1.3信息的数字化（课件）《信息技术》（电子工业出版社）

第一章 信息技术导论（第3版） 信息技术概论 1 04 信息的数 字化 2 数字化编码的概念 01 数字化编码的概念 所谓编码，就是采用少量的基本符号，按照一定的组合原则，表示大量、多样、复杂的信息。基本符号的种类和这些符号的组合规则是一切信息编码的两大要素。例如，用26个英文字母表示英文词汇，用10个阿拉伯数码表示数字等，就是典型的编码例子。计算机广泛釆用的是只用“0”和“1”两个基本符号组成的二进制码。 3 二进制 01 二进制数的表示方法 数制，即进位计数制，是指用统一的符号规则来表示数值的方法。数制有多种形式，我们最熟悉的是十进制数，而计算机领域中更多的是使用二进制、八进制和十六进制等数制。 数制中的三个术语如下。 ①数码：用不同的数字符号来表示一种数制的数值，这些数字符号称为“数码”。 ②基：数制所允许使用的数码个数称为“基”。 ③权：某数制中每一位所对应的单位值称为“权（权值）”。权=基i，i为数码所在位的编号，从小数点向左依次为0、I、2、3、…，自小数点向右依次为-1、-2、-3、…。 十进制数有十个基本数码0〜9,进位原则是逢10进1,基数为10。依照这个规律，二进制数的数码为0和1,进位原则是逢2进1,基数为2。 4 二进制 01 二进制数的表示方法 十进制与二进制的表示方法如表1.1所示。 5 二进制 2.计算机为什么要使用二进制数 （1）实现容易 二进制数只有两个数码：0和1。很多电子器件的物理状态有两种稳定状态，从而实现容易。 例如，晶体管的导通和截止、脉冲的有和无等，都可以用二进制的1和0表示。 （2）运算规则简单 而减法和除法是加法和乘法的逆运算。根据上述规则，很容易实现二进制的四则运算。 6 二进制 2.计算机为什么要使用二进制数 （3）能方便使用逻辑代数 二进制数的0和1与逻辑代数的“假”和“真”相对应，可使算术运算和逻辑运算共用一个运算器，易于进行逻辑运算。逻辑运算与算术运算的主要区别在于：逻辑运算是按位进行的，没有进位和借位。 （4）记忆和传输可靠 电子元件对应的两种状态（导通与截止）是一种质的区别，而不是量的区别，识别起来较容易。用0和1表示电子元件的两种稳定状态，工作可靠、抗干扰强、便于存储，不易出错。 7 1.非十进制数转换成十进制数 转换方法：按权展开求和。 （1）二进制数转换成十进制数 （2）八进制数转换成十进制数 （3）十六进制数转换成十进制数 数制之间的转换 8 2.十进制数转换成非十进制数 转换方法：整数部分釆用除基数取余法，小数部分釆用乘基数取整法。 数制之间的转换 3.二进制数、八进制数、十六进制数相互转换 二进制数、八进制数、十六进制数的基数有着整慕关系，每3位二进制数对应1位八进制数，每4位二进制数对应1位十六进制数，所以可以分别对应进行转换。 9 计算机中的常用编码 1.数字编码 人们习惯使用的是十进制，而计算机内部釆用二进制进行运算，为了使数据在输入和输出时更直观，可以用4位二进制数的形式直接表示1位十进制数，这种表示方法称为二-十进制编码或称为BCD(BinaryCodedDecimal)编码。这种编码表示的数，计算机也能直接运算。因4位二进制编码自左向右每位对应的权为8、4、2、1,所以这种编码也称为8421BCD码。表1.2列出了十进制数0〜15对应的8421BCD码。 10 计算机中的常用编码 2.字符编码 (1)ASCII ASCII是由美国国家标准委员会制定的一种包括数字、字母、通用符号、控制符号在内的字符编码集,全称为AmericanStandardCodeforInformationInterchange(美国国家信息交换标准代码)。ASCII是一种7位二进制编码，能表示128(27)种国际上最通用的西文字符，是目前计算机中特别是微型计算机中使用最普遍的字符编码集。 ASCII字符集如表L3所示，其中包括4类最常用的字符。 ①数字0〜9。这里的0〜9为10个数字字符，从表中可以査岀，它们对应的ASCII码值为0110000B-0111001B,习惯上用十六进制数表示为30H〜39H。数字符号"0"~"9"的ASCII码减去30H,即可得到对应数字字符的数值。 11 计算机中的常用编码 2.字符编码 ②字母，包括26个大、小写的英文字母。字母的ASCII值为41H〜5AH,字母的ASCII值为61H〜7AH。可以看出，对应的大、小写字母的ASCII值相差20H,即小写字母的ASCII值减去20H,即可得到对应的大写字母的ASCII值。 12 计算机中的常用编码 ③通用字符，如“+”、"-”、";”、“，”、“/”和“？"等，共32个。 ④控制符号，包括空格SP(20H)、回车CR(ODH)、换行LF(OAH)等，共34个。 ASCII是一种7位编码，存放时必须占全1字节，即占用8位，可表示为b7b6b5b4b3b2bib0,其中，b7一般恒置为0,其余7位便是ASCII值。 (2)EBCDIC码 EBCDIC码即扩展二-十进制交换码(ExtendedBinary-CodedDecimalInterchangeCode)。这种字符编码主要用在IBM公司的计算机中，釆用8位二进制表示，有256个编码状态，但实际运用时只选用其中一部分。 (3)Unicode码 EBCDIC码和ASCII表示的字符，对于使用英语和西欧地区语言的人来说已经够用了，但对于表示中国等亚洲国家所用的表意文字则远远不够，于是出现了Unicode码。Unicode码是一种16位编码，能够表示65000个字符或符号。 13 计算机中的常用编码 3.汉字编码 （1）国标码 为了适应计算机处理中文信息的需要，国家标准总局制定了“中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码”，代号为GB2312-1980,称为国标码。该编码集规定了计算机使用的汉字和图形符号总数为7445个，其中汉字总数6763个，按照常用汉字的使用频度分为一级汉字3755个，二级汉字3008个，图形符号682个。 （2）机内码 在计算机内部，汉字作为字符（不涉及字形）进行存储、加工等处理时所用的编码称为汉字机内码，简称机内码或内码。因为汉字的区码和位码都在1〜94内，所以计算机中没有直接釆用区位码作机内码，否则就会与ASCII码发生冲突。 14 计算机中的常用编码 3.汉字编码 （3）汉字字形码 汉字与西文相比，具有数量多、字形及笔画复杂等特点，因此对汉字的描述比较复杂，一般把一个汉字看成一个特定的图形，用点阵进行描述，还有矢量和曲线逼近等描述方式。 汉字字形码即汉字字形的编码，亦称字模。 汉字点阵描述方法为，将一个汉字放入一个横竖都经过等分的正方块中，如 图1.2所示，每个点用1位二进制数表示，有笔画的为1,无笔画的为0。8个点 组成1字节。字节的取向分为横向和竖向两种，前者一般用于显示，后者一般 用于打印。 15 计算机中的常用编码 3.汉字编码 矢量字形技术是用一种称为形（shape）的图形实体定义字符技术，定义中使用直线和圆弧作为汉字的基本笔画。矢量字形的优点是存储信息量少，缺点是字形不够优美。 釆用轮廓字形可以兼有字形信息量少而字形又美观的双重优点。轮廓字形采用直线或者二次曲线的集合描述一个字符的轮廓线。轮廓线构成一个或若干封闭的平面区域。采用适当的区域填充算法，可以从字符的轮廓线定义产生出字符位图点阵。区域填充算法可以用硬件实现，也可以用软件实现。这种方法可以准确地把字符信息描述下来，保证了还原字符的质量，并对字形数据进行了大量的压缩。 16 计算机中的常用编码 （4）汉字输入码 像输入西文字符一样，汉字输入也依靠键盘来实现。不过，计算机键盘不具备直接输入汉字的功能，只能依靠另行设计的汉字输入码实现。现行的汉字输入方案众多，常用的有拼音输入法、五笔字型输入法等。虽然每种方案对同一汉字的输入编码并不相同，但经转换后存入计算机内的机内码均相同。 常用的拼音输入法有搜狗拼音输入法、智能ABC输入法、全拼拼音输入法、微软拼音输入法、智能狂拼输入法等。搜狗拼音输入法是基于搜索引擎技术的、当前网上最流行、用户好评率最高、功能最强大的拼音输入法，智能ABC输入法以输入“词组”见长，全拼拼音输入法以输入“字”为主，微软拼音输入法和智能狂拼输入法以输入“句子”和大段文章为其优势。拼音输入法易学，适用于初学者。 3.汉字编码 17 计算机中的常用编码 除此之外，在汉字信息处理中还有汉字字形输入码，它以汉字的形状确定编码，编码规则较复杂。汉字的数量虽然多，但都是由基本笔画组成的，全部汉字的笔画和部件(字根)是有限的。因此，把汉字的笔画或部件用字母或数字进行编码，按笔画书写顺序依次输入，就能表示一个汉字。字形码的最大特点是能广泛地为国内外不同地区使用不同汉语方言的人们服务。汉字的形是固定的，因此不认识的字可以拆分。五笔字型输入法是最有影响的字形码。字形码的码长较短，输入速度快，但需要时间去学习和记忆，适用于专业录入人员。 3.汉字编码 18 感谢观看 信息技术导论（第3版） 19 $$