《大学计算机基础》2.1数据与信息

2.1数据与存包

数据与信息导3三

数据

数据是一个广义的概念，它涉及事

物的表示形式，是构成信息和知识的原

始材料。

在计算机科学中一切能被计算机接收和处理

的物理符号都称为“数据”。

它们是存储在计算机媒体上的物理符

号的集合。

数据按性质可以分为模拟数据和数字数据两大类。

模拟数据指在某个区间内连续变化的值。数字数据

指离散的值。「

数据也可以按类型分为数

值型数据和非数值型数据。

数值型数据可以参与算术运算，数值型数据

可以是十进制数、二进制数、八进制数和十六进

制数等。

非数值型数据不能参与算术运算。

2信息

信息是一个既抽象又复杂的概念，它

是一种消息，是有意义的数据关联排列的

结果。信息通常由意义和符号组成，以文

字或声音、图像的形式来表现。从广义上

来看，信息是对数据加工处理后得到的有

用知识。信息来源于数据，数据是信息的

具体表现形式，数据是物理性的，信息是

观念性的。

3数据处理

把杂乱无章的数据加工成为有意义、有价值的信

息的过程，称为“数据处理”。

数据处理的内容主要包括：收集数据，存储数据，

对数据分类、统计、查找、传输与维护等。

IJ

信息化与国家信息化体系

信息化的内涵为：它是

计算机、通信和网络技术的

现代化；是从物质生产占主

导地位的社会向信息产业占

主导地位的社会转变的发展

过程，是从工业社会向信息

社会演进的过程。/

信息化系统是为支持决策和组织控制而收集、处理、

存储、分配信息的一组相互关联的信息组件，是用于

解决挑战、基于信息技术的组织管理方案。

一个基于计算机的信息化系统是以计算机软件

硬件和通信等技术为核心的人机系统。,

对信息化和国家信息化定义为：“信

息化是指培育、发展以智能化工具为代

表的新的生产力并使之造福于社会的历

史过程。国家信息化就是在国家统一规

划和组织下，在农业、工业、科学技术、

国防及社会生活各个方面应用现代信息

技术，深入开发广泛利用信息资源，加

速实现国家现代化进程。”

实现信息化就要构筑和

完善6个要素（开发利用信

息资源，建设国家信息网络,

推进信息技术应用，发展信

息技术和产业，培育信息化

人才，制定和完善信息化政

策）的国家信息化体系。

Bi

信息的单位

►2.1.2u

1）位

位（Bit）是二进制数位（Binary

Digit）的缩写，在计算机科学中Bit指二进

制的一个数位，是计算机信息的最小储存

单位。位可以表示“0”，也可以表示“1”。

口字节

字节（Byte）是在信息技术和数码技术中用于表示信

息的基本储存单位或数量单位。字节是若干个二进制位的

组合。一个字节通常由8个二进制位组成，即1Byte=8

Bito

一个字节信息可以表示数字或字符。一个字节所表示

的信息是由所使用的编码方案决定的。

不同的编码方案可能用一个或多个字节来表示一

个数字，或一个符号，或者一幅图像中的一个色点。

计算机储存百来度量的,

常用的度量单位

1KB=210B=1024B

1MB=220B=1024KB

1GB=230B=1024MB

1TB=240B=1024GB

3.字

在计算机中，作为一个整体被传送和运

算的一串二进制代码叫一个计算机字，简称

字（Word）。一个字所含的二进制位数称

为字长，通常1Word=nByte。

字长是衡量计算机运算速度和性能

的一个重要指标。

在计算机内部，人们利用^

序的形式向计算机发出的指令

是通过“0”和“曾两个数码组

成的机器语言来实现的。

》计算机中数的编码

在计算机中表示一个数值型数据时，需要指定

数的长度、指定数的符号和约定小数点的表示形式。

数的长度

数的长度指用一个十进制数表示一个数值所占

用的实际位数。

数的符号

在计算机中通常用数的最高位（左边第一

位）表示数的正负号，约定用“0”表示正数，

I用“1”表示负数。

小数点的表示

在计算机中表示数值型数据时，

其小数点的位置是隐含的，即约定小

数点的位置。

(4)I数的编码

计算机科学中把以

编码形式表示的一个数,

称为“机器数”。

机器数有两个特点:

①」机器数的位数固定，能表示的数值范围受到位数限制。

由于机器数受字长的限制，当计算机运算结果超过机器数所能

表示的范围，就会产生“溢出（Overflow）”。

②J用“0”表示正数，用“1”表示负数。

在计算机中通常是把最高位（左边第一位）作

为符号位，其余作为数值位。

因此，机原码是用最高

器数是连同数位（左边第一位）表示

据符号一起数数值的符号位，其余各

字化了的数据.位表示该数值的绝对值。

其中符号位为。时，表

机器数所［示该数值为正，符号位/

对应的原值称I为1时，表示该数值为

为“真值”。负。

因此，机器数是连同数据符号一起数字化了

的数据。

机器数所对应的原值称为“真值”。，

原码是用最高位（左边第一位）

表示数值的符号位，其余各位表示该数值

的绝对值。其中符号位为。时，表示该数值

为正，符号位为1时，表示该数值为负。

位数位数

图2-1-1机器数与数据符号

反码--是砥二伞数求反。其中，：1的反

码与原码相同；对于负数，反码保毓J符号

位不变，其余各位全部取反.

由于计算机中机器数值范围受到位数R

是有限字长的数字系统。当一定数位的计数器

在计满后会产生溢出，又从头开始计数，属于

有模运算。产生溢出时的量就是“模”。

计算机中将X对模M的补数称为X的补码。

二进制补码的加法规则：将两个二进制补码表示

的数相加，要求两个数以及结果有着相同的长度，其

余算法与二进制表示法一致。

<2-1-1使用4位长模式的2的补码

记数法系统

位模式表示的数（十进制）位模式表示的数（十进制）

011171111-1

011061110-2

010151101-3

010041100-4

001131011-5

001021010-6

000111001-7

000001000-8

图2-1-2

2〉计算机中字符的编码（ASCII码）

通常把字母、标点符号、特殊符号以及数字符

号，通称为“字符”。

字符首先要转换成二进制编码形式（如ASCH码）

、后，计算机才能对其处理。

ASCH码分为基本ASCH码和扩充ASCH码（EASCH码）。

基本ASCH码用7位二进制数（或最

高位为。的8位二进制数）来表示字符。

8位二进制数中的最高位（左边第一位）

用于奇偶校验位，检查信息传递过程中是否出错。

所以，基本ASCH码采用其余7位从0~7位进行编

码组合，用7个二进制位表示一个字符。

0~7的编码范围为000000007）1111111,相应的十进制数为0~127,共

表示128个字符。

A—r.十,一

10个数字——0-9,二进制为：

00110000-00111001，相应的十进制为48~57。

52个英文字母—大写字母A一乙二进制

为：01000001-01011010,相应的十进制数为

65~90；小写字母2~乙二进制为：

01100001-01111010,相应的十进制数为

一个字符所在列代码的前三位接所在行代码的后四

位，就是该字符的ASCH码。

各类字符的ASCH码值

大小比较一般有如下规律:

利用

ASCH空格〈标点符号〈数字V

码值可以比较字大写字母〈小写字母

符的大小。

表2-1-2基本ASCH码字符集

前3位

b6b5b4

000001010Oil100101110111

后4位

b3bzb/o

1

0000NULDLESP0@p1p

0001SOHDC1*!1AQaq

0010STXDC22BRbr

0011ETXDC3#3CScs

0100EOTDC4$4DTdt

0101ENQNAK%5EUeu

0110ACKSYN&6FVfV

0111BELETB7GWgw

1000BSCAN(8HXhX

1001HTEM)9IYiy

1010LFSUB**•JZjz

1011VTESC+*K[k{

1100FFFS<L\11

1101CRGS-=M1m)

1110SORS>N\n—/

9

1111SIUS/*O—0DEL

<(2)EASCIIR

EASCII（ExtendedASCII,扩充美国标准信息

交换码）是将ASCH码由7位扩充为8位。

EASCH的内码由0到255共256个字符组成,

可表示28=256种字符和图形符号。

用ASCH码组成的文件，称为“文本文件”，

其扩展名为.TXT。

3）计算机中汉字的编码

汉字编码通常采用两个高位（左边第一位）为

1的ASCH码表示一个汉字。即用两个字节表示一

个汉字。

1)

）汉字输入码

辅助存储器。它们设置在主机外部，又称外存。

音码输入按照汉字读音对

声母符号和韵母符号进行编码，其

重码率较高。常用的输入法有“全

拼”、“智能ABC”、“微软拼音”

等。

7

形码输入——根据汉字字形的各部分特性和它们之

间的结构特征进行编码。常用的输入法有“五笔字型”

等。

音形码输入——根据汉字的声母、韵母、部首及笔形、

字义等结合进行编码。常用的输入法有“自然码”等。

数字码输入——采用GB2312—80对汉字和符号

编码，使用4个数字键(0-9)的组合输入汉字、字符、

数字、图形符号等。

GB2312—80是一个简体中文字符集的中国国家标准

I中国国家标准总局又发布了基本集的

扩充集GB18030—2000和基本集的繁体字

版本GB/T12345—90辅助集等汉字标准代

■码。

\

2!

7，汉字国标码

“国标码”是国家标准代码的简称。西文字符在

计算机内部采用一个字节，每个字节用7位，该字节最

高位(b7)是用做奇偶校验，一般置0。汉字国标码

采用两个字节表示一个汉字，每个字节用7位，最高位

(b7)一般置0。

立汉字机内码

机内码使得众多不同的汉字外码在计算机内部

实现了统一表示，即一个汉字可以有多种输入码u

但在计算机内部只有一种储存形式。4

b7beb5b4b3b2blb（）

0XXXXXXX

图2-1-3西文字符的表示

图2-14汉字的表示

（4）汉字交换码

汉字交换码是为了在不同汉字系统之间准确无误

地交换汉字信息而制定的汉字信息交换统一编码。

C7

GB2312—80对所收录汉字进行“分区”处理，

把汉字或图形符号存放在一个“图形字符代码表”

中。

“图形字符代码表”由94个区组成，每个区含有94个

汉字/符号。这种表示方式也称为区位码。

区的编号为01~94,位的编号为01~94。“位”

表示某个汉字在所属“区”中的具体位置。

**Moon.

“区”与“位”构成一个二维坐标，一旦掷

到一

个汉字在表中的坐标，就能找到该汉字的编码；

或根据一个“区号”和“位号”就可以唯一确定

汉字或图形符号。

16~55区——存放一级汉字3755个，按拼音排序

例如，“啊”字是GB2312—80中的第一个汉字，

它的区位码就是1601。

56~87区——存放二级汉字3008个,

按部首/笔画排序。7

（5）汉字字形码

汉字字形码是对汉字的形状进行二进制编码,

主要用来显示或打印汉字。汉字是一种方块字，

每个字占据同样的空间。

在计算机科学中是使用“点阵”来描述图形

符号和汉字形状的。一个汉字可以看做一个二

维图形，把一个汉字离散成若干网点，每一个

网点用一个二进制位表示，从而构成了该汉字

的一个点阵。

利用点阵描述一个汉

字可以用24X24点阵表

示，每行24个位（3字

节）,共24X3=72字节；

可以用16X16点阵表示，

每行16个位（2字节）

共16X2=32字节。

在计算机中汉字字形的集合称为“汉字

库”，又叫“汉字字模库”。

汉字库中储存有GB2312—80中7445个汉字和图形

等符号。汉字库分软字库和硬字库：

硬字库——以硬件的形式插入

机器扩充槽。

汉字库又分为显示字库和打印字库。

2.2封算机偏悠技术一^^

2.2.1计算机编码与进位计数

制

通常把数的表达、记写和命名

方法，称为“计数”。对同一个数

采用的各种不同记写方法和命名方

法，称为“数制”，数制是表示数

的方法和规则。

进位计数制

*Moorr**

»把一组特定的符号按先后顺序抖以U起来；

低位向高位进位计数的方法，称为“进位计数

制”。

‘一种计数制系统允许使用、

的基本数字符号（又叫“数符”权也称“位权”，

或“数码”）的个数称为“基以基数为底的塞。

一般

任何一

的，一个

个数的值都

有n位整数、

可以按位权

m位小数

展开式表示,

的进制

位权展开式R

数K,其

又称为“乘

位权展开

权求和”。

式为：，

(K)R=K^XRn」+Kn.2XRn・2+...KOXRO+K1XR」

2m

+K2XR-+...KmXR-

【例1】十进制数6012.45按位权展开式为:

6012.45=6X103+0X102+1X101+2X100+4X10-1+5X10-2

2.计算机编码

计算机系统中信息的基本储存单位

是位，每个位所代表的数值只能是o或1。

计算机储存信息时是用若干个连续的位,

即字节为单位的。

,222常用进位计数制£

1十进制(D)

十进制计数规则:

十进制各数位的权是以10为底数的塞。十进制

数整数部分的位权从最低位开始依次是10。，101,

102,103,104,…，小数部分的位权从最高位开

始依次是10」，10・2,10・3,10-4,…。从位权角度看,

任意一个十进制数可以展开成数字与其位权乘积的

多项式之和：

1-1

A=±(an-1X1()n・i+X10+aoX10°+a_1X10+a_2X

2m

10+...+a.mX10)

【例2】十进制数3450.02可以写成如下加权展开多

项式：

3450.02=3X103+4X102+5X101+0X10°+0X101+2X102

2〉二进制数（B）

基数为2,数符为0、1的计数系统，称

为“二进制”。

由数符0、1构成

逢二进一。

二进制各数位的权是

以2为底数的幕。二进制数

整数部分的位权从最低位

开始依次是2。，21,22,23,

2%…，小数部分的位权

从最高位开始依次是2」，

22,23,24,...

十进制与二进制之间的换算关系:

27=128,26=64,25=32,24=16,23=8,22=4,21=2,

2°=1,...

任何一个二进制数，可以展

开成数字与其位权乘积的多项

,之和

表2-2-1二进制数位权与十进制数值的对应关系

二进制数•••242322212°2-12+•••

十进制数•••1684211/21/41/8•••

、例3】二进制数(1011.01)2可以写

32112

(1011.01)2=1X2+0X2+1X2+1X2°+0X2-+1X2-

3〉八进制（O）

基数为8,数符为0~7的计数系统，称

为“八进制”。

9

八进制各数位的权是以8为底数的募。

【例4】八进制数(2150.36)8,按位权相

加展开式为：

(2150.36)8=2X83+1X82+5X81+0X80+3X8-1+6X8-2

十六进制（H）

基数为16,数符为0~9以及A~F的计数系统，称

为“十六进制”。

逢十六进一。

表2-2-2I-六进制数位权与卜进制数值的对应关系

十六进制数ABCDEF

十进制数101112131415

【例5】十六进制数（34AF.4）16,按位权展开式为:

(34AF.4)16=3X163+4X162+10X161+15X160+4X16-1

2.4不同进位计数制之间的转换

表2-2-3二进制数、八进制数、十六进制数与十进制数值的对应关系

十进制0123456789101112131415

二进制01101110010111011110001001101010111100110111101111

八进制012345671011121314151617

十六

进

制0123456789ABCDEF

21.二进制数与十进制数的转换

二进制数转换为十进制数规则：

一个二进制数的加权展开式就

是该二进制数所对应的十进制数。

【例6】(110111)2=1X25+1X24+OX23+1X22+1X21+1X20=55

【例7】(1011.01)2=1X23+0X22+1X21+1X2°+0X2-1+1X2-2=11.25

小数部分:乘2,取整数，顺排。

【例8】把25.125转换为二进制数。

①对于整数部分：

2।25……取余数1低位

2|12……取余数0

2।6……取余数0倒

2I3……取余数1排

2।1……取余数1

0高位

②对于小数部分:高位

0.125X2=0.250.取整数0顺

0.250X2=0.500.取整数0排

0.500X2=1.000.取整数k低位

最后转换结果为25.125=(11001.001)2

【例9】把(1011.01)2转换为十进制数。

(1011.01)2=1X234-OX22+1X21+1X2O+OX2-1+1X2-2=11.25

2八进制数与十进制数的转换

八进制数转换为十进制数的规则类似于二进制。

【例10】把(25.1)8转换为十进制数。

(25.1)8=2X81+5X8°+1X8-1=21.125

十进制数转

换为八进制

数规则：

整数部分：除8,取余数，倒排;

小数部分:乘8,取整数，顺排。

【例11】把69.45转换为八进制数

先把整数部分69转换为八进制数，得到105。

8|69……取余数5八

8I8……取余数0倒

8|1……取余数1排

0

②,再把小数部分0.45转换为八进制数，得到0.34631。

0.45X8=3.60.......取整数3

0.60X8=4.80.......取整数4顺

0.80X8=6.40.......取整数6省E

0.40X8=3.20.......取整数3

0.20X8=1.60.......取整数1v

综合①和②，最终转换结果为:

69.45=(105.34631)8。

》十六进制数与十进制数的转换

(8FB.8)16=8X162+15X161+11X160+8X16-1=2299.5

小

数

先

取

整数部分:乘

顺

整

除16,取余16数

数，倒排；排

。

【例13】把十进制数100.78125转换为十六进制数。

①先把整数部分100转换为十六进制数，得到64。

16|100.......取余数4t倒

16I6……取余数6