第2章 计算机数据的表示
计算机导论 课后习题参考答案(第2章-数据的表示)

第2章数据的表示一、复习题1.给出计算机能处理的五种数据形式。
答:文本、数字、图像、音频、视频。
2.计算机如何处理所有的数据类型?答:采用统一的数据表示法(位模式)。
3.何为位模式?答:位是存储在计算机中的最小数据单位,它是 0 或 1。
位模式是一个由若干个位构成的序列,也被称为位流。
4.ASCII码与扩展ASCII码之间的区别是什么?答:ASCII码采用7位位模式,范围从0000000到 1111111。
扩展ASCII通过在ASCII码左边增加额外的0进行扩充,范围从00000000 t到 01111111。
扩展ASCII码中,每个位模式恰好占用一个字节存储空间。
6.位模式的长度与位模式所能表示符号的数量之间有何关系?答:位模式长度与位模式所能表示符号的数量之间满足对数关系。
即:符号数量=2长度7.位图图形表示法是如何以位模式来表示图像的?答:图像被分成像素矩阵, 每个像素是一个小点。
用位模式来表示每一个像素的颜色。
8.矢量图表示法与位图图形表示法相比有哪些优点?答:(1)矢量图可任意放大缩小,即缩放不变形。
(2)图象存储数据量小。
9.音频数据转换成位模式的步骤有哪些?答:采样,量化,编码,存储。
10.图像数据和视频数据有何关系。
答:视频是图像(帧)在时间上的表示。
多个帧按时间逐帧播放便形成动态图像。
存储视频的本质,就是逐帧存储每一个帧的图像。
二、选择题11~15 D、D、C、C、D 16~20 B、D、A、C、D21~25 D、B、D、C、A26~28 B、A、D三、练习题29.给定5个位,那么可以有多少种不同的5位模式表示形式?答:25=32(种)30.在一些国家,车牌号由两位十进制数字(0到9)组成,那么可以表示多少不同的车牌号?如果车牌号中不允许有0,则又可以表示多少不同的车牌号码?答:以表示的车牌号:10×10=100若车牌号中不允许有0,则可以的车牌号码:9×9=8131.重做30题,若在两位十进制数字的基础上增加三位,每位取值于大写的英文字母(A到Z)。
数字逻辑与计算机组成原理:第二章 数据的表示与运算

第二章 数据的表示与运算
第一节 数的表示
一、无符号数和有符号数
1、无符号数:
没有符号的数,寄存器中的每一位都可用 来存放数据
机器字长为n位,无符号数的表示范围 为0~2n-1
反映无符号数的表示范围
8位 16 位
0 ~ 255 0 ~ 65535
有两种常用的无符号表示法: ◆ 非负数码:表示0或一个正数
(1) 定义
整数
0,x
2n > x ≥ 0
[x]反 = ( 2n+1 – 1) + x 0 ≥ x > 2n(mod 2n+1 1)
x 为真值
n 为整数的位数
如 x = +1101
x = 1101
[x]反 = 0,1101
[x]反 = (24+1 1) 1101 = 11111 1101
用 逗号 将符号位
= 1,0010
和数值部分隔开
小数 x
[x]反 = ( 2 – 2-n) + x
1>x≥ 0 0 ≥ x > 1(mod 2 2-n)
x 为真值 n 为小数的位数
如 x = + 0.1101
x = 0.1010
[x]反 = 0.1101
[x]反 = (2 2-4) 0.1010
= 1.1111 0.1010
有符号小数: +0.1011,在机器中表示为
-0.1011,在机器中表示为
第一节 数的表示
一、无符号数和有符号数 2、有符号数
有符号整数: +1101,机器中表示为
-1101, 机器中表示为
第一节 数的表示
一、无符号数和有符号数
计算机组成原理第二章-计算机数据表示方法

9
一、计算机内的数据表示
6) 移码(增码)表 示
•移码表示浮点数的阶码,只有整数形式,如IEEE754中阶码用移码表示。
设定点整数X的移码形式为X0X1X2X3…Xn
则移码的定义是:
[X]移= 2n + X
2n X - 2n
•具体实现:数值位与X的补码相同,符号位与补码相反。
[X]补
10000001 11111111
[X]移
00000001 01111111
00000000 10000000
00000001 01111111
10000001 11111111
Confederal Confidential
11
一、计算机内的数据表示
3.计算机中常用的两种数值数据格式 1)定点数 •可表示定点小数和整数 •表现形式:X0.X1X2X3X4……..Xn
Confederal Confidential
15
一、计算机内的数据表示 IEEE754 32位浮点数与对应真值之间的变换流程
Confederal Confidential
16
一、计算机内的数据表示
例5 将十进制数20.59375转换成32位IEEE754格式浮点数的二进 制格式来存储。
解:先将十进制数换成二进制数: 20.59375=10100.10011(0.5+0.25+0.125+0.0625+0.03125) 移动小数点,使其变成1.M的形式 10100.10011=1.010010011×24
16
17
一、计算机内的数据表示
例6 若某浮点数x的二进制存储格式为(41360000)16 ,求与其对应 的32位浮点表示的十进的值。
第二章.信息数据与计算机表示

1
二进制数高位
13
2.1 进位计数制 例1:(13)10 = ( 1101 )2
21
3
2
6
2
3
21 0
余数 二进制数低位
1
0
1
1
二进制数高位
14
例2:(0.6875)10 = (
0. 6 8 7 5
×
2
1. 3 7 5 0
×
2
0. 7 5 0
×
2
1. 5制
)2
整数 1
二进制数高位
0
1 二进制数低位
1
15
2.1 进位计数制
例2: (0.6875)10 = (0.1011 )2
0. 6 8 7 5
×
2
整数
1. 3 7 5 0
1
×
2
0. 7 5 0
0
×
2
1. 5 0
1
×2
1. 0
1
二进制数高位 二进制数低位
16
2.1 进位计数制 例3:(13.6875)10 =(13)10+(0.6875)10
30
2.2 字符信息的表示方法
① 数的长度
在计算机中,数的长度按比特(bit)来计算。但因 存储容量常以“字节”为计量单位,所以数据长度也常 以字节为单位计算。
机器数的位数是固定的。所能表示的范围受到字长 和数据类型的限制。
② 数的符号
一般用数的最高位(左边第一位)来表示数的正负号, 并约定以“0”表示正,以“1”表示负。
9
2.1 进位计数制 (4)十六进制数制
主要特点: ① 有16个不同的计数符号:0、1、2、3、4、5、 6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、 E(14)、F(15),其基数为16位; ② 按“逢十六进一”的规则计数。 ③ 转换为十进制数。
计算机组成原理第2章 数据的表示方法

• 优点:简单,直观,易懂。 • 缺点:做加减法时,需要将符号位和数值部 分分开处理。
• 原码表示进行加减运算的情况。
指令操作 操作数符1 操作数符2 实际操作 + 加法 + + + + + 减法 + + + + + + -
2、二进制定点数的补码表示
– 只照顾机器 (运算方便、节省存储空间 ),不照顾 人(是否便于理解) 。
• 机器数按小数点位置是否固定分为:
– 定点数 – 浮点数(实数)
2.2.1 无符号数
• 无符号数是指没有符号的数,在计算机中 每一位都是数据。
– 如数据的位数为16位时,无符号数的范围为 0~65535共65536个数(即216)。
• 如8421码,用12(CH)表示正号,用13(DH)表示负 号。
有权码
十进 制数
0 1 2
无权码
4311 码 十进 制数
0 1 2
8421 码
2421 码
5211 码
余3码
0011 0100 0101
格雷码 (1)
0000 0001 0011
格雷码 (2)
0000 0100 0110
0000 0000 0001 0001 0010 0010
• 下面以有权码8421码为例,进行一位BCD码 的加法运算。 1、2+7=9 2、6+8=14 3、9+8=17 0010 0110 1001 0111 1000 1000 1001 1110 修正 10001 修正 0110 0110 10100 10111
第二章 计算机中数据的表示

假设数字符号序列为: xx……x……xx.xx……x通常我们在数字符号序列后面加上标注以示声明,如上面的R进制数表示为 (xx……x……xx.xx……x)。x为0和R-1之间的整数;x的下标为数字符号的位序号,它所代表的值为x* R。系数R (R)被称为x所在位置的权。 (3)一个数的实际值为各位上的实际值总和 如: X= xx…x…xx.xx…xV(X)= x*R+x*R+…x*R+…x*R+x* R+x*R+x*R+…x*R即: V(X)=x*R+ x*RV(X)表示X的值,m、n为正整数。
第2章
计算机中数据的表示
第2章
计算机中数据的表示
第2章
计算机中数据的表示
第2章
(2)小数部分
计算机中数据的表示
V(X)=0.xx……x= x*R+x*R+……x*R若将其乘以R,可得 V(X)*R = F*R = x+ x*R+x*R+……x*R = x+F其中,x为大于1的数,所以x为整数, F小数部分。 再将F乘以R,可得 F*R= x+F x为新得到的整数。 依此类推, F*R= x*+F如此循环下去,直到小数部分为0或商的精度达 到我们的要求为止,我们就得到了从x、x一直到x的数字符号序列。也就是说, 我们要把十进制的小数转换为R进制的小数数时,只需将十进制的小数连续地 乘以R,其逐次所得到的整数即为从x到x的R进制小数的数字符号序列。
第2章
计算机中数据的表示
3.二进制及二进制数的运算 . 二进制采用逢二进一的进位规则表示数字,采用0和1两个数字符 号。计算机里就采用二进制表示信息。由于R进制的表示规则我们已 经熟悉,我们这里竟不花费篇幅重复二进制的表示规则。我们针对二 进制的运算进行介绍。 (1)加法规则:“逢2进1” 0+0=0 0+1=1+0=1 1+1=10 【例2-1】 求1010.110+1101.010 解: 1010.110 + 1101.010 ----------11000.000 结果:1010.110+1101.100=11000.000
计算机科学第2章 数据的表示与编码

加 1 便得到负数的补码。
2.2.2 实数的表示
实数是带有整数部分和小数部分的数字。用于维持正确度或精度的 解决方法是使用浮点表示法。 1. 规范化
为了使表示法的固定部分统一,科学计数法(用于十进制)和浮点 表示法(用于二进制)都在小数点左边使用了唯一的非零数码。这称 为规范化。 2. 符号、指数和尾数
计算机学科导论
第2章 数据的表示与编码
本章教学目的
1. 理解数字系统和数制的概念; 2. 掌握二进制、十进制及其他进制的计数方法,掌握不同
进制间的转换方法; 3. 掌握二进制整数和实数的表示方法 4. 掌握二进制原码、反码、补码的表示方法; 5. 掌握二进制数的算术运算; 6. 了解英文字符、汉字字符等的编码方式; 7. 了解各种数据类型的编码方式及在计算机中存储
权 ห้องสมุดไป่ตู้式表示
二进制 逢二进一
R=2 0,1 2i B
八进制 逢八进一
R=8 0,1,2,…,7
8i O
十进制 逢十进一
R=10 0,1,2,…,9
10i D
十六进制 逢十六进一
R=16 0,1,..,9,A,..,F
16i H
2.1.5 不同进制间的相互转换
1. 任意进制数转换为十进制数 2. 十进制数转换任意进制数
2.1.3 二进制和位
二进制数字系统是最简单的数字系统。其底为2,数字的取值范围 是0和l,计数规则是“逢2进位”。二进制数字系统中只有两个数字0 和1。
位是信息的基本单位,也是存储在计算机中的最小单位。位的英文 是“bit” (比特)代表“binary digit”,1位具备最少的信息量,更 复杂的信息需要多位比特来表示。
计算机组成原理第02章 计算机中的信息表示

2.1 数值型数据的表示方法
2.1.2 带符号数的表示 2. 补码表示法 ⑴ 补码定义 ·通式 [X]补=M+X (mod M) 数X对模M 的补 数称作其补码 X>0, 作为正常溢出量可以舍去。 若X>0,则模 M 作为正常溢出量可以舍去。 因而正数的补码就是其本身, 因而正数的补码就是其本身,形式上与原码 相同。 相同。
2.1 数值型数据的表示方法
2.1.3 数的定点表示与浮点表示 2. 浮点表示法 浮点数格式(原理性) ⑴ 浮点数格式(原理性) N =±RE×M 其中: 其中: N :真值 RE :比例因子 E :阶码 R :阶码的底 M :尾数 一般采取规格化的约定 一般采取规格化 规格化的约定
Ef Em
…
E2 E1 Mf M1 M2
2.1 数值型数据的表示方法
2.1.3 数的定点表示与浮点表示 ⑵ 带符号定点整数 设代码序列为: ……X 设代码序列为:XnXn-1……X1X0 ,Xn为符号位
原码 典型值 真值 最大正数 非零最小正数
2n-1 1
补码 真值
2n-1 1 -2n -1
代码序列
01…… ……11 …… 00…… ……01 ……
第2章 计算机中的信息表示
重点:定点、浮点数的表示; 重点:定点、浮点数的表示;操作码扩展技 术;指令系统的设计 难点:浮点数的IEEE754格式表示, 难点:浮点数的IEEE754格式表示,定点和 IEEE754格式表示 浮点数的表示范围,浮点数的规格化问题, 浮点数的表示范围,浮点数的规格化问题, 操作码扩展技术,指令系统的设计 操作码扩展技术,
2.1 数值型数据的表示方法
2.1.2 带符号数的表示 3. 反码表示法 若定点小数的反码序列为X ·若定点小数的反码序列为X0.X1X2……Xn,则 X X 1>X≥0 [X]反= 0>X≥2-2-n+X 0>X≥-1 若定点整数的反码序列为X ·若定点整数的反码序列为XnXn-1……X1X0,则 X X 2n>X≥0 [X]反= 0>X≥2n+1-1+X 0>X≥-2n
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例如:
“A” 的ASCII码为1000001 “3”的ASCII码为0110011
计算机硬件及组成原理
44
ASCII码
计算机硬件及组成原理
45
计算机数据的表示
②汉字的编码表示
汉字编码是汉字信息在计算机中的基
本表示。
根据使用目的和存储方式的不同,汉
字编码有各种不同的形式,如输入码、
交换码、机内码、字型码等。
计算机硬件及组成原理
21
计算机数据的表示-符号的表示
符号位:机器数的最高位 对于有符号整数,一般符号位都放在 所有数位的最左面一位(最高位),“0” 代表正号“+”(正数),“1”代表负号“”(负数),其余各位用来表示数值的大小。 无符号整数:可以全部有效位用以表 示数的绝对值,即没有符号位。
浮点数:小数点位置不固定的数据格式。多用于
表示实数。
计算机硬件及组成原理
33
计算机数据的表示
2.34E-2 表示 2.34×10 -2 =0.0234
其中2.34是尾数,-2是阶码,而基数为10。
0.234E-1
23.4E-3
计算机硬件及组成原理
34
数据的格式
在浮点表示方法中,任何一个数可表示成:
1. 一维条形码
2. 二维码
计算机硬件及组成原理
58
计算机数据的表示
条形码
1. 一维条形码
由规则排列的条、空以及对应的字符组
成的标记。
EAN欧洲物品
编码标准:13位 UPC,ISBN
计算机硬件及组成原理
59
计算机硬件及组成原理
60
条码读码器
1、光笔条形码扫描器
计算机硬件及组成原理
2、手持式条形码扫描器
结果也是以补码形式表示或存储。
这是为什么呢?
计算机硬件及组成原理
31
计算机数据的表示
1. 整型数的表示
③补码
计算机硬件及组成原理
32
计算机数据的表示-数据的格式
按照规定小数点的位置的方法,分为:
定点数:约定小数点在某一固定位置上的数据格
式。
约定小数点位置在数值的最右边,则形成定点整数; 若约定小数点的位置在数值的最前方,则形成定点小 树。
1
第2章 计算机数据的表示
.
计算机硬件及组成原理
1
计算机数据的表示
1. 信息编码概念 2.位模式的概念
计算机硬件及组成原理
2
计算机数据的表示
信息编码:采用有限的基本符号,通过某个
确定的规则,对这些基本符号加以组合,描
述更大量的信息。 要素:基本符号的种类,符号组成的规则 如:数字,英文
计算机硬件及组成原理
56
多媒体数据的表示
数据压缩
根据解码后的数据与原始数据是否完全
一致进行分类,可分成:
①无损压缩:压缩后的数据如果还原,还
原后的数据与原始数据完全相同。
②有损压缩:压缩后的数据进行还原,还 原后的数据与原始数据不完全吻合。
计算机硬件及组成原理
57
计算机数据的表示
条形码
条形码如何使我们的生活更加便利?
计算机硬件及组成原理
46
计算机数据的表示
③计算机处理汉字的过程
汉字在计算机中正确简单方便的处理,
需要解决输入、存储、输出三个方面的
问题。
计算机硬件及组成原理
47
计算机数据的表示
计算机处理汉字的过程
计算机硬件及组成原理
48
计算机数据的表示
计算机处理汉字的过程
计算机硬件及组成原理
49
1.3 计算机数据的表示
计算机硬件及组成原理
38
计算机数据的表示
1. 整型数的表示
BCD码
BCD码表示法把1位十进制数用4位二进制
编码表示,符号位仍然是正数为“ 0” ,
负数为“ 1” 。这种编码方法可形成多种
形式的编码,最常用的是8421 BCD码。
计算机硬件及组成原理
39
计算机数据的表示
BCD码
例如:
(-21)BCD =1 0010 0001
29
1.3 计算机数据的表示
1. 整型数的表示
③补码
例如:-13的原码10001101
则: -13的反码11110010
-13的补码11110011
计算机硬件及组成原理
30
1.3 计算机数据的表示
1.3.3 数值与文本数据的表示
1. 整型数的表示
③补码
在现代计算机中,算术运算是以补码为
基础,操作数是补码的形式表示,运算
计算机硬件及组成原理
53
字型码(输出码)
• 点阵编码:将汉字字形经过点阵数字化以 后形成的一串二进制数来表示汉字的字形 。将汉字按照一副图像来处理,用二进制 编码对应其中的每个像素点。例如:显示 多数使用16*16点阵,打印字库为24*24点 阵。
计算机硬件及组成原理
54
字型码(输出码)
• 矢量编码:通过分析组成汉字的基本笔画 以及组成这些笔画的关键点来实现。
12
计算机数据的表示
进制的表示
2. 数制转换 ①将任意进制转换为十进制:按位权展开 并相加。
计算机硬件及组成原理
13
计算机数据的表示
2. 数制转换 ②十进制换为其它进制:整数部分的处理为“除 基数取余法”,取余(数)次序为最后得出 的余数位居最高位;对小数部分的处理采用 “乘基数取整法”,取整(数)次序为首先 获取的整数位于小数点后第一位。
计算机硬件及组成原理
9
计算机数据的表示
1. 常用的数制
几种常用的数制如下表
计算机硬件及组成原理
10
计算机数据的表示
进制的表示
1. 常用的数制
十进制的数值0-15和其它数制对照表
计算机硬件及组成原理
11
计算机数据的表示
进制的表示 2. 数制转换 ①将任意进制转换为十进制:按位权展开 并相加。
计算机硬件及组成原理
1101 0001 1111 0011。
计算机硬件及组成原理
5
2.微型机主要性能指标
• 字位:1位即一个二进制数位(0或1), 称为字位(bit),它是计算机存储数据 的最小单位,通常用“b”表示。 • 字节:8个二进制位组合起来作为一个整 体,称为1个字节(Byte),计算机进行 数据处理的基本单位。通常用“B”表示。 • 字长:整体参加运算或处理的二进制数 码的组合称为字,一个字中所包含的二 进制数码中的位数称为字长。
(32767)BCD=0 0011 0010 0111 0110 0111
计算机硬件及组成原理
40
计算机数据的表示
BCD码
计算机硬件及组成原理
41
计算机数据的表示
文本的表示
• 在计算机中用一定长度的位模式来表示
所有的文本符号
• 位模式的长度取决于要表示符号的数量。
计算机硬件及组成原理
42
计算机数据的表示
计算机硬件及组成原理
尾数的位数表示数的精度。
36
计算机数据的表示
实型数的表示
计算机硬件及组成原理
37
计算机数据的表示
定点数表示方法直观,硬件实现简单;
浮点数表示的数值范围大,硬件实现较
复杂。
但整数表示的数值范围在一定的字长下
是有限的,对绝对值特别大或小的数,
引入浮点表示是有必要的。
1. 整型数的表示 ①原码 原码表示是将最高位作符号位,用代码0 或1表示,其余各位用数值本身的绝对值 即二进制数形式表示。
计算机硬件及组成原理
25
计算机数据的表示
1. 整型数的表示 ①原码
计算机硬件及组成原理
26
计算机数据的表示
1. 整型数的表示 ②反码 对于数值型数据,如果数值为正,则它 的反码与原码相同;如果数值为负,则 符号位为1,其余各位是对数值位取反。
计算机硬件及组成原理
3
计算机数据的表示
数字化信息的编码
把文本、图像、声音、视频等以
“0”“1”符号按照一定的组合规则的
表示,就称为数字化信息的编码。
计算机硬件及组成原理
4
计算机数据的表示
3. 位模式的概念
把一个序列的位称为位流。
计算机采用位流的模式(简称位模式)
存储数据
使用位模式可以表示任何一个符号,如
机内码(内码)
• 西文,中文在计算机内的统一表示; • 西文:1个字节,字节最高位为0 • 中文:2个字节,每个字节最高位为1;
中 区号54,位号48,区位码5448(00110110 00110000)
国标码:5650H(01010110 01010000) 机内码:d6d0H(11010110 11010000)
③计算机处理汉字的过程 a. 输入码 (外码) b. 汉字交换码 c. 机内码
d. 字型码
计算机硬件及组成原理
50
汉字交换码
汉字交换码:计算机与其他系统或设备间交 换汉字信息的标准编码。每个汉字有一个 全国统一的代码。
中
国标码:5650H(01010110 01010000)
计算机硬件及组成原理
51
文本的表示
①字符的编码表示
ASCII(American Standard code for Information Interchange)
美国信息交换标准码:对英文大小写字母、
阿拉伯数字、常用运算符号以及一些控制字
符进行编码。
计算机硬件及组成原理
43
1.3 计算机数据的表示