计算机的数据与编码.ppt.ppt

1.3 1.3 计算机的数据与编码计算机的数据与编码一、基本概念一、基本概念1.数据数据 是指能是指能够够由由计计算机算机处处理的数字、理的数字、字符和符号等字符和符号等。2.信息信息 是指是指经处经处理后有价理后有价值值的数据，它的数据，它包括数包括数值值、文字、声音、文字、声音、图图形和形和图图像像等等对对象象。3.计算机的内部信息计算机的内部信息 控制信息控制信息数值数据数值数据数据信息数据信息非数值数据非数值数据图形数据图形数据各种文字符号数据各种文字符号数据逻辑数据逻辑数据4.数据在计算机中的存储数据在计算机中的存储 1）存储设备存储设备 存储信息的设备，如内存、硬盘、软盘存储信息的设备，如内存、硬盘、软盘及光盘等，存储设备的最小单位是及光盘等，存储设备的最小单位是“位位”，存储信息的单位是字节。存储信息的单位是字节。2 2）存储容量）存储容量 存储设备所能容纳的二进制信息量的存储设备所能容纳的二进制信息量的总和为存储容量，用字节数来表示。总和为存储容量，用字节数来表示。注：内存容量指为计算机系统所配置的主存注：内存容量指为计算机系统所配置的主存(RAM)(RAM)总字节数，单位是总字节数，单位是“KB”“KB”、“MB”“MB”，如，如32MB32MB、64MB64MB等。等。二、计算机的数据存储单位二、计算机的数据存储单位1.位（位（bit）：数据的最小数据的最小单单位，由数字位，由数字0或或1组组成成，用字母，用字母b表示表示。2.字节字节(Byte）：）：8个二个二进进制位称制位称为为一个字一个字节节，它是它是计计算机算机处处理数据的基本理数据的基本单单位位，用字母，用字母B表示表示。3.字字(word）：）：计计算机一次存取、算机一次存取、处处理和理和传输传输的数的数据据长长度称度称为为字，通常由一个字字，通常由一个字节节或多个字或多个字节节构成。构成。1B=8b 1KB=210B=1024B 1MB=220B 1GB=230B 1TB=240B4.字长字长：一个字中所包含的二一个字中所包含的二进进制数的位数称制数的位数称为为字字长长。三、数据编码三、数据编码数据数据 数值数据（具有数值大小和正负）数值数据（具有数值大小和正负）非数值数据（字符非数值数据（字符,如：文字、图形、声音）如：文字、图形、声音）西文字符西文字符 汉字汉字字符字符数字编码数字编码字符编码字符编码汉字编码汉字编码字符字符编码编码 1.ASCII 码码 1）是使用最多和最普遍的字符是使用最多和最普遍的字符编码编码，即美国，即美国信息交信息交换标换标准代准代码码(American standard code for Information Interchange)。2）ASCII码码有有7位位码码和和8位位码码两种形式两种形式。3）7位位ASCII码码：用七位二用七位二进进制数制数进进行行编码编码的，的，可以表示可以表示128个字符，最高位恒个字符，最高位恒为为0。4）8位位ASCII码码：用用8位二位二进进制数制数进进行行编码编码，可，可以表示以表示256种字符；当最高位恒种字符；当最高位恒为为0，与，与7位位ASCII码码相同，称相同，称为为基本基本ASCII码码；当最高位；当最高位为为1时时，形成，形成扩扩充充ASCII码码，各国一般把该码作，各国一般把该码作为本国语言的字符代码。为本国语言的字符代码。5）键盘输入的数码键盘输入的数码09、52个大、小写英文字母个大、小写英文字母A Z、a z、32个标点符号、运算符号、专用符个标点符号、运算符号、专用符号和号和34个控制符，采用个控制符，采用7位位ASCII码编码。码编码。6）ASCII码是一种西文机内码。码是一种西文机内码。例：字符例：字符A的的显显示示 A的ASCII码 41H给出字符发生器高位地址000010000000101000001000100010000010011111110010000010010000010010000010字符的点字符的点阵组阵组成字成字库库，按照地址从字按照地址从字库库中中读读出出该该字符字符。输输入入设设备备主主机机输出设备输出设备2.汉字编码汉字编码输入码输入码机内码机内码输出码输出码汉字信息处理过程汉字信息处理过程 汉字的输入汉字的输入输入输入编码编码国标国标码码汉字汉字内码内码存储或存储或处理处理 计算机在处理汉字信息时也要将其转化为二进计算机在处理汉字信息时也要将其转化为二进制代码，计算机对汉字进行编码制代码，计算机对汉字进行编码.1）输入码（外码）输入码（外码）通过键盘向计算机输入汉字的编码。通过键盘向计算机输入汉字的编码。流水码：电报码、区位码、国标码流水码：电报码、区位码、国标码音音 码：全拼码、简拼码、双拼码码：全拼码、简拼码、双拼码形形 码：五笔字型、大众码、仓吉码码：五笔字型、大众码、仓吉码音形码：自然码、首尾码音形码：自然码、首尾码输入码输入码2）国标码与区位码）国标码与区位码GB2312-80:一级常用汉字一级常用汉字3755个个,按拼音字母顺序按拼音字母顺序排列。二级汉字排列。二级汉字3008个个,按部首排列，按部首排列，684个非汉字个非汉字图形字符。共图形字符。共7445个字法字符。个字法字符。所有汉字字符用所有汉字字符用2个字节表示，高字节共分为个字节表示，高字节共分为94个个区（区（01-94区），低字节分为区），低字节分为94个位（个位（01-94位），位），汉汉字所在的区号和位号共同组合成该汉字的区位码，区字所在的区号和位号共同组合成该汉字的区位码，区位码为十进制。位码为十进制。非汉字图形字符排在非汉字图形字符排在01-15区；区；一级汉字排在一级汉字排在16-55区；区；二级汉字排在二级汉字排在56-87区；区；例例:“中中”区号区号54、位号、位号48，区位码为，区位码为5448 “国国”区号区号25、位号、位号90，区位码为，区位码为2590国标码的转换：将汉字的区位码表示成国标码的转换：将汉字的区位码表示成16进制，进制，在加上在加上2020H。即：国标码即：国标码=(区、位码区、位码)16+2020H（48）10（54）10“中中”的国标码的国标码=3630H+2020H=5650H西文字符：西文字符：采用采用 7位位ASCII码码作为机内码。作为机内码。汉字：汉字：机内码用两个字节来保存，字节高位为机内码用两个字节来保存，字节高位为1，前一字节保存高位内码，后一字节保存低位内，前一字节保存高位内码，后一字节保存低位内码，即：国标码的字节高位恒为码，即：国标码的字节高位恒为1。3）机内码（汉字内码）机内码（汉字内码）汉字内码：汉字内码：是供计算机内部进行存储、处理和传是供计算机内部进行存储、处理和传输时统一使用的代码。输时统一使用的代码。机内码与国标码的换算关系机内码与国标码的换算关系:汉字内码汉字内码=汉字国标码汉字国标码+8080H“中中”的机内码的机内码=5650H+8080H=D6D0H“国国”的机内码的机内码=397AH+8080H=B9FAH 一个汉字可有几个外码，但只有一个机内码。一个汉字可有几个外码，但只有一个机内码。4）输出码输出码 是对汉字字形经过点阵数字化后的一串二是对汉字字形经过点阵数字化后的一串二进制数，又称为汉字字形码或字模。进制数，又称为汉字字形码或字模。一般显示用一般显示用1616点阵，打印用点阵，打印用2424、3232、4848等点阵。等点阵。点阵越多，打印的字体越好看，但占用的点阵越多，打印的字体越好看，但占用的存储空间也越大存储空间也越大.汉字的显示汉字的显示内码内码字型字型数据数据内存中的汉字字型内存中的汉字字型库中提取字型数据库中提取字型数据字型数据送到输字型数据送到输出设备上输出出设备上输出5）系统代码交换流程）系统代码交换流程各种输入码各种输入码交换码（国标码）交换码（国标码）内码内码字形码字形码显示汉字显示汉字打印汉字打印汉字四、计算机中数的表示四、计算机中数的表示1.真真值值 机器外存放的由正机器外存放的由正负负号表示的数号表示的数。2.机器数机器数 能直接存放在计算机内的数据，能直接存放在计算机内的数据，最最高位作高位作为为数数值值的符号位的符号位，“0”表示表示正数正数，“1”表示表示负负数数。真值真值 机器数机器数 +0 +0000000 00000000-0 -0000000 10000000+5 +0000101 00000101-5 -0000101 10000101 真值真值 机器数机器数 3.带小数点的数的表示方法带小数点的数的表示方法 根据小数点的位置是否固定，分为根据小数点的位置是否固定，分为定点数、浮定点数、浮点数点数二种类型。二种类型。1）定点整数）定点整数 是指小数点隐含固定在整个数值的是指小数点隐含固定在整个数值的最右，符号位右边所有的位数表示的是一个整数，最右，符号位右边所有的位数表示的是一个整数，最小数为最小数为1。符号位符号位bmbm-1bm-2b1.隐含小数点隐含小数点整数的定点表示：整数的定点表示：符号位符号位b-1b-2b-3b-m.隐含小数点隐含小数点小数的定点表示：小数的定点表示：2）定点小数是指小数点隐含固定点小数是指小数点隐含固定在最高数据位的左边，最大数为定在最高数据位的左边，最大数为0 03）浮点数）浮点数:是指小数点可浮动的数据。是指小数点可浮动的数据。定点小数定点小数任意一个十进制数任意一个十进制数N可以写成可以写成:一个任意进制数一个任意进制数N可以写成可以写成:其中：其中：N为浮点数；为浮点数；S为浮点的尾数（纯小数）为浮点的尾数（纯小数）P为阶码（浮点指数，整数）；为阶码（浮点指数，整数）；R为基数（常数，一般为为基数（常数，一般为2、8、10、16）浮点表示法的一般形式为：浮点表示法的一般形式为：阶符阶符pN-1pN-2.p0数符数符 SM-1SM-2.S0阶阶码码尾尾数数隐含小数点隐含小数点 例例:X=11001.11(:X=11001.11(二进制真值）二进制真值）浮点表示为浮点表示为:0.1100111:0.1100111 2 2101101(二进制二进制)在计算机中，机器数也有不同的表示方法，通在计算机中，机器数也有不同的表示方法，通常用常用原码原码、反码反码和和补码补码三种方式表示三种方式表示。4、原码、反码和补码、原码、反码和补码即即 X原原=符号位符号位+|X|1）原码）原码 机器数的最高位为符号位，机器数的最高位为符号位，0为正数，为正数，1为负数。为负数。XX原原与与X X的区别仅在于符号位的区别仅在于符号位.例如例如:X=-1001，则，则 X原原=11001X=+1001，则，则 X原原=01001数值数值0,有有+0、-0 两种表示两种表示:0原原=00000;-0原原=10000原码表示简单，但是加减法运算复杂。原码表示简单，但是加减法运算复杂。2）反码）反码X X1 1=+1001010 X=+1001010 X1 1 原原=X=X1 1 反反=01001010=01001010 X X2 2=-1010110 X=-1010110 X2 2 原原=11010110=11010110 XX2 2 反反=10101001=10101001当当X为正数为正数,X反反=X原原;当当X为负数时保持为负数时保持X原原符号位不变，将数值部分符号位不变，将数值部分取反取反。例例:数值数值0,反码的表示反码的表示:+0反反=00000;-0反反=111113）补码表示法）补码表示法 X=+1001010,X=+1001010,XX原原=X=X反反=X=X补补=01001010=01001010 Y=-1010110,YY=-1010110,Y原原=11010110,=11010110,YY反反=10101001 Y=10101001 Y补补=Y=Y反反+1=10101010+1=10101010当当X为正数为正数,X反反=X原原;当当X为负数为负数,保持保持X原原符号位不变，将数值部分取符号位不变，将数值部分取反。然后在最低位加反。然后在最低位加1,即可得即可得-X补补。例如：例如：数值数值0,补码的表示补码的表示:+0补补=-0补补=0.0000 原码和补码、反码之间相互转换的实现原码和补码、反码之间相互转换的实现对于正数对于正数X原码原码=X反码反码=X补码补码对于负数对于负数减减1加加1符号位不变符号位不变,其余取反其余取反符号位不变符号位不变,其余取反其余取反原码原码反码反码补码补码五、多媒体的基本概念五、多媒体的基本概念1.1.多媒体多媒体 指文、图、声、像等多种信息媒体同计指文、图、声、像等多种信息媒体同计算机融合一起形成的信息传播媒体。算机融合一起形成的信息传播媒体。2.2.多媒体数据的特点多媒体数据的特点1 1）数据量非常大，数据库中的组织和存储变得）数据量非常大，数据库中的组织和存储变得复杂。复杂。2 2）数据处理复杂。）数据处理复杂。3 3）多媒体改变了数据库的接口，操纵形式，查）多媒体改变了数据库的接口，操纵形式，查询机制等。询机制等。3.3.多媒体计算机（多媒体计算机（MPCMPC）具有多媒体功能的计算机叫多媒体具有多媒体功能的计算机叫多媒体PC,PC,简称简称MPC.MPC.现代现代MPCMPC的主要硬件配置必须包括的主要硬件配置必须包括CD-ROMCD-ROM、音频和、音频和视频卡，这三方面既是构成现代视频卡，这三方面既是构成现代MPCMPC的重要组成部分，的重要组成部分，也是衡量一台也是衡量一台MPCMPC功能强弱的基本标志。功能强弱的基本标志。无失真压缩编码无失真压缩编码 利用数据的冗余进行压缩，可完全恢利用数据的冗余进行压缩，可完全恢复原始数据而不引入任何失真。复原始数据而不引入任何失真。有失真压缩编码有失真压缩编码 利用了人类视觉和听觉器官对图像或利用了人类视觉和听觉器官对图像或声音中某些频率成分不敏感的特性，允许在压缩过程中损声音中某些频率成分不敏感的特性，允许在压缩过程中损失一定信息。失一定信息。1 1）数据压缩方法分类）数据压缩方法分类4.4.多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩技术2 2）压缩编码的国际标准）压缩编码的国际标准 静止图像压缩标准静止图像压缩标准 JPEG:JPEG:对静止图象数据压缩对静止图象数据压缩应用：应用：CD-ROMCD-ROM、彩图传真、图文档管理等。、彩图传真、图文档管理等。动态图像压缩标准动态图像压缩标准 MPEG:MPEG:对音频、视频数据压缩。对音频、视频数据压缩。（标准（标准MPEG-1MPEG-1、MPEG-2MPEG-2、MPEG-4MPEG-4）