大学计算机基础教程-计算机信息技术基础

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第二章计算机信息技术基础

蔡勇

1

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主要知识点

O信息的单位（理解）

❷计算机的数据编码（理解）

❺计算机编码技术（重点难点）

2

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2.1.1数据与信息导述

1.数据

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”O它们是存储在计算机媒体

上的物理符号的集合。

・数据按性质分类

■模拟数据

模拟数据指在某个区间内连续变化的值。

■数字数据

数字数据指离散的值。

3

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，数据按类型分类

♦数值型数据

成绩、价格、工资，数值型数据可以参

与算术运算，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

（如姓名、地址、声音、图像）。非

数值型数据不能参与算术运算。

4

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2.信息

•信息是一种消息，是有意义的数据关联排列的结果

O通常由意义和符号组成，以文字或声音、图像

的形式来表现。

数据与信息的关系：

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。

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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。

4.信息化与国家信息化体系（了解）

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2.1.2信息的单位

1.位（Bit）

位是计算机最小的信息单位。它是二进制数的

一个数位，简称位。

如:二进制数10100101中总共有8个位(8bit)

补：c个二进制位可以表示2n种状态。

2.字节(Byte)

字节是最基本的信息单位；1Byte=8bit

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信息量的度量单位

1KB=210B=1024B

1MB=220B=1024KB

1GB=230B=1024MB

1TB=240B=1024GB

3.字

字(Word)是作为一个整体被传送和运算的一串二

进制代码。

注意:它不是信息量多少的度量单位

字长：一个字所包含的二进制数位的位数。

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2.1.3计算机的数据编码

•计算机内部采用的是二进制计数系统。

•计算机在处理信息时，首先要对输入的信息进

行编码，将其转换为计算机能够识别的二进制

代码。

・计算机中信息常用编码方法有：数的编码、字

符编码（ASCII）和汉字编码。

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1.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。

(1)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。

由于在计算机中储存容量的大小是用字节来度

量的，数的长度也常用字节来计量。

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（2）数的符号

通常把一个数的最高位定义为符号位，用“0”

表示正、用“1”表示负，称为数符。

（3）小数点的表示

通常小数点的位置隐含，先约定小数点的位置

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(4)数的编码

♦机器数

计算机科学中把以编码形式表示的一个数，称为

“机器数”。

♦机器数的特点

令机器数用二进制表示。

令机器数的符号位用。与1表示正负。

令机器数的位数是固定的，能表示的数值范围受

到位数限制。

例如，字长为8位的计算机能表示的无符号整数的

范围为0至255(28—1)。八

「1—

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例1：十进制数+79在字长为八位计算机表示为:

|o|1001111|

It

符号位数值部分(+79)

例2：十进制数-79在字长为八位计算机表示为:

I1I1001111I

1I

符号位数值部分(・79)

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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ASCII

码）后，计算机才能对其处理。

美国标准信息交换码（ASCII）,

“）基本ASCII编码：

7位二进制数表示一个字符

14

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■最高位为0,能表示的字符只有128个。第0位至

第7位的编码范围为00000007111111即十进制的0-

127

■ASCII码基本字符集包括：

♦数字：0-9（10个）

♦大小写英文字母（52个）

♦专用字符（34个）如：CR、LF

♦控制字符（32个）如：$、%

15

;表2-L1基本ASCH码字符集

7

列012345i6

前3位

行000001010OH100101110111

后4位

00000NULDLESP0@，Pp

10001SOHDCI•1AQa<1

20010STXDC22BRbr

30011ETXDC3n3CScs

40100EOTDC4$4DTdt

50101ENQNAK%5EUeu

60110ACKSYN&6FVfV

70111BELETB7。wgw

81000BSCAN(8HXhX

91001HTEM)91Yiy

A1010LFSUB*.Jziz

B1011VTESC+eKLk(

C1100FFFS<L\1.1

D1101CRGS=M3m

E1110SORS■>N.n

F___SIUS_/?O---oDEL

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编码规律：

‘a'〜'z'：97〜122

‘A'〜'Z'：65〜90

‘0'〜'9'：48〜57

说明：①数值5与字符’5”有区别；

②ASCII码表中也有不可显示不可打印字符,

对应十进制值为0-31

各类字符的ASCII码值大小比较，有如下规律：

空格〈标点符号〈数字〈大写字母〈小写字母

问：”’的ASCII码比'A，小？错!

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例:从键母上输入“CHINA”字符串，传进计算机中

是怎么样存储与表示这个字符串的？

0100001101001000010010010100111001000001

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(2)EASCII码

(ExtendedASCII,扩充美国标准信息交换码)

是将ASCII码由7位扩充为8位，能表示的字符和

图形符号有256个。

由ASCII码组成的文件，称为“文本文件”，其

扩展名为.TXT

EASCII码由以下2部分组成：

基本ASCII码：

最高位为0：00000000-01111111(0-127)

扩充的ASCII码

最高位为1：10000000-11111111(128-255)

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3.计算机中汉字的编码

❖汉字在计算机中的二进制存储形式一机内码

用户进行汉字输入操作时使用的键位代码——

输入码

显示汉字时，对汉字形状进行描述的二进制编

码——字形码

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（1）汉字输入码——外码

是用户进行汉字输入操作时使用的代码。

例:花:awx（五笔）

hua（智能ABC）

说明:其中awx.hua都是花的输入码,输入汉字

时，不同的输入法其输入码不一样（即：一个汉字有

多种输入码）

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按照汉字编码规则，汉字输入编码:

■音码输入：“全拼”，，，智能ABC”,“微软拼音”等。

■形码输入：“五笔字型”

■音形码输入：自然码

■数字编码输入：区位码、国标码输入

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♦:♦国标GB2312-80

是中国国家标准总局发布的对汉字和符号进行编

码的标准（GB2312-80图形字符集码表），该表

共收收集汉字、字母、图形等符号7445个，其中

汉字共有6763个，按94行X94列排成一张表。

23

UHN31N国开多字衿察石马支《左上用音B分)

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机内码——也称为内码，是汉字在计算机内部存储、

处理时所采用的二进制编码。占两个字节，每字节

最高位为1

在国标GB2312-80表中，两字节最高位置1对应的

二进制代码。

“啊”

0011,00000010,0001(3021H)国标码

1011,00001010,0001(B0A1H)机内码

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(5)汉字字形码

是对汉字形状进行描述的二进制编码。

■点阵表示

计算机中使用“点阵”来描述图形符号和汉字

形状。即：由一系列点组成方阵，以点的亮灭来

显小文字和图案

用点阵表示字形时，汉字字形码指的就是这个

汉字字形点阵的代码.

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英文字符的字形采用点阵:7义9点阵5X7点阵

汉字的字形采用点阵:

❖16X16点阵424X24点阵。

❖32X32点阵❖48X48点阵

7X915X1624X24

闵

丝汉字“中”的16X16点阵的字形、字形编码见下

ooooooo^^ooooooooooooOOI1ooooooo

ooooooo^^ooooooooooooOOI1ooooooo

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ooooooo^^oooooooOOOOOOO11OOOOOOO

(a)16X16点阵字形表示(b)16X16点阵字形编码表示

计算:占(16X16)/8=32字节

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汉字库

在计算机中汉字字形的集合称为“汉字库”，又叫

“汉字字模库”。

汉字库分类：

♦软字库-存储在软盘上的字库，开机时调入内存。

♦硬字库-以硬件的形式插入机器扩充槽。

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2.2计算机编码技术

2.2.1计算机编码与进位计数制（P31）

・计数

通常把数的表达、记写和命名方法，称为“计数

O

•数制

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。

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1.进位计数制

把一组特定的数字符号按序排列，由低位到高位

进位计数的方法，称为“进位计数制”

进位计数制的两个基本要素:

基数

权

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(1)基数

一种计数制系统允许使用的基本数字符号(

又叫“数符”或“数码”)的个数称为“基数

，，

O

例：十进制数的基数为10,数符分别为0、1

、2、3^4、5^6^7^8、9。

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(2)权

权也称“位权”，是以基数为底的黑。

例：

在十进制数3296.45中:

“3”表示3000(3X103)

“2”表示200(2X102)

“4”表示0.4(4X10-1)

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♦位权展开式（乘权求和）

任何一个数的值都可以按位权展开式表示，位权

展开式又称为“乘权求和”。

【例2-1】十进制数3296.45按位权展开式为：

3296.45=3X103+2X102+9X101+6X10°+

4X10—1+5X10-2

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2.2.2常用进位计数制

•十进制计数规则

■基数：10,

■由数符0、1、2、3、4、5、6、7、8、9构成；

■逢十进一

■用下标“D”或“10”表示，默认

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■位权：10X

十进制各数位的权是以10为底数的事。

♦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…。

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♦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。

【例2-2】十进制数3450.02可以写成如下加权展开多

项式：

3450.02=3X103+4X102+5X10x+0X10°+

0X10-1+2X10-2

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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”。

•二进制计数规则：

■基数：2

■由数符0、1构成；

■逢二进一，借一还二

■用下标“B”或“2”表示

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■位权：2X

二进制各数位的权是以2为底数的黑。

♦二进制数整数部分的位权

从最低位开始依次是2。、2\22、23、24…,

♦二进制小数部分的位权

从最高位开始依次是2,2-2、2一3、2一4…

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【例2-3】

二进制数(1011.01)2可以写成如下多项式：

321

(1011.01)2=1X2+0X2+1X2+

1X2°+0X2-1+1X2-2

(110101.101)2

=1X25+1X24+0X23+1X22+0X21

+1X2°+1X2-1+1X2—3

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3.八进制（0）

・八进制计数规则：

■基数：8

■数码：0、1、2、3、4、5、6、7

■逢八进一

■用下标“0”或“8”表示

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■位权：8X

八进制各数位的权是以8为底数的事。

♦八进制数整数部分的位权

从最低位开始依次是8。、8U82、83、84•・•,

♦八进制小数部分的位权

从最高位开始依次是8-1848-3、8-4…。

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【例2-4】

八进制数(4537.71)8，按位权相加展开式为:

(4537.71)&二4X83+5X82+3X81+7X8°+

7X8-1+1X8-

(3626.71)0

=3X83+6X82+2X81+6X8。+7X8-1+

1*8一2

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4.十六进制(H)

・十六进制计数1规则:

基数6

码

数3467AB

、

、

、

、

、

0>2>5>、

仄EF8>9>

、

c、逢

■用下标“H”或“16”表示

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।位权：16x

十六进制各数位的权是以16为底数的塞。

♦十六进制数整数部分的位权

从最低位开始依次是16。、16"162、163、164…

♦十六进制小数部分的位权

从最高位开始依次是16116-2、16-3、16-4…。

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【例2-5】

十六进制数(34AF)16,按位权展开式为：

(34AF.4)16=3X163+4X162+10X16l+

15X16°+4X16-1

(1B6D.4A)H

=1X163+BX162+6X161+DX160+4

X16-1+AX16-2

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2.2.3在计算机内部采用二进制

1.易于用器件实现

物理上容易实现，可靠性、通用性强

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2.二进制数运算简便

二进制数的运算法则

加法0+0=0乘法0X0=0

0+1=1+0=10X1=1X0=0

1+1=101X1=1

3.易于实现逻辑运算

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2.2.4不同进位计数制之间的转换

十进制0123456789101112131415

二进制01101110010111011110001001101010111100110111101111

八进制012345671011121314151617

十六进

0123456789ABCDEF

制

49

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2.2.4不同进位计数制之间的转换

1.二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。即按位权展开求和

【例2-6】(110111)2

5432

(110111)2=1X2+1X2+0X2+1X2

+1x21+1x20=55

50

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【例2・7](1011.01)2=1x23+0x22+1x2i+1x20

+0x21+lx2-2=11.25

练习：

(101.01)B

=1X22+OX21+1X2°+OX2'1+1X2~2

=(5.25)io

51

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■十进制数转换为二进制数规则:

♦十进制整数转换成二进制整数

方法：除2取余法，即将十进制数反复除以2

直至商为0,然后将每次相除所得之余数依次

倒序排列，第一个余数为最低位，得到该十进

制数的二进制表示形式.

52

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例L(11)D=(?)B

余数

2|11

2|51低

2|21

21T0

高

01

(ll)D=(1011)B

53

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再如：(157)D=(?)B

(157)D=(10011101)B

问题：1到15分别所对应的二进制为多少?

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♦十进制小数转换成二进制小数

方法：乘2取整法，即用2乘十进制小数，得到

一个整数部分和一个小数部分，取出整数部分；

再用2乘小数部分,又得到一个整数部分和一个小

数部分；继续此过程，直到余下的小数部分为0或

满足精度要求为止；最后将每次得到的整数部分

从左到右排列在小数点之后即可得到对应的二进

制小数.

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例2：(O.125)io=(?)2

整数

0.125X2=0.2500高

0.250X2=0.5000

0.500X2=1.0001低

0.000结束转换

(0.125)10=(0.001)2

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如：(O.7)io=(?)2整数

0.7X2=1.41

0.4X2=0.80高

0.8X2=1.61

0.6X2=1.21

0.2X2=0.40

0.4X2=0.80

低

若题目要求保留4位小数，则

(0.7)10=(0.1011)2

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把一个既有整数部分又有小数部分的十进制

数转换为二进制数，则将其两部分分别转换，再

加起来。

【例2・8】把25.125转换为二进制数.

58

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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

按位权展开求和

【例2-10】把(25.I为转换为十进制数。

(25.1)O12X8i+5X8°+1X8T=21.125

59

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■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271］把69.45转换为八进制数。

①先把整数部分69转换为八进制数，得

到105。

②再把小数部分0.45转换为八进制数，

综合①和②，得到最终转换结果

60

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3.十六进制数与十进制数的转换

■十六进制数转换为十进制数的规则

按位权展开求和

【例272】把(8FB.8)侑转换为十进制数。

210

(8FB.8)16=8X16+FX16+BX16+

8X167=2299.5

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■十进制数转换为十六进制数规则：

♦整数部分：除16,取余数，倒排；

♦小数部分:乘16,取整数，顺排。

综上：其他进制数转换为十进制数的方法

为：按位权展开求和

十进制数转换为其他进制数

整数部分：除基取余，余数倒排

小数部分：乘基取整，整数顺排

62

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【例273】

把十进制数10。78125转换为十六进制数。

①先把整数部分100转