信息技術(shù) 第一冊（五年制高職）教案 1.3.4 計(jì)算機(jī)中的信息編碼-文檔

.3.4計(jì)算機(jī)中的信息編碼編碼的概念在日常生活中隨處可見，例如，學(xué)生證上的學(xué)號是一個編碼，每張人民幣紙幣上都有一個編碼。這兩個編碼中的前者是往往用十進(jìn)制數(shù)表示，后者則是由十進(jìn)制數(shù)和英文字母混合而成。下面詳細(xì)介紹各種不同類型的信息在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制進(jìn)行編碼的方法。西文字符的編碼在微機(jī)中對字符進(jìn)行編碼，通常采用ASCII碼和Unicode編碼。（1）ASCII碼ASCII碼是AmericanStandardCodeforInformationInterchange（美國信息互換標(biāo)準(zhǔn)代碼）的簡稱，已經(jīng)被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）指定為國際標(biāo)準(zhǔn)，稱為ISO646標(biāo)準(zhǔn)，適用于所有拉丁文字字母。標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼采用7位二進(jìn)制數(shù)來表示所有的大寫和小寫字母、數(shù)字0到9、標(biāo)點(diǎn)符號，以及在美式英語中使用的特殊控制字符等128個字符。這128個字符可以分為95個可顯示/打印字符和33個控制字符兩類。在8個二進(jìn)制位中，ASCII采用了7位（b0~b6）編碼，空閑最高位b7常用作奇偶校驗(yàn)位。ASCII碼的字符編碼表共有24=16行，23=8列。低4位編碼b3b2b1b0用作行編碼，而高3位b6b5b4用作列編碼。標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼字符集見表1。表1標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼字符集低4位b3b2b1b0高3位b6b5b40000010100111001011101110000NULDLESP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2"2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB'7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;K[k{1100FFFS,〈L\l|1101CRGS-=M]m}1110SORS.〉N^n~1111SIUS/?O_oDEL表1中的每個字符對應(yīng)一個二進(jìn)制編碼，每個編碼的數(shù)值稱為ASCII碼的值，例如，字母A的編碼為1000001B，即65D或41H。由于ASCII碼只有7位，在用一個字節(jié)保存一個字符的ASCII碼時，占該字節(jié)的低7位，最高位補(bǔ)0?？梢钥闯觯瑪?shù)字0~9的ASCII碼的值范圍是48~59，大寫字母的ASCII碼的值范圍是65~90，小寫字母的ASCII碼的值范圍是97~122，其順序與字母表中的順序是一樣的，并且同一個字母的大小寫ASCII碼的值相差32。（2）Unicode編碼擴(kuò)展的ASCII碼所提供了256個字符，但用來表示世界各國的文字編碼顯然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要表示更多的字符和意義，因此又出現(xiàn)了Unicode編碼。Unicode是國際組織制定的可以容納世界上所有文字和符號的字符編碼方案。它為每種語言中的每個字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進(jìn)制編碼，以滿足跨語言、跨平臺進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換、處理的要求。Unicode編碼自1994年公布以來已得到普及，廣泛應(yīng)用于Windows操作系統(tǒng)、Office等軟件中。漢字的編碼漢字也是一種字符，也需要用二進(jìn)制進(jìn)行編碼才能被計(jì)算機(jī)接受。漢字是象形文字，有近60,000個左右的漢字，常用漢字就達(dá)7,000個左右。漢字的編碼處理較為復(fù)雜，需要對漢字信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，主要經(jīng)歷輸入、處理和輸出過程，具體處理的過程如圖3-6所示。首先是通過漢字輸入碼輸入漢字信息，計(jì)算機(jī)內(nèi)部通過統(tǒng)一的編碼將輸入碼轉(zhuǎn)換為漢字的機(jī)內(nèi)碼進(jìn)行存儲和處理，最后通過字形碼將漢字輸出顯示。因此，對漢字信息的處理過程實(shí)際上是各種漢字編碼間的轉(zhuǎn)換過程，主要包括：漢字輸入碼、漢字機(jī)內(nèi)碼、漢字地址碼、漢字字形碼。

圖1漢字信息處理系統(tǒng)的流程模型（1）漢字輸入碼漢字輸入碼是能通過鍵盤的字母、數(shù)字等直接把漢字輸入到計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的編碼，常見的輸入編碼方式有數(shù)字編碼、拼音碼、字形編碼、混合編碼。數(shù)字編碼是用數(shù)字串代表一個漢字進(jìn)行輸入，常用的是國際區(qū)位碼。區(qū)位碼是由區(qū)號（即行號）和位號（即列號）構(gòu)成，我們用4位十進(jìn)制數(shù)字表示一個區(qū)位碼，其中前2位表示區(qū)號，后2位表示位號。例如：“學(xué)”字的區(qū)號是49，位號是07，區(qū)位碼就是4907，用2個字節(jié)的二進(jìn)制表示為：0011000100000111。拼音碼是以漢字拼音為基礎(chǔ)，以漢字的漢語拼音或其一定規(guī)則的縮寫形式為編碼元素的漢字輸入碼。常用的有QQ輸入法、搜狗拼音、智能全拼、微軟拼音、紫光拼音等。字型碼是用漢字的形狀進(jìn)行編碼的漢字輸入碼。常見的有五筆輸入法?，F(xiàn)在，為了提升輸入的速度，不斷涌現(xiàn)出很多新的輸入法，如語音輸入、手寫輸入和掃描輸入。（2）漢字機(jī)內(nèi)碼漢字機(jī)內(nèi)碼，我們又稱為漢字存儲碼或者內(nèi)碼。當(dāng)使用不同漢字輸入碼將漢字輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)時，需要將漢字轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的漢字機(jī)內(nèi)碼進(jìn)行存儲、加工處理和傳輸。漢字機(jī)內(nèi)碼是漢字最基本的編碼，都是由0和1表示的。常用的漢字機(jī)內(nèi)碼的編碼方式有GB2312、BIG5、GBK、GB18030和國際標(biāo)準(zhǔn)字符集Unicode。（3）漢字地址碼

漢字地址碼是指漢字字庫中存儲漢字字形信息的邏輯地址碼。在漢字庫中，字形信息都是按一定順序連續(xù)存放的（一般按照標(biāo)準(zhǔn)漢字國標(biāo)碼中漢字的排列順序進(jìn)行存放），因此漢字地址碼絕大多數(shù)是連續(xù)有序的，且與漢字機(jī)內(nèi)碼有對應(yīng)關(guān)系，這樣漢字內(nèi)碼到漢字地址碼的轉(zhuǎn)換也相對比較簡單。（4）漢字字形碼漢字字形碼又稱為漢字字模，是存放漢字的字形信息的編碼，它也與漢字內(nèi)碼一一對應(yīng)，用于漢字的輸出或顯示。每個漢字的字形碼都從預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)的漢字庫中尋找得到。

漢字字形的描述有點(diǎn)陣字形和矢量表示法兩種。點(diǎn)陣字形法是把每個漢字都用一個16*16或24*24的點(diǎn)陣表示，通過每個排列的點(diǎn)的黑白顏色來描述一個漢字字型。矢量表示方式是通過曲線來描述漢字字形的輪廓特征，一般都采用數(shù)學(xué)方法描述漢字的輪廓曲線。數(shù)值編碼前面介紹了不同進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，對任何進(jìn)制的數(shù)值，其絕對值都可以轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，這樣其他進(jìn)制的數(shù)據(jù)就可以在計(jì)算機(jī)中表示了。在各種軟件編程語言中，數(shù)值型數(shù)據(jù)按存儲大小、表示形式與取值范圍的不同，又分為多種不同類型，比如數(shù)值型，浮點(diǎn)型（單精度型，雙精度型）和整型等。任何一個數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部都要被表示成二進(jìn)制數(shù)，該二進(jìn)制數(shù)叫作機(jī)器數(shù)，它是該數(shù)的真值。機(jī)器數(shù)有固定的位數(shù)，同時機(jī)器數(shù)是帶符號的，通常用最高位表示符號，0表示正，1表示負(fù)。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，機(jī)器數(shù)的表示方法有原碼、反碼和補(bǔ)碼三種，最常用的是原碼和補(bǔ)碼兩種，原碼表示法比較直觀，補(bǔ)碼表示運(yùn)算則比較簡單，在計(jì)算機(jī)中數(shù)值都是以補(bǔ)碼的方式存儲的。（1）原碼原碼表示法是在數(shù)值前面增加了一位表示符號位，符號位為0表示該數(shù)為正，符號位為1表示該數(shù)為負(fù)，正數(shù)該位為0，負(fù)數(shù)該位為1，其余位表示該數(shù)值的絕對值。如：真值為85和-85，其原碼為01010101和11010101。原碼表示法能比較直觀地表示機(jī)器數(shù)，但是原碼不能直接參加運(yùn)算。當(dāng)用原碼進(jìn)行乘除操作時，可取其絕對值（尾數(shù)）直接運(yùn)算，再按同號相乘除為正數(shù)，異號相乘除結(jié)果為負(fù)數(shù)的原則處理結(jié)果數(shù)的符號位即可，但對常用的加減運(yùn)算操作，使用原碼表示卻極不方便，有可能會出錯，需要借助于補(bǔ)碼。（2）反碼反碼表示法是正數(shù)的反碼是其原碼本身，而負(fù)數(shù)的反碼是在原碼的基礎(chǔ)上，符號位不變，其余各位取反。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用反碼表示法可以化減為加，一般用于設(shè)置環(huán)境變量。真值為85和-85，其反碼分別是01010101和10101010。（3）補(bǔ)碼計(jì)算機(jī)內(nèi)部，數(shù)值都是使用補(bǔ)碼來表示和存儲的。那什么是補(bǔ)碼呢？補(bǔ)碼表示法是正數(shù)的補(bǔ)碼是其原碼本身，而負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是在原碼的基礎(chǔ)上，符號位不變，其余各位取反，最后末位+1，即“反碼加1”。由此可以看出補(bǔ)碼是通