計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)

第二章 計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí) 本章學(xué)習(xí)目標(biāo)： 數(shù)據(jù)的理解、分類與表示 計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 算法基礎(chǔ) 2.1 數(shù)據(jù)類型 2.2 計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù) 2.3 表示數(shù)據(jù) 2.4 十進(jìn)制表示法 2.5 二進(jìn)制表示法 2.6 十六進(jìn)制表示法 2.7 八進(jìn)制表示法 2.8 整數(shù)的表示法 2.9 浮點(diǎn)表示法 2.10 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與微處理器 2.12 計(jì)算機(jī)輸入/輸出設(shè)備 2.13 微型計(jì)算機(jī)的總線及接口標(biāo)準(zhǔn) 2.14 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 2.15 算法基礎(chǔ) 2.1 數(shù)據(jù)類型 2.2 計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù) 問題：計(jì)算機(jī)怎樣處理所有這些數(shù)據(jù)類型呢？是否用不同的計(jì)算機(jī)處理不同類型的數(shù)據(jù)？ 答案：當(dāng)然是否定，最有效的解決方法是采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)表示法。 所有計(jì)算機(jī)外的數(shù)據(jù)類型都采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)表示法，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后存入計(jì)算機(jī)，當(dāng)數(shù)據(jù)從計(jì)算機(jī)輸出時(shí)再還原回來。這種通用的格式被稱為位模式。 2.2.1 位 位(bit,binary digit的縮寫，二進(jìn)制數(shù)字)是存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的最小數(shù)據(jù)單元；它是0或1。 2.2.2 位模式 位模式，它是一個(gè)系列，有時(shí)也被稱為位流。 問題：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器怎樣知道它所存儲(chǔ)的位模式表示哪種類型的數(shù)據(jù)。 答案：實(shí)際上它并不知道，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器僅僅將數(shù)據(jù)以位模式存儲(chǔ)。至于解釋位模式是數(shù)字類型、文本類型、或其他的數(shù)據(jù)類型則是由輸入\輸出設(shè)備或程序來完成的。它只是完成了下面一個(gè)過程，當(dāng)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)時(shí)，它們被編碼，當(dāng)呈現(xiàn)給用戶時(shí)，它們被解碼。如圖2-3所示： 2.2.3 字節(jié) 字節(jié):通常長(zhǎng)度為8的位模式。 這個(gè)術(shù)語同樣被用來測(cè)量?jī)?nèi)存或其他存儲(chǔ)設(shè)備的大小。 2.3 表示數(shù)據(jù) 如何用位模式表示不同類型的數(shù)據(jù) 2.3.1 文本 文本的片段是用來表示該語言中某個(gè)意思的一系列的符號(hào)。 例如： 26個(gè)字符(A,B,C,…Z)來表示大寫字母; 26個(gè)字符(a,b,c,…z)表示小寫字母; 10個(gè)字符(0,1,2…9)來表示數(shù)字; (.、？、：、；、…、！)來表示標(biāo)點(diǎn)。 問題：在一種語言中，位模式到底需要多少位來表示一個(gè)符號(hào)？ 回答:這取決于該語言集中到底有多少不同的符號(hào)。 問題：那么位模式的長(zhǎng)度和符號(hào)的數(shù)量關(guān)系如何呢？ 回答:他們的關(guān)系不是線性而是對(duì)數(shù)關(guān)系。例如：如果需要兩個(gè)符號(hào)，位模式的長(zhǎng)度就是1位(log22=1)。 代碼與編碼 代碼：被設(shè)計(jì)用來表示文本符號(hào)的不同的位模式集合稱為代碼。 編碼：表示符號(hào)的過程稱為編碼。 1、ASCII 美國國家協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(ANSI)開發(fā)了一個(gè)被稱為美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)(ASCII)的代碼。此代碼使用7位表示每個(gè)符號(hào)。因此可以定義128(27)種不同的符號(hào)。用于表示ASCII碼的完整位模式可見附錄A。圖2-5展示了在ASCII碼中“BYTE”是如何表示的。 ASCII碼使用7位模式，范圍從0000000到1111111。 第一個(gè)模式(0000000)表示空字符。(沒有字符)。 最后一個(gè)模式(1111111)表示刪除字符。 有31種控制(不可打印的)字符。 數(shù)字字符(0到9)編碼在字母字符之前。 有一些專用的打印字符。 大寫字母(A…Z)編碼在小寫字母(a…z)之前。 大小寫字符僅用1位來區(qū)分。例如，A的模式是1000001，a的模式是1100001。唯一的不同是從右數(shù)第6個(gè)位上。 在大小寫字母之間，有6種特殊的字符。 2.擴(kuò)展ASCII碼 ASCII位模式通過在左邊增加額外的0來進(jìn)行擴(kuò)充。 3.EBCDIC 擴(kuò)充的二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制交換碼。 4.Unicode 使用16位并能表示到多達(dá)65536個(gè)符號(hào)。 5.ISO 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 一種使用32位模式的符號(hào)。 漢字字符的編碼 漢字編碼分為機(jī)內(nèi)碼和機(jī)外碼 機(jī)內(nèi)碼是在計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用的用二進(jìn)制代碼表示的漢字編碼，用于在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)、交換、處理加工漢字信息； 機(jī)外碼是不在計(jì)算機(jī)內(nèi)使用的漢字編碼，主要是指漢字輸入碼。此外還有供輸出的漢字字形點(diǎn)陣碼。 漢字字符的編碼 GB2312國際編碼 漢字機(jī)內(nèi)碼 漢字輸入碼 漢字的輸出 漢字編碼 漢字是世界上最龐大的字符集。國家標(biāo)準(zhǔn)GB2312－80提供了中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼，簡(jiǎn)稱國標(biāo)碼。該字符集把常用漢字分成二個(gè)字庫。一級(jí)字庫3755個(gè)漢字，通常占使用漢字的90％左右，按拼音字母順序排列。二級(jí)字庫不太常用，有3008個(gè)漢字，按部首順序排列。另外還收錄了一些圖形符號(hào)。漢字和圖形符號(hào)合計(jì)7445個(gè)。 2.3.2 數(shù) 數(shù)是使用二進(jìn)制系統(tǒng)來表示的。在這種系統(tǒng)中，位模式(一系列的0和1)被用來表示數(shù)。 (下一節(jié)具體討論) 2.3.3 圖像 圖像在計(jì)算機(jī)中有兩種表示方法：位圖圖形或矢量圖形。 位圖圖形表示 對(duì)于僅有黑白點(diǎn)組成的圖像，1位模式足夠表示像素。0模式表示白像素，1模

總結(jié)

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