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1、第二章 计算机中的信息表示,我可只有两只手指,教学目的: 了解计算机中位、字节、存贮容量、ASCII码、汉字机内码等概念 掌握数的二进制、十进制、十六进制之间的转换 掌握已知原码求反码、补码的方法(仅限整数) 掌握存贮容量不同单位之间的换算 掌握求图像文件需要多少的存储空间的计算方法 初步了解计算机内的图形图像 、声音、视频的表示方法和类型 教学重点(难点): 了解并理解相关概念 掌握数制和存贮容量不同单位之间的转换,及求反码、补码、求图像文件存储空间的方法 教学课时:18课时,第二章 计算机中的信息表示,本章内容,计算机中的信息表示,2.1.2 二进制数与十进制的转换,2.1计算机只有两根手
2、指,十进制数 二进制数 9+1=10 1+1=10 十位上的1表示101 “十”位上的1表示21 99+1=100 11+1=100 百位上的1表示102 “百”位上的1表示22,2.1.2 二进制数与十进制的转换 (1)十进制转换为二进制 例2-1 将十进制数74.375转换成二进制数 解: 1、先将一个数拆分成整数部分和纯小数部分; (1)74.375= 74+0.375 整数部分74 小数部分0.375 (2)整数部分,2.1计算机只有两根手指,1、先将一个数拆分成整数部分和纯小数部分; 2、用十进制数的整数部分除以2,直到商为0。把最后得到的余数作为最高位,第一次得到的余数作为最低位,
3、顺序写出。这可形象的称为“除2取余倒计法”,记为: (74)10=(1001010)2,(3)小数部分,2.1计算机只有两根手指,记为:(0.375)10=(0.011)2,(4)最后相加 (74.375)10 =(74)10 +(0.375)10 =(1001010)2 +(0.011)2 =(1001010.011)2,2.1计算机只有两根手指,4、将得到的整数部分的二进制数和小数部分的二进制数相加,得到最后结果。,2.1.2 二进制数与十进制的转换 (2)二进制转换为十进制 二进制数可表示为2的指数形式,再表示成十进制数形式 1201 100224 1000002532 10000000
4、028256 100000000002101024,2.1计算机只有两根手指,例2-2 把二进制数1000111.001转换成十进制数 解:(1000111.101)2 =26+22 +21 + 20+ 12-1 + 12-3 =64+4+2+1+0.5 + 0.125 =(71.625)10,2.1计算机只有两根手指,转换方法 1、将二进制数每位上的1对应地表示成2的指数形式,连加; 2、将2的指数形式表示成十进制形式; 3、将十进制数求和,得到结果。,2.1.3二进制数与十六进制数的转换 二进制数 十进制数 十六进制数 逢二进一 逢十进一 逢十六进一,2.1计算机只有两根手指,例2-3 把
5、二进制数1001111.001转换成十六进制数 解:,2.1计算机只有两根手指,转换方法 1、以二进制数小数点为界,向左向右每四位划分为一组,每一组可以按表2-2转换成一位十六进制数。 注意:四位一组分组位数不够时添0补齐。,因此(1001111.001)2 = (4F.2)H,例2-4 把十六进制数6D5.4转换成二进制数 解:,2.1计算机只有两根手指,转换方法 每位十六进制数码分别转换成四位二进制数,按顺序写出,去掉整数最前的0和小数部分最后的0。,因此(6D5.4)H =(11011010101.01)2,2.2计算机中的数值表示,2.2.1机器数的原码表示法 原码:仅以首位“0”或“
6、1”表示正负,后面的数值原样写出。,机 器 数,原码 反码 补码,我对原码忠贞不渝,我用原码不大方 便,还是补码吧,2.2计算机中的数值表示,2.2.2机器数的补码表示法 正数:原码=反码=补码 负数:原码反码补码,规则:负数的反码的符号位为1,数值位是原码数值位的相反码; 负数的补码的符号位为1,数值位是反码数值位加1。,2.2计算机中的数值表示,例2-6 写出X1=+101011、X2 =-10100的原码、反码、补码(假定字长8位)。 解:X1补 = X1反 = X1原 = 00101011 X2原 = 10010100 X2反 = 11101011 X2补 = 11101100,符号位
7、不变,数值位是原码数值位的相反码; 符号位不变, 数值位是反码数值位加1。,2.3.1信息的储存及容量 字符信息(包含数字符号、字母、符号、汉字等) 多媒体信息(包含图形、图像、声音、视频等) 位:一位二进制数码位(记作bit,简记为b,读作“比特”) 字节 :8位组成一个字节(byte,记为B ,读作“贝特” ) 1字节=1B =8b 1KB=210B=1024B 1MB=210KB=210210B=1048576B 1GB=210MB=210210KB=210210210B=1073741824B 1TB=210GB=210210MB=210210210KB=1073741824KB,2.
8、3 计算机中的字符信息表示,数据,2.3 计算机中的字符信息表示,2.3.2 英文字符编码,A 01000001 B 01000010 C,我拿出“记录本”一翻,就知道“键盘老弟”送来的是“A”,拜托!“显示器老兄”,照我“口袋”里的“图画册”,画一个“A”吧。,A 01000001 B 01000010 C,2.3 计算机中的字符信息表示,2.3.2 英文字符编码 ASCII码 :美国标准信息交换代码 7位编码,加上最左边的0,共8位1个字节。 包括:数码09, 26个大写英文字母 26个小写英文字母 各种运算符号 标点符号 控制字符等 ASCII码码值从小到大排列依次是: 数字(按大小)大
9、写字母(按字母序)小写字母(按字母序),2.3 计算机中的字符信息表示,2.3 计算机中的字符信息表示,2.3.3汉字编码 汉字内部码:汉字在计算机内的编码(简称内码) ASCII码用1个字节(最左边位为0)表示1个英文字符 汉字用两个字节(共16位二进制数编码)表示, 两字节 首位都是“1” ,这种汉字编码最多可以表示 2727=128128=16384个汉字 1、国家标准汉字编码 1980年,我国颁布了 信息交换用汉字编码字符集基本集(GB3212-80),这是我国的标准汉字编码,简称国标码。 该标准将汉字和字符分为94区(0194),每区94位(0194) 共有7445个字符编码,其中一
10、、二级汉字共6763个。,2.3 计算机中的字符信息表示,国标码的区位分布图,机内码国标码区位码,但三者这之间有联系。,2.3 计算机中的字符信息表示,2.3.3汉字编码 2、汉字输入码 也叫汉字输入法编码。每一种汉字输入法都有自己的编码 其实质是将输入的字符组合跟汉字内码联系起来。,2.4计算机中图形图像的表示,2.4.1图形与图像 计算机屏幕图形是由一个个方格状 的像素点组成的。 图形 :由计算机绘图工具绘制的图。 图像:由数码相机或扫描仪等输入设备捕捉的 实际场景记录下来的画面,图形 图像,简称,图像,图形,图像,2.4计算机中图形图像的表示,图形 (图像)格式,点阵图,矢量图,2.4.
11、2点陈图 组成图形或图像的一个个点或方格,称为像素。 将这些像素点的信息有序地储存到计算机中,从面保存了整幅图像 信息,这种图像文件类型叫点阵图。 点阵图可制作出色彩和色调变化丰富的图像,可以逼真地表现自然 界的景象。 用数码相机和扫描仪获取的图像都属于点阵图。,2.4计算机中图形图像的表示,2.4.2点陈图 1、点陈图的存储 黑白图像(二值图像):只有黑白二色;用0表示黑色,1表示白 色 ,计算机只要用1位(1bit)数据即可记录1个像素的颜色 。 256色灰度图像:00000000表示纯黑, 11111111表示纯白,中间的 各种数值表示不同程度的灰色。计算机只要用1字节(8位)数据即可记
12、录1个像素的颜色 。也叫8位灰度图像。 16色灰度图像:0000表示纯黑, 1111表示纯白,中间的各种数值表示不同程度的灰色。计算机只要用4位数据即可记录1个像素的颜色 。,二值图像 16级灰度图像 256级灰度图像,2.4计算机中图形图像的表示,2.4计算机中图形图像的表示,2.4.2点陈图 1、点陈图的存储 16色图像:计算机只用4位记录1个像素的颜色,1个字节8位就可以 储存2个像素。 256色图像:用8位记录1个像素的颜色,1个字节8位就可以储存1个像素 。 16位图像:用16位记录1个像素的颜色,1个字节8位就可以储存2分之1个像素 。,16色图像 256色图像 16位图像,2.4
13、计算机中图形图像的表示,例2-9 计算一幅分辨率为640480的黑白图像需要多少的存储空间? 解: (1)像素数:640480=307200个 (2)存储位数= 307200 1 = 307200 bit(位) (3)存储空间=3072008 =38400个字节。,2.4计算机中图形图像的表示,1、首先求这幅图像的像素数 (像素数=水平分辨率垂直分辨率) 2、求存储位数 存储位数=像素数每像素需存储位数 3、然后转换成字节数 存储空间=存储位数8,2.4计算机中图形图像的表示,2.4.2点陈图 1、点陈图的特点 点陈图文件类型:如.bmp、.pcx、.gif、.jpg、.tif、.psd、.c
14、pt 同样图形,以不同类型的文件保存时,文件大小也会有所差别。 点陈图特点: (1)点阵图可表现出色彩和色调变化丰富的图像。 (2)很方便地在不同软件间交换文件,是最通用的一种图片文件格式。 (3)放大后,图像会模糊和失真。,2.4计算机中图形图像的表示,点击放大后,图像会模糊和失真。,放 大 4倍 放 大 20倍,2.4计算机中图形图像的表示,2.4.3矢量图,这样的图形用数学语言描述图形显然更加方便 这种用类似于数学语言描述图形的图形图像形式,称为矢量图,2.4计算机中图形图像的表示,2.4.3矢量图 矢量图文件格式:如.AI、.EPS、 . SVG、.dwg、 .dxf、.wmf和.em
15、f。 矢量图形文件的特点: (1)可以无限放大图形中的细节不失真; (2)一般线条的图形和卡通图形,矢量图文件存储要比点阵图小 (3)矢量图形文件的大小与图形中的元素数和每个元素的复杂程 度成正比,而与图形面积和色彩的丰富程度无关。 (4)不易制作色调丰富或色彩变化太多的图像,2.4计算机中图形图像的表示,矢量放大后,图像细节不失真。,放 大 4倍 放 大 20倍,2.5从模拟技术到数字技术,2.5.1从模拟技术到数字世界,模拟技术 模拟电路 模拟信号,数字化,数字技术 数字电路 数字信号,计算机,全 面 接 轨,计算机,2.5从模拟技术到数字技术,2.5.2数字化的声音 1、声音的波形表示,连续变化,声音电信号的主要参数是振幅和频率(波长与频率成反比)。 振幅表示声音的大小(音量),越大,声音越响亮 ; 频率表示的是声音音调的高低 ,频率越高,波长越短,声音越尖锐 。,2.5从模拟技术到数字技术,2.5.2数字化的声音 2、声音的数字化,模拟信号,数字信号,模数转换,模数转换(A/D):将模拟信号转换成数字信号的过程 模数转换包括采样和量化两个过程,2.5从模拟技术到数字技术,声音的模数转换过程示意,2.5从模拟技术到数字技术,2.5.2数