1、第2章 计算机内部数据及编码2.1 知识要点知识要点2.2 典型试题分析典型试题分析2.3 思考题思考题本章主要介绍计算机中的代码，进位计数制的概念，计算机中各种数制之间的相互转换，数值、字符、汉字、声音、图形和图像等各种数据在计算机中的编码表示，同时介绍了校验码和数据校验方法。以上内容对后续各章的学习以及对计算机的理解和使用都是非常必要的。2.1 知知 识识 要要 点点2.1.1 内容提要本章主要包括4部分内容。1.数制表示这部分主要介绍计算机中的代码，进位计数制的概念，计算机内部采用的数制(二进制)以及常用的4种数制(二进制、八进制、十进制和十六进制)之间的相互转换。2.数值编码及运算这部
2、分主要介绍数值型数据在计算机中的编码表示，具体包括机器数和真值的概念，原码、反码和补码之间的转换，定点数和浮点数的表示，逻辑型数据的表示及逻辑运算(与、或、非)。3.非数值编码的表示这部分主要介绍非数值型数据(字符、汉字、声音、图形和图像)在计算机中的编码表示。4.数据校验码和校验方法这部分主要介绍计算机中数据校验码的基本概念，阐述了通过检查编码的合法性来达到发现错误并加以控制这一校验理论，详细介绍了计算机中常用的3种数据校验方法：奇偶校验、海明校验和循环冗余校验。2.1.2 学习重点本章的学习重点是：明确各种数据在计算机中都是用由0和1组成的二进制代码表示的，即二进制是计算机的数学基础这一基
3、本概念；掌握计算机中常用的二进制、八进制、十进制和十六进制之间的相互转换过程；掌握ASCII码作为字符编码的概念、作用及编码原则；了解原码、反码和补码之间的关系及转换；熟悉各种汉字的编码，声音、图形、图像的表示和计算机中常用的数据校验方法。1.进制之间的转换进制之间的转换如表2-1所示。表2-1 进制之间的转换 2.原码、反码和补码之间的转换正数的原码、反码和补码相同，最高位为符号位，用0表示，其余各数值位不变。负数的补码则是符号位为1，数值部分按位取反后再在末位(最低位)加1，也就是“反码+1”。3.非数值型数据在计算机中的编码表示非数值型数据泛指字符、汉字、声音、图形和图像等数据。在计算机
4、中使用最广泛的字符编码是ASCII码，国际通用的是7位ACSII码，每个字符用7位二进制编码，用8位(一个字节)表示，其最高位为0，可以表示128个字符。对汉字进行处理同样也需要编码，汉字编码主要包括汉字输入码、汉字信息交换码、汉字内码和汉字字形码。声音是计算机将属于模拟信号的声波按特定的时间间隔(采样频率)进行分割后，用二进制数记录下来的不连续点的幅值，这就是声音的数字化表示。声音数据文件主要有WAVE波形数字化文件和MIDI数据文件两种格式。图形和图像在计算机中有两种数字化表示形式：一种为点阵图像或位图图像，简称图像(Image)；另一种为几何图形或矢量图形，简称图形(Graphic)。2
5、.1.3 学习中的难点分析对于一个初次接触计算机的人来说，学习本章遇到的难点可能有以下3个方面。1.编码计算机最主要的功能是进行数据处理。要计算机处理数据，首要的前提是将各类数据转换成由0和1表示的代码，这一过程称为编码。编码的主要理念和规则就是利用少量的基本字符，遵照一定的组合原则来表示大量复杂多样的数据。而基本符号的种类和组合符号的规则是进行数据编码的两大要素，缺一不可。人们习惯于使用10个阿拉伯数字来表示任意数字，这是最典型的编码实例。2.与数值型数据编码相关的概念理解机器数和真值的概念，原码、反码和补码的表示，定点数和浮点数的表示。机器数的表示形式实际上就是把数的符号数值化的过程，它既
6、能表示数的绝对值又能表示数的符号，将其用正、负符号加绝对值来表示的实际数值称为真值。所以，符号数值化是问题的实质，了解了这一点，才能真正理解真值和机器数的概念。同样，引入原码、反码和补码是为了便于带符号数(负数)的运算和处理，而定点数和浮点数是为了解决小数的表示问题。3.图形和图像在计算机中的表示在计算机中数字图像的表示有两类：一类是位图图像，另一类是矢量图形或几何图形。位图图像是以点阵即像素形式描述图像的，屏幕上的一个点就称为一个像素；矢量图形是以数学方法描述的由几何元素组成的图形，例如直线、曲线、圆、圆弧、矩形等的形状和大小。位图图像和矢量图形的特点如下。(1)位图文件的特点：可以表现出色
7、彩和色调变化丰富的图像；可以很方便地在不同软件之间交换文件，是最通用的一种图片文件格式；放大后，图像会模糊和失真。(2)矢量图形文件的特点：可以无限放大图形中的细节，不会造成失真和色块；卡通图形和由线条组成的图形，存储成矢量图形文件要比存储成点阵图文件字节数小很多。存盘后文件的大小与图形中元素的个数和每个元素的复杂程度成正比，而与图形面积和色彩的丰富程度无关；通过软件，矢量图可以轻松地转化为点阵图，而点阵图转化为矢量图就需要经过复杂而庞大的数据处理，生成的矢量图的质量绝对不能和原来的图形比拟；不易制作色调丰富或色彩变化太多的图像。2.2.1 选择题1.计算机内数据采用二进制表示是因为二进制数(
8、)。A.最精确 B.最容易理解 C.最便于硬件实现 D.运算最快试题分析：计算机内部采用二进制表示数据，这是因为二进制具有如下优点：物理器件最容易实现；运算规则简单；抗干扰能力强；便于逻辑运算。但最主要的原因是因为物理器件最容易实现。该试题正确答案：C。2.2 典型试题分析典型试题分析2.一个字节所能表示的最大无符号整数是()。A.1024 B.255 C.256 D.127试题分析：一个字节为8个二进制位，无符号数的表示是将计算机字长的所有二进制有效位全部用来表示数的绝对值，而不表示符号。因此一个字节所能表示的最大无符号整数是。该试题正确答案：B。255121111111182）（3.关于一
9、个汉字从输入到输出处理过程正确的描述是()。A.首先用汉字的外码将汉字输入，其次用汉字的字形码存储并处理汉字，最后用汉字的内码将汉字输出。B.首先用汉字的外码将汉字输入，其次用汉字的内码存储并处理汉字，最后用汉字的字形码将汉字输出。C.首先用汉字的内码将汉字输入，其次用汉字的外码存储并处理汉字，最后用汉字的字形码将汉字输出。D.首先用汉字的字形码将汉字输入，其次用汉字的内码存储并处理汉字，最后用汉字的外码将汉字输出。试题分析：在计算机中对汉字的处理其实就是在汉字的各种编码之间相互转换的过程。外码是为了将汉字输入计算机而编写的代码，又称输入码。内码是汉字的计算机内部编码。计算机为了识别汉字，必须
10、把汉字的外码转换为汉字内码，以便处理和存储文字信息。字形码是为了将汉字显示或由打印机输出而采用的编码，所以字形码是常用的输出码。一个汉字从输入到输出处理的过程是，首先通过输入设备用汉字的外码将汉字输入到计算机内，在计算机内部用汉字的内码存储并处理汉字，最后通过汉字的地址码找到汉字字形码将汉字输出。该试题正确答案：B。4.存储20个2424点阵的汉字字模需要()存储空间。A.1440B B.1440b C.1152B D.480B试题分析：在汉字字模点阵中，每个点用一位二进制代码表示，有笔画为1，无笔画为0。这样，一个汉字的字形就可用一串二进制数表示出来。1个2424点阵的汉字字模需要的存储空间
11、为2424/8B，20个这样的汉字字模需要的存储空间为202424/8B=1440B。该试题正确答案：A。5.下列字符中()的ASCII码值最大。A.8 B.A C.a D.B 试题分析:在计算机内，字符是用ASCII码来表示的。字符的ASCII码值大小是有规律的，常用的数字、小写字母和大写字母三组字符的ASCII码值都是连续递增的，且小写字母大于大写字母、大写字母大于数字。数字“0”的ASCII码值为48，大写字母“A”为65，小写字母“a”为97，记住这几个特殊字符的ASCII码值，按照排列规律就可以很快地计算出其他字符的ASCII码值。该试题正确答案：C。6.下列无符号数据中()最大。A
12、.B.C.D.试题分析:这道题考查的是二进制、八进制、十进制和十六进制之间相互转换的问题。要判断数的大小，首先要将四个不同进制的数转换为同一进制表示的数。十进制数人们比较熟悉，所以可以把非十进制的数分别转换为十进制数，再进行比较。非十进制数转换为十进制数，可采用按权展开相加求和的方法来实现。7.图像文件的格式有很多种，其中 Windows附件所带的绘图应用程序默认图像格式是()文件，Photoshop的标准文件格式是()。A.JPG B.BMP C.EPS D.GIF A.IFF B.WMF C.PSD D.TIF试题分析：这道题考查的是常用图像文件的格式。常见的图像文件格式包括：(1)BMP
13、文件：是Windows操作系统采用的图像文件格式，在Windows环境下运行的所有图像处理软件都支持BMP图像文件格式。(2)GIF文件：是CompuServe公司开发的图像文件格式，采用基于LZW算法的无失真压缩技术，使用了变长代码，支持256色的彩色图像，并在一个文件中可存放多幅彩色图像。(3)EPS文件：用PostScript语言描述的ASCII图形文件。(4)JPG文件：采用一种有损压缩算法，其压缩比为5 1至50 1，甚至更高，是目前使用最广泛的位图文件格式之一。(5)TIF文件：为扫描仪和桌面出版系统开发的一种较为通用的图像文件格式。(6)PSD文件：Photoshop中的标准文件
14、格式。(7)WMF文件：Microsoft Windows像素文件，是根据位图和矢量图混合而成的图形文件，支持24位颜色。(8)IFF文件：用于大型图形处理平台，图像效果逼真。试题正确答案：B；C。8.对8位代码10101101进行奇偶校验，正确的结果是()。A.经奇校验表明代码正确B.经偶校验表明代码正确C.经奇校验发现错误，但不能纠正 D.经偶校验发现错误，并能纠正 试题分析：奇偶校验法的原理：在每组数据信息上附加一个校验位，校验位的取值(0或1)取决于这组信息中1的个数和校验方式(奇或偶校验)。如果采用奇校验，则这组数据加上校验位后数据中1的个数应为奇数；如果采用偶校验，则这组数据加上校
15、验位后数据中1的个数应为偶数。该代码中数字1的个数为5，属于奇数，所以奇校验的结果是正确的，偶校验的结果不正确，也不能纠正。该试题正确答案：A。9.()不是数据校验码。A.海明码B.CRC码 C.奇偶校验码 D.BCD码 试题分析：计算机中使用二进制表示数据和进行计算。为了使数据在输入和输出时更直观，用4位二进制数的形式来直接表示1位十进制数，这种方法称为二-十进制编码或称BCD(Binary Code Decimal)码。需要强调的是，BCD码是形式上的二进制数，实际上是十进制数。奇偶校验码、CRC码和海明码则是目前计算机中常用的数据校验码。该试题正确答案：D。10.十进制数98等于二进制数
16、()。A.01100100 B.01100010 C.01100000 D.01011110试题分析：十进制数转换为二进制数，需要将整数部分和小数部分分开，采用不同方式进行转换，然后再用小数点将这两部分连接起来。整数部分：除以2取余，最先得到的余数为最低位，最后得到的余数为最高位。小数部分：乘以2取整，最先得到的整数为最高位，最后得到的整数为最低位。故正确的转换应当是：转换结果：98=(1100010)2。该试题正确答案：B。11.将二进制数10111101001.01011转换成十六进制数是()。A.5E9.58 B.AE9.51 C.BD2.51 D.BD1.58试题分析：将二进制数转换成
17、十六进制数，可采用“合四为一”的原则，即从小数点开始向左、右两边各以4位为一组进行划分，若不足4位的在两边以0补足，然后将每组4位二进制数对应写成1位十六进制数。故正确的转换应当是：二进制数：0101 1110 1001.0101 1000 十六进制数：5 E 9 .5 8转换结果：(10111101001.01011)2=(5E9.58)16。该试题正确答案：A。12.将八进制数143.1转换成十进制数，其结果为()。A.165.125 B.121.1 C.99.125 D.101.1试题分析：将八进制数转换成十进制数，可采用按权展开相加求和的方法。八进制数的基数是8，权为8i，所以(143
18、.1)8=182+481+380+18-1=99.125。该试题正确答案：C。13.二进制数11111110补所表示的真值为()。A.-2 B.2 C.130 D.-130试题分析：给出一个数的补码求其对应表示的真值，可对该数的补码求补码，就会得到该数的原码。二进制数11111110补最高位为“1”，表示其是一个负数，所以该位不变，仍为“1”，其余7位1111110取反后为0000001，再在末位加1，所以是10000010。即二进制数11111110补对应的原码是10000010，最高位为1，表示是一个负数，其余7位(0000010)转换成十进制数是2，所以二进制数11111110补所表示的
19、真值为-2。该试题正确答案：A。14.下列参数中，()是音频信息数字化的参数。A.主频 B.分辨率 C.压缩比 D.采样频率试题分析：声音是连续的模拟信号，为存储到计算机中，可以每隔一定时间进行采样，并以数字形式进行记录。音频数字化的主要参数有采样精度、采样频率和声道数。采样精度决定了记录声音的动态范围，它以位(bit)为单位，如8位、16位。8位可以把声波分成256级的信号，16位可以把同样的声波分成65 536级的信号。采样精度位数越高，声音的保真度越高。采样频率指每秒钟采集信号的次数。采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也越精
20、确。采样频率与声音频率之间有一定的关系，根据奈奎斯特理论，只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音。声道数是声音通道的数目，为了取得立体声效果，有时需要进行“多声道”录音。因此，上述选项中只有采样频率才是音频信息数字化的参数。该试题正确答案：D。15.在获取与处理音频信号的过程中，正确的处理顺序是()。A.采样、量化、编码、存储、解码、D/A变换B.量化、采样、编码、存储、解码、A/D变换C.编码、采样、量化、存储、解码、A/D变换D.采样、编码、存储、解码、量化、D/A变换试题分析：音频信号处理过程主要包括音频信号获取、处理和输出。音频信号获取主要
21、是声音信号的数字化过程，主要步骤包括采样、量化和编码。采样过程就是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的信号。量化处理就是把采样得到的信号幅度转换成数字值，量化后的样本是用二进制数来表示的。为了便于计算机的存储、处理和传输，还要对数字信号进行编码，即选择压缩算法对它进行数据压缩，减少数据量，再按照某种规定的格式将数据组织成文件。在播放数字声音的过程中，首先需要进行解码，即读取特定的文件格式，对压缩数据进行解压缩，形成二进制数据。需要播放声音时，再将二进制数字数据通过数字/模拟变换转换成模拟信号，产生声音。该试题正确答案：A。2.2.2 填空题1.在计算机中，应用最普遍的字符编码是 。试
22、题分析：在计算机中使用的字符编码有BCD码、EBCDIC(扩展BCD码)、ASCII码和Unicode等，但应用最普遍的字符编码是ASCII码。该试题正确答案：ASCII码。2.智能ABC属于汉字 码。试题分析：汉字的编码主要包括汉字输入码(外码)、汉字内码、汉字字形码和汉字信息交换码。汉字输入码是为了将汉字输入计算机内而形成的编码。根据汉字所采用的输入方法的不同，汉字输入码大体可分为数字编码(如区位码)、字形编码(如五笔字型)、字音编码(如各种拼音输入法)和音形码等几大类。智能ABC属于按字音编码的汉字输入码。该试题正确答案：外(或输入)。3.在计算机中表示小数点的方法有定点表示法和 表示法
23、。试题分析：在计算机中难以表示小数点，故在机器中对小数点的位置加以规定。通常有两种表示方法：定点表示和浮点表示。定点表示法的小数点位置是固定的，不需要使用符号表示出来；浮点表示法的小数点位置是可以移动的，其源于数学中的指数表示形式：N=MRE，一般由两部分组成：尾数M和阶数E。该试题正确答案：浮点。4.以像素点阵形式描述的图像称为 图像。试题分析：日常生活中的图形和图像在计算机中有两种数字化表示方法：一种称为点阵图像或位图图像；另一种称为几何图形或矢量图形，简称图形。位图图像是以点阵即像素形式描述图像的，屏幕上的一个点就称为一个像素；矢量图形是以数学方法描述的由几何元素组成的图形，例如直线、曲
24、线、圆、圆弧、矩形等的形状和大小。该试题正确答案：位图或点阵。5.只需要一个运算数据的逻辑运算是 。试题分析：在逻辑代数中，最基本的逻辑运算有“与”、“或”、“非”3种。“与”和“或”都是二元运算，需要两个运算数据，而“非”运算是一元运算，只需要一个运算数据。该试题正确答案：逻辑非。6.在计算机中表示带符号的数值型数据时，最高位是 表示该数为负数。试题分析：在计算机中，对于数的符号“+”或“-”，计算机是无法识别的，因此需要把数的符号数码化。通常约定二进制的最高位为符号位，用“0”表示正，用“1”表示负。该试题正确答案：1。7.数字字符“0”的ASCII码是30H，用二进制表示是 。试题分析：
25、30H是数字字符“0”的ASCII码的十六进制数表示形式。只需要将30H转换成二进制数。将十六进制数转换为二进制数时，将每位十六进制数用4位二进制数表示，所以30H=00110000B。该试题正确答案：110000。8.将二进制数01111100.10101转换为八进制数，结果为 。试题分析：将二进制数转换成八进制数，可采用“合三为一”的原则，将二进制数从小数点开始向左、右两边各以3位为一组进行划分，若不足3位在两边以0补足，然后将每组3位二进制数对应写成1位八进制数。故正确的转换应当是：二进制数：001 111 100 .101 010八进制数：1 7 4 .5 2转换结果：(0111110
26、0.10101)2=(174.52)8。该试题正确答案：174.52。9.多媒体计算机中能把声音信息转化成二进制数字信息的部件是 。试题分析：多媒体计算机中，音源发出的声音(机械振动)通过麦克风转换为模拟信号，模拟的声音信号经过声卡的采样、量化、编码，得到数字化的结果。该试题正确答案：声卡。10.每个汉字的机内码用 个字节的二进制数表示。试题分析：在计算机内部汉字都是以内码的形式存储、流动和处理的。每个汉字唯一对应一个内码。内码采用双字节编码，分别将国标码中表示汉字的两个字节的最高位置成“1”。该试题正确答案：2。1.为什么要用补码表示数值？补码运算的结果是否一定是补码？2.小数点在计算机中如何表示？2.3 思思 考考 题题
