第1章信息技术概论要点

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1、 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室大学计算机信息技术基础大学计算机信息技术基础中国药科大学中国药科大学 胡建华胡建华E-mail:E-mail:课件资料下载：http:/ 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 主要教学内容第第1 1章章 信息技术概论信息技术概论第第2 2章章 计算机硬件系统计算机硬件系统第第3 3章章 计算机软件系统计算机软件系统第第4 4章章 计

2、算机网络计算机网络第第5 5章章 数字媒体及应用数字媒体及应用第第6 6章章 数据库原理数据库原理第第7 7章章 医院信息系统医院信息系统第第8 8章章 医药数据挖掘与分析医药数据挖掘与分析附录附录 MATLABMATLAB 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 第第1 1章章 信息技术概论信息技术概论 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术

3、基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 学习要求学习要求了解了解信息、信息科学和信息社会的概念信息、信息科学和信息社会的概念通信技术、微电子技术通信技术、微电子技术计算机的发展阶段和计算机应用计算机的发展阶段和计算机应用信息技术在医药领域的应用信息技术在医药领域的应用掌握掌握二进制，以及二进制的计算二进制，以及二进制的计算各种进制的转换各种进制的转换数的二进制表示（原码、反码、补码）数的二进制表示（原码、反码、补码）数的表示范围数的表示范围信息存储单位，数字信息的传输单位信息

4、存储单位，数字信息的传输单位 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 主要内容主要内容1.1 1.1 信息与信息技术信息与信息技术1.2 1.2 计算机的发展及应用计算机的发展及应用（课外阅读课外阅读）1.3 1.3 数字技术基础数字技术基础 1.4 1.4 通信技术基础通信技术基础 （课外阅读课外阅读）1.5 1.5 微电子技术基础微电子技术基础 （课外阅读课外阅读）1.6 1.6 信息标

5、准化信息标准化 （课外阅读课外阅读） 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 1.1 1.1 信息与信息技术信息与信息技术1.1.1 1.1.1 数据与信息数据与信息1.1.2 1.1.2 信息技术与信息技术产业信息技术与信息技术产业1.1.3 1.1.3 医药信息化及其发展（医药信息化及其发展（课外阅读，调查课外阅读，调查） 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算

6、 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 1.1.1 1.1.1 数据与信息数据与信息信息有多种多样的信息有多种多样的含义含义，至今并没有统一的定义，至今并没有统一的定义日常生活中比较笼统和模糊的理解是：日常生活中比较笼统和模糊的理解是：语言、文字、图画、照片等所表达的语言、文字、图画、照片等所表达的内容、事实或消息内容、事实或消息读书、听课、交谈等所学习和了解的读书、听课、交谈等所学习和了解的知识、方法和情况知识、方法和情况为了做判断、订计划或解决问题等

7、所需要的为了做判断、订计划或解决问题等所需要的数据和资料数据和资料比较正式也比较抽象一些的描述是：比较正式也比较抽象一些的描述是：信息是用来消除某种不确定的东西信息是用来消除某种不确定的东西（香农，信息论创始人）（香农，信息论创始人）信息就是信息，它不是物质也不是能量信息就是信息，它不是物质也不是能量（维纳，控制论创始人）（维纳，控制论创始人）信息信息与与物质物质、能量能量是客观是客观世界世界的三大构成要素。的三大构成要素。 美国哈佛大学的研美国哈佛大学的研究小组提出了著名的资究小组提出了著名的资源三角形：没有物质，源三角形：没有物质，什么也不存在；没有能什么也不存在；没有能量，什么也不会发生

8、；量，什么也不会发生；没有信息，任何事物都没有信息，任何事物都没有意义。没有意义。 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 国际准化组织（国际准化组织（International Standards OrganizationInternational Standards Organization，ISOISO）: :信息是对人有用的数据，这些数据将可能影响到人们的行为与决策。信息是对人有用的

9、数据，这些数据将可能影响到人们的行为与决策。数据是对事实、概念或指令的一种特殊的表达形式，这种特殊的表达形数据是对事实、概念或指令的一种特殊的表达形式，这种特殊的表达形式可以用人工的方式或者用自动化的装置进行通信、翻译转换或者进行式可以用人工的方式或者用自动化的装置进行通信、翻译转换或者进行加工处理。加工处理。数据的表现形式：数字、文字、图片、声音、视频等等。数据的表现形式：数字、文字、图片、声音、视频等等。 数据是信息的源泉，信息是知识的基础。数据是信息的源泉，信息是知识的基础。信息和数据是不同的。但这些概念都是相对的，例如，护士测量到的患者信息和数据是不同的。但这些概念都是相对的，例如，护

10、士测量到的患者3939的体温，对急诊室来讲是允许挂急诊号的信息，但对处理急诊的临床医的体温，对急诊室来讲是允许挂急诊号的信息，但对处理急诊的临床医生来讲，体温生来讲，体温3939仅是医生处理患者信息中的一个数据；再如，一张化验报仅是医生处理患者信息中的一个数据；再如，一张化验报告，对化验室来讲是经过处理数据后获得的信息，对临床医生来讲是分析疾告，对化验室来讲是经过处理数据后获得的信息，对临床医生来讲是分析疾病的数据。病的数据。 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信

11、息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 1.1.2 1.1.2 信息技术与信息技术产业信息技术与信息技术产业信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动：信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动：信息的收集信息的收集( (如信息的感知、测量、获取、输入等如信息的感知、测量、获取、输入等) )信息的传递信息的传递( (如邮寄、电报、电话、广播等如邮寄、电报、电话、广播等 ) )信息的加工信息的加工( (如信息的分类、计算、分析、转换等如信息的分类、计算、分析、转换等) )信息的存储信息的存储( (如书写、摄影、录音、录像等如书写、摄影、录音、录像等) )信息的施

12、用信息的施用( (如控制、显示、指挥、管理等如控制、显示、指挥、管理等) ) 信息处理与人的行为 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信息技术（信息技术（Information TechnologyInformation Technology，IT IT ）指的是用）指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一门技术。内

13、容包括：处理的一门技术。内容包括：扩展感觉器官功能扩展感觉器官功能的的感测感测( (获取获取) ) 技术技术扩展神经系统功扩展神经系统功能的能的通信技术通信技术扩展大脑功能的扩展大脑功能的计算计算与存储技术与存储技术扩展效应器官功能扩展效应器官功能的的控制与显示技术控制与显示技术扩展神经系统功扩展神经系统功能的能的通信技术通信技术外部世界事物外部世界事物 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基

14、础 信息产业信息产业是指信息设备生产制造，以及利用这些设备进是指信息设备生产制造，以及利用这些设备进行信息采集、储存、传递、处理、制作与服务的所有行行信息采集、储存、传递、处理、制作与服务的所有行业与部门的总和。业与部门的总和。信息技术产业信息技术产业信息内容产业信息内容产业信息服务产业信息服务产业芯片,计算机,手机,通信设备,数字电视,软件,电子器件等内容数字化,数字文化,教育科技,知识产业,数字娱乐,电子游戏等信息基础设施信息基础设施电子政务,商务,金融,物流,教育,医疗,社区,认证,娱乐,游戏等电信网络,广播电视网络,互联网络等信信息息产产业业 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教

15、研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 1.1.3 3 数字技术基础数字技术基础1.1.3 3.1 .1 比特与二进制数比特与二进制数及运算及运算1.1.3 3.2.2 信息在计算机中的表示信息在计算机中的表示 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信

16、 息 技 术 基 础 1.1.3 3.1 .1 比特与二进制数比特与二进制数及运算及运算比比特特（bit，binary digit的的缩缩写写）中中文文翻翻译译为为“二二进进位数字位数字”、“二进位二进位” 或简称为或简称为 “位位”比特只有比特只有 2 种取值：种取值：0和和1，一般无大小之分，一般无大小之分如如同同DNADNA是是人人体体组组织织的的最最小小单单位位、原原子子是是物物质质的的最最小组成单位一样，小组成单位一样，比特是组成数字信息的最小单位比特是组成数字信息的最小单位数值、文字、符号、图像、声音、命令数值、文字、符号、图像、声音、命令都可以都可以使用比特来表示使用比特来表示

17、计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 存储容量的计量单位存储容量的计量单位8个比特个比特1个字节（个字节（Byte，用大写，用大写B表示）表示）计算机内存储器容量的计量单位：计算机内存储器容量的计量单位：KB: 1 KB=210字节字节=1024 B （千字节）（千字节）MB: 1 MB=220字节字节=1024 KB（兆字节）（兆字节）GB: 1 GB=230字节字节=1024 MB（吉

18、字节、千兆字节）（吉字节、千兆字节）TB: 1 TB=240字节字节=1024 GB（太字节、兆兆字节）（太字节、兆兆字节）外存储器容量经常使用外存储器容量经常使用10的幂次来计算：的幂次来计算：1MB103 KB 1 000 KB1GB106 KB 1 000 000 KB1TB 109 KB = 1 000 000 000 KB 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 传输速度计量单位传

19、输速度计量单位信息是可以传输的，信息只有通过传输和交流才能发挥信息是可以传输的，信息只有通过传输和交流才能发挥它的作用它的作用在数字通信技术中，信息的传输是通过比特的传输来实在数字通信技术中，信息的传输是通过比特的传输来实现的现的近距离传输时：直接将用于表示近距离传输时：直接将用于表示“0/1”0/1”的电信号或光的电信号或光信号进行传输（称为信号进行传输（称为基带传输基带传输），例如：），例如：计算机读出或者写入移动硬盘中的文件计算机读出或者写入移动硬盘中的文件使用打印机打印某个文档的内容使用打印机打印某个文档的内容远距离传输或者无线传输时：需要使用远距离传输或者无线传输时：需要使用调制技术

20、调制技术（参见（参见第第4 4章）章） 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 传输速率传输速率表示每秒钟可传输的二进位数目，常用单表示每秒钟可传输的二进位数目，常用单位是：位是：比特比特/ /秒秒( (b/sb/s) )，也称，也称“bps”bps”。如。如 2400 2400 bps(2400b/s)bps(2400b/s)千比特千比特/ /秒秒(kb/s)(kb/s)，1kb/s=10

21、1kb/s=103 3比特秒比特秒=1 000 =1 000 b/sb/s兆比特兆比特/ /秒秒(Mb/s)(Mb/s)，1Mb/s=101Mb/s=106 6比特秒比特秒=1 000 kb/s=1 000 kb/s吉比特吉比特/ /秒秒( (Gb/sGb/s) )，1Gb/s=101Gb/s=109 9比特秒比特秒=1 000 Mb/s=1 000 Mb/s太比特太比特/ /秒秒(Tb/s)(Tb/s)，1Tb/s=101Tb/s=101212比特秒比特秒=1 000 =1 000 Gb/sGb/s 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础

22、 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 比特的三种逻辑运算比特的三种逻辑运算比比特特的的取取值值“0”和和“l” 可可表表示示两两种种不不同同的的状状态态（例例如如电电位的高位的高/低、开关的断开低、开关的断开/接通）接通）比特的运算使用逻辑代数，它有比特的运算使用逻辑代数，它有3种基本逻辑运算：种基本逻辑运算：逻逻辑辑加加（也也称称“或或”运运算算，用用符符号号“OR”、“”或或“”表示）表示）逻逻辑辑乘乘（也也称称“与与”运运算算，用用符符号号“AND”、 “”或或“ ”）取反

23、取反（也称（也称“非非”运算，用符号运算，用符号“NOT”或上横杠或上横杠“”表示）表示） 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 逻辑运算的规则逻辑运算的规则逻辑加：逻辑加： F = A B A: 0 0 1 1 B: 0 1 0 1 F: 0 1 1 1逻辑乘：逻辑乘： F = A B A: 0 0 1 1 B: 0 1 0 1 F: 0 0 0 1取反：取反： F = NOT A A:

24、 NOT 0 NOT 1 F: 1 0两个多位的二进制两个多位的二进制信息进行逻辑运算时，信息进行逻辑运算时，按位独立进行，即每按位独立进行，即每一位都不受其它位的一位都不受其它位的影响：影响：例例1 1A: 0110 B: 1010 F: 1110例例2A: 0110 B: 1010 F: 0010EFABEFABAEFR 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 十进制数十进制数每一位可使

25、用十个不同数字表示（每一位可使用十个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）低位与高位的关系是：逢低位与高位的关系是：逢10进进1各位的权值是各位的权值是10的整数次幂（基数是的整数次幂（基数是10 ）标志：标志： 尾部加尾部加“D”或缺省或缺省例：例：204.96=21020101410091016102 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 二进制数二进制数每一位使用两个

26、不同数字表示（每一位使用两个不同数字表示（0、1），即每一位），即每一位使用使用 1 个个“比特比特”表示表示 低位与高位的关系是：逢低位与高位的关系是：逢2进进1 各位的权值是各位的权值是 2 的整数次幂（基数是的整数次幂（基数是2 ） 标志：标志： 尾部加尾部加B例：例：101.01 B =122021120 021122 5.25 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 八进制数八进制

27、数每一位使用八个不同数字表示（每一位使用八个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7） 低位与高位的关系是：逢低位与高位的关系是：逢8进进1 各位的权值是各位的权值是8的整数次幂（基数是的整数次幂（基数是8 ） 标志：标志：尾部加尾部加Q例：例： 365.2Q = 382+ 681+ 580 + 281 = 245.25 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 十六进制数十六进制数每一位

28、使用十六个数字和符号表示（每一位使用十六个数字和符号表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F ）逢逢16进进1, 基数为基数为16各位的权值是各位的权值是16的整数次幂（基数是的整数次幂（基数是16 ）标志：标志：尾部加尾部加H例：例： F5.4H=15161 + 5160 + 4161 = 245.25 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 不同进位制数的比较

29、不同进位制数的比较十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制零零0 0000000000 00 0壹壹1 1000100011 11 1贰贰2 2001000102 22 2叁叁3 3001100113 33 3肆肆4 4010001004 44 4伍伍5 5010101015 55 5陆陆6 6011001106 66 6柒柒7 7011101117 77 7捌捌8 81000100010108 8玖玖9 91001100111119 9拾拾1010101010101212A A拾壹拾壹1111101110111313B B拾贰拾贰1212110011001414C C拾叁拾叁13

30、13110111011515D D拾肆拾肆1414111011101616E E拾伍拾伍1515111111111717F F 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 十进制转换为二进制十进制转换为二进制转换方法：转换方法：整数和小数分开开转换整数和小数分开开转换 整数部分：除以整数部分：除以2 2逆序取余逆序取余 小数部分：乘以小数部分：乘以2 2顺序取整顺序取整例如：例如：29.6875

31、29.6875 11101.1011 B 注意：十进制小数（如注意：十进制小数（如0.630.63）在转）在转换时会出现换时会出现二进制无穷小数，这时二进制无穷小数，这时只能取近似值只能取近似值1 129293 37 714142 21 12 22 22 22 20 00 01 11 11 1余数余数余数余数低位低位低位低位高位高位高位高位整整数数部部分分小小数数部部分分0.68750.6875 2 21 1. 3750. 37500 0. 7500. 75001 1. 5000. 50001 1. 0000. 0000 2 2 2 2 2 2高位高位高位高位低位低位低位低位 计 算 机 信

32、息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 二进制数二进制数 十进制数十进制数转换方法：转换方法： 二进制数的每一位乘以其相应的权值，然后累加即二进制数的每一位乘以其相应的权值，然后累加即可得到它的十进制数值可得到它的十进制数值例：例： 11101.1011B = 124123122021120 121022123124 = 29.6875 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机

33、信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 不同进制数的相互转换不同进制数的相互转换问题问题如何实现八进制与十进制之间转换？如何实现八进制与十进制之间转换？如何实现十六进制与十进制之间转换？如何实现十六进制与十进制之间转换？如何实现二进制与八进制与十六进制之间转换？如何实现二进制与八进制与十六进制之间转换？讨论为什么使用八进制和十六进制？讨论为什么使用八进制和十六进制？ 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础

34、信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 比特的基本运算比特的基本运算二进制数的加、减法运算规则：二进制数的加、减法运算规则：被加数被加数 加数加数 和和 进位进位 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1（a）加法规则）加法规则被减数被减数 减数减数 差差 借位借位 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0（b）减法规则）减法规则多位二进制数的加、减法运算举例：多位二进制数的加、减法运算举例：0101 1001+ 0100 01001001

35、 0101由低位到高位逐由低位到高位逐位进行位进行,低位向高低位向高位进位进(借借)位！位！ 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 1.1.3 3. .2 2 信息在计算机中的表示信息在计算机中的表示数据是信息的载体数据是信息的载体数据有多种表示形式数据有多种表示形式数值数值文字文字图像图像声音声音视频视频符号符号在计算机中在计算机中, ,所有数据都以二进制表示所有数据都以二进制表示 计

36、算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 1.1.数值信息在计算机中的表示数值信息在计算机中的表示采用采用“自然码自然码”表示无符号整数：表示无符号整数：取值范围由位数决定：取值范围由位数决定：8位位： 可可表表示示0255 (28-1)范范围围内内的所有正整数的所有正整数16位位：可可表表示示065535(216-1)范范围围内的所有正整数内的所有正整数n位位： 可可表表示示 02n-1范范围围

37、内内的的所所有正整数。有正整数。 十进制数十进制数 8 8位无符号整数位无符号整数 0 00000000 0 00000000 1 00000001 1 00000001 2 00000010 2 00000010 3 00000011 3 00000011 4 00000100 4 00000100 5 00000101 5 00000101252 11111100252 11111100253 11111101253 11111101254 11111110254 11111110255 11111111255 11111111 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计

38、 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 带符号整数的表示（带符号整数的表示（1 1）表示方法：用一位表示符号，其余用来表示数值部分表示方法：用一位表示符号，其余用来表示数值部分符号用最高位表示：符号用最高位表示： “0 0”表示正号表示正号(+),(+),“1 1”表示负号表示负号(-)(-)数值部分有两种表示方法：数值部分有两种表示方法：(1) (1) 原码表示：原码表示：整数的绝对值以二进制自然码表示整数的绝对值以二进制自然码表示(2) (2)

39、补码表示：补码表示：正整数：绝对值以二进制自然码表示正整数：绝对值以二进制自然码表示负整数：绝对值使用补码表示负整数：绝对值使用补码表示符号位符号位数值部分数值部分最最低低位位最最高高位位原码表示举例：原码表示举例： +43的的8位原码为：位原码为： 00101011- 43的的8位原码为：位原码为： 10101011 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 带符号整数的表示（带符号整数的表

40、示（2 2）负数的绝对值如何用补码表示？负数的绝对值如何用补码表示？1.先表示为自然码先表示为自然码2.将自然码的每一位取反码将自然码的每一位取反码3.在最低位加在最低位加“1”例例1: - 43- 43用用8 8位补码表示位补码表示所以：所以：- 43- 43 的的8 8位补码为：位补码为：1 110101011010101例例2： - 64- 64用用8 8位补码表示位补码表示所以：所以：- 64- 64 的的8 8位补码为：位补码为：1 110000001000000(1)43 = 0101011(2)取反：取反： 1010100(3)加加1： 1010101(1)64 = 100000

41、0(2)取反：取反： 0111111(3)加加1： 1000000 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 带符号整数的表示（带符号整数的表示（3 3）优缺点分析：优缺点分析：原码表示法原码表示法优点：与日常使用的十进制表示方法一致，简单直观缺点：加法与减法运算规则不统一，增加了成本；整数0 有“00000000”和“10000000”两种表示形式，不方便补码表示法补码表示法优点：加法与减法

42、运算规则统一， 没有“-0”,可表示的数比原码多一个缺点：不直观，人使用不方便结论：带符号整数在计算机内不采用结论：带符号整数在计算机内不采用“原码原码”而采而采用用“补码补码”的形式表示！的形式表示！ 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 带符号整数的表示（带符号整数的表示（4 4）原码可表示的整数范围原码可表示的整数范围8位原码：位原码： - 27+127- 1（- 127127）16

43、位原码：位原码： - 215+1215- 1（- 3276732767）n 位原码：位原码： - 2n-1+12n-1- 1补码可表示的整数范围补码可表示的整数范围 8位补码：位补码：- 2727- 1 （- 128127 ) n位补码：位补码：- 2n-12n-1- 1- 128表示为表示为 10000000+127 表示为表示为 01111111 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础

44、3 3种整数的比较种整数的比较8 8位位二进制码二进制码表示无符号整表示无符号整数时的数值数时的数值表示带符号整数表示带符号整数( (原码原码) )时的值时的值表示带符号整数表示带符号整数( (补码补码) )时的值时的值0000 0000 000000000 00 00 00000 00010000 00011 11 11 10111 11110111 11111271271271271271271000 00001000 0000128128- 0- 0- 128- 1281000 00011000 0001129129- 1- 1- 127- 1271111 1111 1111111125

45、5255- 127- 127- 1- 1 计算机中整数有多种，同一个二进制代码表示不同类型的整数时，其含计算机中整数有多种，同一个二进制代码表示不同类型的整数时，其含义（数值）可能不同义（数值）可能不同 一个代码它到底代表哪种整数（或其它东西），是由指令决定的一个代码它到底代表哪种整数（或其它东西），是由指令决定的 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 实数的特点与表示方法实数的特点与表示

46、方法特点：特点：既有整数部分又有小数部分，小数点位置不固定既有整数部分又有小数部分，小数点位置不固定整数和纯小数是实数的特例整数和纯小数是实数的特例任何一个实数总可以表达成一个乘幂和一个纯小数任何一个实数总可以表达成一个乘幂和一个纯小数之积之积例如：例如： 56.725 = 0.56725102 0.0034756 = -0.34756102 实数的表示方法（记阶法）：用实数的表示方法（记阶法）：用3个部分表示个部分表示1.乘幂中的乘幂中的指数指数：表示实数中小数点的位置：表示实数中小数点的位置2.纯小数部分纯小数部分(尾数尾数)：表示实数中的有效数字部分：表示实数中的有效数字部分3.数的正负

47、数的正负(符号符号) 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 二进制实数的浮点表示二进制实数的浮点表示 与十进制实数一样，二进制实数也可以用记阶法表示与十进制实数一样，二进制实数也可以用记阶法表示 例如：例如： +1001.011B = + 0.1001011B2 100 0.0010101B = 0.10101B210 可见，任一个二进制实数可见，任一个二进制实数 N 均可表示为：均可表示

48、为：N=S2P（其中，（其中， 是该数的是该数的符号符号； S是是N 的的尾数尾数；P是是N的的阶码）阶码）因此，因此，32位的单精度浮点数在计算机中可表示为：位的单精度浮点数在计算机中可表示为： 尾尾 数数符号位符号位8位位23位位阶码阶码 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 2.2.文字符号在计算机中的表示文字符号在计算机中的表示日常使用的书面文字由一系列称为日常使用的书面文字由一系

49、列称为“字符字符”(character)(character)的书写符号所构成的书写符号所构成计算机中常用字符的集合叫做计算机中常用字符的集合叫做“字符集字符集”西文字符集西文字符集中文中文( (汉字汉字) )字符集（参见第字符集（参见第5 5章）章）最常用的西文字符集是最常用的西文字符集是ASCII ASCII (American Standard Code for Information Interchange)字符集字符集包含包含96个可打印字符和个可打印字符和32个控制字符个控制字符每个字符每个字符采用采用7个二进位进行编码个二进位进行编码计算机中使用计算机中使用1个字节存储个字节存储

50、1个个ASCII 字符字符 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 标准标准ASCIIASCII字符集及其码表字符集及其码表 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 012345670 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E Fb6b5b4b3b2b1b00 1 1 01 0 01 1 0 1 0 1 1 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机

51、 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 3.3.图像在计算机中如何表示？图像在计算机中如何表示？把图像离散成为把图像离散成为M M列、列、N N行，这个过程称为图像的取样行，这个过程称为图像的取样经过取样之后，图像就分解成为经过取样之后，图像就分解成为MNMN个取样点，每个个取样点，每个取样点称为图像的一个取样点称为图像的一个“像素像素”如果是黑白图像，每个像素只有如果是黑白图像，每个像素只有2 2个值：黑个值：黑(0) / (0) / 白白(1)(1)，所

52、以每个像素用一个二进位表示，所以每个像素用一个二进位表示因此，一幅黑白图像可使用一个矩阵表示因此，一幅黑白图像可使用一个矩阵表示灰度图像和彩色图像的表示比较复杂些灰度图像和彩色图像的表示比较复杂些( (参见第参见第5 5章章) ) 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 举例：黑白图像的表示举例：黑白图像的表示每个像素使用每个像素使用1 1个比特表示：个比特表示：0=0=黑；黑；1=1=白白

53、010101010101010101010110101101001001000111110000011010101010101010101001011010010110010100000110100101010101010101010110110001010000101001010100101101101011011010110101100110010110100010001001011010010110100101101010001001100100101101010010100101101100101011010101110110011001010010101100011010010011

54、010110010010001001100110101010010001010101101100101100100101110110011001010100100101010101010101010011011010001001100010100001010100101010101010101100010010110010001101001110100001010101010101010001000101000101101000010000001101110110101010010100110100011010010011100101101000101001010100100010100101

55、100101101100001010000010101011010001001001001001011110101011010100101100101010000100010010010111110101111100101001001001010100101001000100101010101110101011010010010000101001000010011001101111101011101010101000100101010010010100100011011000011110111011010110101000000100000001001100100111111111110110

56、111000000010101000101010010011011000010101011101000010101000000010000100101101010011111111111111011101000101001000101001101010100100011101111110100010010000010010010110001001001001111011110101101100100101100100100000111010010010010111111111011001001000 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础

57、信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 讨论：用比特表示信息的优点讨论：用比特表示信息的优点1.1.比特只有比特只有0 0和和1 1两个符号，具有两个符号，具有2 2个状态的器件和装置就能表示和个状态的器件和装置就能表示和存储比特，而制造两个稳定状态的电路又很容易存储比特，而制造两个稳定状态的电路又很容易2.2.比特的运算规则很简单，使用门电路就能高速度地实现二进制数比特的运算规则很简单，使用门电路就能高速度地实现二进制数的算术和逻辑运算的算术和逻辑运算3.3.比特不仅能表示比特不仅

58、能表示“数数”，而且能表示文字、符号、图像、声音，而且能表示文字、符号、图像、声音，可以毫不费力地相互组合，开发可以毫不费力地相互组合，开发“多媒体多媒体”应用应用4.4.信息使用比特表示以后，可以通过多种方法进行信息使用比特表示以后，可以通过多种方法进行“数据压缩数据压缩”，从而大大降低信息传输和存储的成本。从而大大降低信息传输和存储的成本。5.5.使用比特表示信息后，只要再附加一些额外的比特，就能发现甚使用比特表示信息后，只要再附加一些额外的比特，就能发现甚至纠正信息传输和存储过程中的错误，大大提高了信息系统的可至纠正信息传输和存储过程中的错误，大大提高了信息系统的可靠性靠性 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 计 算 机 信 息 技 术 基 础 信管教研室信管教研室 计 算 机 信 息 技 术 基 础 课后阅读任务课后阅读任务医药信息化及其发展（医药信息化及其发展（ 1.1.31.1.3）计算机的发展历史（计算机的发展历史（ 1.21.2）通信技术与信息技术的关系（通信技术与信息技术的关系（1.41.4） 微电子技术与信息技术关系（微电子技术与信息技术关系（1.51.5） 信息标准化的重要性（信息标准化的重要性（ 1.61.6）