济宁蓖乒工艺品有限责任公司

7.8  信息表示

一、 《 教試大綱 》 的規(guī)定

信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示；二進(jìn)制編碼；數(shù)據(jù)譯位；計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)值數(shù)據(jù)的表示；計(jì)算機(jī)內(nèi)非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示；信息及其主要特征。

 

二、重點(diǎn)內(nèi)容

1 ．信息及其主要特征

信息是由數(shù)據(jù)產(chǎn)生的，是數(shù)據(jù)經(jīng)加工后的結(jié)果，是反映客觀事物規(guī)律的一些數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是客觀地記錄事物的性質(zhì)、形態(tài)、數(shù)量特征的抽象符號(hào)，如文字、數(shù)字、圖形、曲線(xiàn)等。

可見(jiàn)，數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)，信息的載體；信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對(duì)數(shù)據(jù)語(yǔ)義的解釋。通過(guò)數(shù)據(jù)這種形式來(lái)表示信息，便于理解和接受。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，信息也是采用數(shù)據(jù)形式進(jìn)行表示的。

信息的主要特征是：可識(shí)別性、可變性、可流動(dòng)性、可存儲(chǔ)性、可處理性、可再生性、有效性與無(wú)效性、屬性，以及使用性等。

 

2 ．信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示

比特（bit）是計(jì)算機(jī)用來(lái)表示二進(jìn)制中一位信息的，是計(jì)算機(jī)內(nèi)表示數(shù)據(jù)的最小單位，它僅有兩個(gè)可能的值： “0”或“1”，表示事件的兩個(gè)不同狀態(tài)。所有信息（如數(shù)字、文字、圖像、視頻、音頻等信息）在計(jì)算機(jī)內(nèi)都是用不同位數(shù)的 bit 表示，即均是用二進(jìn)制數(shù)據(jù)的形式表示并存儲(chǔ)。由此，計(jì)算機(jī)才能夠?qū)ι鲜龈鞣N信息進(jìn)行計(jì)算、處理、存儲(chǔ)和傳輸。

3 ．?dāng)?shù)據(jù)單位

計(jì)算機(jī)的信息單位常采用位、字節(jié)、字、機(jī)器字長(zhǎng)等。

（ 1 ）位（ bit ） ，是度量數(shù)據(jù)的最小單位，表示一位二進(jìn)制信息，其縮寫(xiě)為小寫(xiě) b。

（ 2 ）字節(jié)（ byte ） ，一個(gè)字節(jié)是由 8 位二進(jìn)制數(shù)字組成（1byte=8bit ） ；字節(jié)是信息存儲(chǔ)中常用的基本單位，如計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器（包括內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器）通常以多少字節(jié)來(lái)表示其容量。

（ 3 ）字（ word ） ，又稱(chēng)為計(jì)算機(jī)字，是位的組合，并作為一個(gè)獨(dú)立的信息單位處理。字取決于計(jì)算機(jī)的類(lèi)型、字長(zhǎng)以及使用者的要求，常用的固定字長(zhǎng)有 8 位、 16 位、 32 位等。在微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)有一個(gè)約定，即：一個(gè)字大小規(guī)定成是兩個(gè)字節(jié)（ 1 word=2byte ）。

（ 4 ）雙字（ double word ） ，是由兩個(gè) 16 位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)組成，即由 32 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)組成。 1 雙字=2 個(gè)字=4 個(gè)字節(jié)=32 個(gè) bit 。

（ 5 ）機(jī)器字長(zhǎng)，是指參加運(yùn)算的寄存器所擁有的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。它代表了機(jī)器的精度，機(jī)器的功能設(shè)計(jì)決定了機(jī)器的字長(zhǎng)。可見(jiàn)，機(jī)器字長(zhǎng)是一個(gè)與機(jī)器硬件指標(biāo)有關(guān)的單位。

由于信息存儲(chǔ)容量的增加，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量的單位也在變多、變大：

（ 1 ）千字節(jié)（ kb ） ，其中 k 表示千， b 表示字節(jié)， ik= 1024 。用二進(jìn)制表示， 2¹⁰=1024 ，要用 10 位二進(jìn)制數(shù)表示。

（ 2 ）兆字節(jié)（ mb ） , 1m=1024k = 1024 *1024 ，用二進(jìn)制表示， 2²⁰ =1m ，要用 20 位二進(jìn)制數(shù)表示。目前 32 位微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器通常為 128mb ，或 256mb ，或 512mb ，或 1 . 0gb 等。

（ 3 ）吉字節(jié)（ gb ） , 1g=1024m ，用二進(jìn)制表示， 2³⁰=l024m ，要用 30 位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示。目前硬盤(pán)存儲(chǔ)器常用 gb 量度。

（ 4 ）太拉字節(jié)（ tb ） , 1t= l024g ，用二進(jìn)制表示， 2 ⁴⁰=1024g ，要用 40 位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示。

4 ．計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)值數(shù)據(jù)的表示及二進(jìn)制編碼

計(jì)算機(jī)中的數(shù)值數(shù)據(jù)分成整數(shù)和實(shí)數(shù)兩大類(lèi)。

（ 1 ）整數(shù)的表示計(jì)算機(jī)中的整數(shù)分為無(wú)符號(hào)整數(shù)和有符號(hào)整數(shù)。由于整數(shù)的小數(shù)點(diǎn)隱含在個(gè)位數(shù)的右面，也稱(chēng)為定點(diǎn)數(shù)。

1 ）無(wú)符號(hào)整數(shù)，這類(lèi)整數(shù)一定是正整數(shù)，故無(wú)符號(hào)整數(shù)的所有二進(jìn)位都用來(lái)表示數(shù)值，它們可以是 8 位、 16 位、 32 位或 64 位。 8 位二進(jìn)制無(wú)符號(hào)整數(shù)，其十進(jìn)制取值范圍為 0~255 （ 2⁸~1 ） ，同理， 16 位二進(jìn)制無(wú)符號(hào)整數(shù)，其十進(jìn)制取值范圍為。0~65535 （ 2¹⁶ 一 1 ）。在計(jì)算機(jī)中，無(wú)符號(hào)整數(shù)除了表示數(shù)據(jù)以外，也常用于表示地址。

2 ）有符號(hào)整數(shù)，有符號(hào)整數(shù)必須使用一個(gè)二進(jìn)位表示符號(hào)，稱(chēng)為符號(hào)位。通常符號(hào)位放在二進(jìn)制數(shù)的最左面的一位，即最高位，一般規(guī)定0表示” +”（正數(shù)） , 1 表示“-”（負(fù)數(shù)）。在計(jì)算機(jī)中有符號(hào)數(shù)的表示是將符號(hào)位和數(shù)值位一起編碼。為此引人兩個(gè)基本概念：機(jī)器數(shù)和真值，機(jī)器數(shù)是指數(shù)在計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制表示形式，真值（或稱(chēng)計(jì)算數(shù)的真值）是指帶符號(hào)位的機(jī)器數(shù)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值。

有符號(hào)整數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)有三種編碼方法：原碼、補(bǔ)碼和反碼。

① 原碼表示法，此時(shí)計(jì)算數(shù)的最高一位表示符號(hào)，0表示正數(shù),1 表示負(fù)數(shù)，其余各位則表示數(shù)值的大小（絕對(duì)值）。如：

x = + 0101010 [ x]原＝ 00101010 （不變）

x ＝－0101010 [ x] 原＝ 10101010 （負(fù)號(hào)“一”用 1 表示）

② 反碼表示法，對(duì)于正數(shù)，反碼表示和原碼表示相同；對(duì)于負(fù)數(shù)，其反碼是除符號(hào)位外，原碼的每位求反（即。0變?yōu)?span lang=en-us> 1 , 1 變?yōu)?span lang=en-us> 0 ） ，如：

x=＋ 0101010 [x］原＝ 00101010 .[x ］反＝ 00101010

x ＝-0101010 [x]原＝ 10101010  [x]反＝ 11010101

③ 補(bǔ)碼表示法，對(duì)于正數(shù)，補(bǔ)碼表示和原碼表示相同；對(duì)于負(fù)數(shù)，其補(bǔ)碼是將原碼除符號(hào)位外，原始的每位求反（即0變 1 , 1 變 0 ） ，末位加 1 ，如：

x = + 0101010  [x]原=00101010   [x]補(bǔ)＝ 00101010

x＝- 0101010   [x]原＝ 10101010  [x]補(bǔ)＝ 11010110

在計(jì)算機(jī)中的整數(shù)常采用補(bǔ)碼表示。

3 ）二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)即 bcd 整數(shù)。在計(jì)算機(jī)內(nèi)常使用 bcd整數(shù)，它使用 4 位二進(jìn)制表示一位十進(jìn)制數(shù)，符號(hào)的表示與上面相同，如：

（ + 67 ） ₁₀=（ 0  0110  0111 ）_bcd

需注意，采用 bcd整數(shù)，計(jì)算機(jī)內(nèi)整數(shù)采用原碼表示；采用 16 位整數(shù)、 32 位短整數(shù)、 64 位長(zhǎng)整數(shù)，計(jì)算機(jī)內(nèi)整數(shù)采用補(bǔ)碼表示。

（ 2 ）實(shí)數(shù)的表示

任何一個(gè)實(shí)數(shù)都可以用一個(gè)指數(shù)（整數(shù)）和一個(gè)純小數(shù)來(lái)表示。如：

十進(jìn)制數(shù)： 15 . 815=10²×（ 0 . 15815 ）

二進(jìn)制數(shù)： 111 . 011 = 2⁰¹¹×（0 .111011 ）

由于實(shí)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)的位置是不固定的，所以也稱(chēng)為浮點(diǎn)數(shù)。整數(shù)稱(chēng)為浮點(diǎn)數(shù)的階碼，純小數(shù)稱(chēng)為浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)。這種用階碼和尾數(shù)來(lái)表示實(shí)數(shù)的方法，稱(chēng)為浮點(diǎn)表示式。浮點(diǎn)數(shù)的長(zhǎng)度可以是 32 位、 64 位等，位數(shù)越多，可表示的數(shù)值的范圍就越大，精度也越高。為了統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)的浮點(diǎn)數(shù)表示方法， 1985 年美國(guó) ieee （電氣及電子工程師協(xié)會(huì)）提出了 ieee754 標(biāo)準(zhǔn)，目前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)幾乎都采用了該標(biāo)準(zhǔn)。

5 ．計(jì)算機(jī)內(nèi)非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，非數(shù)值信息也是采用0和 1 兩個(gè)符號(hào)來(lái)進(jìn)行編碼表示的。非數(shù)值數(shù)據(jù)又可劃分為文字、多媒體兩大類(lèi)。

（ 1 ）文字

① 西文

文符的編碼， ascii碼是“美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼”的簡(jiǎn)稱(chēng)，在這種編碼中，每個(gè)字符用 7 個(gè)二進(jìn)制位表示，即從 0 000000 到 1111111 可以給出 128 種編碼，可用來(lái)表示 128 個(gè)不同的字符。一個(gè)字符的 ascii碼通常占用一個(gè)字節(jié)，由七位二進(jìn)制數(shù)編碼組成，故 ascii 碼最多可表示 128 個(gè)不同的符號(hào)。由于 ascii碼采用七位編碼，來(lái)用到字節(jié)的最高位，故在計(jì)算機(jī)中一般保持為“0” ，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可用作奇偶校驗(yàn)位。

② 漢字的編碼

目前，我國(guó)使用的是“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼” （ g13 2312 一 1980 標(biāo)準(zhǔn)），該標(biāo)準(zhǔn)碼是二字節(jié)碼，用二個(gè)七位二進(jìn)制數(shù)編碼表示一個(gè)漢字，并收人了 6763 個(gè)漢字。

漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示，有多種編碼，如漢字輸入碼，輸人碼進(jìn)人計(jì)算機(jī)后，必須轉(zhuǎn)換成漢字內(nèi)碼，才能進(jìn)行信息處理。為了最終顯示、打印漢字，再由內(nèi)碼轉(zhuǎn)換成漢字字形碼。此外，為使不同的漢字處理系統(tǒng)之間能夠交換信息，還必須設(shè)有漢字交換碼。

（ 2 ）多媒體數(shù)據(jù)

① 圖像數(shù)據(jù)

位圖是指存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的由圖像中許多點(diǎn)構(gòu)成的點(diǎn)陣圖。構(gòu)成位圖的這些點(diǎn)稱(chēng)為像素，用以描述圖像中各圖像點(diǎn)的亮度與顏色。

圖像分辨率是指圖像點(diǎn)陣中行數(shù)和列數(shù)的乘積。

屏幕分辨率是指計(jì)算機(jī)顯示器屏幕上的最大顯示區(qū)域以水平和垂直方向的像素個(gè)數(shù)的乘積。

像素分辨率是指一個(gè)像素的長(zhǎng)和寬的比例。

圖像的顏色深度是指圖像中可能出現(xiàn)的不同顏色的最大數(shù)目。顏色深度值越大，圖像的色彩越豐富。位圖中每個(gè)像素都用一位或多位二進(jìn)制位來(lái)描述其顏色的信息。

圖像文件的大小是指存儲(chǔ)整幅圖像所需的磁盤(pán)字節(jié)數(shù)，計(jì)算式為：

圖像文件大小＝圖像分辨率×顏色深度÷8

② 視頻數(shù)據(jù)

視頻信號(hào)經(jīng)數(shù)字化處理之后，以視頻文件格式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)。視頻信號(hào)也可視為圖像數(shù)據(jù)中的一種，由若干有聯(lián)系的圖像數(shù)據(jù)連續(xù)播放而形成。計(jì)算機(jī)所播放的視頻信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，與電視上翻放的模擬視頻信號(hào)是不一樣的。由于視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)量很大，所以在存儲(chǔ)和傳輸數(shù)字視頻過(guò)程中要采用壓縮編碼技術(shù)。

③ 音頻數(shù)據(jù)

音頻數(shù)據(jù)在計(jì)算中可分為數(shù)字音頻文件和 midi 文件。數(shù)字音頻文件是將聲音信號(hào)數(shù)字化處理后的數(shù)據(jù)文件。 midi 文件是通過(guò)一串時(shí)序命令，用于記錄電子樂(lè)器鍵盤(pán)彈奏的信息，包括鍵名、力度和時(shí)值長(zhǎng)短等，是對(duì)樂(lè)譜的一種數(shù)字式描述。

5．目前我國(guó)漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)漢字的編碼占用（b）字節(jié)。

a ．一個(gè)

b ．兩個(gè)

c ．三個(gè)

d ．四個(gè)

7．一幅 640×480 像素的 256 色圖像文件大小為（b） kb。

因?yàn)?span lang=en-us>256色的顏色深度是8（2⁸）個(gè)二進(jìn)制數(shù)。圖像文件大小為640×480/1000=307 . 2

a . 153 . 61；

b . 307 . 2 ；

c . 370 . 22 ；

d . 614 . 44