1、第一章 概述 第二章 数据在计算机内的表示 第三章 计算机硬件 第四章 操作系统和文件管理 第五章 多媒体技术基础 第六章 软件的开发基础 第七章 信息系统概述 第八章 计算机网络基础知识 第九章 计算机安全,第二章 数据在计算机内的表示 2.1 数制及其数制间的转换2.2 数值数据在计算机内的表示2.3 字符数据的编码表示2.4 汉字的编码表示2.5 逻辑型数据的表示及逻辑运算,2.1 数制及其数制间的转换,一、数制和基数,十进制 由十个数字组成0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,数制所包含的数字符号的个数：(进位)基数,二进制 由二个数字组成0，1,八进制 由八个数字组成0,1,2,3
2、,4,5,6,7,十六进制 由十六个数字组成0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F,区分不同数制的数,2.1 数制及其数制间的转换,(1001)2 (1001)8 (1001)10 (1001)16,1001B 1001O(Q) 1001D 1001H,二进制数 Binary,八进制数 Octal,十进制数 Decimal,十六进制数 Hexadecimal,Nx,(N)r,数值,2.1 数制及其数制间的转换,(45.6)10 和(52.6)8两数谁大？,n=整数位数-1；m=小数位数,二、权,1. 权的概念,由位置决定的值叫“位值”或“权”如：101 ； 100；10
3、-1 ； 81 ； 80；8-1 ；,2.1 数制及其数制间的转换,2. 不同数制下的权,十进制(D) 10 i,八进制(O),二进制(B),十六进制(H),16 i,8 i,2 i,i : 序号,整数: 从右向左 i =0,1,2,3 小数: 从左向右i = -1,-2,-3.,3. 数的按权展开,任何一个数值,都是各位数字本身的值与其权之积的总和,(1234)10=1 103+2 102+3 101+4 100,权,2.1 数制及其数制间的转换,(1234) 8=1 83+2 82+3 81+4 80,2.1 数制及其数制间的转换,三、二进制数字系统,1. 计算机中为什么使用二进制使用0、
4、1 两个数字符号，容易实现,运算规则简单,可以用于逻辑代数 逻辑值取“真”(用1表示)、“假”(用0表示),逢2进一,2. 二进制数据的存储单位以8位二进制数为1个字节，是存储的最基本的单位，英文Byte，简写B。,2.1 数制及其数制间的转换,1KB = 1024B = 210B 1MB = 1024KB = 1024*1024B = 220B 1GB = 1024MB = 1024*1024*1024B = 230B 1TB = 1024GB = 1024*1024*1024*1024B = 240B 注意：二进制位，英文binary，缩写是b。,1. 八进制 数字符号：0、1、2、3、4
5、、5、6、7逢八进一。例：八进制数的运算7+1=10, 77+1=100。 2. 十六进制数字符号： 0、1、9、A、B、C、D、E、F，逢十六进一。例： 3F+1=40， AFF+1=B00。,四、其它常用的数制,2.1 数制及其数制间的转换,四种常用数制对应关系,RET,逢二进一,逢八进一 3位二进制数对应1位八进制数,逢十进一,逢十六进一 4位二进制数对应 1位十六进制数,2.1 数制及其数制间的转换,2.1 数制及其数制间的转换,五、不同数制间的转换,1. 非十进制数转换为十进制数,分为两类：非十进制数转换为十进制十进制数转换为非十进制,(101.01)2 = ( )10,(101.0
6、1)2 = 122021120 02-112-2= 22 +20 + 2-2 = 4 + 1 + 0.25= (5.25)10,?,5.25,按权展开法,八进制数 十进制数,(375.42)8 = ( )10,(375.42)8 = 382 + 781 + 580 + 48-1 + 28-2 = 192 +56 + 5 + 0.5 + 0.03= (253.53)10,?,253.53,按权展开法,2.1 数制及其数制间的转换,2.1 数制及其数制间的转换,(ABC.DE)16 = ( )10,(ABC.DE)16 =10162+11161+12160+1316-1+1416-2 = 2560
7、 + 176 + 12 + 0.81 + 0.05= (2748.86)10,2748.86,按权展开法,?,(49.58)10 = ( )2,110001.,整数除以2倒取余数 小数乘以正取整数,100,辗转相除法,2. 十进制数转换为非十进制数,2.1 数制及其数制间的转换,?,整数部分,小数部分,（253.53)10 = ( )8,375.42,?,2.1 数制及其数制间的转换,?,整数部分,小数部分,小结：, R进制数转换为十进制数,按Rn权值展开法, 十进制数转换为R进制数,整数除以R倒取余数 小数乘以R正取整数,2.1 数制及其数制间的转换,(10 111 011.110 1)2
8、= ( )8,(6054.32)8 = ( )2,110,000,101,100,011,010,.,.,2,7,3,6,4,3. 二-八-十六进制数间的转换,见表,2.1 数制及其数制间的转换,?,?,以小数点为界,分别向左、向右每三位一组进行分割，不足三位补0。写出每三位对应的八进制数。,23 =8,(1011 1110 0110.1101 1)2 = ( )16,( A7B8.C9 )16 = ( )2,1010,0111,1011,1000,1100,1001,.,.,B,E,6,D,8,八进制数 十六进制数,?,2.1 数制及其数制间的转换,?,?,24 =16,第二章 数据在计算机
9、内的表示 2.1 数制及其数制间的转换2.2 数值数据在计算机内的表示2.3 字符数据的编码表示2.4 汉字的编码表示2.5 逻辑型数据的表示及逻辑运算,2.2 数值数据在计算机内的表示,正、负数如何表示？ 小数如何表示？ 字符、汉字、声音、图形、图像如何表示？,数值型 数据,字符型 数据,不同形式的数据在计算机中怎样表示？,整数分为无符号数和带符号数。,2.2 数值数据在计算机内的表示,无符号数用于：计数。当计数时，不需要负数。表示地址。指向另一个存储单元的地址， 不需要负数。,2.2 数值数据在计算机内的表示,最高有效位表示符号 0 表示正号；1 表示负号,最低有效位,B7 B6 B5 B
10、4 B3 B2 B1 B0,带符号数的表示： 如果用8位二进制数表示一个有符号数：,二进制数的符号由最高位表示：“0”表示“+”“1”表示“”,一、基本概念, 真值：数原来的表示形式。, 机器数：数(连同符号)在机器中的编码表示。,数（真值）：a=+10; b=-10,机器数为： a: 00001010b: 10001010,1. 机器数和真值,例：,2.2 数值数据在计算机内的表示,2. 模数的概念,(1) 计数器从“0”开始计数。,(2) 计数器所能计的数值的个数( Rn )即模数。,(4) 计数器的模数（Rn）取决于基数（R）和位数（n）。,例: 一个四位二进制的计数器可表示的最大值为
11、1111 即 Rn-1 ; 其模数为 10000 (后4位与0等价),(3) 计数器的模数=最大值+1 (与0等价)。,2.2 数值数据在计算机内的表示,机器数表示数值的方法：, 原码 补码,为什么要用“码”来表示“数”,解决数值计算中的减法问题。,?,2.2 数值数据在计算机内的表示,1. 定义：,二、数的原码表示,2. 求法： 根据定义求原码 直接写出原码,+0原=0 0000000 -0原=1 0000000,0原的两种表示是什么？,3. 原码的表示范围：(2n11)(2n11)当n=8时，原码的表示范围 -127+127,例1,例2,Next,2.2 数值数据在计算机内的表示,问题：a
12、=+5，b=5，根据定义求a,b的原码a原和b原，设n=8。,解：根据公式有： a原 = 00000101 b原 = 2n-1b = 28-1 (5)= 27 + 5,=10000101,2.2 数值数据在计算机内的表示,RET,例1,RET,解：a = (1010)2，b = (1010) 2,0 0 0,0 0 0,问题：a=+10，b=10，直接写出a,b的原码a原和b原，设n=8。,1 0 1 0,1 0 1 0,0,1,a原：,b原：,2.2 数值数据在计算机内的表示,例2,三、关于反码,1. 定义：,2. 求法： 根据定义求反码。 除符号位外，按位变反,3. 反码的表示范围： (2
13、n11)(2n11)。,+0反=0 0000000 -0反=1 1111111,0反的两种表示？,当n=8时，反码的表示范围是？,-127+127,例3,Next,2.2 数值数据在计算机内的表示,反码是中间过渡码，可用于通过反码求补码。, 除符号位外，按位变反：b反：,问题：a=+8，b=8，直接写出a,b的反码a反和b反，设n=8。,解： a反 = a原 = 00001000,0 0 0,1 0 0 0,1, 先写出b的原码表示：b原：,b反 =,11110111,RET,2.2 数值数据在计算机内的表示,例3,四、数的补码表示,“0”,“8 + 7” = “8 5”,?,使用加法解决减法
14、的问题,模数为12,-5的补码,结果去掉模数12,补码的引入,2.2 数值数据在计算机内的表示,1. 定义：,2. 求法： 根据定义求补码 由反码求补码（反码+1=补码） 直接写出补码,3. 补码的表示范围 ：2n1 (2n11)当n=8时，补码的表示范围是？,-128+127,+0补 = -0补 =0,0补的表示？,例4,例5,Next,2.2 数值数据在计算机内的表示,解：根据公式有： a补 = a = 00001000,问题：a=+8，b=8，根据定义求a,b 的补码a补和b补，设n=8。,b补 = 2n |b| = 28 |8|= 28 8=11111000,2.2 数值数据在计算机内
15、的表示,例4,RET,问题：a=+8，b=8，直接写出a,b的补码a补和b补，设n=8。,解： a补 = a原 = 00001000, 从右端第一个1除外的左面数码除符号位外，按位变反。由反码求补码(除符号位外按位变反末位加1)b补：,0 0 0,1 0 0 0,1, 先写出b的原码表示：b原：,b补 =,1 1 1,RET,11111000,2.2 数值数据在计算机内的表示,例5,？,为什么负数补码的码多一个？,24 -1 补=24| 24 -1 |= 24 24 -1 =2 24 -1 24 -1 = 24 -1 = 1000,当n=4时， 24 -1 的补码是？,这是-8的补码 还是-0
16、的原码,？,任何一个负数的原码形式 都是另一个负数的补码！,讨论：,2.2 数值数据在计算机内的表示,(1) 计算机系统通常采用补码运算； (2) 仅用加法器就可实现所有算术运算； (3) 符号位和数值部分一样参加运算。,5. 补码的理解,2.2 数值数据在计算机内的表示, 公式 ： a补+b补= a+b补 例：a=+2，b=3，设n=8，用补码加法计算 a+b。,解： +2补+3补= a+b补,1 1 1 1 1 1 1 1,再求补码得原码：10000001。,1补,同理： a补-b补= a-b补,2.2 数值数据在计算机内的表示,6. 补码的算法,溢出：,1 0 0 0 0 0 0 1,1
17、 1 1 1 1 1 0 1 1,2.2 数值数据在计算机内的表示,总结：,正数：原码=反码=补码,负数：原码符号位为1，其他位与正数原码相同。,反码=负数的原码除符号位外，其他按位取反。,补码=负数的反码+1,直接写出负数补码的方法：,先写出负数的原码，除符号位外，从右端开始第一个1除外的左面数码按位变反。,2.2 数值数据在计算机内的表示,小数点在计算机中如何表示,？,两种方法,五、数的定点和浮点表示,位置固定：3.14159-定点,位置变化: 3.14159-浮点,3.14159*100 0.314159*101 0.0314159*102,“.”的位置移动，数的大小不变,2.2 数值数
18、据在计算机内的表示,1. 定点小数格式,小数点位置固定在某一位置。,包括：定点小数和定点整数。,小数点固定在最高数据位的左边,所有的数都是纯小数,只能表示小数,（1）定点表示法,2.2 数值数据在计算机内的表示,当：X=123456 时,如果不是小数怎么办？,比例因子： k=1000000,X=x/k =123456/1000000 =0.123456,可以用定点小数表示了！, . . . 最后的结果再乘上“比例因子”,进行中间运算,2.2 数值数据在计算机内的表示,2. 定点整数格式：,小数点固定在最低位数字的右边,定点表示的特点? 直观、简单、节省硬件 数据范围小，不灵活,2.2 数值数据
19、在计算机内的表示,小数点位置可任意移动,3.14159*100 0.314159*101 0.0314159*102,3.14159,尾数：数的有效数字 阶：小数在数中的实际位置,（2）、浮点表示法,2.2 数值数据在计算机内的表示,尾数:常用定点小数表示，有一个符号位,阶:常用整数表示，有一个符号位,假定：32位字长，8位作阶，24位作尾数 能表示的最大的数？最小数？,？,2.2 数值数据在计算机内的表示,当阶的符号位为 0，其余为 1 尾数符号位为 0，其余为 1,时,表示的数 最大：1038,当阶的符号位为 0，其余为 1 尾数符号位为 1，其余为 1,？,怎么得到的,2127 1038
20、,假定：32位字长，8位作阶，24位作尾数能表示的最大的数？最小数？,时，表示的数 最小：-1038,2.2 数值数据在计算机内的表示,当阶（包括符号）全部是1，尾数的最低位为 1，其他全部是0，,这是它能表示的最小绝对值，即：,？,8位,24位,指数符号,尾数符号,2.2 数值数据在计算机内的表示,假定：32位字长，8位作阶，24位作尾数能表示的最小绝对值数？,浮点数的规格化：,非零浮点数的尾数最高位必须是1,浮点表示法的特点：,表示数据的范围大；计算有误差；32位浮点数，有效数字7位。,2.2 数值数据在计算机内的表示,第二章 数据在计算机内的表示 2.1 数制及其数制间的转换2.2 数值
21、数据在计算机内的表示2.3 字符数据的编码表示2.4 汉字的编码表示2.5 逻辑型数据的表示及逻辑运算,1234,0，1,汉字,2.3 字符数据的编码表示,计算机存储器中存储的都是由“0”和“1”组成的信息，但它们分别代表各自不同的含义。 有的表示机器指令，有的表示二进制数据，有的表示英文字母，有的则表示汉字，还有的可能是表示色彩与声音。 存储在计算机中的信息采用了各自不同的编码方案，就是同一类型的信息也可以采用不同的编码形式。,2.3 字符数据的编码表示,一、ASCII 码,America Standard Code for Information Interchange,美国标准信息交换码
22、，是目前国际上最为流行的字符信息编码方案。,ASCII 码有7位码和8位码两种。,ASCII 码包括 09十个数字, 大小写英文字母及专用符号等95种可打印字符, 还有33种控制字符(如回车、换行等)。,2.3 字符数据的编码表示,控制字符,000110000 30H(48) 900111001 39H A01000001 41H(65) Z01011010 5AH a01100001 61H(97) z? ?,国际通用的是7位ASCII,扩展的ASCII码，8位表示，可表示256个字符(见附录A-p386),例：,ASCII码用7位编码， 8位表示，最高位0。,7位ASCII码可表示128个
23、字符。,2.3 字符数据的编码表示,用二进制 对十进制 数字编码,用四位二进制数码 表示一位十进制数,十进制,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1,计算,1. 8421 BCD码,8 4 2 1,二、BCD码 (Binary Coded Decimal),有4位BCD码、6位BCD码和扩展BCD码,只表示十进制数的09十个字符,二进制编码 的十进制数,2.3 字符数据的编码表示,使用BCD码进行计算,4位BCD码：用4位二进制数表示1
24、位十进制数。,8421BCD码,+6修正,无进位时-6校正,2.3 字符数据的编码表示,6位BCD码可表示64个字符。 其中包括：10个十进制数；26个英文字母；28个特殊字符。,2. 扩展 BCD码,8421 BCD码只表示10个十进制数。,8位BCD码扩展BCD码（Extended Binary Coded Decimal Interchang Code) 简写为：EBCDIC 可表示256个字符。,如要区分英文大、小写无法表示,2.3 字符数据的编码表示,三、Unicode码(国际码),Unicode与ASCII完全兼容，其前256个编码与ASCII码相同。目前Unicode已在Wind
25、ows OS/2、Office等软件中使用。,2.3 字符数据的编码表示,UNICODE码,用16位2进制位表示， 可以表示65536个字符,表达世界各种语言，一般只需34000个符号,可以表达世界各种语言，还保留30000多个编码供将来使用。,第二章 数据在计算机内的表示 2.1 数制及其数制间的转换2.2 数值数据在计算机内的表示2.3 字符数据的编码表示2.4 汉字的编码表示2.5 逻辑型数据的表示及逻辑运算,汉字的特点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
26、行转换。,2.4 汉字的编码表示,输入 字典,字库,汉字输 入系统,输入代码,内码,内部处理,地址码,存储,通讯,字型码,显示,打印,内码,交换码,字型码,一、汉字信息处理,2.4 汉字的编码表示,汉字信息处理系统：进行各种汉字代码转换的系统,汉字的编码有五种汉字输入码汉字内码汉字字型码汉字地址码汉字信息交换码（国标码）,二、汉字编码,2.4 汉字的编码表示,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。,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。,按汉字字形得到的编码，又称字模。有1616点阵、2424点阵等。 字模保存在计算机字库中。
27、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。,输入码,内码,字形码,2.4 汉字的编码表示,汉字字形信息按一定顺序存放； 汉字字模库中，存储汉字字形信息的逻辑地址。,汉字地址码,2.4 汉字的编码表示,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,(1) GB 2312-80,1980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。,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。,2.4 汉字的编码表示,国标码 （汉字信息交换码）,汉字信息系统之间或
28、与通讯系统之间进行信息交换时使用的代码。采用统一标准。,位码 01D 94D,区码 01D 15D 16D55D87D88D94D,159414109440376094323008947658,30H,啊,啊区位码：1601D 交换码：3021H,区码 和 位码 分别 加 20H (控制) 交换码,94X94的阵列,编码 21H EH,2.4 汉字的编码表示,(2) GB 12345-90,1990年我国颁布的繁体字的编码标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。,(3) GBK编码（Chinese Internal Code Specific
29、ation),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。,2.4 汉字的编码表示,(4) 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。,(5) BIG5 编码,目前台湾、香港地区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。,2.4 汉字的编码表示,计算机内部对汉字进行存储、处理时
30、使用的代码。,编码原则：码长短有序且连续、与交换码对应。 编码方式：多种，我国常用的是：将交换码的两个7位变为两个字节，两个字节的最高位为1。,2.4 汉字的编码表示,汉字内码,2.4 汉字的编码表示,汉字字形码,汉字按字形得到的编码，称为字形码又称字模。汉字的字模保存在计算机里，称为字库。 汉字库字模的集合软字库将字模信息存放在外存上硬字库将字模信息固化在芯片上不同的字体和效果有不同的字库，如宋体、黑体、楷体等。,字形码示例,2.4 汉字的编码表示,点阵数越高字型质量越好，但占用存储空间越大。 精密型汉字字形通常采用信息压缩存储技术。,2.4 汉字的编码表示,汉字字形码,当需要输出某个汉字时
31、，将该汉字的字模找出，输出设备按照字模进行输出。,汉字字模信息在字库中的逻辑地址称为汉字的地址码。 需要向输出设备输出汉字时，根据地址码才能取出某个汉字的字模，在输出设备上形成输出。 地址码和机内码有明确的对应关系，根据机内码找到字库中相应汉字的字模。,汉字地址码,2.4 汉字的编码表示,小结：,汉字内码,汉字外码,汉字输入码,汉字交换码,汉字字形码,汉字地址码,汉字编码,2.4 汉字的编码表示,第二章 数据在计算机内的表示 2.1 数制及其数制间的转换2.2 数值数据在计算机内的表示2.3 字符数据的编码表示2.4 汉字的编码表示2.5 逻辑型数据的表示及逻辑运算,逻辑数据,X=100, y
32、=99 Xy? 成立！,用“1”表示逻辑“真”，“是”,用“0”表示逻辑“假”, “否”,A:,B：,A 比 B 矮？,不成立！,“1”和“0”代表逻辑型数据,2.5 逻辑型数据的表示及逻辑运算,一、逻辑数据的表示,二、逻辑运算,“0”“假” “1”“真”,逻辑量有两种状态：,研究事物的逻辑关系时，用逻辑变量代表各个事件,逻辑运算符：连接逻辑变量，构成逻辑表达式，结果为逻辑值,开为 1 关为 0,2.5 逻辑型数据的表示及逻辑运算,两个条件中只要有一 个成立，结果就成立,有真值表：,A B C 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1,锁打开：逻辑状态为1关：逻辑状态为0 有钥匙：1无：
33、0,1.逻辑加（或，+，V）,一个房间两盏灯,2.5 逻辑型数据的表示及逻辑运算,2.逻辑乘（与， ）,A锁开为 1，否则为0 B锁开为 1，否则为0,A,B均打开，门才能打开-为 1,两把锁A、B,开关合：1开：0灯亮：1灭：0,两个开关A、B 控制一盏灯C,2.5 逻辑型数据的表示及逻辑运算,两个条件都个成立结果才成立,2.5 逻辑型数据的表示及逻辑运算,与原逻辑状态相反,A=8,B=10 AB 为1 AB 为 0,4.异或运算（）,两逻辑变量相同时为 0 不同时为 1,2.5 逻辑型数据的表示及逻辑运算,按位运算先非后与再或,特点：,A=0,B=1,C=1 求：,=(001)+(11)(1+0),=(0)+(1)(1),= 0+1=1,例题1,2.5 逻辑型数据的表示及逻辑运算,A=0,B=1,C=1 求：,例题2,=1,此项为1结果为1,A=0,B=1,C=1 求：,Z= A B C (A + B)(B+C),例题3,= 1,此项为0结果为0,2.5 逻辑型数据的表示及逻辑运算,1.不同数制数的表示，及其相互间的转换 2.数值数据的定点及浮点表示，及其表示范围；原码、补码的概念及其求法。 3.字符数据的编码表示ASCII码、BCD码、Unicode码(国际码)。 3.汉字的编码，不同代码的作用和相互间的关系。 4.逻辑数据的表示及逻辑运算与、或、非。,本章应掌握的内容,
