教学课件：《大学计算机》李凤霞.ppt

1、第一章 基于计算机的问题求解 第二章 计算机信息数字化基础 第三章 计算机的工作原理与硬件体系结构第四章 计算机软件平台第五章 计算机网络平台第六章 数据处理与数据库第七章 计算与计算学科第八章 算法与程序设计第九章 实用软件 第十章 计算机科学前沿技术第一章 基于计算机的问题求解 因特网梅森素数大搜索？因特网梅森素数大搜索？1.1 问题描述与抽象 1.2 基于计算机的问题求解方法1.3 计算机科学学科的知识领域第1章 基于计算机的问题求解第一章 基于计算机的问题求解 实验1 图灵机模型与计算机硬件系统虚拟拆装实验 1.1 问题描述与抽象1.1.1 问题描述本课程我们强调的是计算思维的能力。不

2、仅是介绍计算机技术，而更重要的是提升大家分析问题、解决问题的能力。1.1 问题描述与抽象1.1.2 问题抽象1.抽象的概念抽象的概念 2.实际问题的抽象实例实际问题的抽象实例抽象就是把事物的特点从具体实例里面抽取出来，形成一套适合所有实例的框架。住宅小区在两个楼前面建一个小型花坛，两个楼横向之间的间距为80米，从花坛到两个楼之间铺两条小路，请问小路要铺多长？1.1 问题描述与抽象问题描述问题描述鸡兔同笼鸡兔同笼1.1.3 建模与求解抽象过程抽象过程3 5249 4xyxy鸡 x兔 y数学模数学模型型分析问题和抽象方法不同，求分析问题和抽象方法不同，求解的途径就不同解的途径就不同1.1.4 面向

3、计算机的问题分析1.面向计算机的问题抽象面向计算机的问题抽象计算机抽象包括：过程抽象过程抽象 数据抽象数据抽象过程抽象是针对对象的行为特征数据抽象就是针对对象的属性 1.1 问题描述与抽象1.1.4 面向计算机的问题分析2.鸡兔同笼问题的计算机求解鸡兔同笼问题的计算机求解面向计算机的问题分析面向计算机的问题分析 -问题所涉及的参数 -答案要满足的条件计算机求解过程计算机求解过程 鸡兔数量为整数；鸡兔总数为35；鸡兔总脚数为94根据这个流程图，说明用计算机解决该根据这个流程图，说明用计算机解决该问题与人的思维解决该问题，有哪些相问题与人的思维解决该问题，有哪些相同与不同之处？同与不同之处？图1-

4、2 1.1 问题描述与抽象1.1.4 面向计算机的问题分析 要对n阶方程组求解，理论上是可以用行列式的方法求解得，需要计算n+1个n阶行列式的值，要做的乘法运算是（n！）（n-l）（n+1）次。假如n取值为20，你认为计算机可以做吗？人可以做吗？请分析图1-2中的“判断是否符合条件”这件事计算机需要做多少次？1.1 问题描述与抽象 1.1 问题描述与抽象 1.2 基于计算机的问题求解方法 2.3 计算机科学学科的知识领域第1章 基于计算机的问题求解第一章 基于计算机的问题求解 1.2 基于计算机的问题求解方法1.2.1 基于计算机软件的问题求解问题描述软件名称问题描述软件名称文件与信息下载讯雷

5、下载视频制作影视屏王文档浏览HedEx Lite压缩软件WinRAR图像浏览ACDSee计算机安全使用360杀毒音频浏览酷狗音乐播放器硬盘检测工具HD Tune Pro视频浏览超级解霸数学建模Mathematica图像制作美图秀秀电路设计Protel三维动画制作3DS max机械制图AutoCAD，Pro/E表1-1 通用问题与求解问题的相应软件1.2.2 基于计算机程序的问题求解1.求解问题的程序方法求解问题的程序方法程序主要包含如下两方面的信息：（1）对程序中操作的描述。（2）对程序中数据的描述。1.2 基于计算机的问题求解方法用计算机语言设计程序的一般步骤：确定数据结构和算法分析问题,建

6、立模型选择语言编制程序上机调试运行程序结果分析与修正 1.2 基于计算机的问题求解方法1.2.2 基于计算机程序的问题求解2.求正弦曲线并打印输出求正弦曲线并打印输出问题描述问题描述：编写程序，对于0到2一组确定的x值，输出如图所示的sin(x)函数结果，并以图形的形式打印到计算机屏幕上。图1-3 计算机程序方式打印的正弦曲线#define PAI 3.14159#include#include#include void main()double x;int y,i,yy;for(i=1;i80;i+)/*打印图形的第一行打印图形的第一行*/if(i=40)printf(*);/*i控制打印的

7、列位置控制打印的列位置*/else printf(-);printf(n);for(x=10.0;xy?40:y;/*下一行要打印的字符总数下一行要打印的字符总数*/for(i=1;i=yy;i+)/*控制输出图形中的一行控制输出图形中的一行*/if(i=y)printf(*);/*i控制打印的列位置控制打印的列位置*/else if(i=40)printf(|);/*打印中心的竖线打印中心的竖线*/else printf();printf(n);getch();1.2 基于计算机的问题求解方法1.2.2 基于计算机程序的问题求解3.用程序方法求素数用程序方法求素数(a)算法描述(b)求解结果

8、图1-4 求素数的计算机程序算法与求解结果 1.2 基于计算机的问题求解方法1.2.2 基于计算机程序的问题求解基于系统的工程问题求解过程分为基于系统的工程问题求解过程分为5 5个必须的步骤：个必须的步骤：清晰的陈述问题 描述输入、输出和接口信息 对于多个简单的数据集抽象的解答问题 设计解决方案并将其转换成计算机程序 利用多种方案和数据测试该答案以天气预报系统为例说明基于系统的工程问题求解以天气预报系统为例说明基于系统的工程问题求解方法方法 1.2 基于计算机的问题求解方法1.2.3 基于计算机系统的问题求解 请从网上查找解你所学专业领域的计算机应用系统实例，了解其用途，把这个系统的组成及各部

9、分的功能作简单描述。并思考这个解决的是该领域的什么问题。1.2 基于计算机的问题求解方法1.2.3 基于计算机系统的问题求解 1.1 问题描述与抽象 1.2 基于计算机的问题求解方法 1.3 计算机科学学科的知识领域第1章 基于计算机的问题求解第一章 基于计算机的问题求解 1.3 计算机科学的知识领域1.计算机科学计算机科学2.计算机学科计算机学科计算机及其周围各种现象和规律的科学，即研究计算机系统结构、程序系统（即软件）、人工智能以及计算本身的性质和问题的学科。计算机科学是一门包含各种各样与计算和信息处理相关主题的系统学科，从抽象的算法分析、形式化语法等等，到更具体的主题，如编程语言、程序设

10、计、软件和硬件等。计算机学科就是指计算机科学与技术，是研究计算机的设计，制造和利用进行信息获取，表示，存储，处理控制等的理论、原则、方法和技术的学科。计算机学科包括科学和技术两个方面，计算机科学侧重于研究现象揭示规律；计算机技术则侧重于研制计算机和研究使用计算机进行处理的方法和技术手段。3.计算机科学与技术专业的知识领域计算机科学与技术专业的知识领域计算机科学与技术学科的知识领域(IEEE/ACM-CCCS)01.离散结构(Discrete Structures-DS)02.程序设计基础(Programming Fundamentals-PF)03.算法和复杂性(Algorithms&Comp

11、lexity-AL)04.程序设计语言(Programming Languages-PL)05.计算机结构与组织(Architecture&Organization-AR)06.操作系统(Operating Systems-OS)07.人-机交互(Human-Computer Interaction-HC)08.图形学与可视计算(Graphics&Visual Computing-GR)09.智能系统(Intelligent Systems-IS)10.信息管理(Information Management-IM)11.以网络为中心的计算(Net-Centric Computing-NC)12

12、.软件工程(Software Engineering-SE)13.数值计算科学(Computational Science-CN)14.社会道德和职业问题(Social&Professional Issues-SP)1.3 计算机科学的知识领域3.计算机科学与技术专业的知识领域计算机科学与技术专业的知识领域 查阅你本科课程设置，了解与计算机科学与技术知识领域相关的课程有哪些？1.3 计算机科学的知识领域第一章 基于计算机的问题求解 第二章 计算机信息数字化基础 第三章 计算机的工作原理与硬件体系结构第四章 计算机软件平台第五章 计算机网络平台第六章 数据处理与数据库第七章 计算与计算学科第八章

13、 算法与程序设计第九章 实用软件 第十章 计算机科学前沿技术第二章 计算机数字化基础为什么要用二进制?色彩文字数字化18，3.14结果符合人的习惯 方便物理实现 运算控制简单输入数据输出数据程序 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制 及其转换 2.2 二进制数值表示与计算 2.3 字符信息编码与标准交换 2.4 多媒体信息编码 2.5 条形码与RFID 2.6 信息标准化第二章 计算机数字化基础实验2 计算机中的数据表示与计算实验3 字符编码与信息交换第二章 计算机数字化基础第二章 计算机数字化基础思维方式和人非常接近，但要找到思维方式和人非常接近，但要找到具有具有1010种稳定状态的元件来

14、对应十种稳定状态的元件来对应十进制的进制的1010个数是困难的个数是困难的十进制十进制:而具有两种稳定状态的元件却非常容易找到而具有两种稳定状态的元件却非常容易找到比如比如“1 1”是表示是表示高电平高电平，“0 0”表示表示低电平低电平 “1 1”表示表示接通状态接通状态，“0 0”表示表示断开状态断开状态计算机中的二进制计算机中的二进制 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换2.1.1 计算机中的0和1数值数据数值数据字符数据字符数据计算机中的数据计算机中的数据数值数据数值数据用以表示量的大小、正负，如整数、小数等。用以表示量的大小、正负，如整数、小数等。字符数据字符数据用以表示一

15、些符号、标记，如英文字母、数字用以表示一些符号、标记，如英文字母、数字0 09 9、各种专用字符、各种专用字符+、*、/、及标点符号等，、及标点符号等，还有汉字、图形、声音、视频等数据也属于字符数据。还有汉字、图形、声音、视频等数据也属于字符数据。010001111010001101111010001111010001101111所有的数据信息必须转所有的数据信息必须转换成二进制数编码形式，换成二进制数编码形式，才能存入计算机中才能存入计算机中 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换2.1.1 计算机中的0和1逢逢2 2进一进一 用了很好！用了很好！2.1 计算机中基于“实现计算”的数

16、制及其转换2.1.1 计算机中的0和12.1.2 各种数制表示二进位制有致命的弱点二进位制有致命的弱点书写特别冗长书写特别冗长为了解决这个问题，在计算机的理论和应用为了解决这个问题，在计算机的理论和应用中还使用两种辅助的进位制：中还使用两种辅助的进位制：八进位制八进位制和和十十六进位制六进位制十进制十进制 二进制二进制100000 11000011010100000100000 11000011010100000 6 6位位 1717位位 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换数制：数制：数的表示规则数的表示规则基数：基数：数制所包含的符号的个数数制所包含的符号的个数1.1.基本概念基

17、本概念（1 1）数制）数制（2 2）基数）基数人们在生产实践和日常生活中，创造了多种表人们在生产实践和日常生活中，创造了多种表示数的方法，这些示数的方法，这些数的表示规则数的表示规则称为数制。称为数制。一个数制所包含的一个数制所包含的数字符号的个数数字符号的个数称为该数制称为该数制的基数。的基数。2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换(S)R=Ki Ri Ki 0,1,R-1 n-1i=-m(4 5 .6)104 1015 100 6 10-1(5 2 .6)85 812 80 6 8-1(45.645.6)1010 和和(52.652.6)8 8两数谁大？两数谁大？由位置决定的值叫由

18、位置决定的值叫“位值位值”或或“权权”如：如：=42.75（3 3）位值（权）位值（权）2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换任何一个数值任何一个数值,都是各位数字都是各位数字本身的值与其权之积的总和本身的值与其权之积的总和（256.12）10=2102510161001101+2102权权（101.01）2=122021120021+122（4 4）数值的按权展开）数值的按权展开 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换ariimni1N=aN=an-1n-1r rn-1n-1a an-2n-2r rn-2n-2a a0 0r r0 0a a-1-1r r-1-1a a-m-m

19、r r-m-mn R R进制数进制数N N 展开式可表示为：展开式可表示为：R R进制数用进制数用 r r个基本符号（个基本符号（0,1,2,r-10,1,2,r-1）表）表示数码，示数码，r r称为称为基数基数其中，其中，a ai i是数码，是数码，r r是基数，是基数，r ri i是权是权 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换 0,1,2,3,4,5,6,7,8,90,1,2,3,4,5,6,7,8,9一个完整的十进制数的值可以由每位所表示的值一个完整的十进制数的值可以由每位所表示的值相加，权为相加，权为1010i i（i i=m mn-1n-1，m m、n n为自然数）。为自然

20、数）。如十进制数如十进制数7802.41 7802.41 可以用如下形式表示：可以用如下形式表示：2.常用数制（1 1）十进制数）十进制数（7802.41）10=7103+8102+0101+2100+410-1+110-2逢十进一逢十进一 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换一个完整的二进制数的值可以由每位所表示的值一个完整的二进制数的值可以由每位所表示的值相加，权为相加，权为2 2i i（i i=m mn-1n-1，m m、n n为自然数）。为自然数）。如二进制数如二进制数110.11110.11可以用如下形式表示。可以用如下形式表示。（2 2）二进制数）二进制数（110.11）

21、2=122121020121+1220 0，1 1逢二进一逢二进一2.常用数制 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换一个完整的八进制数的值可以由每位所表示的值一个完整的八进制数的值可以由每位所表示的值相加，权为相加，权为8 8i i（i i=m mn-1n-1，m m、n n为自然数）。为自然数）。如八进制数如八进制数7002.41 7002.41 可以用如下形式表示可以用如下形式表示（3 3）八进制数）八进制数（7802.41）8=783+882+081+280+48-1+18-20,1,2,3,4,5,6,70,1,2,3,4,5,6,7逢八进一逢八进一2.常用数制 2.1 计算

22、机中基于“实现计算”的数制及其转换一个完整的十六进制数的值可以由每位所表示的一个完整的十六进制数的值可以由每位所表示的值相加，权为值相加，权为1616i i（i i=m mn-1n-1，m m、n n为自然数）。为自然数）。如十六进制数如十六进制数70F.4A70F.4A可以用如下形式表示可以用如下形式表示（4 4）十六进制数）十六进制数（70F.4A）16=7162+0161+15160+416-1+1016-2 0 0、1 1、9 9、A A、B B、C C、D D、E E、F F逢十六进一逢十六进一2.常用数制 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换数制数制基数基数位权位权进位规

23、则进位规则十进制十进制1010（0909）1010i i逢十进一逢十进一二进制二进制2 2（0 0、1 1）2 2i i逢二进一逢二进一八进制八进制8 8（0707）8 8i i逢八进一逢八进一十六进制十六进制1616（0909、AFAF）1616i i逢十六进一逢十六进一r r进制进制r rr ri i逢逢r r进一进一不同进制的表示方法请思考：请思考：既然计算机采用二进制，那要八进位制、既然计算机采用二进制，那要八进位制、十六进位制有什么用？是给机器用还是给人用？十六进位制有什么用？是给机器用还是给人用？2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换逢二进一逢二进一逢八进一逢八进一3位二进

24、制数对位二进制数对应应1位八进制数位八进制数逢十进一逢十进一逢十六进一逢十六进一4位二进制数对应位二进制数对应1位十六进制数位十六进制数 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换 情景问题情景问题2-1 2-1 教授的生日蜡烛。教授的生日蜡烛。一位计算机界很有名的教授一位计算机界很有名的教授9090岁生日的时岁生日的时候，他的学生们为他特意订制了一款非常精致、特候，他的学生们为他特意订制了一款非常精致、特别的蛋糕，可惜的是蛋糕上插不下九十根蜡烛，而别的蛋糕，可惜的是蛋糕上插不下九十根蜡烛，而直接以一当十插九根又有点太一般化了。最后，学直接以一当十插九根又有点太一般化了。最后，学生们决定用

25、七根蜡烛表达生们决定用七根蜡烛表达9090岁生日纪念，他们选了岁生日纪念，他们选了四根红色四根红色和和三根金黄色三根金黄色，蜡烛点着时教授恍然大悟，蜡烛点着时教授恍然大悟，你知道这是为什么吗？知道他们的蜡烛是怎么排列你知道这是为什么吗？知道他们的蜡烛是怎么排列的吗？的吗？2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换2.1.3 数制间转换1.1.非十进制数转换为十进制数非十进制数转换为十进制数分为两类：分为两类：非十进制数非十进制数转换为转换为十进制数十进制数 十进制十进制数数转换为转换为非十进制数非十进制数 二进制数二进制数 十进制数十进制数(

26、110.101)2 =()10 6.625 按权展开法按权展开法(110.101)2 =122+121+020+12-1+02-2+12-3=(6.625)10 八进制数八进制数 十进制数十进制数(304.6)8 =()10(304.6)8=382+081+480+68-1 =192+4+0.75 =(196.75)10196.75按权展开法按权展开法 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换2.1.3 数制间转换(5CA)16 =()10 (5CA)16 =5162+12161+10160=1280 +192 +10=(1482)101482按权展开法按权展开法 十六进制数十六进制数

27、十进制数十进制数 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换2.1.3 数制间转换除除2取余法取余法2.2.十进制数转换为非十进制数十进制数转换为非十进制数 十进制整数十进制整数 二进制数二进制数十进制数分为两类：十进制数分为两类：整数整数 小数小数（215）10=（11010111）2 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换2.1.3 数制间转换21521072532262132623111101102201乘乘2取整法取整法 十进制小数十进制小数 二进制数二进制数【例例2-32-3】P19P19（0.6875）10=（0.1011）2 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其

28、转换2.1.3 数制间转换整数部分：除以整数部分：除以 r r倒取余数倒取余数小数部分：乘以小数部分：乘以 r r正取整数正取整数100(D)=144(O)=64(H)例例 100.345(D)100.345(D)1.3800.34520.69022 0.760 2 1.520 2 10025022521226232100010011 1.04八进制八进制100812818044110016604616十六进制十六进制11001001100100.01011(B).01011(B)辗转相除法辗转相除法 十进制数十进制数 r r进制数进制数 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换3.3.

29、二二-八八-十六进制数间的转换十六进制数间的转换 二进制数二进制数 八进制数八进制数 八进制数八进制数 二进制数二进制数以小数点为界以小数点为界,分别向左、向右每三位一组进行分分别向左、向右每三位一组进行分割，不足三位补割，不足三位补0 0。写出每三位对应的八进制数。写出每三位对应的八进制数。（11101010011.10111）2=（3523.56）8（3740.562）8=（11111100000.10111001）2 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换 二进制数二进制数 十六进制数十六进制数 十六十六进制数进制数 二进制数二进制数【例例2-42-4】【例例2-72-7】P20

30、 P20（111101010011.10111）2=（F53.B8）16（2AF.C5）16=（1010101111.11000101）2 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换【练习与思考练习与思考2-12-1】2.1 计算机中基于“实现计算”的数制及其转换请选出下面几个数中最大和最小的两个数：(1000101101)2 (1149)10 (1155)8 (29D)16 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制 及其转换 2.2 二进制数值表示与计算 2.3 字符信息编码与标准交换 2.4 多媒体信息编码 2.5 条形码与RFID 2.6 信息标准化第二章 计算机数字化基础第二章 计算

31、机数字化基础第二章 计算机数字化基础 2.2 二进制数值表示与计算F在同一个计算机中，数据的长度常常是统在同一个计算机中，数据的长度常常是统一的，不足的部分用一的，不足的部分用“0 0”填充。数据长填充。数据长度以二进制位的多少来统计，但必须是字度以二进制位的多少来统计，但必须是字节（节（1 1个字节是个字节是8 8个二进制位）的整数倍数个二进制位）的整数倍数2.2.1二进制数值的计算机表示整数分为无符号数和带符号数。整数分为无符号数和带符号数。1.1.整数的计算机表示整数的计算机表示 整数表示整数表示 无符号数无符号数 带符号数带符号数原码表示原码表示补码表示补码表示反码表示反码表示 2.2

32、 二进制数值表示与计算无符号数用于：无符号数用于：l 计数。计数。当计数时，不需要负数。当计数时，不需要负数。l 表示地址。表示地址。指向另一个存储单元的地址，指向另一个存储单元的地址，不需要负数。不需要负数。最高有效位表示符号最高有效位表示符号0 0 表示正号；表示正号；1 1 表示负号表示负号最低有效位最低有效位B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0带符号数的表示：带符号数的表示：如果用如果用8 8位二进制数表示一个有符号数：位二进制数表示一个有符号数：2.2 二进制数值表示与计算定义：定义：分别用分别用0 0和和1 1代替数的正号和负号，并代替数的正号和负号，并置于最高有效位上，

33、绝对值部分置于右端，置于最高有效位上，绝对值部分置于右端，中间若有空位填上零中间若有空位填上零（1）原码）原码+0+0原原=0 0 0000000 0000000-0-0原原=1 1 00000000000000 原码的表示范围：原码的表示范围：(2(2n n1 11)(21)(2n n1 11)1)当当n=8n=8时，原码的表示范围时，原码的表示范围 -127-127+127+127 不便于计算不便于计算 2.2 二进制数值表示与计算（2）反码）反码定义：正数的反码表示与其原码表示相同，定义：正数的反码表示与其原码表示相同，负数的反码表示是把原码除符号位以外的各位负数的反码表示是把原码除符号

34、位以外的各位取反。取反。反码的表示范围：反码的表示范围：(2(2n n1 11)(21)(2n n1 11)1)+0+0反反=0 0000000=0 0000000-0-0反反=1 1111111=1 1111111 不便进行减法等运算不便进行减法等运算 2.2 二进制数值表示与计算 定义：正数的补码表示与其原码表示相同，负定义：正数的补码表示与其原码表示相同，负数的补码表示是把原码除符号位以外的各位取数的补码表示是把原码除符号位以外的各位取反后，末位加反后，末位加1 1。很难直接看出它的真值很难直接看出它的真值 补码的表示范围补码的表示范围 ：2 2n n1 1 (2(2n n1 11)1)

35、当当n=8n=8时，补码的表示范围是？时，补码的表示范围是？（3）补码）补码 0 0的补码表示唯一：的补码表示唯一：00000000 00000000 补码计算，可以把减法运算转化成加法运算补码计算，可以把减法运算转化成加法运算 2.2 二进制数值表示与计算两种方法两种方法2.2.实数的计算机表示实数的计算机表示位置固定：位置固定：3.14159-定点定点位置变化：位置变化：3.14159-浮点浮点3.14159*1000.314159*1010.0314159*102“.”的位置移动，数的大小不变的位置移动，数的大小不变 2.2 二进制数值表示与计算默认小数点位置默认小数点位置数值数值符号位

36、符号位定点小数格式定点小数格式 小数点位置小数点位置固定固定在某一位置。在某一位置。包括：定点小数和定点整数。包括：定点小数和定点整数。小数点固定在最小数点固定在最高数据位的左边高数据位的左边所有的数都是小于所有的数都是小于1 1的纯小数的纯小数（1 1）定点表示法）定点表示法如出现大于或等于如出现大于或等于1 1的情况，定点小数格式就的情况，定点小数格式就无法正确地表示出来，这种情况称为无法正确地表示出来，这种情况称为“溢出溢出”。2.2 二进制数值表示与计算定点整数格式定点整数格式小数点固定在最小数点固定在最低位数字的右边低位数字的右边定点表示的特点定点表示的特点?直观、简单、节省硬件直观

37、、简单、节省硬件数据范围小，不灵活数据范围小，不灵活数值数值符号位符号位默认小数点位置默认小数点位置 2.2 二进制数值表示与计算小数点位置可任意小数点位置可任意移动移动 M RE尾数尾数 基数基数阶阶3.14159*1000.314159*1010.0314159*1023.14159尾数：尾数：数的有效数字数的有效数字阶：阶：小数点在数中的实际位置小数点在数中的实际位置（2 2）浮点表示法）浮点表示法 2.2 二进制数值表示与计算 阶符阶符 阶码阶码 数符数符 尾数尾数尾数尾数阶阶尾数尾数:常用定点小常用定点小数表示，有一个数表示，有一个符号位符号位阶阶:常用整数常用整数表示，有一表示，有

38、一个符号位个符号位 2.2 二进制数值表示与计算计算机中通常表示浮点数的字长为计算机中通常表示浮点数的字长为3232位，用位，用8 8位作位作阶，含一位阶符，阶，含一位阶符，2424位作尾数，含一位数符位作尾数，含一位数符（72.45105）10=（11011101000110011001000）2（0.1101110）2（223）10=（0.1101110）2（2）10（10111）2 0 0010111 0 11011101000110011001000 2.2 二进制数值表示与计算机内存储机内存储浮点数的规格化浮点数的规格化规格化数规格化数=0.10.1xxxxxxx xxx 2 2 p

39、 p阶符阶符 阶码阶码数符数符 尾数尾数定点整数定点整数定点小数定点小数pd 1 1位位 7 7位位 1 1位位 2323位位单精度单精度 3232位位尾数尾数的位数决定的位数决定数的精度数的精度阶码阶码的位数决定的位数决定数的范围数的范围 标准标准 IEEE 754IEEE 754，19851985年制定年制定d尾数的最高位尾数的最高位“1 1”缺省缺省 2.2 二进制数值表示与计算2.2.2 算术运算与补码l对于确定的模（对于确定的模（n n位二进制数，其模为位二进制数，其模为2 2n n），从某数减），从某数减去一个小于模的数，总可以用加上其模与该数之差来代去一个小于模的数，总可以用加上

40、其模与该数之差来代替。替。所以可用模与某数之差表示该数对应的负数，这种所以可用模与某数之差表示该数对应的负数，这种模与该数之模与该数之“差差”的形式就是数的补码。的形式就是数的补码。l引进补码，可以使减法化作引进补码，可以使减法化作“加一个负的减数加一个负的减数”的加的加法来完成，这样可以只需加法器，以减少逻辑电路的种法来完成，这样可以只需加法器，以减少逻辑电路的种类，提高硬件的可靠性。类，提高硬件的可靠性。l加、减补码运算规则：加、减补码运算规则：XXYY补码补码=X=X补码补码YY补码补码 例例2 29 9、10 P2410 P24 2.2 二进制数值表示与计算例：例：校对时针到校对时针到

41、红针红针位置位置：蓝：顺时针蓝：顺时针 +7；黄：逆时针黄：逆时针 5。“0”“8+7”=“8 5”使用加法解决减法的问题使用加法解决减法的问题模数为模数为12-5的补码的补码结果去掉模数结果去掉模数12补码的引入补码的引入 2.2 二进制数值表示与计算24-1 补=24|24-1|=24 24-1 =2 24-1 24-1 =24-1 =1000当当n=4时，时，24-1 的补码是？的补码是？这是这是-8的补码的补码还是还是-0的原码的原码任何一个负数的原码形式任何一个负数的原码形式都是另一个负数的补码！都是另一个负数的补码！X （0X2n-1）2n-|X|（-2n-1X“与与”“或或”（5

42、 5）逻辑表达式的计算逻辑表达式的计算【例例2-112-11】P27 P27【练习与思考练习与思考 2-22-2】2.2 二进制数值表示与计算 2.1 计算机中基于“实现计算”的数制 及其转换 2.2 二进制数值表示与计算 2.3 字符信息编码与标准交换 2.4 多媒体信息编码 2.5 条形码与RFID 2.6 信息标准化第二章 计算机数字化基础第二章 计算机数字化基础第二章 计算机数字化基础1.信息分类 数值型数据是指能进行算术运算的数据。但计算机要处理的信息更多的不是要关注数值计算结果，例如文字、图形、声音等，并不需要进行通常的算术运算，我们把这种信息统称为非数值型数据。实际上非数值型数据

43、有非常多的类型，除了上述的文字、图形、声音信息之外，还有图像、视频、音频等等。为了人们交流上的方便，通常把非数值型数据又简单的称为字符型数据，实际上这里所说的字符型数据是包含了所有的非数值型数据。2.信息数字化方法 根据各种非数值型数据自身的特点建立编码规则和方法。这种对信息的二进制编码表示方法就称为信息数字化方法。我们常用的字符编码包括西文字符编码、汉字信息编码、通用字符编码集UCS等 2.3 字符信息编码与标准交换2.3.1 信息分类与信息数字化方法ASCII 码America Standard Code for Information Interchange美国标准信息交换码，是目前国际

44、上最为流行的字符信息编码方案。这套字符集共有128个（007FH），其中包括26个英文字母的大小写符号编码以及一些标点符号、专用符号及控制符（如回车、换行、响铃等），ASCII用7位二进制编码，恰好可以表示128种字符和控制符号。2.3 字符信息编码与标准交换2.3.2 西文字符编码d6d5d4位d3d2d1d0位位0000010100111001011101110000NULDLESP0Pp0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC22BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BEL

45、ETB,7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;Kk1100FFFSNn1111SIUS/?OoDEL 2.3 字符信息编码与标准交换ASCII中的特殊控制符的意义或动作符号意义或动作符号意义或动作符号意义或动作NUL空FF走纸控制ETB信息组传送束SOH标题开始CR回车CAN作废STX正文开始SO移位输出EM纸尽EXT正文结束SI移位输入SUB减EOT传输结束SP空格ESC换码ENQ询问DLE数据链换码FS文字分隔符ACK承认DC1设备控制1GS组分隔符BEL响铃报警DC2设备控制2RS记录分隔符BS退一格DC3

46、设备控制3US单元分隔符HT横向列表DC4设备控制4DEL删除LF换行NAK否定VT垂直列表SYN空转同步 2.3 字符信息编码与标准交换【情景问题2-2】下面是我们能从计算机中看到的拉丁字母表的一部分，在这个表与英文字母表以及我们的汉字表有什么不同和相同呢？2.3 字符信息编码与标准交换 1.字数多。共6万左右，需要的编码多。2.字形复杂。20画以上需要字模点阵多。3.同音字多。需要输入方法灵活。计算机对于汉字的处理实际上就是对各种汉字代码进行转换。汉字的特点2.3.3 汉字信息的编码英文是拼音文字，所涉及的字符个数有限，使用一个字节，即8位二进制就可以将所有的西文字符进行编码。汉字是象形文

47、字，常用汉字就有数千个，这就增加了汉字处理的难度。由于汉字的特点，在输入、存储、输出等汉字处理的各个环节上要求不尽相同，因此在汉字处理的过程中要进行一系列的编码和转换。2.3 字符信息编码与标准交换2.3.3 汉字信息的编码 2.3 字符信息编码与标准交换图2-5 汉字信息处理汉字的四种主要编码汉字汉字汉字汉字汉字编码 2.3 字符信息编码与标准交换按计算机键盘不同键的组合对输入的汉字进行编码，又称外码，如拼音、五笔等。输入码也称汉字信息交换码，是中文信息处理的国家标准，用4位十进制数对汉字进行编码。国标码由2字节组成。内码用于计算机内部处理、存储和传输汉字。由国标码演化而来。有1616点阵、

48、2424点阵等。字模保存在计算机字库中。当需要输出某个汉字时，找出该汉字的字模，输出设备按照字模进行输出内码字形码 2.3 字符信息编码与标准交换 汉字信息处理系统与通信系统进行信息交换的代码，采用统一标准。汉字交换码（国标码）GB 2312-801980年我国颁布的信息交换用汉字编码字符集简称国标码。共有6763个汉字、682个图形符号。其中一级汉字3755个，按汉语拼音字母顺序排列，二级汉字3008个，按部首排列。所有汉字在一个94X94的阵列中，阵列的每一行称为一个区，每一列称为一位，由区位组成区位码。2.3 字符信息编码与标准交换GB 12345-901990年我国颁布的繁体字的编码标

49、准信息交换用汉字编码字符集第一辅助集。该标准共收录6866个汉字，其中繁体字2200多个。GBK编码（Chinese Internal Code Specification)我国内地制定的中文编码扩展国家标准，95年完成。该编码标准兼容GB2312。在Windows 95/98简体中文版中使用。2.3 字符信息编码与标准交换GB 18030-2000由全国信息技术标准化技术委员会2000年颁布的新国家标准。信息技术、信息交换用汉字编码字符集基本集的扩充。该标准为我国少数民族文字提供了与汉字统一的编码框架。并已经收录了藏文、蒙文、维吾尔文等主要的少数民族文字。BIG5 编码目前中国台湾、香港地区

50、使用的一种繁体汉字的编码标准，包括440个符号，一级汉字5401个、二级汉字7652个。2.3 字符信息编码与标准交换编码 21H.7EH位码 01D 94D区码 01D 15D 16D 55D 56D 87D 88D 94D 15941410 4094376032943008794658 数字、图形符号、希腊、俄日等字符（682个）一级汉字（3755个），按汉语拼音排列二级汉字（3008个）按部首排列空啊区位码：1601D 国标码：3021H 2.3 字符信息编码与标准交换 为了在计算机内部对汉字进行存储、处理的汉字代码。编码原则：码长短、有序且连续、与交换码对应 中西文兼容编码方式：多种，