计算机中数据的表示与信息编码
01_计算机基本概念
机的主要特点。
二、计算机的发展
1. 第一台电子计算机的诞生：
1946年2月，在美国宾夕法尼亚大学，名为ENIAC。
计算机概述
2. 冯•诺依曼设计思想： （1）电子计算机应由控制器、运算器、存储器、
输入设备和输出设备五个部分组成。
Intel8080
Intel8086
Intel80386、80486 Pentium 及 Pentium Pro
PentiumⅢ
4位、8位 8位 16位
32位 64位 64位
主频（MHZ ） 1 2 >5 >25
60~400 450~800
计算机概述
三.计算机的特点
（1）运算速度快：目前计算机的运算速度已达数百亿次/秒。 （2）精度高：计算机内部数据采用二进制，数据数位为64位，
计算机应用基础
（电子教案）
第一章 计算机基础知识
1.1 计算机概述 1.2 计算机中数据表示和信息编码
重点
1 第一台电子计算机的诞生 2 微机的主要特点 3 数字化信息编码与数据表示
难点
1、 电子计算机的发展 2、 数字化信息编码与数据表示
计算机概述
一、计算机含义
计算机：英文名称（Computer)，是一种能自动、高速进 行数据处理和数值计算的电子设备。
将十进制数转变成二进制数
计算机中数据表示和信息编码
小数部分：采用的是顺乘法，即“乘2取整 顺序排列”。的方法。
（1）将十进制小数部分乘2，保存整数部分。 （2）若仍有小数，可重复第一步（重复次数由所需 精度确定，否则进行第三步。 （3）将所有的整数找出，最先得出的整数作为转换 后小数的第一位，其余各整数依次排列而成的新的 数据就是转换成二进制的结果。
计算机组成原理——第3章2之信息编码及数据表示
第3章信息编码与数据表示• 3.4 浮点机器数表示方法– 3.4.1 浮点数的格式•浮点数的典型格式N=M*RE –阶符，数符。
阶码一般采用移码和补码表示。
尾数一般采用原码和补码表示。
–E ：定点整数。
E 决定了浮点数N 的绝对值；E S 不是N 的符号–M ：定点小数。
M S 决定了浮点数N 的符号；M S =0，则N 为正数，M S =1，则N 为负数 E 1E 2……E m .阶码数值尾数数值. M 1M 2……M nE S M S 阶符数符IEEE 754 国际标准常用的浮点数格式有3种，阶码的底隐含为2短实数又称为单精度浮点数，长实数又称为双精度浮点数，临时实数主要用于进行浮点数运算，保存临时的计算结果。
单精度浮点数和双精度浮点数的阶码采用移码，但不同的是：它的偏移量不是27和210，而是27－1=127和210－1=1023；尾数使用原码表示，且采用隐藏位，也就是将规格化浮点数尾数的最高位的“1”省略，不予保存，认为它隐藏在尾数小数点的左边。
由此，推导出它们的真值计算公式如上表，其中E为阶码ESE1……Em的加权求和的值。
Ms Es E1…E8M1M2…M23Ms Es E1…E11M1M2…M52IEEE754单精度格式IEEE754双精度格式例 3.10:若X 和Y 均是IEEE 754 标准的单精度浮点数，若X 浮点数的存储形式为41360000H ，求X 的真值。
若Y=－135.625，求Y 的浮点数表示。
解：（1）[X]浮= 0100 0001 0011 0110 0000 0000 0000 0000 B按照表3-3中的真值计算公式及IEEE 754 标准的单精度浮点数格式，可以知道：M S =0 ，E=E S E 1……E m = 10000010 B = 130 D ，1. M 1M 2…… M n = 1.011 0110 0000 0000 0000 0000 ，所以，X =（-1）MS ×（1.M 1M 2…… M n ）×2E －127= （－1）0×（1. 011 011）×2130－127；X=（+1011.011）2= （+11.375 ）10（2）Y=（－10000111.101）2；Y =－1. 0000111101×27=（－1）1×（1.0000111101）×2134－127；因此：M S =1 ，E=E S E 1……E m = 134 D = 10000110 B ，1.M1 M2…… Mn = 1. 000 0111 1010 0000 0000 0000 ，求出：[Y]浮= 1 10000110 000 0111 1010 0000 0000 0000 B = C307A000 H–3.4.2 规格化定义：采用规格化形式表示浮点数可以提高精度。
计算机的数据与编码
计算机的数据与编码一、数据存储单位1．数据：对事实、概念或指令的一种表示形式，可以由人工或自动装置进行处理。
（1）数据的形式：数字、文字、图形或声音等。
（2）数据的分类：数值数据、非数值数据。
2．信息：经过解释赋予一定意义的数据。
（1）控制信息：指挥计算机的各种操作的指令。
（2）数据信息：计算机加工处理的对象。
注意：(1)计算机能识别和处理的只能是二进制数。
(2)计算机中有人读数据和机读数据两种状态。
3．位：一个二进制位称为比特（bit）,，以b表示。
一位可以表示0和1两种状态。
位是数据的最小单位，4．字节：八个二进制位称为字节（Byte）,以B表示。
字节是数据处理和数据存储的基本单位。
一个字节的8位二进制自左至右排列，最左边为最高位，最右边为最低位。
换算公式：1KB=1024B1MB=1024KB=1024×1024B1GB=1024MB=1024×1024KB=1024×1024×1024B=1073741824B5．字与字长（1）字：在计算机中做为一个单元进行存储、传送等操作的一组字符或一组二进制位称为字（Word）。
（2）字长：一个字中的字符数量或二进制的位数称为字长。
字长决定计算机处理信息的速率，是计算机的一个重要性能指标。
（3）字的组成：一个字由若干个字节组成。
二、字符及其编码1．字符集字符：用来组织、控制或表示数据的字母、数字及计算机能识别的其它符号。
字符集：为了某一目的而设计的一组互不相同的字符。
在微机系统中普遍采用的是有128个符号的键盘字符集，包括：（1）10个十进制数码0~9（2）52个大小写英文字母（3）32个标点符号、专用符号、运算符号（4）34个控制符2．字符编码字符编码：规定用怎样的二进制编码表示数字、字母和各种专用符号。
由于这是一个涉及世界范围内的有关信息表示、交换、处理、传输和存储的基本问题，因此都以国家标准或国际标准的形式颁布施行。
计算机中数据的表示与信息编码
计算机中数据的表示与信息编码计算机最主要的功能是处理信息，如处理文字、声音、图形和图像等信息。
在计算机内部，各种信息都必须经过数字化编码后才能被传送、存储和处理。
因此要了解计算机工作的原理，还必须了解计算机中信息的表现形式。
1.2.1 计算机使用的数制1．计算机内部是一个二进制数字世界计算机内部采用二进制来保存数据和信息.无论是指令还是数据，若想存入计算机中，都必须采用二进制数编码形式，即使是图形、图像、声音等信息，也必须转换成二进制,才能存入计算机中。
为什么在计算机中必须使用二进制数，而不使用人们习惯的十进制数?原因在于：⑴易于物理实现:因为具有两种稳定状态的物理器件很多,例如，电路的导通与截止、电压的高与低、磁性材料的正向极化与反向极化等。
它们恰好对应表示1和0两个符号。
⑵机器可靠性高：由于电压的高低、电流的有无等都是一种跃变，两种状态分明,所以0和1两个数的传输和处理抗干扰性强，不易出错，鉴别信息的可靠性好。
⑶运算规则简单：二进制数的运算法则比较简单，例如,二进制数的四则运算法则分别只有三条。
由于二进制数运算法则少，使计算机运算器的硬件结构大大简化，控制也就简单多了。
虽然在计算机内部都使用二进制数来表示各种信息，但计算机仍采用人们熟悉和便于阅读的形式与外部联系,如十进制、八进制、十六进制数据，文字和图形信息等，由计算机系统将各种形式的信息转化为二进制的形式并储存在计算机的内部.2．进位计数制数制，也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。
数制可分为非进位计数制和进位计数制两种.非进位计数制的数码表示的数值大小与它在数中的位置无关;而进位计数制的数码所表示的数值大小则与它在数中所处的位置有关。
而我们在这里讨论的数制指的都是进位计数制。
进制是进位计数制的简称，是目前世界上使用最广泛的一种计数方法，它有基数和位权两个要素.➢➢基数：在采用进位计数制的系统中,如果只用r个基本符号（例如0，1，2，…,r—1）表示数值,则称其为r数制（Radix—r Number System)，r称为该数制的基数（Radix）.如日常生活中常用的十进制，就是r=10，即基本符号为0，1，2，…,9。
第一单元项目二探究计算机中的数据表示认识数据编码优秀教学案例高中信息技术沪科版必修1
3.教师进行总结性评价，关注学生的知识掌握和能力提高，给予学生积极的反馈和指导，提高学生的学习动力和自信心。
四、教学内容与过程
（一）导入新课
1.利用生活中常见的事物和现象，如手机号码、身份证号码等，创设情境，引导学生关注数据编码的实际应用，激发学生的学习兴趣。
2.通过展示计算机内部处理数据的场景，让学生了解数据编码在计算机中的重要性，引发学生对数据编码的探究欲望。
2.掌握计算机中数据的编码方式，如ASCII码、汉字编码等，了解它们在计算机中的应用和意义。
3.能够运用所学的知识对生活中的数据编码进行分析和解读，提高信息获取和处理的能力。
4.学会使用编程工具进行简单的数据编码实践，培养学生的动手能力和实际操作技能。
（二）过程与方法
1.通过生活中的实例，引导学生感受数据编码的存在和重要性，激发学生的学习兴趣和探究欲望。
2.通过数据编码的学习，使学生认识到信息技术在生活中的重要作用，提高学生的信息素养。
3.培养学生严谨的科学态度和良好的学习习惯，引导学生积极思考和主动探究。
4.培养学生的团队合作意识，使学生明白合作的重要性，并能够在团队中发挥自己的作用。
三、教学策略
（一）情景创设
1.利用生活中常见的事物和现象，如手机号码、身份证号码等，创设情境，引导学生关注数据编码的实际应用，激发学生的学习兴趣。
计算机的数据与编码PPT课件
数据表示
01
02
03
04
二进制表示法
计算机内部采用二进制数制来 表示数据。
十六进制表示法
为了方便读写，常采用十六进 制数制来表示二进制数。
ASCII码
用于表示英文字符和数字的编 码标准。
Unicode码
用于表示各种语言文字的编码 标准，支持全球范围内的字符
集。
02 编码方式
数值编码
01
02
03
网络实践
在设计和管理网络时，应遵循良好的 实践，如网络安全措施、网络性能优 化等，以确保数据传输的安全性和可 靠性。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
Unicode码
一种国际化的字符编码标准，可 以表示全球范围内的所有文字符 号。
图像编码
JPEG编码
一种常用的图像压缩编码标准，通过 离散余弦变换和量化等技术实现图像 压缩。
PNG编码
一种无损压缩的图像编码标准，支持 透明通道和动态更新等功能。
音频编码
MP3编码
一种常用的音频压缩编码标准，通过心理声学模型和离散余 弦变换等技术实现音频压缩。
01
网络通信概述
网络通信是计算机之间传递信息的方 式，具有传输协议、通信协议和网络 拓扑结构等特性。常见的网络协议包 括TCP/IP、HTTP、FTP等。
02
数据传输与编码
在网络通信中，数据需要经过编码才 能在不同的计算机之间传输。常见的 编码方式包括ASCII码、二进制码和 Base64编码等。
03
病毒防范措施
防范病毒需要采取一系列措施，包括安装杀毒软件、定期更新病毒 库、不随意打开未知来源的邮件和链接等。
05 编码实践与应用
计算机数据与编码
计 算 机 应 用 基 础
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1 4 计算机系统数据安全
1 4 1 计算机病毒 1 4 2 病毒的预防 检测和清除
计 算 机 应 用 基 础
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1 4 1 计算机病毒
病毒是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算 机功能或者破坏数据;影响计算机使用并且能够自我 复制的一组计算机指令或者程序代码
计 算 机 应 用 基 础
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1 4 1 计算机病毒续
2木马程序
木马Trojan这个名字来源于古希腊传说
它是指通过一段特定的程序木马程序来控制另一台计 算机
木马通常有两个可执行程序：一个是客户端;即控制 端;另一个是服务端;即被控制端
近年来危害比较大的灰鸽子木马
要防治木马的危害;第一;安装杀毒软件和个人防火墙; 并及时升级；第二;把个人防火墙设置好安全等级;防 止未知程序向外传送数据；第三;可以考虑使用安全 性比较好的浏览器和电子邮件客户端工具
计 算 机 应 用 基 础
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1 3 3 常用的信息编码续
2 Unicode Unicode叫大字符集;就是国际标准ISO/IEC 10646编码;
它是ISO于1993年颁布的一项重要国际标准 Unicode采用定长2个字节来表示一个字符;替世界绝
大部分文种进行统一的编码;几乎涵盖所有国家和地 区的编码标准;所以又被称为万国字编码
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1 4 1 计算机病毒续
1蠕虫病毒Worm
蠕虫病毒是传播最快的病毒种类之一 2003年的冲击波病毒 2004年的震荡波病毒 2005年上半
年的性感烤鸡病毒 2006年的威金 熊猫烧香等都属于 蠕虫病毒 主要通过三种途径传播：系统漏洞 聊天软件和电子 邮件
1.3数字化信息编码与数据表示
计算机采用二进制表示和处理信息的原因：使用电子器件表示两种物理状态容易实现1.两种状态的系统稳定性高2.二进制运算规则简单，硬件容易实现3.易于转换，利于简化计算机内部结构4.适合逻辑运算5.一.进制计数制概念编码：指采用少量的基本符号，选用一定的组合规则，以表示大量复杂多样的信息基本符号1.数制：计数制是指计数的方法，即采用一组计数符号的组合来表示任意一个数的方法2.数码：每种数制都有的固定的基本符号（0~R-1）。
如二进制，有0,1两个数码3.基数：一种计数制中所使用的数码个数，基数为R 就称为R 进制4.位权：R 进制小数点第i 位的权为R^i-15.二.UCS即通用八位编码字符集（全世界现代书面语言所使用的所有字符的标准编码）CJK UCS 表意文字部分采用中、日、韩统一的汉字编码BIG5香港、台湾地区繁体中文，共有汉字13053个GBK Windows 全拼输入法使用的字符集，共20902个汉字字符GB2312-80国标码采用2字节表示一个汉字，共收集7445个图形字符682个一般符号、数字、拉丁字母、希腊字母、汉字拼音1.3755个一级汉字：1601~5589（16区~55区）2.3008个二级汉字：5601~8794（56区~87区）3.汉字内码：指为在计算机内部对汉字进行存储、处理、传输而编制的汉字代码机内码：指汉字信息处理系统内部标识汉字的编码，由国标码演化而来把表示国标码的2字节的最高位都置11.国标码（汉字信息交换码）：用于汉字信息处理系统之间或者与通信系统之间进行信息交换的编码2.区位码：GB 2312-80国标字符集将汉字编码分成94区与94位，用汉字所在的区号和位号来表示汉字的编码3.三.汉字外码：汉字输入码是为输入汉字而对汉字编制的代码，供计算机外部用户使用按编码规则分流水码：区位码（无重码）重码率最低(1)音码：搜狗，QQ 拼音(2)形码：五笔字形输入法，郑码(3)音形结合码：自然码、华码(4)1.四.字形库硬字库：安装在卡上，插在微机的扩充槽里，使用时不占内存1.软字库：存放在磁盘上，因其使用时需将汉字库调入内存，所以占用一部分内存2.五.奇偶校验码水平奇偶校验码：以多个字符作为校验单位横向生成校验码位（一般要使用数据缓冲器）1.垂直及偶校验码：以一个字符作为校验单位纵向生成校验码位2.六.1.3.1 进制计数制概念分区1.3 的第1 页1.3.2 数字化信息编码与数据表示分区1.3 的第2 页汉字字形码：计算一个n x n 点阵汉字字形的存储容量：容量=n x n/8（B ）(1)1.寻址空间：已知计算机有n 根地址线：寻址空间=2^n （B ）(1)2.内存容量：存储容量=末地址-首地址+1H(1)3.图像数据容量：图像数据容量（B ）=分辨率X 颜色深度/8（bit →Byte ）分辨率=图像水平像素点数X 垂直像素点数①.颜色深度为n ，则颜色总数为2^n②.(1)4.音频文件大小容量：音频文件大小（B ）=采样频率（Hz ）X 采样位数（bit ）X 声道数X 时间（S ）/8(1)5.视频文件大小容量：视频文件大小（B ）：分辨率X 颜色深度X 帧频X 时间（S ）/8(1)6.电池功率=电池电压（V ）X 电池容量（mAh 毫安时）/10007.正数“0”负数“1”反码反码=原码符号位不变，其余取反补码补码=原码补码=反码+1（最低位）8.计算公式分区1.3 的第3 页。
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计算机中数据的表示与信息编码计算机作为现代科技的核心工具，承载着海量的数据信息。
而数据
的表示与信息编码则是计算机运算的基础，对于计算机科学与技术的
学习者来说，了解数据的表示与信息编码原理显得尤为重要。
本文将
就计算机中数据的表示与信息编码进行深入探讨。
一、数据的表示
计算机中的数据以二进制的形式进行表示。
在二进制系统中，只有
两个符号：0和1。
将数据转化为二进制形式，有助于计算机对数据的
处理与存储。
1. 整数表示
在计算机中，整数可以使用有符号数和无符号数两种方式进行表示。
（1）有符号数：有符号数用来表示正负数。
通常采用补码的形式
来表示，即将其二进制表示的数值进行符号位的变换。
（2）无符号数：无符号数仅用来表示正数，不考虑负数的情况。
无符号数的范围比有符号数更大，但无法表示负数。
2. 小数表示
计算机中的小数表示可以采用浮点数的形式。
浮点数是一种科学计
数法，能够表示较大或较小的实数。
浮点数由两个部分组成：尾数和
指数。
3. 字符表示
计算机中的字符可以通过ASCII码来进行表示。
ASCII码是一种用于计算机和电子通信中的字符编码标准，使用7位或8位二进制数来表示128或256种不同的字符。
二、信息编码
1. 压缩编码
压缩编码是一种将数据压缩以减少存储空间和传输带宽的技术。
其中，Huffman编码是一种被广泛使用的压缩编码技术。
Huffman编码通过对使用频率较高的字符进行较短的编码，降低了整体的存储或传输成本。
2. 错误检测与纠正编码
在数据传输过程中，由于传输噪声等原因，数据可能会出现错误。
为了检测和纠正这些错误，需要使用错误检测与纠正编码技术，其中最常见的是奇偶校验码和循环冗余检测码（CRC码）。
（1）奇偶校验码：奇偶校验码是通过在数据位中添加一个奇偶位来检测数据传输中的单一位错误。
（2）CRC码：CRC码是一种多项式编码技术，通过在数据位后添加一定数量的冗余位，以检测和纠正数据传输中的错误。
3. 加密编码
加密编码是一种将数据进行加密处理，以确保数据在传输和存储过程中的安全性。
常见的加密编码技术包括对称加密和非对称加密。
（1）对称加密：对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，速度快，但密钥传输的安全性较低。
（2）非对称加密：非对称加密使用公钥和私钥进行加密和解密，安全性较高，但速度较慢。
总结：
计算机中数据的表示与信息编码是计算机科学与技术的基础。
通过了解数据的二进制表示方法以及信息编码技术，可以更好地理解计算机的运行原理和数据处理过程。
同时，压缩编码、错误检测与纠正编码以及加密编码等技术的运用，为计算机信息的安全传输和存储提供了保障。
在今后的学习和工作中，了解和掌握这些知识将是非常重要的。