計算機的數(shù)據(jù)與編碼

一、數(shù)據(jù)存儲單位

1.數(shù)據(jù)：對事實、概念或者指令的i種表示形式，可以由人工或者自動裝置進行處

理。

(1)數(shù)據(jù)的形式：數(shù)字、文字、圖形或者聲音等。

(2)數(shù)據(jù)的分類：數(shù)值數(shù)據(jù)、非數(shù)值數(shù)據(jù)。

2.信息：經(jīng)過解釋賦予一定意義的數(shù)據(jù)。

(1)控制信息：指揮計算機的各種操作的指令。

(2)數(shù)據(jù)信息：計算機加工處理的對象。

注意：(1)計算機能識別和處理的只能是二進制數(shù)。

(2)計算機中有人讀數(shù)據(jù)和機讀數(shù)據(jù)兩種狀態(tài)。

3.位：一個二進制位稱為比特(bit),,以b表示。一位可以表示0和1兩種狀態(tài)。

位是數(shù)據(jù)的最小單位，

4.字節(jié)：八個二進制位稱為字節(jié)(Byte),以B表示。

字節(jié)是數(shù)據(jù)處理卻數(shù)據(jù)存儲的基本單位。

一個字節(jié)的8位二進制自左至右羅列，最左邊為最高位，最右邊為最低位。

換算公式：

1KB=1024B

1MB=1024KB=1024X1024B

1GB=1024MB=1024X1024KB=1024X1024X1024B=1073741824B

5.字與字長

(1)字：在計算機中做為一個單元進行存儲、傳送等操作的一組字符或者一組二

進制位稱為字(Word)。

(2)字長：一個字中的字符數(shù)量或者二進制的位數(shù)稱為字長。

1

字長決定計算機處理信息的速率，是計算機的一個重要性能指標。

(3)字的組成：一個字由若干個字節(jié)組成。

二、字符及其編碼

1.字符集

字符：用來組織、控制或者表示數(shù)據(jù)的字母、數(shù)字及計算機能識別的其它符號。

字符集：為了某一目的而設(shè)計的一組互不相同的字符。

在微機系統(tǒng)中普遍采月的是有128個符號的鍵盤字符集，包括：

(1)10個十進制數(shù)碼0-9

(2)52個大小寫英文字母

(3)32個標點符號、專用符號、運算符號

(4)34個控制符

2.字符編碼

字符編碼：規(guī)定用怎樣的二進制編碼表示數(shù)字、字母和各種專用符號。

由于這是一個涉及世界范圍內(nèi)的有關(guān)信息表示、交換、處理、傳輸和存儲的基本問

題，因此都以國家標準或者國際標準的形式頒布施行。

目前在微型機中普遍采用的字符編碼是ASCH碼。

ASCII是英文AmericanStandardCodeforInformationInterchange的縮寫，意為“美

國標準信息交換代碼”。該編碼后被國際標準化組織ISO(國際標準化委員會)采用，

作為國際通用的信息交換標準代碼。

ASCH有7位版本和8位版本。

(1)7位ASCII碼

用七位二進制數(shù)表示一個字符，由于27=128,所以可表示128個不同的字符，其

中包括：數(shù)碼0~9,26個大寫英文字母，26個小寫英文字母以及各種運算符號、標點符

號及控制命令等。

注意：7位ASCH表示數(shù)的范圍是0?127

在微機中采用7位ASCII字符編碼時，最高位b7恒為零，因此，一個字符的ASC

2

n碼占一個字節(jié)位置。

(2)8位ASCII碼

使用8位二進制數(shù)進行編碼，這樣可以表示256種字符。

當最高位恒為。時，編碼與7位ASCII碼相同，稱為基本ASCII碼。當最高位為1

時，形成擴充ASCII碼。

通常，各國都把擴充ASCII碼部份作為自己本國諾言字符代碼。

常用ASCII碼：

CRESCSP0AaDEL

二0001101001101101000000110000100000111000011111111

十132732486597127

十六0D1B203041617F

字符大小比較：按ASCII碼值的大小進行比較。

CR(ESC<SP(空格)〈0〈......A<……a〈DEL

字符串大小比較：先比較第一個字符，若相同，再比較第二個字符，以此類推。

3.漢字編碼

我國于1981年頒布了〈信息交換用漢字編碼字符集一一基本集〉，即國家標準

GB2312-80o

基本集中共采集漢字和圖形符號7445個，漢字6763個，分為兩級。

一級漢字有3755個，屬常用漢字，按漢字拼音字母順序羅列；

二級漢字為3008個，屬次常用漢字，按部首羅列。

圖形符號682個。

規(guī)定：一個漢字用兩個字節(jié)表示。

為了使中文信息與西文信息兼容，每一個字節(jié)的最高位用于區(qū)分漢字編碼或者是

ASCII字符編碼，因此漢字編碼每一個字節(jié)只用低七位。

此外，由于每一個字節(jié)的低7位中還有34個控制字符編碼，因此每一個字節(jié)只

能有128-34=94種狀態(tài)可用于漢字編碼。這樣兩個字節(jié)可以有94X94=8836種狀態(tài)。

3

（1）區(qū)位碼

GB2312-80基本字符集將漢字按規(guī)則排成94行，94歹山第一個字節(jié)用于表示區(qū)號，

第二個字節(jié)用于表示位號，因此，每一個漢字就有惟一的一個區(qū)號和一個位號，稱為漢

字的區(qū)位碼。

給定漢字編碼表中的一個區(qū)號（十進制0「94）和位號（十進制01-94）,則惟一

對應一個漢字或者圖形符號。

例如：區(qū)號54,位號48（均為十進制），對應漢字為“中”。

區(qū)位碼的安排：

01~15區(qū)：各種字母、數(shù)字及圖形符號

16?55區(qū)：一級漢字

56~87區(qū)：二級漢字

區(qū)位碼是用十進制數(shù)表示的國標碼，即國標BG2312-80中的區(qū)位編碼，也可稱為國

標區(qū)位碼。

（1）國標碼

將漢字區(qū)位碼的區(qū)碼和位碼分別用十六進制數(shù)表示，然后再加之十六進制數(shù)2022

形成。

例：“中”的區(qū)位碼為5448,表示成十六進制3630,再加之2022,則它的國標碼

為5650。

國標碼的主要作用是用于統(tǒng)一不同的系統(tǒng)之間所用的不同編碼。通過將不同的系統(tǒng)

使用的不同編碼統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成國標碼，不同系統(tǒng)之間的漢字信息就可以相互交換。

4.漢字內(nèi)碼

計算機系統(tǒng)內(nèi)部進行存儲、加工處理、傳輸統(tǒng)一使用的代碼，簡稱漢字內(nèi)碼或者機

內(nèi)碼。

不同系統(tǒng)使用的機內(nèi)碼可能不同，目前國內(nèi)廣泛使用的漢字內(nèi)碼是將國標碼的兩個

字節(jié)的最高位分別置為“1”形成。

即一個漢字在機器內(nèi)部占兩個字節(jié)，每一個字節(jié)的最高位恒為1。

漢字機內(nèi)碼=漢字國標碼+8080H

=區(qū)位碼+2022H+8080H

4

=區(qū)位碼+AOAOH

加十六進制8080H的目的是將表示漢字國標碼的兩個字節(jié)的最高位分別置為“1”。

在計算機中，由于機內(nèi)碼的存在，輸入漢字時就允許用戶根據(jù)自己的習慣使用不同

的輸入碼，進入系統(tǒng)后再統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成機內(nèi)碼存儲。

5.漢字外碼

為方便人工通過鍵盤鍵入漢字而設(shè)”的代碼稱為漢字輸入碼，又稱為漢字外碼。

(1)以國標GB2312-80為基準的區(qū)位碼、國標碼

(2)以漢字拼音為基礎(chǔ)的拼音類輸入法

(3)以漢字拼形為基礎(chǔ)的拼形類輸入法

(4)以漢字拼音和拼形結(jié)合為基礎(chǔ)的音形類輸入法

(5)在電信業(yè)中通用的電報碼

6.漢字字形碼

是指漢字字庫中存儲的漢字字形的數(shù)字化信息。

漢字是一種象形文字，每一個漢字都可以看成是一個特定的圖形，這種圖形可以用

點陣來描述。

用點陣來表示漢字，以16x16點陣為例，表明一個漢字圖形有16行，每一行上有

16個點。一位二進制可以表示點陣中一個點的信息，因此用兩個字節(jié)來存放每一行上的

16個點，并且規(guī)定某二進制位值“0”表示對應點為白，而“1”表示對應點為黑。由此可

知，一個16x16點陣的漢字字形需要用2x16=32個字節(jié)來存放。其它點陣的漢字可以

此類推。

漢字字形點陣有：16X16、24X24、32X32點陣等。隨點陣數(shù)的不同，漢字字形碼

的長度不同。例16X16點陣占32個字節(jié)，24X24點陣需72個字節(jié)。

漢字字形碼又稱為漢字輸出碼或者漢字發(fā)生器編碼。

7.漢字字模

字模：即漢字字庫中存放的漢字字形。字模與字形的概念沒有嚴格區(qū)別。

字模可分為宋體字模、仿宋體字模、楷體字模、黑體字模。

5

字模按點陣大小可分為16X16點陣字模、24X24點陣字模等。點陣數(shù)越大，字形

質(zhì)量越高。

8.漢字字庫

漢字字庫：漢字字形數(shù)字化后，以二進制文件的形式存儲在存儲器中，構(gòu)成漢字字

形庫或者漢字字模庫，簡稱漢字字庫。

漢字字庫為漢字的輸出設(shè)備提供字形數(shù)據(jù)，漢字字形的輸出是將存儲在漢字字庫中

的相應字形信息取出，送到所指定的漢字輸出設(shè)備上輸出。

字庫中漢字字形信息的存儲方法：

(1)整字存儲法

將漢字字形的點陣信息逐個字節(jié)存放在字形信息存儲器中，需要輸出時直接讀出。

(2)壓縮信息存儲法

采用信息壓縮辦法，只存儲漢字的壓縮信息，使用時再還原成字形信息。

漢字字庫存硬字庫和軟字庫之分。

(1)硬字庫

將漢字庫固化在ROM或者EPROM中，稱為硬字庫。

(2)軟字庫

將漢字庫存放在某種外設(shè)(軟、硬盤)中，稱為軟字庫。

要輸出一個漢字時，首先根據(jù)該漢字的機內(nèi)碼找出其字模信息在字庫中的位置，然

后取該漢字的字模信息作為圖形在屏幕上顯示或者打印機上打印輸出。

三、計算機中數(shù)的表示

1.帶符號數(shù)的表示

用0表示正數(shù)，用1表示負數(shù)，使數(shù)的符號數(shù)字化，符號和數(shù)一起進行存儲和運算。

(1)符號位

位于數(shù)值最高位的左部，0表示正數(shù)，1表示負數(shù)。

如果用八進制位表示一個有符號的整數(shù)，則最高位為符號位，具體表示數(shù)值的惟獨

七位,其最小數(shù)為(111為1111)2=(-127)10,最大數(shù)為(011數(shù)為1)2=+127O

如果用16進制位表示一個有符號的整數(shù)，除去最高位的符號位外，具體表示數(shù)值

6

的惟獨15位，所能表示數(shù)的范圍為(-32767,+32767)

顯然，在表示一個數(shù)值時，使用的二進制位數(shù)越多，其表示數(shù)值的范圍就越大。

例如：用八位二進制數(shù)表示+50和-50

(+50)10=(00110010)2(-50)10=(10110010)2

用十六位二進制數(shù)表示+513和-513

(+513)10=(0000001000000001)2(-513)10=(1000001000000001)2

顯然，用八位二進制數(shù)無法表示513、-513。

(2)真值

真正表示數(shù)值大小的部份，并按普通書寫規(guī)則表示的原值。

(3)機器數(shù)

在計算機中使用的，連同數(shù)符一起數(shù)碼化了的數(shù)叫機器數(shù)。機器數(shù)表示的范圍由計

算機字長決定。

如果數(shù)值越過機器所能表示的范圍，運算就會因此出錯而住手，稱為“溢出

例：用8位二進制數(shù)表示+49和-49

十進制數(shù)+49-49

真值+0110001-0110001

機器數(shù)0011000110110001

機滯數(shù)也有不同表示方法，常用的有三種，即原碼，補碼和反碼。

(1)原碼

用最高位表示數(shù)符，0代表正數(shù)，1代表負數(shù)，數(shù)值部份為真值的絕對值，這種表

示方法稱為原碼。

例：

十進制+73-73+127-127+0-0

真值+1001001-1001001+1111111-1111111+0000000-0000000

原碼010010011100100101111111111111110000000010000000

由上可知，數(shù)值0在原碼中有兩種形式：兩種形式均當0處理

[+0]=00000000[-0]=10000000

(2)反碼

正數(shù)的反碼和原碼相同，負數(shù)的反碼是對該數(shù)的原碼除符號位外各位求反(即0變

7

1,1變0)。用數(shù)學式子表示如下：

例：(+50)10原碼=00110010反碼=00110010(相同)

(-50)10原碼=10110010反碼=11001101(不同)

[+0]反=[黑+0]=00000000

[-0]=10000000,[-01=11111111

Ift反

注意：一個數(shù)反碼的反碼是原碼本身。

(3)補碼

正數(shù)的補碼與原碼相同，負數(shù)的補碼則是該數(shù)的反碼未位加1。

例：(+50)10原碼=00110010=反碼=補碼

(-50)10原碼=10110010

反碼=11001101

補碼=11001110

[+0](=00000000

[-0]=[-0]+1=11111111+1=100000000=00000000

反

由于字長限定為N位，因此最高位前面的1因表示不出來而丟失。從而保留下來的

結(jié)果與[+0]相同。所以計算機中普通都采用補碼進行運算。

補

注意:負數(shù)補碼的補碼等于該負數(shù)的原碼。即[[X]]=[X]

訃祚?

例：求下列數(shù)的原碼、反碼、補碼.

十進制數(shù)+1-1+127-127+0-0

原碼000000011000000101111111111111110000000010000000

反碼000000011111111001111111100000000000000011111111

補碼000000011111111101111111100000010000000000000000

(4)各種碼的十進制數(shù)范圍

二進制數(shù)無符號數(shù)原碼反碼補碼

000000000+0+0+0

01111111127+127+127+127

10000000128-0-127-128

11111111255-127-0-1

范圍0~255-127^+127-127?+127-128^127

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2.小數(shù)點的表示

由于計算機只能識別0和1,所以采用約定的方式表示小數(shù)點。在計算機中，小數(shù)

點通常有兩種表示法：定點表示法與浮點表示法。

（1）定點數(shù)

規(guī)定小數(shù)點的位置固定不變，總是隱含在某個預定位置上。采用定點數(shù)表示法的計

算機稱為定點計算機。

定點純整數(shù)：將小數(shù)點固定在數(shù)的最低位之后（隱含，小數(shù)點不占二進制位）。在

這種表示法中，符號位右邊的所有位數(shù)表示的是一個整數(shù)。格式如下：

符號位尾數(shù)

例：機器字長16,符號位L數(shù)值位15

0111111111111111-4-111111111111111^+32767

定點純小數(shù)：將小數(shù)點固定在符號位之后，最高數(shù)值位之前（隱含，小數(shù)點不占二

進制位）。在這種表示法中，符號位右邊的第一位是小數(shù)的最高位。格式如下：

符號位.尾數(shù)S

例：機器字長16位，符號位1,數(shù)值位15

1000000000000001一.000000000000001-2-15

（2）浮點數(shù)

小數(shù)點位置不固定的數(shù)（位置浮動），采用浮點數(shù)表示的計算機稱為浮點計算機。

浮點表示的普通表示形式為：

N=2PXS

其中：P——稱為階碼（含符號）

S一一稱為尾數(shù)（含符號）

2一一階碼的底（隱含的，不必浮現(xiàn)在數(shù)據(jù)表示中）

在計算機中表示一個浮點數(shù)其結(jié)構(gòu)如下：

Pf階碼PSf尾數(shù)S

Pf：階符，即指數(shù)部份的符號位。

P：階碼，表示累次。

Sf：數(shù)符，即尾數(shù)部份符號位。

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S：尾數(shù)

注意：浮點數(shù)表示法要規(guī)定字的格式。

實際應用中，階碼用補碼(或者移碼)表示成定點純整數(shù)，尾數(shù)用補碼(或者原

碼)表示成定點純小數(shù)。為了保證不損失有效數(shù)字，常對尾數(shù)進行規(guī)格化處理，即保

證尾數(shù)部分最高位是1,而數(shù)的大小可以通過階碼進行調(diào)整。

四、多媒體數(shù)據(jù)簡介

1.多媒體的概念

(1)媒體

存儲信息的實體，磁盤、光盤、存儲器等。

承載信息的載體，數(shù)值、文字、圖形、聲音、視頻、圖象

(2)多媒體

文、圖、聲像等多種信息同計算機融合在一起形成的信息傳播媒體。

硬件配置在原有計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)上擴充了：數(shù)字信號處理器、大容量光盤、觸摸式

屏幕、其它外圍設(shè)備，以多種形式表達、存儲和處理信息。

電視與信息系統(tǒng)的多媒體明顯區(qū)別：①被動與主動

②摹擬與數(shù)字

(3)多媒體信息

用多媒體傳播的信息

(4)多媒體系統(tǒng)

能產(chǎn)生、儲存、傳播多媒體信息的系統(tǒng)，