chǔ)的拼音類輸入法

(3)以漢字拼形為基礎(chǔ)的拼形類輸入法

(4)以漢字拼音和拼形結(jié)合為基礎(chǔ)的音形類輸入法

(5)在電信業(yè)中通用的電報(bào)碼

6.漢字字形碼

是指漢字字庫(kù)中存儲(chǔ)的漢字字形的數(shù)字化信息。

漢字是一種象形文字，每一個(gè)漢字都可以看成是一個(gè)特定的圖形，這種圖形可以用

點(diǎn)陣來(lái)描述。

用點(diǎn)陣來(lái)表示漢字，以16x16點(diǎn)陣為例，表明一個(gè)漢字圖形有16行，每一行上有

16個(gè)點(diǎn)。一位二進(jìn)制可以表示點(diǎn)陣中一個(gè)點(diǎn)的信息，因此用兩個(gè)字節(jié)來(lái)存放每一行上的

16個(gè)點(diǎn)，并且規(guī)定某二進(jìn)制位值“0”表示對(duì)應(yīng)點(diǎn)為白，而“1”表示對(duì)應(yīng)點(diǎn)為黑。由此可

知，一個(gè)16x16點(diǎn)陣的漢字字形需要用2x16=32個(gè)字節(jié)來(lái)存放。其它點(diǎn)陣的漢字可以

此類推。

漢字字形點(diǎn)陣有：16X16、24X24、32X32點(diǎn)陣等。隨點(diǎn)陣數(shù)的不同，漢字字形碼

的長(zhǎng)度不同。例16X16點(diǎn)陣占32個(gè)字節(jié)，24X24點(diǎn)陣需72個(gè)字節(jié)。

漢字字形碼又稱為漢字輸出碼或者漢字發(fā)生器編碼。

7.漢字字模

字模：即漢字字庫(kù)中存放的漢字字形。字模與字形的概念沒有嚴(yán)格區(qū)別。

字?？煞譃樗误w字模、仿宋體字模、楷體字模、黑體字模。

5

字模按點(diǎn)陣大小可分為16X16點(diǎn)陣字模、24X24點(diǎn)陣字模等。點(diǎn)陣數(shù)越大，字形

質(zhì)量越高。

8.漢字字庫(kù)

漢字字庫(kù)：漢字字形數(shù)字化后，以二進(jìn)制文件的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，構(gòu)成漢字字

形庫(kù)或者漢字字模庫(kù)，簡(jiǎn)稱漢字字庫(kù)。

漢字字庫(kù)為漢字的輸出設(shè)備提供字形數(shù)據(jù)，漢字字形的輸出是將存儲(chǔ)在漢字字庫(kù)中

的相應(yīng)字形信息取出，送到所指定的漢字輸出設(shè)備上輸出。

字庫(kù)中漢字字形信息的存儲(chǔ)方法：

(1)整字存儲(chǔ)法

將漢字字形的點(diǎn)陣信息逐個(gè)字節(jié)存放在字形信息存儲(chǔ)器中，需要輸出時(shí)直接讀出。

(2)壓縮信息存儲(chǔ)法

采用信息壓縮辦法，只存儲(chǔ)漢字的壓縮信息，使用時(shí)再還原成字形信息。

漢字字庫(kù)存硬字庫(kù)和軟字庫(kù)之分。

(1)硬字庫(kù)

將漢字庫(kù)固化在ROM或者EPROM中，稱為硬字庫(kù)。

(2)軟字庫(kù)

將漢字庫(kù)存放在某種外設(shè)(軟、硬盤)中，稱為軟字庫(kù)。

要輸出一個(gè)漢字時(shí)，首先根據(jù)該漢字的機(jī)內(nèi)碼找出其字模信息在字庫(kù)中的位置，然

后取該漢字的字模信息作為圖形在屏幕上顯示或者打印機(jī)上打印輸出。

三、計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示

1.帶符號(hào)數(shù)的表示

用0表示正數(shù)，用1表示負(fù)數(shù)，使數(shù)的符號(hào)數(shù)字化，符號(hào)和數(shù)一起進(jìn)行存儲(chǔ)和運(yùn)算。

(1)符號(hào)位

位于數(shù)值最高位的左部，0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)。

如果用八進(jìn)制位表示一個(gè)有符號(hào)的整數(shù)，則最高位為符號(hào)位，具體表示數(shù)值的惟獨(dú)

七位,其最小數(shù)為(111為1111)2=(-127)10,最大數(shù)為(011數(shù)為1)2=+127O

如果用16進(jìn)制位表示一個(gè)有符號(hào)的整數(shù)，除去最高位的符號(hào)位外，具體表示數(shù)值

6

的惟獨(dú)15位，所能表示數(shù)的范圍為(-32767,+32767)

顯然，在表示一個(gè)數(shù)值時(shí)，使用的二進(jìn)制位數(shù)越多，其表示數(shù)值的范圍就越大。

例如：用八位二進(jìn)制數(shù)表示+50和-50

(+50)10=(00110010)2(-50)10=(10110010)2

用十六位二進(jìn)制數(shù)表示+513和-513

(+513)10=(0000001000000001)2(-513)10=(1000001000000001)2

顯然，用八位二進(jìn)制數(shù)無(wú)法表示513、-513。

(2)真值

真正表示數(shù)值大小的部份，并按普通書寫規(guī)則表示的原值。

(3)機(jī)器數(shù)

在計(jì)算機(jī)中使用的，連同數(shù)符一起數(shù)碼化了的數(shù)叫機(jī)器數(shù)。機(jī)器數(shù)表示的范圍由計(jì)

算機(jī)字長(zhǎng)決定。

如果數(shù)值越過(guò)機(jī)器所能表示的范圍，運(yùn)算就會(huì)因此出錯(cuò)而住手，稱為“溢出

例：用8位二進(jìn)制數(shù)表示+49和-49

十進(jìn)制數(shù)+49-49

真值+0110001-0110001

機(jī)器數(shù)0011000110110001

機(jī)滯數(shù)也有不同表示方法，常用的有三種，即原碼，補(bǔ)碼和反碼。

(1)原碼

用最高位表示數(shù)符，0代表正數(shù)，1代表負(fù)數(shù)，數(shù)值部份為真值的絕對(duì)值，這種表

示方法稱為原碼。

例：

十進(jìn)制+73-73+127-127+0-0

真值+1001001-1001001+1111111-1111111+0000000-0000000

原碼010010011100100101111111111111110000000010000000

由上可知，數(shù)值0在原碼中有兩種形式：兩種形式均當(dāng)0處理

[+0]=00000000[-0]=10000000

(2)反碼

正數(shù)的反碼和原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼是對(duì)該數(shù)的原碼除符號(hào)位外各位求反(即0變

7

1,1變0)。用數(shù)學(xué)式子表示如下：

例：(+50)10原碼=00110010反碼=00110010(相同)

(-50)10原碼=10110010反碼=11001101(不同)

[+0]反=[黑+0]=00000000

[-0]=10000000,[-01=11111111

Ift反

注意：一個(gè)數(shù)反碼的反碼是原碼本身。

(3)補(bǔ)碼

正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼則是該數(shù)的反碼未位加1。

例：(+50)10原碼=00110010=反碼=補(bǔ)碼

(-50)10原碼=10110010

反碼=11001101

補(bǔ)碼=11001110

[+0](=00000000

[-0]=[-0]+1=11111111+1=100000000=00000000

反

由于字長(zhǎng)限定為N位，因此最高位前面的1因表示不出來(lái)而丟失。從而保留下來(lái)的

結(jié)果與[+0]相同。所以計(jì)算機(jī)中普通都采用補(bǔ)碼進(jìn)行運(yùn)算。

補(bǔ)

注意:負(fù)數(shù)補(bǔ)碼的補(bǔ)碼等于該負(fù)數(shù)的原碼。即[[X]]=[X]

訃祚?

例：求下列數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼.

十進(jìn)制數(shù)+1-1+127-127+0-0

原碼000000011000000101111111111111110000000010000000

反碼000000011111111001111111100000000000000011111111

補(bǔ)碼000000011111111101111111100000010000000000000000

(4)各種碼的十進(jìn)制數(shù)范圍

二進(jìn)制數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)原碼反碼補(bǔ)碼

000000000+0+0+0

01111111127+127+127+127

10000000128-0-127-128

11111111255-127-0-1

范圍0~255-127^+127-127?+127-128^127

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2.小數(shù)點(diǎn)的表示

由于計(jì)算機(jī)只能識(shí)別0和1,所以采用約定的方式表示小數(shù)點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)中，小數(shù)

點(diǎn)通常有兩種表示法：定點(diǎn)表示法與浮點(diǎn)表示法。

（1）定點(diǎn)數(shù)

規(guī)定小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變，總是隱含在某個(gè)預(yù)定位置上。采用定點(diǎn)數(shù)表示法的計(jì)

算機(jī)稱為定點(diǎn)計(jì)算機(jī)。

定點(diǎn)純整數(shù)：將小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最低位之后（隱含，小數(shù)點(diǎn)不占二進(jìn)制位）。在

這種表示法中，符號(hào)位右邊的所有位數(shù)表示的是一個(gè)整數(shù)。格式如下：

符號(hào)位尾數(shù)

例：機(jī)器字長(zhǎng)16,符號(hào)位L數(shù)值位15

0111111111111111-4-111111111111111^+32767

定點(diǎn)純小數(shù)：將小數(shù)點(diǎn)固定在符號(hào)位之后，最高數(shù)值位之前（隱含，小數(shù)點(diǎn)不占二

進(jìn)制位）。在這種表示法中，符號(hào)位右邊的第一位是小數(shù)的最高位。格式如下：

符號(hào)位.尾數(shù)S

例：機(jī)器字長(zhǎng)16位，符號(hào)位1,數(shù)值位15

1000000000000001一.000000000000001-2-15

（2）浮點(diǎn)數(shù)

小數(shù)點(diǎn)位置不固定的數(shù)（位置浮動(dòng)），采用浮點(diǎn)數(shù)表示的計(jì)算機(jī)稱為浮點(diǎn)計(jì)算機(jī)。

浮點(diǎn)表示的普通表示形式為：

N=2PXS

其中：P——稱為階碼（含符號(hào)）

S一一稱為尾數(shù)（含符號(hào)）

2一一階碼的底（隱含的，不必浮現(xiàn)在數(shù)據(jù)表示中）

在計(jì)算機(jī)中表示一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)其結(jié)構(gòu)如下：

Pf階碼PSf尾數(shù)S

Pf：階符，即指數(shù)部份的符號(hào)位。

P：階碼，表示累次。

Sf：數(shù)符，即尾數(shù)部份符號(hào)位。

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S：尾數(shù)

注意：浮點(diǎn)數(shù)表示法要規(guī)定字的格式。

實(shí)際應(yīng)用中，階碼用補(bǔ)碼(或者移碼)表示成定點(diǎn)純整數(shù)，尾數(shù)用補(bǔ)碼(或者原

碼)表示成定點(diǎn)純小數(shù)。為了保證不損失有效數(shù)字，常對(duì)尾數(shù)進(jìn)行規(guī)格化處理，即保

證尾數(shù)部分最高位是1,而數(shù)的大小可以通過(guò)階碼進(jìn)行調(diào)整。

四、多媒體數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介

1.多媒體的概念

(1)媒體

存儲(chǔ)信息的實(shí)體，磁盤、光盤、存儲(chǔ)器等。

承載信息的載體，數(shù)值、文字、圖形、聲音、視頻、圖象

(2)多媒體

文、圖、聲像等多種信息同計(jì)算機(jī)融合在一起形成的信息傳播媒體。

硬件配置在原有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)上擴(kuò)充了：數(shù)字信號(hào)處理器、大容量光盤、觸摸式

屏幕、其它外圍設(shè)備，以多種形式表達(dá)、存儲(chǔ)和處理信息。

電視與信息系統(tǒng)的多媒體明顯區(qū)別：①被動(dòng)與主動(dòng)

②摹擬與數(shù)字

(3)多媒體信息

用多媒體傳播的信息

(4)多媒體系統(tǒng)

能產(chǎn)生、儲(chǔ)存、傳播多媒體信息的系統(tǒng)，