6、计算机信息单位

计算机信息单位

1、信息的单位

1.1、基本单位

  1. 位（bit，比特）：是计算机当中的最小数据单位，是二进制的一个数位，简称比特，一般用小b表示

  2. 字节(Byte)：字节是计算机中存储信息的基本单位，一般用大B表示

  3. 位和字节的关系

    1. 一个字节等于八个二进制
    2. 1B = 8b || 1B = 8比特

  4. 字： CPU通过数据总线一次性存储、加工、传输的数据 称为 “字”

  5. 字长： CPU 一次性传输，运算或者处理的二进制的位数

  6. 如何区分？

    1. 例如我这里有一串二进制数为 10101101
    2. 10101101这个数据本身是字
    3. 而10101101，共计八位，这个八位，就是字长

  7. 字和字长的图解

    • image-20220727004810028

1.2、总结（位，字节，字，字长）

  1. 提到我们的计算机最小单位，就是比特，b，bit
  2. 计算机的基本单位,也就是字节，B，Byte

1.3、练习

image-20220727005016667

  1. 这道题的答案是错误，具体错误有哪些呢？
  2. 首先，字长代表一次性能处理XX位的二进制位数，这里的32位就是代表能够一次性处理32位二进制位数
  3. 这里的一次性很重要，或者说同时，如果这题只将后面的十进制改成二进制那么答案依然是错误的,因为他没有表示同时或者一次性的意思在里面

1.4、单位换算

image-20220727005611341

  • 这个其实没什么多讲的，因为对电脑比较了解，1024倍的关系还是知道的
  • 倍率关系图
  • image-20220727005923554

1、小练习

image-20220727005943084

  • 这个等后面出稍微复杂点的题在做

2、数值表示

2.1、原反补

在计算机当中采用原码，反码，补码的形式对数值进行统一

image-20220727142717645

  • 最开始学数字的时候，学数字的时候是从自然数开始学起的
  • 从上初中开始，知道了负数的存在
  • 正数和负数也被我们后来称之为无符号数和有符号数
  • 通过之前的学习我们了解到，计算机的信息都是由二进制组成的，那么在计算机当中是如何表示有符号和无符号呢？
  • 二进制分为0和1，用0和1我们可以用来表示正数和负数
  • 所以记住口诀，0正1负
    • 例子1
      • image-20220727143011345
    • 例子2
      • image-20220727143005297

2.2、关于原反补

  1. 原码： 通常会将最高位当做符号位，也就是0正1负
  2. 反码： 正数的反码与原码相同（这句话挺耐人寻味的），负数的反码是在原码的基础上， “符号位” 不变，其余位取反
  3. 补码： 正数的补码与原码相同，负数的补码是反码的基础上加一

2.3、例题加深印象

image-20220727143636810

手写

image-20231008174830356

image-20231008174836922

2.4、关于选择题部分的考点

  • 有些时候这一类题也会考到选择题，会问以下几个问题
  • 例如
    1. n位二进制，他的（无符号）十进制代表的范围是？
    2. n位二进制，他的（有符号）十进制代表的范围是？
    3. 状态数：

1、无符号数的范围

image-20220727150950216

  • 上图我简单说一下为什么，我们从2位和3位开始讲
    1. 如果是二位数的二进制数，那么他最大为11，最小为00，那么就是00-11
    2. 转换成十进制数，00代表0，而11代表2 + 1 = 3，所以范围是03**，（**02的2方 - 1）
    3. 如果是三位二进制数，那么最小为000，最大为111
    4. 转换成十进制数，000代表0，而111代表4 + 2 + 1 = 7，所以范围是07**(**02的3方 - 1)

2、有符号数的范围

image-20220727151410882

  • 如果说无符号数是从0开始的，那么有符号数就肯定是从负数开始的
  • 所以范围是上述的这个

3、状态数

  • 状态数其实就相当于无符号数的个数是多少个
  • 例如，用二位二进制举例
    • 最大11，最小00，那么可能会出现以下四种情况
      1. 00
      2. 01
      3. 10
      4. 11
    • 共计四位数，四种可能的情况，所以它的状态数就是2的2次方（几位数就是几次方）

4、常用的8位和16位

image-20220727151738515

2.5、练习

image-20220727151824305

image-20220727152551245

多选题

image-20220727152558130

十六位

image-20220727152840473

3、机器数

3.1、机器数的表示

在计算机当中，虽然基础是由二进制组成的，但是我们处理的二进制不仅仅有整数，也包含小数，根据小数点的位置是否固定，将数值分为定点数和浮点数

  1. 浮点数： 类似于咱们的科学技术法，例如十进制下，12500 = 0.125 * 10的5方
    • image-20220727153559867
    • image-20220727153622410
  2. 定点数：像12.5,1.25，这些，就是定点数

3.2、考点（阶码和尾数）

image-20220727153750265

  • 我们举的例子，是以十进制为例的，在计算机当中是以二进制来运算和处理的
  • 这里直接看我的笔记吧

image-20231008174854399

4、信息编码（重要）

**在计算机中，我们最常见的是 “数值（0,1.....）”，还有非数值（a-z，A-Z，中文），数值可以存储在计算机当中，非数值也是可以的 **

为什么计算机可以存储非数值呢？如何区分数值和非数值，就是因为他们编码的形式不同

4.1、计算机当中常见的信息编码

1、BCD编码

image-20220727164224901

  • 计算机当中使用的是二进制，而人们习惯使用的是十进制，因此，输入时，要将十进制数转换为 相对应的 二进制，而输出的时候，要将二进制转换为对应的十进制
  • 常见的BCD码
    1. 8421BCD码： 最常见的BCD码，用4位二进制表示一位十进制（判断题，用几位二进制表示十进制码）
    2. 2421BCD码
    3. 5211码
    4. 余3码等等
  • 所谓不同的编码，表达的意思也不同

2、字符编码

**ASCII码:漂亮国信息交换的 “标准代码” **

image-20220727164854955

  • 后期遇见问题可以参照这个阿斯克码进行对比
  • 需要记住以下几点
    1. 空格是最小的阿斯克码，他是32
    2. 0的阿斯克码是48，借0推1
    3. A的阿斯克码是65
    4. a的阿斯克码是97
    5. a - A 是32
    6. b - B 是32

3、总结

  • 一个阿斯克码（西文字符）占1个字节，也就是1Byte，一个字节代表8位，阿斯克码只用了低7位，最高位是0
  • 共有128个字符，范围是（0-127）
  • 并不是所有的阿斯克码都可以显示或者打印，比如0-31是控制字符，127是删除字符（del）
  • 空格是最小的能显示的字符
  • 阿斯克码的值比较，数字 < 大写字母 < 小写字母
  • 对应的大小写阿斯克码之间，相差32D（32个十进制）

4.2、练习

image-20220727180314782

解题思路

image-20231008174903125

4.3、扩展阿斯克码

image-20220727181956369

  • 扩展阿斯克码的概念
  • 原先我们讲过阿斯克码 占位1B，用了后七位
  • 扩展的阿斯克码，最高位是1，使用了最高位，一般是拉丁字符
  • 核心：共有128个字符，范围是（128-255）

4.4、中文编码（GB2312-80）

也被称之为GB3212，是80年代产生的，收录了6000多个汉字，3000多个常用汉字，但是用到后面发现不够用

西文，用ASCII码，但是我们用的不是西文

最早开始，汉化的过程非常艰辛，计算机内部还是用的英文，虽然我们现在的感触比较模糊

从GB2312 => GBK => GB18030 => BIG5

image-20220727182753199

image-20220727182643686

总结

  • 汉字不能使用阿斯克码，但是可以使用Unicode编码

1、区位码（十进制）

image-20220727183205434

  • 就像一张表，把我们最常用的那些东西收集起来
  • 最小区位码为：0101D(注意，这个D代表是十进制的意思)
  • 描述了这个汉字在区位表中的位置，由4位十进制组成，前两位叫做区码(横坐标)，后两位叫做位码（纵坐标）
  • 一横一竖，两线交汇点就是这个汉字的位置
  • image-20220727183504090

2、国标码

其实国标码就是GB2312，他是一个汉字交换码，区位码就是国标码的一个表示形式，因为区位码会把汉字收集起来

  1. 国标码 = 区位码 + 2020H（16进制）
    • 这里的2020H，实际上是区码 + 32十进制，位码 + 32十进制，为什么呢？
    • 因为在阿斯克码中，控制字符的范围是0-31，我们跨过这个控制字符，那就是32了
  2. 规定： 一个汉字占两个字节，也就是2比特，每个字节的最高位为0
  3. 收集（6763个汉字）
    1. 一级汉字：（常用汉字），3755个，按拼音字母排序
    2. 二级汉字：（非常用汉字），3008个，按部首排序
  4. 出个题：
    1. 汉字都是按照拼音排序的（X）
    2. 解答： 非常用汉字是按照部首排序的
  5. 国标码转换区位码的过程：
    1. 首先国标码 = 区位码 + 2020H （也就是16进制），不同进制之间无法做加法，所以要先将区位码转换为16进制
    2. 接下来就是简单的进制之间的四则运算
    3. 最终得到我们的国标码

3、机内码

是计算机内部的一个编码方式

  1. **机内码 = 国标码 + 8080H （80H = 128） **
  2. 最小机内码为： A1A1H
  3. 为什么加8080H是为了与西文编码区分（也就是阿斯克码）
  4. 为了与希文字符进行区别，所有汉字的机内码在国标码的基础上，把两个字节的每个字节的最高位为成1，就得到了机内码
  5. 机内码是唯一的
  6. 注意
    1. 机内码有两个字节，每个字节的最高位都是1

4.5、练习

image-20220727184642175

分三步

  1. 先对区位码进行十转十六进制，因为国标码和机器码都是十六进制的
  2. 注意：区位码转换成16进制的时候，区码和位码都需要分开转换
  3. 国标码 = 区位码 + 2020H
  4. 机器码 = 国标码 + 8080H

1、

image-20231008174910481

2、

image-20231008174915612

3、

image-20231008174920393

4.6、经典题

image-20220727202227707

4.7、汉字输入码（外码，外码不唯一）

可以分为以下几个部分

image-20220727203014133

关于外码不唯一，内码唯一（伍）

image-20220727203101567

运行流程

image-20220727202842056

  • 我们在计算机内部输入我们的汉字
  • 汉字==>输入码
  • 输入码通过密码本，进行转换，得到交换码
  • 交换码（国标码，区位码）：进行转换（8080H），从而形成我们的机内码
  • 机内码要显示出来，就是我们最后的输出码

4.8、汉字字形码（输出码）

也被称作汉字字模

  1. 矢量子模： 不容易失真（打印横幅）
  2. 点阵字模： 容易失真（电脑）

image-20220727203520538

这是一张电脑桌面背景放大很多倍的图片，很多马赛克，这就是点阵

1、题型

字库中存放的是汉字字形码（√）

image-20220727202842056

  • 其实就相当于这个图
  • 最终我们输入的内容，在通过输出码进行解密，解密完成的这个过程
  • 实际上就是在字库中去进行查找和翻译的

2、关于点阵的概念

  • 点阵字模当中，一个点，占据一位（一个二进制），所以n*n的点阵字模，占（n * n / 8）个字节（1B = 8b（位））
  • 比如 16 * 16 的点阵字模，他占（ 16 * 16 /8 = 16 * 2 = 32B）

3、练习

image-20220727204526964

  • 一个16 * 16 占32B，那么100个自然是3200B（字节）

image-20220727204606774

  • 一个7 * 9点位占8B
  • 全部英文字母（26 + 26 = 52个）
  • 52 * 8 = 416

image-20220727204941794

  • 我们来分析一下这个题
  • 在计算机内部，那说明在流程图当中
  • 从输入码开始 => 国标码 => 十六进制机内码 => 计算机内部输出码
  • 计算机内部，那就说明是计算机机内码
  • 我们知道西文（阿斯克码）一个西文占一个字节，一个汉字占两个字节
  • 最小的机内码是A1A1H
  • 这里有六个字节，也就是说，最多六个西文，或者最多三个汉字
  • 重点： 如果是汉字的话，那么就需要两个字节组成，并且这个组成遵循就近原则，谁先组成，那么哪怕他后面的字节也可以跟他组成汉字，也不行
  • 下面我们看运算过程

image-20231008174930739

posted @ 2023-10-08 17:51  澜璨  阅读(286)  评论(0)  编辑  收藏  举报