大学计算机基础第二周文档格式.docx

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计算机中的所有信息都要用二进制表示→编码

编码：

用二进制位的不同组合，来代表不同的信息

如用“0”表示低电平，用“1”表示高电平。

用01000001表示字母“A”

二、字符编码

1.西文字符编码

ASCII码（美国信息交换标准代码）

标准ASCII

用7位二进制码表示1个符号（最高位默认为0）

可表示128个字符。

扩展ASCII码（ANSI）

扩展ASCII码（ANSI）用8位表示一个字符。

256个组合

其他编码

Unicode码、UTF-8等

通用字符编码，可满足跨语言和平台的文本转换。

2.汉字编码

外码;

输入码：

搜狗输入码

机内码：

汉字在计算机的存储形式

国际码、BIG5等

字行吗

以点阵形式表示一个汉字

矢量汉字

机内码

国标码

●用于计算机之间或与终端之间信息交换时的汉字代码（GB2312，GBK，GB18030）

●由连续的两个字节组成，每个字节七位有效，最高位为1。

字形码和矢量汉字

字形码

确定一个汉字字形点阵的代码

汉字字形点阵中的每个点对应一个二进制位。

点阵字模示意图

用软件描述汉字

矢量字库保存对每一个汉字的描述信息，比如一个笔划的起始、终止坐标，半径、弧度等等。

在输出时要经过一定的数学运算。

矢量汉字可随意放大、缩小而不变形。

Windows使用的字库为以上两类。

在FONTS目录下，扩展名为FON的文件为点阵字库；

扩展名为TTF为矢量字库。

汉字信息处理过程

通过键盘输入汉字，利用某一种输入码，或者输入法，将汉字输入，输入之后计算机会将它转换成机内码进行存储，机内码既可以有国标码和BIG5或者Unicode，要将这样的编码进行输出，还需要我们的字形码（点阵汉字，或者矢量汉字）

第八讲多媒体信息表示与处理

多媒体信息

声音

图形

矢量图

图像

静态图像——位图

视频图像

这些多媒体信息都是连续变化的模拟信息

计算机能够处理和存储的信息都必须是二进制形式

多媒体信息要为计算机处理，须首先数字化

2.声音信号的数字化

声音是通过空气传播的一种连续的波（声波）

声波是一种模拟信号

模拟信号：

在时间和幅度上都是连续变化的信号

声音信号的数字化

要使连续变化的模拟声音信号能够被计算机处理，需要

变换为数字声音。

什么是数字信号？

数字信号是指在时间和幅度上都是离散的信号

声音数字化的过程

1）采样（sampling）

在某些特定的时刻对这种模拟信号进行测量叫做采样（Sampling）

采样所得到的信号称为离散时间信号

离散时间信号的特点：

时间上离散，幅度上连续

例如：

输入电压的范围是0.0～0.7V，在t1时刻采样得到的电压值可以是0.2718V

2）量化

把信号幅度取值的数目加以限定，由有限个数值组成的信号就称为离散幅度信号

上例中在t1时刻采样得到的电压值0.2718V，量化后就可以近似为0.3V显然：

量化后的数值位数越长，精确度就越高。

3）编码

用预先规定的方法将文字、数字或其他对象编成数码，或将信息、数据转换成规定的电脉冲信号。

是用少量的基本符号，通过简单的组合规则来表示大量复杂的信

息。

在计算机内部，信息只有经过数字化编码后才能表示、存放和传递。

4）数字声音的性能指标

声音信号的数字化就是将连续变化的音频信号转换为时间和幅度都是离散的数字表示的信号。

采样频率

采样频率：

单位时间里的采样次数

奈奎斯特理论（Nyqusttheory）：

如果采样频率不低于信号最高频率的两倍，就能把以数字表达的

声音还原成原来的声音。

例：

话音信号的最高频率为3400Hz，若采样频率为8000Hz，就能以数字声音还原原来的声音。

采样精度（Samplingprecision）

表示采样点幅值的二进制位数，也叫样本位数或位深度。

用声音样本的位数（bit）表示。

采样频率越高，采样精度越高，信号失真度越小，所得数据占用的存储空间越大。

声音的采样和量化

5）声音文件的数据量

声音文件的数据量

=采样频率×

样本精度×

声道数×

时间

设采样频率为8kHz，样本精度为8位，1分钟双声道声音文件的数据量为：

8（bit）*8kHz*2（声道数）*60（秒）/8=960kB

3.图像信息的数字化

图像是自然界的景物通过人的视觉器官在大脑中留下的印象，是连续变化的信息。

空间坐标位置和景物明暗程度均是连续变化的

计算机中的图像都是数字图像。

图像的数字化过程：

图像的数字化

图像的数字化例

对连续图像在x、y方向上均取N个等间隔的采样，就变成N×

N个像素点组成的图像

对每一个像素点的灰度（或色彩）进行整量，就得到一个N×

N的数组。

图像分辨率

图像采样的点数称为图像分辨率，用点的“行数×

列数”表示。

数码像机的图像分辨率1024×

768、2400×

3000等。

表示每个像素颜色使用的二进制位数称为像素深度或位深度。

对相同尺幅的图像：

如果组成该图的像素数目越多，图像的分辨率越高；

像素深度值越大，能表示的

颜色数越多。

图像看起来就越逼真。

图像文件占用的存储空间越大。

常见的像素深度有：

1位（黑白图像），4位（16色或16级灰度图像），8位（256色或256

级灰度图像），24位（真彩色图像）——可以表示224种颜色。

黑白图像（略）

16位图像

图像文件大小的估算

图像的分辨率和像素位深度决定了图像文件的大小。

图像文件的大小=位深度×

像素数

例：

图像文件格式

是图像数据在文件中的存放形式。

主要的图像文件格式有：

位图文件（Bitmap-File，BMP）

一种不压缩的格式，占有较大存储空间，但图像质量较高，没有数据损失。

GIF（GraphicsInterchangeFormat）文件

压缩效率高、占用的存储空间很小。

适合存储颜色较少的卡通图像、徽标等手绘图像

JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）文件

相应的文件存储格式为jpg格式，适合存储色彩丰富的照片。

4.图形

图形（矢量图）

用计算机程序来表示一幅图，实际上是用数学的方法来描述一幅图；

矢量图像文件所占空间较小，旋转、放大、缩小、倾斜等变换操作容易，且不变形、不失真；

不存在采样分辨率问题，只与显示的尺寸及显示分辨率有关

矢量图通常比位图节省存储空间；

矢量图适合于表示简单的图形。

矢量图例秋

计算机中信息处理的一般过程

给予计算机的信息处理过程

计算机中的信息表示小结

理解计算机为什么采用二进制

理解计算机中的数位

理解文字信息的表示与编码

了解多媒体信息的表示和处理（数字化过程）

第九讲计算机中的数制及其转换

计算机中的数制

人类最习惯的计数制是十进制

计算机由具有两种状态的开关器件组成，可以用0和1分别表示两种不同的状态-二进制

计算机中采用二进制

计算机硬件惟一能够识别的是二进制数。

任何其它计数制和各种信息要让计算机处理，都需要借助软件转换为二进制。

1.计算机中的常用计数制

十进制二进制十六进制八进制数

2.十进制表示法

特点：

以十为底，逢十进一；

共有0-9十个数字符号。

用D（decimal）代表。

二进制表示法

表示

引入十六进制、八进制数的理由

十进制数100000的二进制表示：

十六进制表示

有0--9及A--F共16个数字符号

逢16进位。

用H（hex）表示

表示：

八进制表示法

特点：

例子

计数制的通用表达式

对任意一种计数制，都可以用以下权展开式表示

3.各种进制数间的转换

非十进制数到十进制数的转换：

按相应的权表达式展开

非十进制数到十进制数的转换

十进制到非十进制数的转换

对二进制的转换：

对整数：

除2取余；

对小数：

乘2取整。

对十六进制的转换：

除16取余；

乘16取整。

对八进制的转换：

除8取余；

乘8取整。

非十进制数与二进制数的转换

十六进制数与二进制的转换

用4位二进制数表示1位十六进制数

整数部分，从小数点向左组，每4位一组，不够4位的高位补0。

小数部分，从小数点向右分组，不够4位的在低位补0。

八进制数与二进制的转换

用3位二进制数表示1位八进制数

整数部分，从小数点向左组，每3位一组，不够3位的高位补0。

小数部分，从小数点向右分组，不够3位的在低位补0。

第十讲二进制数的算术运算

1.二进制数的加、减运算

加法运算法则：

逢二进位

0+0=00+1=1

1+0=11+1=0（有进位）

减法运算法则：

逢二借位

0-0=01-0=1

1-1=00-1=1（有进位）

2.二进制数的乘法运算

乘法运算

0×

0=00×

1=01×

0=01×

1=1

1100×

1001=1101100

二进制乘法运算

规律1：

乘法运算可以转换为加法和移位运算

00001011×

0100=00101100B

规律2：

每乘以2，相当于将被乘数向左移动一位。

2.二进制数的除法运算

除法运算

0÷

0=00÷

1=01÷

100111÷

110=110.1

除法运算

规律1：

除法运算可以转换为减法和移位的运算

00001011÷

0100=00000010B商

余数=11B

规律2：

每除以2，相当于将被除数向右移动一位。

第十一讲机器数的表示与运算

1.机器数

计算机中的数称为机器数

构成：

符号位+真值

“0”→表示正“1”→表示负

2.机器数的表示

机器数的表示方法

原码反码补码

原码

最高位为符号位，其余为真值部分。

“0”表示正

“1”表示负

优点：

真值和其原码表示之间的对应关系简单，容易理解；

缺点：

计算机中用原码进行加减运算比较困难

0的表示不唯一。

数0的原码

8位数0的原码：

+0=00000000

-0=10000000

即：

数0的原码不唯一。

反码

对一个机器数X：

若X>

0

若x<

例

0的反码

[+0]反=00000000

[-0]反=11111111

数0的反码也不是唯一的。

补码定义

[X]补=[X]反=[X]原

若X<

[X]补=[X]反+1

X=-52=-0110100

[X]原=10110100

[X]反=11001011

[X]补=[X]反+1=11001100

0的补码

现代计算机中多采用补码

3.补码数的运算

通过引进补码，可将减法运算转换为加法运算。

因为：

66-51=66+（-51）=15

用二进制补码运算：

[+66]补=[+66]原=01000010

[-51]原=10110011

[-51]补=11001101

[+66]补+[-51]补=100001111=15

X=-52=-0110100，Y=116=+1110100，求X+Y=？

现代计算机系统中，程序设计时，负数可用“-”表示，由编译系统将其转换为补码。

若输入数=-3程序编译后的值=FDH

第十二讲本周小结

信息表示与编码小结

希望理解并能够回答以下问题：

计算机为什么要采用二进制？

计算机为什么还能够认识除数值以外的各种其他信息？

字符在计算机中是如何表示的？

既然计算机只认识二进制，为什么还要有其他计数制？

计算机采用什么方法来表示数的符号？

为什么要引入补码？

模拟信号和数字信号的最主要的区别是什么？

希望掌握并回答以下问题：

不同计数制之间如何转换？

原码、反码和补码之间的关系？

机器数的运算

对一个补码数A8H，你知道它是正数还是负数？

它对应的十进制

数是多少？

描述从模拟声音信号或连续图像信号转换为数字信号的过程。

设：

X=1010010，Y=-1100110。

计算：

X和Y的原码、反码和补码，以及X+Y=？

补码数A8H对应的十进制数是多少？

解：

因为：

A8H=10101000B

所以，该数是负数

要获得该数的真值，需要对其求变补：