三级信息管理技术分章节考试要点3

动词 （verb的缩写）计算机数据表示法。二进制计数系统
引入二进制数字系统的计算机结构和性能具有以下优点:
(1)技术易于实现。
(2)二元运算规则简单。
(3)计算机中二进制数的0和1位与逻辑代数变量0和1的值重合，所以二进制也可以使计算机方便地进行逻辑运算。
(4)二进制数和十进制数的关系也不复杂。
2。任意十进制计数制与十进制计数制的相互转换
十进制数转换为二进制数:
十进制数据转换为二进制数时，由于整数和小数部分的转换算法不同，需要单独进行。
(1)整数转换法——除以底数和余数法
十进制整数除以2取余数作为最低位系数k 0，然后商连续除以2取余数作为高位系数，以此类推，直到商为0。最后一个余数是整数有效位的二进制系数，依次得到的余数序列就是转换后的二进制数。因为除数2是二进制的底数，所以这种算法叫做“除底数取余数”法。
(2)十进制转换法——基数舍入法
将十进制小数乘以2，取乘积的整数部分作为二进制小数对应的位系数k -1，再取乘积的纯小数部分乘以2，再取乘积的纯小数部分作为下一个系数k -2，再继续乘以2，…，…，…，…所以叫乘法和底数舍入。需要指出的是，并不是所有的十进制小数都可以转换成位数有限且积的小数部分为0的二进制小数。有时整个转换过程会无限期地进行下去。这时，根据要求并考虑到计算机的字长，可以取一定长度的数字，并进行四舍五入。此时得到的二进制数就是原来十进制数的近似值。
一个既有整数部分又有小数部分的数送到计算机后，机器分别将整数部分按照“除以基数取余数”的方法转换，小数部分按照“乘以基数取整”的方法转换，然后合并。任意十进制数转换成十进制数:
任意一个带进位计数制的数转换成十进制数的方法都是一样的。任意十进制数按权重展开成多项式和的形式，每一位的权重乘以该位上的数。乘积逐项相加，总和就是对应的小数。将十进制数转换为任意数:
将十进制数转换为任意数的方法与将十进制数转换为二进制数的方法完全相同，即整数部分采用除以底数取余数的算法，小数部分采用乘以底数取整的方法，然后将整数和小数拼接成一个数作为转换的最终结果。
3。数的机器码表示
符号数的机器码:
(1)机器数和真值
数在计算机中的表示统称为机器数。这台机器有两个基本特征。首先，数字的符号是数值。实用数据有正数和负数，因为计算机只能表示两种状态:0和1。数据的正号“+”或负号“-”由机器中的二进制0或1来区分。通常这种符号放在二进制数的位上，称为符号位，0代表符号“+”，1代表符号“-”，这样正负符号就数字化了。因为符号占用了一个位，所以数的形式值不等于真值，有符号位的机器号对应的值称为机器号的真值。
机器号的另一个特点是二进制位数受到机器设备的限制。机器内部设备一次能表示的二进制位数称为机器的字长，机器的字长是固定的。8位的字长称为一个字节。现在机器字长一般是字节的整数倍，比如8位，16位，32位，64位。
符号位数字化后，为了方便对机器号进行算术运算，提高运算速度，计算机设计了多种符号位和数值一起编码的方法。最常用的机器号表示方法有三种:原码、逆码和补码。
(2)原码表示和逆码表示
一个机器号X由符号位和有效值组成。设符号位为X ^ 0，X | X | = X ^ 1 X ^ 2…X ^ n的真值的绝对值，X的机器号原码表示为:
[X]original = x0x1x 2…Xn
当X≥0时，X0 =0
当X的原码直观，但原码有增减时，
负数的原码符号位不动，其他位取反码，这是机器数的另一种表示法——逆码表示法。正数的倒数与原码相同。
设[X] original =X0X1X2…Xn
当X0 =0时，[x] inverse =X0X1X2…Xn
当X0 =1时，[x] inverse =X0X1X2…Xn
(3) ②将减法运算转化为加法运算，从而进一步简化了计算机中运算单元的电路设计。计算机是有限字长的数字系统，所以所有运算都是模块化的，超出模块化的结果就会溢出。n位二进制整数的模是2 n.
对于二进制数，有一种更简单的方法可以从原码中得到补码。①正数的补码表示与原码相同，[x]补码= [x]原
②负数的补码表示原码的符号位保持“1”后，其余数位取反码，最后一位加1得到补码，即原码的补码加1: [x]补码= [x]逆+1。
真值+0和-0的补码表示是一致的，但在原码和反码表示中有不同的形式。8位补码机的个数可以表示-128，但没有+128的补码。因此，8位补码可以表示的数字范围是-128 ~+127。需要注意的是-128没有8位的原始形式和逆形式。
根据互补的概念，一个补码机号的原码可以由另一个补码得到。定点数和浮点数:
(1)定点数
计算机处理的数据不仅有符号，还有大量带小数的数字，这些数字不占二进制位数，而是隐含在机器数字中的一个固定位置。通常采用两种简单的约定:一种是机器号最低位后隐含所有机器号的小数点位置，称为定点纯整数机器号，简称定点整数。
另一种约定是，所有机号的小数点位置都隐含在符号位之后，有效位之前，称为定点纯十进制机号，简称定点十进制。
当计算机采用定点数表示法时，需要为既有整数又有小数的原始数据设置一个比例因子。数据在参与运算前会按比例因子化为定点小数或展开为定点整数，输出时结果会按比例转换为实际值。n位原码定点整数的表达范围为-(2 n-1 -1)≤X≤2 n-1 -1，n位原码定点小数的表达范围为-(1-2 -(n-1) )≤X≤1-2 -(n-1)。当机器数量小于定点数量的最小值时，将被视为0。当机器的数量超过定点数的值时，机器就无法表达了，这就是所谓的“溢出”。此时，机器将停止运行，屏幕将显示溢出警告。
定点数的表示方法简单直观，但定点数的范围较小，不易选择一个合适的比例因子，计算过程容易溢出。(2)浮点数
计算机用浮点数来表示数值。它类似于科学计算方法，通过移动小数点位置，将任意二进制数表示成两部分:顺序码和尾数:N=2 E ×S
其中:E的指数——N是有符号整数。
s——n的尾数，是数值的有效数字部分。一般采用二进制定点纯十进制的形式。
浮点运算必须规范化。所谓归一化，就是对于原码的尾数，数字位s 1应该等于1。如果不是1，尾数也不全是0，就要把尾数移动到S 1 =1，并相应改变顺序码，保证n的值不变。如果尾数是补数，当n为正数时，S 1一定是1，而当n为负数时，S 1一定是0，这就是所谓的规格化形式。
4。数字编码
十进制数在计算机中转换成二进制数时，有时是以中间数字编码形式存在的。它用四位二进制码表示每一个十进制数，当每组只表示0 ~ 9的数值运算时，每四位中有一个特殊的电路来携带十进制数，所以称为二进制编码。码有很多种，如格雷码、余数3码等。最常用的码是8421BCD码，四个二进制位从左到右每一位的权重分别是8、4、2、1。0 ~ 9的8421码像通常的二进制一样进位，非常简单。当计数超过9时，需要采取措施在小数高位自动输入1，即进行“小数调整”以得到正确的结果。
5。校验码
由于器件质量不可靠、电路工艺不当、远距离传输引起的干扰或电源磁场的影响，空，在信息的存取、传输和计算过程中，不可避免地会出现“1”变“0”等错误。一旦计算机出错，就要及时发现并纠正错误。它具有按照一定规则用原始数据信息编码后发现错误的能力，有的甚至能指出错误的确切位置，以便机器自动纠正。能起到这种作用的代码叫做“校验码”。
奇偶校验码:
每个数据码扩展一个二进制位作为奇偶校验位。这种校验取0还是取1的原理是:如果是奇数奇偶校验，则代码中包含“1”，且有奇数个“1”包含奇偶校验位的值；在偶数奇偶校验的情况下，包括校验位在内的代码中“1”的数量是偶数。
交叉校验:
当计算机传输大量字节时，它一次传输由数百或更多字节组成的数据块。如果每个字节都有一个奇偶校验位，称为水平校验，所有字节的同一位也设置了一个奇偶校验位，称为垂直校验，对数据块码同时进行水平和垂直校验，这种情况称为交叉校验。循环冗余校验码(CRC):
当计算机信息传输到远程终端或另一个计算中心时，信息是沿着一条通信线路逐位传输的，这种通信称为串行通信。循环冗余码(简称CRC码)是一种校验能力很强的校验码，广泛应用于串行通信中。
(1)CRC码
串行传输的信息M(X)是一系列K位二进制序列。在传输的同时，它被预先选择的“生成多项式”除。生成多项式的长度为r+1位。除法运算后，R位余数为校验位，它与原始K位有效信息拼接形成CRC码。当CRC码到达接收机时，接收机的设备一方面接收CRC码，另一方面将其除以相同的生成多项式。如果是完全分割，说明没有信息错误，接收端去掉CRC码后面的R位校验位，接收K位有效信息；当不能完全划分时，说明带有信息的状态位发生了变化，即出现了错误。通常，需要重传或立即纠错。
(2)CRC码的计算
信息传输时CRC码的生成和接收时CRC码的校验要用“生成多项式”来除，这里的除是“模2运算”，即二进制运算中不考虑进位和借位。在模2除法中，商的原理是当部分余数的第一位为1时，商为1；否则，商为0，然后通过模块2减法得到部分余数。这个余数不计算高位。被除数逐位除尽时，最后余数的位数比除数少1。剩余部分是校验位。它被拼接在有效信息之后，形成CRC码。由于校验位扩展了传输部分的编码，所以它是一种基于“冗余校验”思想的校验方法。
(3)生成多项式
CRC码是M(X)除以某个预选的多项式后生成的，所以这个多项式称为生成多项式。不是任何r+1位代码都可以用作生成多项式。它应该能够使任一位有传输错误时余数不为零，不同位有错误时余数应该不同，这样既能检测错误又能推断出哪个位错了，有利于准确纠错。有两个具有高检错率的生成多项式。
X16+X15+X2+1
X16+X12+X6+1
6。非数值数据的表示
计算机中数据的概念很广。除了数字数据，还有文字、符号、图像、语言和计算机中的逻辑信息等。
(1)字符数据
字符数据主要指数字、字母、通用符号、控制符号等。，都在电脑里转换成电脑能识别的二进制代码。国际上通用的一种编码是美国信息交换标准码(简称ASCII码)。ASCII码选取四大类128个常用字符:①数字0 ~ 9。②字母。
③常用符号。④动作控制性格。
(2)逻辑数据
逻辑数据是指计算机的一位二进制数，不带符号位。
虽然逻辑数据在计算机中也是以“0”或“1”的形式出现，但与数值有很大区别:
①逻辑数据的值只有“0”和“1”，不能有其他值。数值数据0和1的不同组合可以反映许多不同的数值。
②逻辑数据的“0”和“1”代表成对出现的两个逻辑概念，与一般数学中代表“0”和“1”的数值概念完全不同。
③逻辑数据和逻辑数据运算可以表达事物的内在逻辑关系，数值数据表达的是事物的数量关系。
汉字:
(1)汉字读音编码
(2)汉字字形编码
(3)汉字读音编码
(4)电报码
(5)整字编码
。如1981年，我国制定并实施了GB2312-80国家标准《信息交换用汉字字符集(基本集)——简称国标码》，以及若干辅助集。国家规范收集制定的基本图形文字有7000多个，其中常用汉字3755个，常用汉字3008个，共6763个。还有俄语字母，日语假名，拉丁字母，希腊字母，汉语拼音。每个字节占用7位信息，位补0，如汉字“啊”的国际编码。第一个字节是0110000，最后一个字节是000。
汉字内码是汉字在计算机中存储和操作的信息码。内码的设计要求与西方信息处理有很好的兼容性。当一个汉字以某种汉字输入方案输入计算机时，管理模块立即将其转换成两字节的GB2312-80国家标准码。如果在国标码的每个字节上加“1”作为汉字标识符，就变成了机器中汉字的代码-。汉字内码的特点非常明显:
①汉字内码结构短。一个汉字的内码只占用两个字节，就足够表达几千个汉字和各种符号、图形，而且还节省了电脑存储空。
②兼容西文字符方便。西文字符的ASCII码占用一个字节，汉字的两字节内码可以看作是它的扩展字符码。在同一计算机系统中，这两种代码只能通过位标识符来区分。标识符为“0”，即ASCII码；如果标识符为“1”，则为汉字的内码。
7。语音识别与语言表征原理
对语音产生机制的研究表明，每种语言的语音都有其特定的音位特征，语音是不同频率振动的结果。通过分析语音的音素特征，找出音素的基频和高阶频率，就可以在计算机中建立发音系统的模型。在实际应用中，对语音进行采样，通过滤波器分解提取频率信息，然后通过模数转换设备转换成数字输入，与计算机中的语言模型进行比较，从而达到语音识别的目的。相反，如果选取已知音素的参数，应用语音系统模型，就可以得到指定的音素，并按照一定的规则进一步合成语言。