计算机中的信息表示

计算机中的信息表示2.1信息与信息技术

2.2信息在计算机中的表示

2.3数值信息的编码

2.4文本信息的编码

2.5声音与图形图像信息的编码（自学）第2页,共66页，2024年2月25日，星期天（1）信息是不确定性的减少或消除。

1948年，信息论的创始人香农（Shannon）提出。（2）信息是控制系统进行调节活动时，与外界相互作用、相互交换的内容。

1950年，控制论的创始人维纳（N.Wiener）提出。（3）信息是事物运动的状态和状态变化的形式。（4）信息是经过加工的、能够对接受者的行为和决策产生影响的数据。2.1.1信息与数据第3页,共66页，2024年2月25日，星期天信息与数据1.信息(Information)是人们用于表示具有一定意义的符号的集合，这些符号可以是文字、数字、图形、图像、动画、声音、光等。信息是客观事物属性的反映。是经过加工处理并对人类客观行为产生影响的数据表现形式。

2.数据(Data)则是反映客观事物属性的记录，是信息的具体表现形式，是指人们看到的和听到的事实，是各种各样的物理符号及其组合，它反映了信息的内容，是信息在计算机内部的表现形式。

信息是在自然界、人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性。第4页,共66页，2024年2月25日，星期天数据是载体，信息是内涵任何事物的属性都是通过数据来表示的。数据经过加工、处理之后，成为信息。而信息必须通过数据才能传播，才能对人类有影响。

例如：数据1、3、5、7、9、11、13、15

它是一组数据，如果我们对它进行分析便可以得出它是一组等差数列，我们可以比较容易地知道后面的数字，那么它便是一条信息。它是有用的数据。.

数据1、3、2、4、5、1、41。它不能告诉我们任何东西，故它不是信息。概括上面所说就是:信息=数据+处理第5页,共66页，2024年2月25日，星期天信息的主要特性

不灭性

可传递性和共享性

知识性

时效性

依附性

可处理性

第6页,共66页，2024年2月25日，星期天

1.下列叙述中，其中（）是错误的。A．信息可以被多个信息接收者接收并且多次使用B．信息具有时效性特征C．同一个信息可以依附于不同的载体D．获取了一个信息后，它的价值将永远存在2.在朝鲜战争即将爆发的时候，蓝德公司向美国政局高价兜售一份调查报告没被理会，战后美国政府分文未花就得到该报告，这体现了信息的()。A．价值性 B．可伪性

C．具有可传递性D．具有时效性第7页,共66页，2024年2月25日，星期天

3.关于信息，下列说法正确的是（）A、信息可以不依赖于载体而独立存在B、信息是发展到21世纪才出现的C、两个人在进行交谈或讨论也是在互相传递信息D、同一条信息对所有人都有相同的价值4.名著《红与黑》被不同的人从图书馆里借阅，网上登载的文章被数以千计的人不断点击查看，，这说明信息具有（）A、可压缩性 B、共享性C、时效性 D、不完全性第8页,共66页，2024年2月25日，星期天5.当神舟7号成功发射时，通过电视、网络或其他途径观看直播的人数超过了5亿，从信息的一般特征来分析此例，下列说法不恰当的是（）A、信息可以通过不同的载体形式被存储和传播B、信息是可以共享的C、信息不能独立存在，需要依附于一定的载体D、信息可以衍生出无限的信息第9页,共66页，2024年2月25日，星期天2.1.2信息资源

信息资源：

是信息和资源两个概念整合而衍生出的新概念。是信息世界中对人类有价值的那一部分信息，是附加了人类劳动、可供人类使用的信息。构成信息资源的要素：信息、人、符号、载体。信息资源的特点：可再生性、可共享性。信息资源的分类：潜在的和现实的；现实的信息资源的分类：口语的、体语的、实物的、文献的、数字的（数据库和网络信息资源）。第10页,共66页，2024年2月25日，星期天2.1.3信息技术

信息技术(InformationTechnology，IT)是指与信息的产生、获取、处理、传输、控制和利用等有关的技术。这些技术包括计算机技术、通信技术、微电子技术、传感技术、网络技术、新型元器件技术、光电子技术、人工智能技术、多媒体技术等，其中计算机技术、通信技术、微电子技术是它的核心技术。

第11页,共66页，2024年2月25日，星期天2.1.4信息化社会

1992年，当时的参议员、前任美国副总统阿尔·戈尔提出美国信息高速公路法案1993年9月，美国政府宣布实施一项新的高科技计划――“国家信息基础设施”（NationalInformationInfrastructure，简称NII），旨在以因特网为雏形，兴建信息时代的高速公路――“信息高速公路”，使所有的美国人方便地共享海量的信息资源。第12页,共66页，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。能覆盖全国的以光纤通信网络为主的，辅以微波和卫星通信的数字化大容量，高速率的通信网。

(2)信息资源。把众多的公用的、未用数据、图像库连接起来，通过通信网络为用户提供各类资料，影视，书籍，报刊等信息服务。(3)信息处理与控制。主要是指通信网路上的高性能计算机和服务器，高性能个人计算机和工作站对信息在输入/输出，传输，存储，交换过程中的处理和控制。(4)信息服务对象。使用多媒体经济，智能经济和各种应用系统的用户进行相互通信，可以通过通信终端享受丰富的信息资源，满足各自的需求。第13页,共66页，2024年2月25日，星期天信息化社会

信息化是指信息技术和信息产业在国民经济和社会各个领域的发展中的作用日益增强、并发挥着主导的作用，使经济运行效率、劳动生产率、企业核心竞争力和人民生活质量达到全面提高的过程。

高速网络共享各行各业的信息教育、医疗、娱乐、商业第14页,共66页，2024年2月25日，星期天

计算机中的信息是用二进制表示的。因为：电路简单，物理上容易实现，可靠性高。运算简单，通用性强（0+0=0,1+1=10,1+0=0+1=1）在计算机中只能识别二进制数码信息，因此，一切字母、数字、符号等信息都必须用二进制特定编码来表示；信息才能传送、存储和处理2.2信息在计算机中的表示第15页,共66页，2024年2月25日，星期天

数制：是指表示数值的方法，有进位计数制和非进位计数制进制：按照进位的原则进行计数的数制称为进位计数制，简称“进制”。数码：一组用来表示某种数制的符号基数：数制所使用的数码个数，常用R表示，称R进制位权：指数码在不同位置上的权值。其大小是以基数R为底，数码所在位置的序号为指数的整数次幂。2.2.1数制的概念第16页,共66页，2024年2月25日，星期天1）使用固定个数的数码表示数值的大小。数码的个数R称为该数制的基数，最小数码是0，最大数码是“R-1”。2)逢R进一。例如十进制数是由0~9十个数字符号组成，基数为10，逢10进1。3)采用位权表示法。位权值的大小是以基数R为底、数码所在位置的序号为指数的整数次幂。

例如：十进制数135.69按权展开可表示为

135.69

1

102

3

101

5

100

6

10

1

9

10

2进位计数制的基本特点：第17页,共66页，2024年2月25日，星期天例1、在十进制数中，358.72可表示为：

358.72=3×102+5×101+8×100+7×10-1+2×10-2例2、在二进制数中，1011.01可表示为：

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

任何一种数制表示的数都可以写成按位权展开的多项式之和。第18页,共66页，2024年2月25日，星期天常用的进位计数制十进制二进制十六进制八进制第19页,共66页，2024年2月25日，星期天十进制二进制八进制十六进制基数

数字符号100-920,180-7160-9,A-F示例100D100B100O100H第20页,共66页，2024年2月25日，星期天书写规则(1)在数字后面加写相应英文字母作为标识：

B(Binary)--二进制1100可表示为1100BO(Octonary)--八进制172可表示为172OD(Decimal)--十进制95可表示为95DH(Hexadecimal)--十六进制6FA2可写成6FA2H(2)在括号外面加数字下标：

(100)2--二进制(100)8--八进制

(100)10--十进制(100)16--十六进制第21页,共66页，2024年2月25日，星期天不同数制间数的转换R进制数十进制数R进制数十进制数二、八、十六进制之间的转换第22页,共66页，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进制数=>十进制数位权法：把R进制数按位权展开求和思考：12.56O,12A.BH如何换算成十进制?101AH=1

163+0162

+1

161+10

160

＝4106D第23页,共66页，2024年2月25日，星期天十进制=>R进制

整数转换小数转换第24页,共66页，2024年2月25日，星期天结果：144余数法：除基数取余法，连续除以基数，并取其余数，直到商为零，将所得余数倒序排列即可示例：100->八进制十进制整数=>R进制整数1008412841810

16110E(14)1666

结果：6E0第25页,共66页，2024年2月25日，星期天结果为：1100001示例：97->二进制972481224021202602302112

01第26页,共66页，2024年2月25日，星期天进位法：乘基数取整，连续乘以基数，并取其整数，直到积为零或达到所要求的精度时，将所得整数正序排列即可示例：0.375=>二进制

结果：0.011

0.375×2

0.750取整数

0.75×2

1.50

0.5×2

1.0十进制小数=>R进制小数97.375D=1100001.011B第27页,共66页，2024年2月25日，星期天二进制数十进制数000000011000000102000000113000001004000001015000001106000001117000010008000010019000010101000001011110000110012000011011300001110140000111115

……

…二、八与十六进制之间的转换第28页,共66页，2024年2月25日，星期天二、八与十六进制之间的转换

二进制与十六进制

4位二进制数

1位十六进制数二进制与八进制

3位二进制数

1位八进制数第29页,共66页，2024年2月25日，星期天二进制

八进制一位拆三位整数部分从右向左三位并一位小数部分从左向右三位并一位示例：100 101 110 111 .0111004217654.34()8

不足3位补零。示例：3

5.2101011.010第30页,共66页，2024年2月25日，星期天一位拆四位二进制

十六进制

整数部分从右向左四位并一位小数部分从左向右四位并一位示例：

100010100101.111111005A8.F8421

不足4位补零。C第31页,共66页，2024年2月25日，星期天例:将（741.566）8

转换成为二进制数

例:将（5A.B8）16

转换成为二进制数

（741.566）8=（111100001.101110110）2（5A.B8）16=（01011010.10111000）2第32页,共66页，2024年2月25日，星期天输入设备输出设备数值十/二进制转换西文

ASCII码汉字

输入码/机内码声音/图像

模/数转换二/十进制转换数值西文字形码西文汉字字形码汉字数/模转换声音/图像内存计算机中的一切信息（包括数值、字符、图像、图形、指令、动画等）的存放、处理、传送都采用二进制形式第33页,共66页，2024年2月25日，星期天信息的存储单位

位(bit)

简记b，也称比特，是计算机存储数据的最小单位。

字节(byte)

1B=8bit

计算机中，字节是表示信息含义的最小单位，即以字节为基本单位来解释信息。

第34页,共66页，2024年2月25日，星期天其他单位

KB

千字节

MB

兆字节

GB吉字节

TB太字节

PB

拍字节第35页,共66页，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页,共66页，2024年2月25日，星期天……位字，字长字节（8位）

字是计算机进行数据处理时,一次存取、加工和传送的一组二进制位。它的长度叫字长。第37页,共66页，2024年2月25日，星期天

符号位的表示

计算机中数据的符号也是用二进制表示的，正数用0表示，负数用1表示2.3数值信息的编码第38页,共66页，2024年2月25日，星期天机器数

把一个数据连同其符号在机器中的表示加以数值化，这样的数据称为机器数。一般用最高位来表示符号。正数用0表示，负数用1表示第39页,共66页，2024年2月25日，星期天即：+9701100001机器数01100001+97

符号位真值机器数/真值11100001-97

机器数所代表的数称为真值第40页,共66页，2024年2月25日，星期天

机器数在计算时必须考虑符号位的处理，为了便于运算，数有三种表示方法

原码反码补码

第41页,共66页，2024年2月25日，星期天

原码

原码就是机器数,最高位为符号位，数值部分是原数的绝对值

反码

正数的反码和原码相同，负数的反码是对其原码除符号位外各位求反（0变1，1变0）

补码

正数的补码和原码相同，负数的补码是对其反码最后一位加1带符号整数的编码第42页,共66页，2024年2月25日，星期天

原码原码就是机器数，最高位为符号位，数值部分是原数的绝对值00000001假定一个数在机器中占用8位[+1]原=[+0000001]原=00000001[-1]原=[-0000001]原=10000001[+127]原=[+1111111]原=01111111[-127]原=[-1111111]原=11111111注意：数字0的表示有二种原码形式：[+0]原=[+0000000]原=00000000[-0]原=[-0000000]原=100000001000000101111111111111110000000010000000第43页,共66页，2024年2月25日，星期天(2)反码正数的反码和原码相同，负数的反码是对该数的原码除符号位外各位求反000000011111111001111111100000000000000011111111假定一个数在机器中占用8位[+1]反=[+0000001]反=00000001[-1]反=[-0000001]反=11111110[+127]反=[+1111111]反=01111111[-127]反=[-1111111]反=10000000注意：数字0的表示有二种反码形式：[+0]反=[+0000000]反=00000000[-0]反=[-0000000]反=11111111第44页,共66页，2024年2月25日，星期天(3)补码正数的补码与原码相同，负数补码则先对该数的原码除符号外各位取反，然后末位加１0000000111111111011111111000000100000000假定一个数在机器中占用8位[+1]补=[+0000001]补=00000001[-1]补=[-0000001]补=11111111[+127]补=[+1111111]补=01111111[-127]补=[-1111111]补=10000001而对于数字0的补码表示只有一种形式：[+0]补

=[-0]补

=00000000第45页,共66页，2024年2月25日，星期天+97

原码反码补码-97

原码反码补码假定一个数在机器中占用8位011000010110000101100001111000011001111010011111第46页,共66页，2024年2月25日，星期天可以将减法运算转化为加法运算来完成数的符号位可参与运算两数和(差)的补码等于两数的补码之和(差)

补码运算具有如下优点第47页,共66页，2024年2月25日，星期天带符号实数的编码

在计算机中表示小数时根据其小数点位置是否固定，分为：定点表示法浮点表示法第48页,共66页，2024年2月25日，星期天定点表示法

约定小数点隐含地固定在某个位置不变，为了方便，把小数点规定在数的最前面或最后面。即把所有数化为纯小数或纯整数对待浮点表示法

小数点的位置可以改变的表示数的方法。第49页,共66页，2024年2月25日，星期天数的定点表示0101000010001010定点小数：定点整数：符号位隐含小数位(+0.625)符号位隐含小数位(-10)第50页,共66页，2024年2月25日，星期天数的浮点表示

尾数=0.112233

×1040.0001101B=0.1l01×2-11

1122.33=1.12233×103=11.2233×102阶码部分阶符阶码尾数部分数符第51页,共66页，2024年2月25日，星期天

计算机处理的信息除了数值数据以外，还有其他大量的非数值数据，非数值数据中主要是字符数据。由字符数据转换成二进制数值数据，最好的方法就是为字符编码，即对字符进行编号。

2.4文本信息的编码每一个字符有一个唯一的编码。编码的方法：

确定有多少字符需要进行编码对每一个字符进行编号第52页,共66页，2024年2月25日，星期天西文字符的编码ASCII码—美国标准信息交换代码AmericanStandardCodeforInformationInterchange采用一个字节编码，可表示256种不同的字符。第53页,共66页，2024年2月25日，星期天范围128-255,共128种

标准ASCII0范围0-127,共128种最高位为0的编码扩展ASCII1最高位为1的编码表2.1表2.2第54页,共66页，2024年2月25日，星期天西文字符在排序或比较大小时是根据它们的ASCII大小来确定的大小写字母的ASCII值不一样大写字母的ASCII值<小写字母的ASCII值第55页,共66页，2024年2月25日，星期天字符十六进制十进制空格

20H32‘0’～‘9’30H

～39H48～57‘A’～‘Z’41H

～5AH65～90‘a’～‘z’61H

～7AH97～122BS（退格）8H8CR（回车）DH13LF（换行）AH1041

0100

000101000001A第56页,共66页，2024年2月25日，星期天汉字的编码

汉字输入码汉字国标码汉字机内码汉字输出码第57页,共66页，2024年2月25日，星期天汉字输入码