淺談?dòng)?jì)算機(jī)信息的二進(jìn)制編碼

趙澤添

摘 要 數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象，從不同的處理角度來(lái)看，數(shù)據(jù)有不同的表現(xiàn)形態(tài)。從外部形式來(lái)看計(jì)算機(jī)顆處理數(shù)值、圖、文字、聲音、視頻以及各種模擬信息量。從高級(jí)語(yǔ)言程員的角度來(lái)看，有數(shù)組、指針、結(jié)構(gòu)、實(shí)數(shù)、整數(shù)、字符和字符串等類(lèi)型數(shù)據(jù)。從算法描述的角度來(lái)看，有圖、表、樹(shù)、隊(duì)列、矩陣等結(jié)構(gòu)類(lèi)型的數(shù)據(jù)。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)出現(xiàn)的任何形態(tài)最終都由機(jī)器指令來(lái)處理。從計(jì)算機(jī)指令集體系結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，計(jì)算機(jī)中底層的機(jī)器級(jí)表示數(shù)據(jù)只有幾類(lèi)簡(jiǎn)單的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，各種復(fù)雜類(lèi)型的數(shù)據(jù)都由他們可以組成。

關(guān)鍵詞 二進(jìn)制編碼 計(jì)算機(jī) 處理對(duì)象

中圖分類(lèi)號(hào)：TH165.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1關(guān)于二進(jìn)制編碼

計(jì)算機(jī)內(nèi)部處理的“數(shù)字化編碼”是所有數(shù)據(jù)。由輸入設(shè)備轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼表示的在現(xiàn)實(shí)生活中的感覺(jué)媒體信息，如文字、聲音、活動(dòng)圖像、圖畫(huà)等，因此，“離散化”和“編碼”是輸入設(shè)備必須有的兩個(gè)功能。因?yàn)椋谟?jì)算機(jī)中用來(lái)儲(chǔ)存、加工和傳輸數(shù)據(jù)的部件位數(shù)有限的，所以在計(jì)算機(jī)中只能表示和處理離散的信息。對(duì)感覺(jué)媒體信息進(jìn)行定時(shí)采樣，將現(xiàn)實(shí)世界中的連續(xù)信息轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)中的離散的“樣本”信息，然后對(duì)他們用“0”和“1”進(jìn)行數(shù)字化編碼的過(guò)程叫做“數(shù)字化編碼”的過(guò)程。計(jì)算機(jī)的內(nèi)部所有信息都是由二進(jìn)制進(jìn)行編碼的。二進(jìn)制表示方式在計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用。而這樣做的原因有以下幾點(diǎn)：

（1）使用有兩個(gè)穩(wěn)定的物理器件就可以表示二進(jìn)制數(shù)的每一位，相對(duì)于只制造兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件要比制造有多個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的物理器容易得多。例如用高，低兩個(gè)電位，或用脈沖的有無(wú)，正負(fù)極行都可以很可靠，很方便的表示“0”和“1”，所以，二進(jìn)制只有兩種基本狀態(tài)。

（2）二進(jìn)制的編碼，運(yùn)算規(guī)則和計(jì)數(shù)都很簡(jiǎn)單。

（3）邏輯命題的兩個(gè)值相對(duì)應(yīng)，提供了實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算和程序中的邏輯判斷的便利條件，更加方便地提供了能通過(guò)邏輯門(mén)電路方便的實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算。

2指令處理基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的分類(lèi)

可分為數(shù)值型數(shù)據(jù)和非數(shù)值型數(shù)據(jù)。

（1）數(shù)值型數(shù)據(jù)：數(shù)值型數(shù)據(jù)可用來(lái)表示數(shù)量的多少，可比較大小，分為整數(shù)和實(shí)數(shù)，證書(shū)又分為無(wú)符號(hào)整數(shù)和帶符號(hào)整數(shù)。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，整數(shù)用定點(diǎn)數(shù)表示，實(shí)數(shù)用浮點(diǎn)數(shù)表示。

（2）非數(shù)值型數(shù)據(jù)：非數(shù)值型數(shù)據(jù)沒(méi)有大笑之分，不表示數(shù)量的多少，主要包括字符數(shù)據(jù)和邏輯數(shù)據(jù)。

日常生活中，長(zhǎng)使用帶正負(fù)號(hào)的十進(jìn)制數(shù)表示數(shù)值數(shù)據(jù)，但這種形式的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部難以直接存儲(chǔ)、運(yùn)算和傳輸。通常的十進(jìn)制數(shù)僅僅是一種數(shù)值數(shù)據(jù)的輸入輸出形式，而不是計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示形式，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法有兩種：第一種是直接用二進(jìn)制數(shù)表示，另一種是采用二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)（Binary Coded Cecimal Number，BCD）表示。

表示一個(gè)數(shù)值數(shù)據(jù)要確定三個(gè)要素：進(jìn)位計(jì)數(shù)制、定/浮點(diǎn)表示和編碼規(guī)則。任何給定的一個(gè)二進(jìn)制0/1序列，在未確定它采用什么進(jìn)位計(jì)數(shù)制、定點(diǎn)還是浮點(diǎn)表示以及編碼表示方法之前，它所代表的數(shù)值的值都無(wú)法確定。

3進(jìn)位計(jì)數(shù)制的不同

日常生活中基本上都使用十進(jìn)制數(shù)，其中每個(gè)數(shù)位可用10個(gè)不同的符號(hào)0，1，2，3……9來(lái)表示，每個(gè)符號(hào)處在十進(jìn)制數(shù)中不同位置時(shí)，所代表的數(shù)值是不一樣的。

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，常用的幾種進(jìn)位計(jì)數(shù)制有以下幾種：

二進(jìn)制R=2，基本符號(hào)為0和1；

八進(jìn)制R=8，基本符號(hào)為0，1，2，3，4，5，6，7；

十進(jìn)制R=10，基本符號(hào)為0，1，2，3，4，5，6，7，8，9；

十六進(jìn)制R=16，基本符號(hào)為0，1，2，3，4，5，6，7，8，9.A，B，C，D，E，F(xiàn)。

計(jì)算機(jī)內(nèi)部所有的信息采用二進(jìn)制編碼表示。但在計(jì)算機(jī)外部，為了書(shū)寫(xiě)和閱讀的方便，大都采用八、十或十六進(jìn)制表示形式。因此計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)輸入后或輸出前都必須實(shí)現(xiàn)這些僅為指數(shù)和二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換。

4總結(jié)

計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)的機(jī)器級(jí)表示、數(shù)據(jù)的寬度和存儲(chǔ)排列順序以及數(shù)據(jù)檢錯(cuò)和糾錯(cuò)方法。有關(guān)數(shù)據(jù)表示主要包括：真值和機(jī)器書(shū)的概念，無(wú)符號(hào)數(shù)的表示，待符號(hào)整數(shù)的表示、浮點(diǎn)數(shù)的表示（包括浮點(diǎn)數(shù)的形式、浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化、浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍、ieee 754標(biāo)準(zhǔn)），十進(jìn)制數(shù)的二進(jìn)制編碼表示以及邏輯值、西文字符合漢子字符等非數(shù)值數(shù)據(jù)的機(jī)內(nèi)表示等。

參考文獻(xiàn)

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[2] 赫黎明.JSP編程教程、2012.8.1（查不到）