計算機導論第3章-計算機數(shù)據(jù)

第3章計算機數(shù)據(jù)人們最常用的數(shù)制是十進制，而計算機中采用二進制。數(shù)據(jù)：用二進制描述數(shù)值、字符、聲音、圖形、圖像、(視頻)動畫二進制數(shù)二進制為了理解二進制，先從人們熟悉的十進制開始。.十進制(1)基數(shù)為10,采用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共十個數(shù)碼；(2)逢十進一；(3)處于不同位置上的數(shù)碼位權(quán)不同。整數(shù)部分第n位的數(shù)碼位權(quán)是從小數(shù)m位數(shù)碼位權(quán)是10,no例如：108.625=1x102+0x10'+8x10°+6xl0'+2x102+5x103表示：(108.625)1。或者108.625D。.二進制計算機中使用二進制(Binary),其基本特征如下：(1)基數(shù)為2,采用0、1共兩個數(shù)碼；(2)逢二進一；(3)位權(quán)。整數(shù)部分第〃位的數(shù)碼位權(quán)是小數(shù)點第機位數(shù)碼位權(quán)是2"'。例如：1101100.101=1x26+1x25+Ox24+1x23+lx22+0x2'+0x2O+lx2'+0x22+lx23表示：(1101100.101)2,H01100.101B或HOUOO.lOlb。每一位二進制位權(quán)對應(yīng)的十進制如表3.1所示。表3.1二進制位權(quán)對應(yīng)的十進制二進制十進制二進制十進制二進制十進制1]10000160.10.5102100000320.010.2510041000000640.0010.12510008100000001280.00010.0625.八進制由于2工8,一位八進制(Octonary)可以宜接對應(yīng)3位二進制?；咎卣魅缦拢?1)基數(shù)為8,采用0、1、3、4、5、6、7共八個數(shù)碼：(2)逢八進一，借一當八；(3)整數(shù)部分第"位的數(shù)碼位權(quán)是8"“，從小數(shù)第加位數(shù)碼位權(quán)是8""。例如：=lx82+5x8'+4x8°+5x8-1表示：(154.5)8，154.5Q或154.5q。有些書八進制后綴采用字母“0”表示，但字母“0”與數(shù)字“0”很像，容易混淆。.十六進制由于24=16,一位十六進制(Hex)可以直接對應(yīng)4位二進制。基本特征如下：(1)基數(shù)為16,采用0、1、3,4,5、6,7,8、9,A、B、C、D、E、F共十六個數(shù)碼。其中，A~F(或者a~f)分別代表十六進制的10、11、12、13、14、15；(2)逢十六進一，借一當十六；(3)整數(shù)部分第〃位的數(shù)碼位權(quán)是16」，小數(shù)第m位數(shù)碼位權(quán)是16，例如：(6C.A)I6=6x16'+12xl6"+10xl6_|.表示：(6C.A)i6，也可表示為6C.AH或6C.Ah。有些情況：當?shù)?位為A~F(或者a~f)時，在其前面加上數(shù)字0,例如0A6H。表3.2列出了0-15四種數(shù)制之間的對應(yīng)關(guān)系。表3.2常見數(shù)制的對應(yīng)關(guān)系十進制(D)二迸制(B)八進制(Q)十六進制(H)00001111210223II33410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010也就是說：(14)10=(1110)2=(16)8=(E)16或者14D=H10B=16Q=EH二進制數(shù)運算二進制數(shù)運算主要包括加(+)、減(-)、乘(X)和除(+)。.二進制數(shù)的運算規(guī)則二進制數(shù)比較簡單.，所以它的運算規(guī)則也很簡單。(1)二進制數(shù)的加法法則如下：0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10【例3.1】 求(1101)2+(1001.01)21101

+1001.0110110.01所以,(1101)2+(1001.01)2=(10110.01)2(2)二進制數(shù)的減法法則如下：0-0=0 07=1(借1) 1-0=1 1-1=0【例3.2】求(hoi%-(iooi.oi)21101-1101,010011.11所以,(1101)2-(1001.01)2=(11.11)2(3)二進制數(shù)的乘法法則如下：0x0=0 0x1=0 1x0=0 1x1=1【例3.3】求(1001)2X(1010)21001x101000001001000010011011010所以，(1001)2x(1010)2=(1011010)2(4)二進制數(shù)的除法法則如下：(M=0 1+1=1注意，除數(shù)不能為0?！纠?.4] ^(1110101)24-(1001)21101“叼10101011001Toll1001-^0011001所以，(1110101)2-^(1001)2=(1101)2.二進制的優(yōu)點二進制具有下列優(yōu)點：(1)十進制有十個狀態(tài)，在自然界中，用某種器件表示十種狀態(tài)比較難。二進制只有0和1兩個狀態(tài)，易于實現(xiàn)；(2)二進制運算規(guī)則簡單，運算功能比較容易實現(xiàn)。3.1.3二、八、十六、十進制數(shù)相互轉(zhuǎn)V.十進制數(shù)與二進制數(shù)相互轉(zhuǎn)換(1)二進制數(shù)今十進制數(shù)方法為：將非十進制數(shù)按權(quán)展開，即用位權(quán)表示法展開，而后進行相加?！纠?.5】將二進制數(shù)101011轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。(101011)2=25+23+2'+2°=32+8+2+1=43所以，(101011)2=43(2)十進制數(shù)分二進制數(shù)整數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法為：“除基(2)取余”法，直到商為0為止，將余數(shù)倒排即可。小數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法為：“乘基取整”法，直到乘積的小數(shù)部分為0,或小數(shù)點后的位數(shù)達到了所需的精度為止，將積的整數(shù)部分順排即可?！纠?.6]將十進制數(shù)108.625轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。整數(shù)部分：十進制數(shù)余數(shù)21 108 0 1低位TOC\o"1-5"\h\z2| 51027 I2| 13 I2 6 °2|3 IQ— ?高位小數(shù)部分：十進制數(shù)積的整數(shù)部分0.6251.250I高位0.25TOC\o"1-5"\h\zx 20.5 0x 21.0 I\低位所以，(1O8.625)io=(HO11OO.1O1)22.二進制數(shù)與八、十六進制數(shù)相互轉(zhuǎn)換因為2、8,24=16,所以二進制數(shù)可以直接對應(yīng)它的八進制數(shù)和十六進制數(shù)。(1)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八、十六進制數(shù)二進制數(shù)今八進制數(shù)：以小數(shù)點為基準，整數(shù)部分：從右向左，每3位為一組，最左邊不足3位時，左邊添。補足3位小數(shù)部分：從左向右，每3位為一組，最右邊不足3位時，右邊添。補足3位。然后將每組中的3位二進制數(shù)用一位八進制表示，依序排列即可得到對應(yīng)的八進制數(shù)。【例3.7]將二進制數(shù)10101001100.1101轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)。10101001100.1101=010101001100.110100=251 4.64所以，(10101001100.1101)2=(2514.64)8二進制數(shù)分十六進制數(shù)：以小數(shù)點為基準，整數(shù)部分：從右向左，每4位為一組，最左邊不足4位時，左邊添0補足4位；小數(shù)部分：從左向右，每4位為一組，最右邊不足4位時，右邊添。補足4位。然后將每組中的4位二進制數(shù)用一位十六進制表示，依序排列即可得到對應(yīng)的十六進制數(shù)。【例3.8] 將二進制數(shù)10101001100.1101轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)。101010011(X).1101=010101001100.1101=5 4C.D所以，(10101001100.1101)2=(54C.D)|6(2)八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)八進制數(shù))二進制數(shù)：將每位數(shù)碼用3位二進制數(shù)碼替換，而后依序排列即可。整數(shù)部分最前面的0和小數(shù)部分最后面的0可以省略。十六進制數(shù))二進制數(shù)：將每位數(shù)碼用4位二進制數(shù)碼替換，而后依序排列即可。整數(shù)部分最前面的0和小數(shù)部分最后面的0可以省略?！纠?.9]將八進制數(shù)154.42轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)，將十六進制數(shù)D3L2C轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。(154.42)8=(001101100.100010)2=(1101100.10001)2(D31.2C)I6=(110100110001.00101100)2=(110100110001.001011)23.2計算機中二進制數(shù)的表示及運算二進制數(shù)分為整數(shù)和實數(shù)兩類；而整數(shù)又分為不帶符號的整數(shù)和帶符號的整數(shù)。整數(shù)和實數(shù)在計算機中表示如下：'不帶符號整數(shù)：直接表示r整數(shù),I實數(shù)：浮點表示|3.2.1不帶符號的整數(shù)表示二進制數(shù)表示的不帶符號整數(shù)的最小數(shù)值是全o,最大數(shù)值是全k例如，8位二進制數(shù)表示的不帶符號整數(shù)的范圍：OOOOOOOO-llllllllo對應(yīng)十進制范圍：0—255。就像999=103-1,(11111111)2=28-1=255.同樣，16位二進制數(shù)表示的不帶符號整數(shù)的范圍：0000000000000000-1111111111111111對應(yīng)十進制范圍：0—65535。0^(1111111111111111)2=2,6-1=65535計算機存放數(shù)據(jù)是規(guī)定位數(shù)的，不滿規(guī)定位數(shù)時，不帶符號整數(shù)前面用0填充。例如,十進制108,對應(yīng)的二進制位1101100：計算機中8位表示的數(shù)據(jù)如下：0 1 1 0 1 1 0 0108在計界機,16位/不的?據(jù)如丁： 0I0 00000001I011003.2.2帶符號的整數(shù)表示在數(shù)學中，將正號“+”和負號放在數(shù)字的前面表示數(shù)值的正負。例如：108 +1101100-43 -101011計算機中表示數(shù)值的符號：用“0”表示正號，用“1”表示負號。機器字長：計算機一次能同時進行二進制整數(shù)運算的位數(shù)。機器數(shù)長度一般是8的倍數(shù)，如8位、16位、32位和64位等。符號位放在整個字長位數(shù)的最高位。在計算機中，帶符號的整數(shù)用原碼或補碼表示。.原碼原碼規(guī)定機器數(shù)中的最高位，以后各位是該數(shù)的絕對值例如，8位二進制原碼表示如圖3.1所示。符二位 數(shù)值絕對值圖3.1二進制原碼表示【例3.10】已知兩個十進制數(shù)a=108,b=-43,寫出在計算機中8位和16位的原碼表示。因為108=(1101100)2，43=(101011)2，則：十進制數(shù)真值8位原碼16位原碼108+110110001101100000000000110110043+101011001010110000000000101011-43-101011101010111000000000101011A=108>b=~43,a、b的原碼寫成:[a]jf；*=01101100,[b)1^=101010118位原碼表示的數(shù)值范圍：11111111?01111111：B|]-(27-1)~+(27-1),對應(yīng)的十進制數(shù)為T27?+127。16位原碼表示的數(shù)值范圍：-(2|5-1)~+(2,5-1),對應(yīng)十進制數(shù)為-32767?+32767。.補碼補碼的指導思想是：不管兩個數(shù)相加還是相減，只要變成兩個數(shù)的補碼相加即可。而且，符號位與數(shù)一起參加運算。例如，有兩個二進制數(shù)a、b計算a+b變成計算同樸+[帥卜：計算a-b就可變成計算[a],卜+廣封撲。正數(shù)：其補碼與原碼相同；負數(shù)：其補碼最高位的符號位為1,其余對原碼中相應(yīng)位取反后，再加1。為了計算補碼，引入了反碼。正數(shù)：其反碼與原碼相同：負數(shù)：其反碼除了符號位為1,其余對原碼中相應(yīng)位取反。這樣，負數(shù)的補碼=負數(shù)的反碼+1。【例3.11］ 已知兩個十進制數(shù)a=lO8,b=-43,計算它們在計算機中8位和16位的補碼表示。在計算機中8位和16位的原碼、反碼、補碼如下:與原碼相對應(yīng)，8位補碼表示的數(shù)值范圍是：原碼：11111111?01111111,BP-(27-l)~+(27-l),-127~+127補碼：10000001?01111111實際上，補碼10000000表示-128。8位補碼表示的數(shù)值范圍是-128?+127,即-(27)?+(27-1)。n位原碼表示的數(shù)值范圍是-(2"|)~+(2"|-1),要表達的數(shù)超過該范圍時，將產(chǎn)生溢出。.原碼補碼真值對照“位補碼求真值的方法是：當機器數(shù)的最高位(符號位)為o時，表示真值是正數(shù)，其值等于其余〃-1位的值；當機器數(shù)的最高位(符號位)為1時，表示真值是負數(shù)，其值等于其余位按位取反末位加1的值。例如：若［aJMllllH,則a=(+l111111)2=(+127)io若［agllllllll,則a=(-OOOOOOl)2=(-l)io表3.3給出了8位二進制碼對應(yīng)的無符號二進制數(shù)、原碼及補碼的值。表3.3計算機中的8位數(shù)據(jù)表示的值對比二進制數(shù)碼表示無符號二進制數(shù)原碼補碼000000000+0+0000000()11+1+]000000102+2+2?*::01111110126+126+12601111111127+127+12710000000128-0-12810000001129-1-127)0000010130-2-126*11111110254-126-211111111255-127-14.二進制補碼運算負數(shù)用補碼表示后，就可以和正數(shù)一樣處理。二進制數(shù)補碼加減運算規(guī)則如下：[a+b[=[a]補+[b]補[a-b]補=[a]補+[-bh卜用補碼做加法運算時，兩個補碼直接相加的結(jié)果就是和的補碼。用補碼做減法運算時，可以將減法運算變?yōu)榧臃ㄟ\算，即先將減一個數(shù)變成加上這個數(shù)的負數(shù)，然后再補碼求和。所以，運算器只需要一個加法器就可以了，不必再配一個減法器，而且也不必對符號位進行專門處理。【例3.12】已知兩個十進制數(shù)a=108,b=43存儲在字長為8位的計算機中，請利用補碼運算，求a+b、a-b、-a+b的結(jié)果。先分別求出a、b、-a、-b的補碼：[a]樸=01101100,[b]補=00101011,卜訃卜二10010100,[-b]#卜=11010101(1)計算a+b十進制 二進制108 01101100+43 00101011-15I- -10010111 (溢出)因為8位的計算機中，最高位表示符號，所以，最大表達的數(shù)據(jù)只能是7個1,即127,而實際數(shù)據(jù)151已經(jīng)超過了表達的范圍，造成結(jié)果不正確。如果參加運算的數(shù)據(jù)的符號位相同，而運算的結(jié)果的符號位不同，如下所示：Oxxxxxxx Ixxxxxxx+Oxxxxxxx +Ixxxxxxx-Ixxxxxxx- Oxxxxxxx運算結(jié)果產(chǎn)牛.溢出。計算機通過判斷兩個相同的符號與運算結(jié)果符號不同來設(shè)置運算結(jié)果的溢出標志。(2)計算a-b十進制 二進制108 01101100-43 +1101010165 101000001 (符號位的進位將丟棄)因為8位的計算機中，只能存放8位數(shù)據(jù)，最高位運算產(chǎn)生的進位只能存放到運算結(jié)果的進位標志位中，跟運算結(jié)果無關(guān)。運算后，最高位仍然是符號位。因此，a-b=(1000001)2=65(3)計算-a+b十進制 二進制-108 10010100+43 +00101011-65 -1011111111000001(原碼)如果運算結(jié)果為負數(shù)(符號位為1),則將補碼變成原碼才可以看出結(jié)果。因此，-a+b=(T000001%=-653.2.3浮點數(shù)表示上面介紹了計算機中整數(shù)的表示，而實數(shù)可以是小數(shù)，也可以既包含整數(shù)又包含小數(shù)。例如：十進制實數(shù):123.456；-0.001234；二進制實數(shù)：1011.011：-0.000101101：在計算機中，二進制實數(shù)可以用浮點表示。在科學計數(shù)法中，任意一個十進制實數(shù)可以表示成一個純小數(shù)和一個10的指數(shù)乘累的積。例如：123.456=0.123456xlO3,-0.00123456=(-0.123456)x10-2同樣，二進制實數(shù)也可以表示成類似的形式，例如：1011.011=0.1011011x21°°-0.000101101=(-0.101101)x2"為了表達二進制數(shù)，可以僅需要一個二進制純小數(shù)和?個二進制的指數(shù)。根據(jù)IEEE754國際標準，對實數(shù)需要進行規(guī)格化處理。規(guī)格化后的小數(shù)形式為1.M,這時的小數(shù)部分(M)稱為尾數(shù)。指數(shù)部分稱為階碼，階碼用指數(shù)加上一個數(shù)(127)后形成的移碼表示。浮點數(shù)有兩種格式：單精度浮點數(shù)采用32位表示，雙精度浮點數(shù)采用64位表示。單精度浮點數(shù)計算機內(nèi)表示如圖3.2所示。符號 階碼 足數(shù)I位 8位 23位圖3.232位浮點數(shù)的一種表示法其中：符號：數(shù)值為正，符號位為0;數(shù)值為負，符號位為1。階碼：采用移碼表示，移碼=指數(shù)+127（即8位二進制01111111）。尾數(shù)：為規(guī)格化后的小數(shù)部分?！纠?.13]采用IEEE754單精度浮點數(shù)表示二進制實數(shù)10H.0H和-0.001011011因為1011.011=1.011011x2”,所以，移碼：11+01111111=10000010計算機浮點數(shù)表示如下：01000001001101100000000000000000因為-0.000101101=(-1.01101)x2-10°，所以移碼:-1004-01111111=01111011計算機浮點數(shù)表示如下：101111011011010000000000000000003.3計算機中字符表示日常生活中經(jīng)常使用的字符包括西文字符和漢字等。此外，世界上還有許多其他的文字需要表示。為了在計算機中表達這些字符，需要使用字符二進制編碼。根據(jù)不同的用途，有各種各樣的編碼方案。'西文字符：ASCH碼字符編碼漢字字符：GB2312—80、全世界所有字符：Uncode碼3.3.1ASCH碼ascii碼即美國標準信息交換碼，是目前全世界計算機中使用得最廣泛的西文字符集編碼。西文字符集由拉丁字母、數(shù)字、標點符號及一些特殊符號組成。用二進制表示的ASCII碼如表3.4所示。表3.4標準ASCII碼表位0000010100111001011101110000NULDLESP0?pP0001SOHDCI1AQaq0010STXDC22BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfV0111BELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhX1001HTEM)9IYy1010LFSUB*JZz1011VTESC+K[k{1100FFFS<L\1I1101CRGSM1m)1110SORS>NAn1111SIUS/?OoDEL標準ASCII碼用7位二進制數(shù)編碼，它可以表示128(即27)個字符，稱為ISO646標準。控制字符：00H?1FH、7FH,共33個?？纱蛴∽址?OH-7EH,共95個。.控制字符標準ASCH碼表中，00H?20H部分屬于控制字符，主要用于通信控制或?qū)τ嬎銠C設(shè)備的控制，例如：NUL(NULL)為空字符，BEL(BELL)為響鈴，LF(LineFeed)為換行，F(xiàn)F(FormFeed)為換頁，CR(CarriageReturn)為回車。.可打印字符標準ASCII碼表中，21H?7EH部分屬于可打印字符，表示如下:字符二進制ASCII碼十六進制ASCH碼十進制ASCH碼00110000B30H48DA100000IB4IH65Da1100001B61H97D空格0100000B20H32D在計算機內(nèi)部，以8位二進制位(稱為一個字節(jié))存放一個字符，ASCII碼僅需要7位二進制。每個字節(jié)空出的最高位，通常為0。例如：字符“A”對應(yīng)的ASCII碼“1000001”在計算機里表示如F：0 ]10-0 0 0 0 ]【例3.14】寫出“HelloWorld!”所對應(yīng)的二進制編碼。根據(jù)ASCII北駛，“HelloWorld!”所對應(yīng)的二進制編碼如下：01001000011000101101100011011000110111100]000000101011101101111Hello空格Wo01110010011011000110010000100001r 1d !3.3.2漢字編碼/.國標碼1981年，我國頒布信息交換漢字編碼的第一個國家標準，稱為GB2312—80。字符集由如下三部分組成：字母、數(shù)字和各種符號。各種符號包括拉丁字母、俄文、日文平假名與片假名、希臘字母、漢語拼音等共682個；一級常用漢字，共3755個，按漢語拼音排列；二級常用字，共3008個，按偏旁部首排列。GB2312—80字符集構(gòu)成一個二維碼表，它分成94行和94歹U，行號稱為區(qū)號，列號稱為位號，如圖3.3所示。圖3.3GB2312—80字符集每一個漢字或符號在碼表中都有各自的位置，即所在的區(qū)號及位號漢字區(qū)位碼：用區(qū)號及位號組合在一起的編碼就是該漢字區(qū)位碼。例如：01區(qū)和54區(qū)字符如圖3.4所示。

國標第01區(qū)國標第54區(qū)II知執(zhí)志秩幀肢值摯稚國標第01區(qū)國標第54區(qū)II知執(zhí)志秩幀肢值摯稚癥脂侄擲質(zhì)證之指致痔co96枝吱植斤制中眾殖紙智盅舟Na圖3.4GB2312—80字符集01區(qū)和54IX字符例如，“中”字的區(qū)號是54,位號是48,區(qū)位碼是5448。從而得到漢字國標碼。為了與ASCII碼中可打印字符位置表達一致，需要加上20H,即，國標碼=區(qū)位碼+2020H從而得到漢字國標碼。例如：“中”區(qū)位碼是5448,十六進制表示為3630H,“中”國標碼=3630H+2020H=5650H,二進制表示為0101011001010000.漢字內(nèi)碼漢字內(nèi)碼是計算機內(nèi)部對漢字進行存儲、處理和傳輸?shù)臐h字代碼。ASCH碼：由于西文字符的內(nèi)碼就是標準ASCH碼，用一個字節(jié)表示，最高位為0；國標碼：兩個字節(jié)中，每個字節(jié)的最高位也都是0,容易引起混淆和沖突。內(nèi)碼：為了保證中西文兼容，就將國標碼的每個字節(jié)的最高位置為1,構(gòu)成漢字機內(nèi)碼，簡稱內(nèi)碼。內(nèi)碼的形式如下：國標碼第二字節(jié)國標碼第二字節(jié)即：漢字內(nèi)碼=國標碼+8080H。目前PC中GB2312—80漢字內(nèi)碼的表示都是這種方式。例如：“中”字的機內(nèi)碼是：1101011011010000=01010110OlOlOOOO+lOOOOOOOlOOOOOOOo【例3.15】“騰訊QQ2011版?！倍M制編碼如下:1100110011011010110101011011011001010001010100010010000000110010騰 訊 QQ空格2001100000011000100110001101100001110011010100001101000110 1 1 版 。這段編碼共占75個字節(jié)，其中有西文字符(ASCII碼)，也有漢字(漢字內(nèi)碼)。計算機通過每一個字節(jié)的最高位為0和1區(qū)分它們。漢字編碼標準除了國標碼GB2312外，還有GBK編碼、GB18030-2000編碼。它們包含的漢字的個數(shù)有很多擴展。.3.3UnicodeUnicode是由微軟、IBM等計算機公司聯(lián)合制定的一種字符編碼方法，可以容納全世界所有語言文字的編碼方案。UCS有兩種格式：UCS-2和UCS4。UCS-2就是用2個字節(jié)編碼，UCS-4就是用4個字節(jié)。.UCS-2編碼UCS-2是雙字節(jié)編碼，其字符集中包含了世界各國和地區(qū)當前主要使用的拉丁字母文字、音節(jié)文字和漢字中的常用字以及各種符號和數(shù)字共49194個。其中包括：(1)歐洲及中東地區(qū)使用的拉丁字母、音節(jié)文字；(2)各種標點符號、數(shù)學符號、技術(shù)符號、幾何形狀、箭頭及其他符號；(3)中、日、韓(CJK)統(tǒng)一編碼的漢字。其中CJK統(tǒng)一編碼漢字，是指中、日、韓、新、馬及我國臺灣、香港、澳門地區(qū)使用的漢字，不論其字義和讀音有無區(qū)別，只要字形相同，該漢字就只有一個代碼。.UTF編碼UCS規(guī)定，Unicode編碼字符采用UTF規(guī)范進行傳輸。常見的UTF規(guī)范包括UTF-8、UTF-7、UTF-16.UTF-8就是以8位為單元對UCS進行編碼。UCS-2到UTF-8的編碼方式如下：UCS-2編碼(16進制) UTF-8字節(jié)流(二進制)0000-007F Oxxxxxxx0080-07FF HOxxxxx1Oxxxxxx0800-FFFF 11lOxxxx1Oxxxxxx1Oxxxxxx例如，漢字中“漢”字的Unicode編碼是6c49。6C49在0800-FFFF之間，所以肯

定要用3字節(jié)模板11lOxxxxlOxxxxxxlOxxxxxxo而將6c49寫成二進制是：0110110001001001,用這個比特流依次代替模板中的x,得到：11100110101100011000100h即E6B189。轉(zhuǎn)到⑥)停止9刷新?工具欄d)▼狀態(tài)欄也)瀏覽器欄圖)新聞月unicod11~*inews己攝接1、powerbuild轉(zhuǎn)到⑥)停止9刷新?工具欄d)▼狀態(tài)欄也)瀏覽器欄圖)新聞月unicod11~*inews己攝接1、powerbuild已軟件資源I口計苴機圖書技術(shù)論壇包其他信息字Unicht2004七JL"P B4E0AIwww/tool/CJKhtm1G后退一J地址 http:〃收藏夾幡添加…右整3編碼@) ?自動選擇源文件(￡)?簡體中文(GB2312)隱私報告W)...|Unicode(UTF-8)J全屏顯示國)FU其他⑥) W?旨度設(shè)為首頁圖3.5IE瀏覽網(wǎng)頁時文字編碼的選擇計算機中邏輯值表示及運算計算機還具有很強的邏輯運算能力，即可以對邏輯值進行運算。邏輯值只有兩個：真或假。計算機中表示：“1”代表真，“o”代表假。常用的基本邏輯運算有“與”、“或”、“非”和“異或”?！芭c”運算如果決定一件事需要兩個以上條件，且缺一不可，那么結(jié)果與各條件的關(guān)系稱為與關(guān)系。邏輯“與”也叫做邏輯乘，一般用符號“人”或“.”表示。假設(shè)A和B為邏輯變量，F(xiàn)表示邏輯運算結(jié)果，則：邏輯“與”的運算表示為：F=AaB或F=AB邏輯“與”的運算規(guī)則如表3.5所示。表3.5邏輯與運算規(guī)則ABF=AAB000010100111邏輯“與”的功能是：僅當邏輯變量A與B的值均為1時，運算結(jié)果F為1。也就是當兩個邏輯變量取值都為“真”時，結(jié)果才為“真二其他情況下，邏輯“與”運算結(jié)果為0（邏輯"假【例3.16】設(shè)x=OFH,y=55H,求￡=xAy.x=00001111Bay=01010101Bf=00000101B所以，0FH/\55H=05H?！盎颉边\算如果決定一件事可以有兩個以上條件，且只要有一個條件滿足時該事就行，那么結(jié)果與各條件的關(guān)系稱為“或邏輯“或”也叫做邏輯加，一般用符號“V”或“+”表示。設(shè)A和B為邏輯變量，F(xiàn)表示邏輯運算結(jié)果，則：邏輯“或”的運算表示為：F=AvB或F=A+B邏輯“或”的運算規(guī)則如表3.6所示。表3.6邏輯或運算規(guī)則ABF=AVB000011101[11邏輯“或”的功能是：當邏輯變量A或B中至少有一個為1時，運算結(jié)果F為1,即只要有一個條件為“真”或兩個為真，結(jié)果就為“真”。僅當兩個邏輯變量均為0時，運算結(jié)果才為0?！纠?.17】設(shè)x=0FH,y=55H,求￡=乂\/丫。x=00001111Bvy=01010101B

f=01011111B所以，0FHv55H=5FHo“非”運算如果條件與結(jié)果相反，當條件滿足時結(jié)果不成立；條件不滿足時結(jié)果成立，那么結(jié)果與條件之間的關(guān)系稱為"非"。邏輯“非”運算表示，如A、B,邏輯“非”的運算規(guī)則如表3.7所示。表3.7邏輯非運算規(guī)則AF=A0110邏輯“非”運算的功能是：當邏輯變量為1時，其運算結(jié)果為0；而當邏輯變量為0時，運算結(jié)果為1。【例3.18】設(shè)x=0FH,求f=lx=oooohubf=x=llll0000B所以，x=F0Ho“異或”運算如果決定一件事有兩個條件，當只有一個條件滿足時就可行，兩個條件都滿足或兩個條件都不滿足時不可行，那么結(jié)果與各條件的關(guān)系稱為“異或”關(guān)系。“異或”運算表示："V”或“?”表示。F=AVB或F=A?B邏“異或”運算規(guī)則如表3.8所示。表3.8邏輯異或運算規(guī)則ABF=AvB0000]1101110輯“異或”運算功能是：兩個邏輯變量A和B的取值相同，運算結(jié)果則為0；A與B的取值不同（一個為1,另一個為0）時，運算結(jié)果為1。這個功能可簡記為“相同為0,不同為1”?！纠?.19】^x=OFH,y=55H^f=x?yox=00001111B?y=01010101B

f=01011010B所以，OFH?55H=5AH。邏輯代數(shù)基本公式為了理解邏輯代數(shù)的基本公式，先通過下面例子看十進制算術(shù)運算的基本公式。例如：16x(25+35)=16x25+16x35有十進制數(shù)A、B、C,貝ij：Ax(B+C)=AxB+AxCo邏輯代數(shù)運算也有很多基本公式，如表3.9所示。表3.9邏輯代數(shù)基本公式序號公式序號公式10-A=0107=0;0*=121-A=A111+A=13A,A=A120+A=A4A-A=013A+A=A5AB=BA14A+A=16A(BC)=(AB)C15A+B=B+A7A(B+C)=AB+AC16A+(B+C)=(A+B)+C8AB=A+B17A+BC=(A+B)(A+C)9A=A18A+B=AB【例3.20】設(shè)x=0FH,y=55H,求f=5Ty?？梢韵扔嬎鉿?y,然后再計算元虧。又因為元子=又+于，所以也可以先求出又和歹：x=11110000B,y=10101010B,則：x+y=llll1010B所以，jTy=FAHo計算機中聲音的表示3.5.1聲音的表示聲音信號是?種模擬信號，要在計算機中保存一段聲音信號，只需要每隔一定的時間間隔對聲音信號進行采樣，然后把它量化成二進制數(shù)值。如圖3.6所示。圖3.6在離散時間點采樣.采樣采樣頻率：每秒鐘采樣的次數(shù)叫做采樣頻率，其單位為Hz（赫茲）。顯然，采樣頻率越高,就越能反映原來的模擬信號。著名的Nyquist（奈奎斯特）采樣定理認為：采樣頻率至少應(yīng)為被采樣信號最高頻率的兩倍，才能把數(shù)字信號表示的聲音還原為原來的聲音。例如：人耳的響應(yīng)頻率范圍在20Hz?20kHz,為保證聲音不失真，采樣頻率至少應(yīng)保證不低于40kHz,實際采樣頻率比它大更好。因為PAL制式電視的場頻為50Hz,NTSC制式電視的場頻為60Hz,為了能夠與電視信號同步，應(yīng)取50和60的整數(shù)倍，通常采用44.1kHz的采樣頻率。例如：因為電話線傳輸信號的最大頻率為3.4kHZ,保存電話線上的語音，采用8kHz采樣頻率。.■化把一次信號采樣后變成二進制數(shù)值的過程稱為量化。一次采樣量化成的二進制數(shù)值的位數(shù)越多，保存的聲音就準確。量化二進制數(shù)值的位數(shù)稱為量化精度，一般量化精度為8位（bit）、16位。.碼率和數(shù)據(jù)■聲音的碼率就是每秒記錄音頻數(shù)據(jù)所需要的比特（bit）值，通常以kbps（千比特/秒）為單位。聲音未經(jīng)壓縮時的碼率：聲音的碼率=采樣頻率X量化精度X聲道數(shù)表3.10是電話線路上傳輸?shù)臄?shù)字語音和CD唱片卜.高保真、全頻帶立體聲數(shù)字聲音的主要參數(shù)。表3.10兩種常用數(shù)字聲音的主要參數(shù)聲音類型聲音帶寬(Hz)采樣頻率(kHz)量化位數(shù)(bits)聲道數(shù)碼率(kbps)數(shù)字語音300?340088164CD唱片20?2000044.11621411.2聲音數(shù)據(jù)量以Byte為單位，可由下式算出：聲音數(shù)據(jù)量=聲音的碼率X時間(秒)+8例如：CD唱片的采樣頻率是44.1kHz,量化精度為16位，聲道數(shù)為2(立體聲)，那么，根據(jù)上式計算出每分鐘聲音的數(shù)據(jù)量為1411.2X604-8=10584KB^10.336MBo3.5.2數(shù)字化聲音的壓縮通過上面的計算已經(jīng)知道，存儲1分鐘聲音需要大于10MB空間，這顯然太龐大了。.聲音的壓縮編碼第1代編碼技術(shù)采用的是PCM編碼，它主要是依據(jù)聲音波形本身的信息相關(guān)性進行數(shù)據(jù)壓縮，代表性的應(yīng)用是CD唱片。第2代聲音的壓縮編碼不但充分利用了聲音信息本身的相關(guān)性，而且還充分利用人耳的聽覺特性。兒種典型的第2代壓縮編碼如下：MPEG-1MPEG-1聲音壓縮編碼是國際上第一個高保真聲音數(shù)據(jù)壓縮的國際標準，10倍左右的壓縮比。“MP3音樂”就是一種采用MPEGT。【例2.21]一張普通CD光盤上可以存儲大約100首MP3歌曲。650MB/(10.336MB/10)=486分486/5分=100MPEG-2MPEG-2的聲音壓縮編碼采用與MPEG-1聲音相同的編譯碼器，它能支持5.1聲道和7.1聲道的環(huán)繞立體聲。DolbyAC-3DolbyDigitalAC-3是美國杜比公司開發(fā)的數(shù)字多聲道全頻帶聲音編碼系統(tǒng)。它提供的環(huán)繞立體聲系統(tǒng)由5個全頻帶聲道加一個超低音聲道組成。它的壓縮率最大約為10:lo在數(shù)字電視、DVD和家庭影院中廣泛使用。FrontCenterFrontLeftSpeakerDolbyDigital5.1Installation2xfrontstereospeakers2xrearstereospeakerslxcenterspeakerlxsubwooferFrontCenterFrontLeftSpeakerDolbyDigital5.1Installation2xfrontstereospeakers2xrearstereospeakerslxcenterspeakerlxsubwooferRearLeftjggSpeaker八圖3.7DolbyDigitalAC35.1聲道系統(tǒng).聲音文件格式目前比較流行的多媒體聲音文件主要有：WAVEWAVE格式記錄聲音的波形，故只要采樣率高、采樣字節(jié)長、機器速度快，利用該格式記錄的聲音文件能夠和原聲基本一致，質(zhì)量非常高，但這樣做的代價就是文件太大。MP3MP3是現(xiàn)在最流行的聲音文件格式，因其壓縮率大，在網(wǎng)絡(luò)可視電話通信方面應(yīng)用廣泛，但和CD唱片相比，音質(zhì)不能令人非常滿意。RARA格式可稱為是網(wǎng)絡(luò)的靈魂，強大的壓縮量和極小的失真使其在眾多格式中脫穎而出。和MP3相同，它也是為了解決網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬而設(shè)計的，主要目標是壓縮比和容錯性。3.5.3聲卡

In放大器圖3.9RGB相加混色模型匯編偌言實用數(shù)程盒式錄音機/CO機等LineOut]In放大器圖3.9RGB相加混色模型匯編偌言實用數(shù)程盒式錄音機/CO機等LineOut]3.6計算機中圖像圖像獲取主要通過對已有圖像的數(shù)字化和通過計算機圖像處理軟件創(chuàng)作產(chǎn)生。圖像的數(shù)字化可以通過掃描儀、數(shù)碼相機等工具完成。圖像處理軟件最著名的是Photoshop03.6.1顏色表示色彩模型是指彩色圖像所使用的顏色描述方法，也叫顏色模型。計算機顯示時采用的是RGB模型；彩色電視信號傳輸時采用YUV模型；打印輸出彩色圖像時用CMY模型。RGB模型：自然界常見的各種顏色都可以由紅(R)、綠(G)、藍(B)三種顏色光按照不同比例相配而成。這就是三基色原理。如圖所示。LineInMieInLineOutSpeakOutloystick&^MIDI游戲棒把彩色圖片輸入到計算機的彩色掃描儀是把?幅彩色圖片分解成R、G、B三種基色。3.6.2把彩色圖片輸入到計算機的彩色掃描儀是把?幅彩色圖片分解成R、G、B三種基色。3.6.2圖像采樣和表示1.圖像采樣圖像采樣就是將二維空間上模擬的連續(xù)亮度或彩色信息，轉(zhuǎn)化為一系列有限的離散數(shù)值來表示。由于圖像是一種二維分布的信息，所以采樣就是對圖像在水平方向和垂直方向上進行等間隔的取樣，每個采樣點組成圖像的基本單位，稱為像素（pixel：pictureelement,簡寫為pel）.被分割的圖像若水平方向上有M個采樣點，垂直方向上有N個采樣點，則一幅圖像畫面就被表示成MxN個像素構(gòu)成的離散像素點的集合，MXN表示圖像的分辨率。如圖所示。像素圖3.10采樣示意圖2.數(shù)字圖像的表示一幅采樣圖像由乂（行），N（列）個采樣點組成。每個采樣點是組成采樣圖像的基本單位（像素）。黑白圖像的像素只有1個亮度值，彩色圖像的像素由多個彩色分量組成，RGB模型有3個分量（R-紅，G-綠，B-藍）。單色圖像用一個矩陣來表示，彩色圖像用一組（一般是3個）矩陣來表示。矩陣的行數(shù)稱為圖像的垂直分辨率，列數(shù)稱為圖像的水平分辨率，矩陣中的元素是像素顏色分量的亮度值，使用整數(shù)表示。彩色圖像的表示如圖所示：匯偏語者實用激程【例3.22］分辨率為1280X1024的“真彩色”圖像占用空間。1280X1024X24/8=3.9MB數(shù)據(jù)壓縮可分成兩種類型，一種是無損壓縮，另一種是有損壓縮。無損壓縮：是指壓縮以后的數(shù)據(jù)進行圖像還原(也稱為解壓縮)時，重建的圖像與原始圖像完全相同。匯偏語者實用激程【例3.22］分辨率為1280X1024的“真彩色”圖像占用空間。1280X1024X24/8=3.9MB數(shù)據(jù)壓縮可分成兩種類型，一種是無損壓縮，另一種是有損壓縮。無損壓縮：是指壓縮以后的數(shù)據(jù)進行圖像還原(也稱為解壓縮)時，重建的圖像與原始圖像完全相同。有損壓縮：是指使用壓縮后的數(shù)據(jù)進行圖像重建時，再建后的圖像與原始圖像雖有一定的誤差，但這種誤差不影響人們對圖像含義的正確理解。圖像的壓縮目前都遵循靜態(tài)圖像壓縮國際標準JPEG?3.6.3圖像文件格式圖3.11彩色圖像的表示3.圖像的大小和數(shù)據(jù)壓縮圖像數(shù)字化后形成數(shù)字圖像所有像素的字節(jié)數(shù)(Bytes),可按下面的公式計算:圖像數(shù)據(jù)量=圖像水平分辨率x圖像垂直分辨率x像素深度/8像素深度就是一個像素用多少位(