第四讲：计算机中的数据表示---2、数值型与非数值型数据

二、计算机中的信息表示数据的单位数值数据的表示文本数据的表示图形和图像的表示音频的表示视频和动画的表示数值数据非数值数据信息第2章计算机中的信息表示位（bit或b）也叫比特，是计算机中二进制数的最小单位。二、计算机中的信息表示1.数据的单位•位字节(Byte，简写为B)1个字节由8个二进制位组成是计算机中的基本信息单位二、计算机中的数据表示换算关系K(千)M(兆)G(吉)T(太)1.数据的单位•位•字节字在计算机中一般用若干个二进制位表示一个数或一条指令，把它们作为一个整体来处理、存储和传输。这种作为一个整体来处理的二进制位串，称为计算机字。二、计算机中的数据表示1.数据的单位•位、字节•字带符号数的表示在计算机中只能用数字化信息来表示数的正负规定用“0”表示正号，用“1”表示负号例如：在机器中用8位二进制码分别表示+90和－90二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示•带符号数的表示原码、反码和补码原码：最高位为符号位，其余各位为数值本身的绝对值。正数的反码、补码和原码相同。负数的反码符号位为1，其余位对原码取反；负数的补码为反码加1。二、计算机中的数据表示示例1.数据的单位2.数值数据的表示•带符号数的表示原码、反码和补码示例二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示•带符号数的表示机器数的特点用二进制表示正负号数值化：０→＋；１→－规定小数点的位置表示的数值范围是有限的二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示•带符号数的表示•机器数的特点定点数和浮点数在计算机中如何表示小数点的位置呢？通常有两种约定：定点数：小数点的位置固定不变(表示范围小)浮点数：小数点的位置可以浮动(表示范围大)二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示•带符号数的表示、机器数的特点•定点数和浮点数定点数定点小数－０．９９＝１１１１１１１0默认小数点在最高位之前符号位之后，定点小数都是绝对值小于１的纯小数定点整数－９９＝１１１０００１１默认小数点在最低位之后二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示•带符号数的表示、机器数的特点•定点数浮点数为扩大数值数据的表示范围，可将89.58表示为0.8958×102。其中0.8958叫做尾数，10为基数，2为阶码。若阶码大小发生变化则要移动小数点位置，这种数据就是浮点数。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示•带符号数的表示、机器数的特点•浮点数N＝２±E×(±M)基数尾数阶码数符阶符阶码为整数，确定小数点浮动的位数；阶符若为正，小数点向右移动；若为负，向左移动；尾数为纯小数，反映数的精度，必须规格化；基数R=2是隐含的。3130——242322————————————0阶符阶码数符尾数二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示•带符号数的表示、机器数的特点•定点数•浮点数浮点数ASCII编码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)美国标准信息交换码，已被国际标准化组织认定为国际标准。ASCII码用一个字节(8位)表示，最高位总是0，其余7位可表示2^7=128个字符。二、计算机中的数据表示ASCII码表1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示•ASCII编码NULSOHSTXETXEOTENQACKBELBSHTLFVTFFCRSOSTDLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUSASCII码表00000100012001030011401005010160110701118100091001A1010B1011C1100D1101E1110F1111高3位01234567低4位000001010011100101110111SP！”＃＄％＆‘()＊＋’－·/０１２３４５６７８９：;＜＝＞？@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_/abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~DELASCII(A)=01000001(2)=65关于ASCII码表表中00H～1FH段是控制符的编码，一控制符代表一种操作。例如，“CR”代表“回车”操作，在键盘上按回车键，将代码0DH送入主机。20H是对“空格”的编码，“空格”是字符且在文字之间是可见。0～9数字的编码是30H～39H。英文大写字母的编码是41H～5AH，小写字母的编码是61H～7AH。主机存储、处理字母时区分大小写。汉字编码必须解决如下问题：键盘上无汉字，不能直接与键盘对应，需要输入码来对应。汉字在计算机中的存储需要机内码来表示，以便查找。汉字量大，字形变化复杂，需要用对应的字形码来存储。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示•ASCII编码•汉字编码（1）信息交换码国标码区位码BIG5码GBK编码二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示•ASCII编码•汉字编码汉字编码（2）汉字的输入码（外码）利用键盘符号26字母+数字将形态各异的汉字输入计算机而编制的代码。分音码、形码和音形混合码。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示•ASCII编码•汉字编码汉字编码（3）汉字的机内码（汉字内部码或汉字内码）供计算机系统内部存储、加工处理、传输而使用的代码。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示•ASCII编码•汉字编码汉字编码机内码示例1.汉字用2字节表示第一字节b7b6b5b4b3b2b1b0第二字节b7b6b5b4b3b2b1b0汉字集大康熙字典约5万，2字节2的16次方2^16为=655362.区别于ASCII码，每字节高位置1因为：西文不足百个，用7位（27=128）足矣！汉字日常使用的约3千，用14位（214=16384）对一般用途足矣！特殊用途才需要特殊的大字符集所以：每字节的高位为1或0用来区分汉字和西文3.区位码（第一字节表示区，第二字节表示位，便于查找区位定位，见例）4.国标码（每字节加20得国标码）外码到内码的转换原理机内码示例1.汉字区位码与机内码“啊”的区位码1601D=1001H0001000000000001１１第一字节b7b6b5b4b3b2b1b0第二字节b7b6b5b4b3b2b1b0１１“啊”的国标码3021H“啊”的机内码B0A1H所以，区位码1601D=1001H+2020H（两字节加20得国标码）=国标码3021H+8080H=机内码B0A1H（两字节高位置1）（4）汉字的字形码点阵字库是将汉字分成不同大小的点阵，用每个点的虚实来表示汉字的轮廓。矢量字库存储的是对每一个汉字的描述信息，包括笔划的起始、终止坐标，半径、弧度等信息。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示•ASCII编码•汉字编码汉字编码字形码示例汉字的字形表示点阵类型点阵字节数简易型16×1632普及型24×24提高型32×32精密型48×4812872占用字节数=点阵列数／8×行数288Unicode编码又称统一码或万国码，是由Apple公司发起，为满足跨语言、跨平台进行文本转换和处理所制定的字符集编码。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示•ASCII编码•汉字编码•Unicode编码(a)位图图像(b)局部放大图像(c)图像矩阵二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示4.图形和图像的表示•位图图像位图图像：由一个个像素点组成，像素点的信息有序存储到计算机中来保存整幅图的信息。矢量图像用一组指令集合来描述图像的内容，这些指令用来描述构成图像的直线、圆、圆弧、矩形、曲线等图元的位置、维数和形状。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示4.图形和图像的表示•位图图像•矢量图像BMP格式:Windows的标准图像文件格式，多种应用程序可用。特点：图像信息丰富，几乎不压缩，但占用较大存储空间。支持RGB、索引颜色、灰度和位图颜色模式，但不支持Alpha通道。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示4.图形和图像的表示•位图图像、矢量图像•常见数字图像文件格式（BMP)TIFF格式（非失真的压缩格式）:文件中某些重复的信息采用一种特殊的方式记录，文件可完全还原，能保持原有图颜色和层次。优点：与计算机结构、操作系统和图形硬件无关支持256色、24位真彩色、32位色、48位色等多种色彩位。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示4.图形和图像的表示•位图图像、矢量图像•常见数字图像文件格式（BMP、TIFF)GIF格式:采用了压缩存储技术。同时支持线图、灰度和索引图像，但最多支持256种色彩的图像。特点：压缩比高，磁盘空间占用较少、下载速度快、可以存储简单的动画。常见数字图像文件格式二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示4.图形和图像的表示•位图图像、矢量图像•常见数字图像文件格式（BMP、TIFF、GIF)JPG格式：由联合照片专家组开发的文件格式，是一种压缩技术。优点：具有调节图像质量的功能，允许用不同的压缩比例对文件压缩。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示4.图形和图像的表示•位图图像、矢量图像•常见数字图像文件格式（BMP、TIFF、GIF、JPG)PDF格式：由AdobeSystems在1993年提出、用于文件交换的文件格式。优点：跨平台、能保留文件原有格式、开放标准等。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示4.图形和图像的表示•位图图像、矢量图像•常见数字图像文件格式（BMP、TIFF、GIF、PDF)声音的数字化：音频用于表示声音和音乐，是连续的模拟信号，不适合在计算机中存储，需要对其离散化（数字化）。数字化过程：将模拟信号通过音频设备(如声卡)数字化，涉及到采样、量化及编码等多种技术。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示4.图形和图像的表示5.音频的表示•声音的数字化采样：以相等的间隔测量信号值量化：给采样值分配值编码：将量化值转换为二进制WAV格式：称为“无损的音乐”，是微软公司开发的一种声音文件格式。声音文件质量和CD相差无几，是目前PC机上广为流行的文件格式，几乎所有的音频编辑软件都能读取WAV格式。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示4.图形和图像的表示5.音频的表示•声音的数字化•常见的声音格式文件（WAV）MIDI格式：称为“作曲家的最爱”。文件并不是一段录制好的声音，而是记录声音的信息（如音调、节奏等），告诉声卡如何再现音乐。每存1分钟的音乐大约只用5～10KB；重放的效果完全依赖声卡的档次；最大用处是在电脑作曲领域。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示4.图形和图像的表示5.音频的表示•声音的数字化•常见的声音格式文件（WAV、MIDI）CDA格式:即CD音乐格式，取样频率为44.1kHz，16位量化位数，存储音轨形式，记录波形流，是一种近似无损的格式。CDA文件只是一个索引信息，并不是真正的声音信息。在计算机上看到的.CDA文件都是44字节长。二、计算机中的数据表示1.数据的单位2.数值数据的表示3.文本数据的表示4.图形和图像的表示5.音频的表示•声音的数字化•常见的声音格式文件（WAV、MIDI、CDA）MP3格式：MPEG标准中的音频部分。是一种有损压缩，相同长度的音乐文件，用mp3来储存，一般只有WAV文件的1/10，而音质要次于WAV文件。