信息的存储与运算技巧

人们经常在谈论信息，越来越多地听到信息这个词汇。现在进入了一个信息化社会，迈上了信息高速公路，处在一个信息爆炸的新时代⋯⋯那么，信息究竟是什么？

1.4.1 信息与数据

1.信息的基本概念

广义地说，信息就是消息。一切存在都有信息。对人类而言，人的五官生来就是为了感受信息的，它们是信息的接收器，它们所感受到的一切，都是信息。然而，大量的信息是我们的五官不能直接感受的，人类正通过各种手段，发明各种仪器来感知它们，发现它们。

信号又是运载消息的工具，是消息的载体。它包含光信号、声信号和电信号等。例如，古代人利用点燃烽火台而产生的滚滚狼烟，向远方军队传递敌人入侵的消息，这属于光信号。当人们说话时，声波传递到他人的耳朵，使人们能彼此了解意图，这属于声信号。遨游太空的各种无线电波、四通八达的电话网中的电流等，都可以用来向远方表达各种消息，这属于电信号。人们通过对光、声、电信号进行接收，能知道对方要表达的消息。

我国学者认为：信息是“客观世界物质及其运动的属性及特征反映”。

从信息的来源，可大致将信息分为自然信息和社会信息。

自然信息是指不依赖人类社会，发生和存在于自然界、宇宙中的各种生物物质的和非生物物质的信息，其中有些已被人们认识、有些正逐渐被认识、有些还尚未被认识。

社会信息是指在人类社会实践中，为生存、生产和社会发展而产生、处理和利用的信息。

自然信息和社会信息一起构成了当前人类社会的信息体系。

信息与能源、材料并列为当今世界三大资源。信息资源广泛存在于经济、社会各个领域和部门。是各种事物形态、内在规律、和其他事物联系等各种条件、关系的反映。随着社会的不断发展，信息资源对国家和民族的发展，对人们工作、生活至关重要，成为国民经济和社会发展的重要战略资源。它的开发和利用是整个信息化体系的核心内容。

信息资源与自然资源、物质资源相比，具有以下几个特点：

（1）能够重复使用，其价值在使用中得到体现。

（2）信息资源的利用具有很强的目标导向，不同的信息在不同用户中体现不同的价值。

（3）具有整合性。人们对其检索和利用，不受时间、空间、语言、地域和行业的制约。

（4）它是社会财富，任何人无权全部或永久买下信息的使用权。

（5）它是商品，可以被销售、贸易和交换。

（6）具有流动性。

2.信息产业和信息技术

信息产业一般指以信息为资源，信息技术为基础，进行信息资源的研究、开发和应用，以及对信息进行收集、生产、处理、传递、存储和经营活动，为经济发展及社会进步提供有效的综合性的生产和经营活动的行业。

在工业发达国家，一般都把信息当作社会生产力发展和国民经济发展的重要资源，把信息产业作为所在产业核心的新兴产业群，称为第四产业。

我国近年来提出：要以信息化带动工业化，优先发展信息产业，推进信息化建设。而掌握现代信息技术的基础知识和操作技能是21世纪大学生应具有的基本素质。

凡是能扩展人的信息功能的技术，都是信息技术。这也是信息技术的基本定义。它主要是指利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息等的相关技术。

一般认为，传感技术、通信技术、计算机技术和控制技术是信息技术的四大基本技术，其中，现代计算机技术和通信技术是信息技术的两大支柱。

3.数据的基本概念

原始数据是反映客观事物属性的原始事实，可以用多种形式（例如文字、数值、图片、影视）来表示或记录某事物的属性情况。

信息是通过对原始数据进行加工得到的，这个加工的过程就是数据处理，计算机就是一种数据处理的工具，它可以处理多种形式的数据。

广义的数据是各种形式的数据的集合，在计算机中数据的存在形式如图1-15所示。

图1-15 数据在计算机中的存在形式

1.4.2 数据在计算机中的表示

各种各样的数据（数字、文字、图形、声音、影视等）存放在计算机中，都是以二进制数的形式保存的，在完成处理后输出时，则按照其原有的形式（数字、文字、图形、声音、影视等）输出。

1.计算机与二进制

计算机是采用数字逻辑电路的，这种逻辑电路是“双稳态”的，只有两种可以稳定保持的状态，因此计算机内部使用二进制。二进制数中的每一个0或1都占一个位（1bit），8个位组成一个字节（1Byte，记作B），字节是计算机运算和存储的基本单位，每个字节作为一个存储单元，都有一个地址编号，计算机系统可按此地址读数据或写数据。字节单位常用KB、MB、GB和TB表示，它们的换算关系如下：

1字节（B）＝8位（bit）

1KB＝1 024B　1MB＝1 024KB　1GB＝1 024MB　1TB＝1 024GB

在使用汇编语言编程时，常使用十六进制，在使用高级语言编程时，常使用十进制。

2.数制的转换

（1）二进制、十进制和十六进制

计算机中常用的数制有三种：二进制、十进制和十六进制。二进制用0和1两个符号表示数据，加法进位规则为逢二进一；十进制用0～9十个符号表示数据，加法进位规则为逢十进一；十六进制用0～9，A，B，C，D，E，F十六个符号表示数据，加法进位规则为逢十六进一。三种数制的表示方法和进位法则比较如表1-3所示。

表1-3 计算机中常用的三种数制

（2）常用数制的转换

根据教学要求，应掌握二进制、十进制和十六进制三种进制之间整数的转换方法。

①二进制、十六进制转换为十进制。

任何数制都可以以下公式表示：

N ＝S n－1×R n－1＋S n－2×R n－2＋ ⋯ ＋S 1×R 1＋S 0×R 0

其中Sj代表了从右向左在j（j＝0，1，2，⋯⋯）位置上的数符，R代表进位制的底数，Rj代表权数。

例如：

1234D＝1×103＋2×102＋3×101＋4×100

1011B＝1×23＋0×22＋1×21＋1×20＝11D

4A6CH＝4×163＋10×162＋6×161＋12×160＝19 052D

②十进制转换为二进制、十六进制。

口诀：除底取余，倒序读数。具体例子如表1-4所示。

表1-4 数制转换举例

③二进制与十六进制相互转换

口诀：四位对应一位，前面不足补0。

举例：

表1-5列出了十进制数0～15与二进制、十六进制数之间的转换对照关系。

表1-5 十进制、二进制、十六进制三种数制对照表

1.4.3 字符编码

在计算机中要表示数字、文字和符号等字符，都要用二进制代码表示，为了能最大限度地交流和共享信息，必须要建立编码的标准。

1.西文编码

ASCII码（American Standard Code for Information Interchange，即美国标准信息交换码）是目前国际上广泛用作信息交换的字符代码。ASCII码用一个字节的二进制代码来表示英文字母、数字和符号等字符，最高位是0，低7位的各种组合构成了键盘字符和特殊控制符的编码，它们的编码大小关系是：

特殊控制符＜标点符号＜数字＜大写字母＜小写字母

标准ASCII码是用7位二进制数编码（字节的最高位固定为0），包括10个数字、52个英文大小写字母、32个标点符号和运算符以及34个特殊控制符，共128个字符。以后又出现了扩充ASCII码，用8位二进制数编码，增加了图形符号等编码，共可表示256个字符。

2.汉字编码

ASCII编码标准解决了西文字符的计算机编码问题，世界许多国家和地区从方便本国和本民族应用的角度出发，也制定了相应的编码标准和内码体系，如日本的JIS X 0208和JIS X 0212，韩国的KS C 5601和KS C 5657等，这是国际上采用的通行惯例。

1980年我国颁布了第一个汉字编码字符集标准，即GB 2312—80《信息交换用汉字编码字符集基本集》。该标准共收了6 763个汉字及常用符号，共7 445个字符，奠定了中文信息处理的基础。

随着国际交流与合作的扩大，信息处理应用对字符集提出了多文种、大字量、多用途的要求。信息产业部和原国家质量技术监督局于2000年3月17日联合发布了该标准，即GB 18030—2000《信息技术信息交换用汉字编码字符集基本集的扩充》。此标准是我国继GB2312—1980和GB13000—1993之后最重要的汉字编码标准，是未来我国计算机系统必须遵循的基础性标准之一。标准采用单字节、双字节和四字节三种方式对字符编码，支持少数民族的文字。GB 18030收录了27 484个汉字，总编码空间超过150万个码位，为解决人名、地名用字问题提供了方案，为汉字研究、古籍整理等领域提供了统一的信息平台基础。GB 18030目前已编码的字符约2.6万。随着我国汉字整理和编码研究工作的不断深入，以及国际标准ISO/IEC 10646的不断发展，GB318030所收录的字符将在新版本中不断增加。

汉字在计算机的处理过程中共有四种代码，分别是输入码、机内码、字形码和地址码。

（1）输入码：包括音码、形码、数码、混合码等，用于将汉字通过键盘输入计算机中。

（2）机内码：计算机内汉字的实际存储代码。用于计算机内的汉字存储和处理。不管用什么输入码输入的汉字，其机内码都是一样的。

（3）字形码：按字的形状进行编码，用于汉字的显示或打印，各种汉字字型编码的集合组成字库。图1-16是一个16×16点阵的汉字编码的例子，这个字每行要用两个字节存放，整个字需要2×16＝32个字节来存放。

图1-16 字形码举例

（4）地址码：代表汉字字形码的存储位置，用于按地址找到字形码表中具体的汉字。

字形码和地址码合作，完成了汉字的输出。

3.汉字输入与全/半角字符

（1）全角与半角(www.chuimin.cn)

字母、数字等常用符号，在ASCII码中能找到，在国标/区位码中也能找到，但前者只占一个字节，后者占二个字节，所以对于计算机来说，这两种字符是有本质区别的，前者称为半角符号，后者称为全角符号，半角与全角符号不仅内部存储代码不同，显示在屏幕上时也不一样。汉字全都是全角符号，字母、数字等常用符号既有半角的，也有全角的，例如：A是半角符号，A则是全角符号。

（2）汉字输入方法

①汉字输入法的安装和设置

在“控制面板”窗口，依次单击“更改键盘或其他输入法”“键盘”图标，打开“文本服务和输入语言”对话框，在其中的“常规”选项卡中，可以添加、删除各种输入法、更改输入法的属性等；在“高级键设置”选项卡中.可以设置开启或切换某种输入法的快捷键。

②输入状态的切换

方法1：单击任务栏右侧的输入法指示器，打开如图1-17所示的输入法列表，从中选择需要的输入法即可。

方法2：在默认的情况下，按〈Ctrl〉＋〈Shift〉键，在各种输入法之间切换。

方法3：在默认的情况下，按〈Ctrl〉＋〈Space〉键，在中文与英文输入法之间切换。

图1-17 输入法列表

本章小结

本章介绍了计算机的基本概念，包括现代计算机的发展史，计算机的分类、特点和主要应用；介绍了数据和信息的概念、数据在计算机内的存储和运算；介绍了多种进位计数制的原理和换算。本章还介绍了计算机系统的组成、软件系统、系统软件和应用软件以及硬件系统的四个构成部分；特别是对微型计算机系统做了详细的阐述，通过本章的学习，学生能够对计算机系统有一个全面的认识和了解。

自测习题

一、单选题

1.当前的计算机一般被认为是第四代计算机，它所采用的逻辑元件是_______。

A.晶体管　B.集成电路　C.电子管　D.大规模集成电路

2.目前大多数计算机的工作原理基本上采用的是_______提出的存储程序控制原理。

A.比尔·盖茨　B.冯·诺依曼　C.乔治·布尔　D.艾仑·图灵

3.计算机的基本组成包括_______。

A.中央处理器CPU、主机板、电源和输入输出设备

B.中央处理器CPU、内存、输入和输出设备

C.中央处理器CPU、硬盘和软盘、显示器和电源

D.中央处理器CPU、存储器、输入和输出设备

4.计算机的中央处理器是由_______组成的。

A.运算器和控制器 累加器和控制器　B.

C.运算器和寄存器 寄存器和控制器　D.

5.计算机断电后，存储的数据不会丢失的内存储器是_______。

A.RAM　B.硬盘　C.ROM　D.U盘

6.可以作为外存储器的是_______等。

A.磁带、光盘、随机存储器　B.磁盘、光盘、磁带、随机存储器

C.磁带、磁盘、光盘　D.磁盘、光盘、随机存储器

7.下列软件中属于系统软件的是_______。

A.Authorware多媒体制作软件　B.C语言程序编译软件

C.GIS地理信息系统处理软件　D.Photoshop图像处理软件

8.操作系统是_______的接口。

A.用户与软件　B.系统软件和应用软件

C.主机与外设 用户与计算机　D.

9.总线是计算机内部的公共信息通道，从功能上可分为地址总线、数据总线和_______。

A.控制总线　B.内存总线　C.PCI总线　D.ISA总线

10.在下列打印机中，一般说来，_______的打印速度最快。

A.针式打印机　B.激光打印机

C.黑白喷墨打印机　D.彩色喷墨打印机

11.计算机显示器画面的清晰度决定于显示器的_______。

A.亮度　B.色彩　C.分辨率　D.图形

12.显卡又称显示器适配卡，是连接_______的接口卡。

A.主机与显示器　B.主机与内存

C.内存与显示器 外存与显示器　D.

13.在计算机领域，信息是经过转化而成为计算机能够处理的_______。

A.数据　B.符号　C.图形　D.数字

14.十六进制数B42H转换成十进制数和二进制数分别是_______。

A.2882和101101000010B　B.2596和0010010110010110B

C.2340和101000100100B　D.2844和0010010110010110B

15.在24×24点阵的汉字字库中，存储1个汉字的点阵需占用_______字节。

A.32　B.48　C.196　D.72

二、填空题

1.电子计算机按电路原理可分为数字式电子计算机和_______电子计算机两种。

2._______和社会信息一起构成了当前人类社会的信息体系。

3.系统软件是用来控制和管理计算机_______资源，并支持计算机工作和服务的一系列软件。

4.随机存储器RAM可以允许进行读写操作，但断电以后所存信息将全部_______。

5.语言处理程序可以分为：机器语言、汇编语言、_______三类。

6.机器语言使用_______码编写，优点是运行速度快；缺点是对人来说，含义不明显，与CPU的型号直接相关，通用性差。

7.中央处理器是计算机的大脑和心脏，主要由运算器、_______、若干个寄存器和高速缓冲存储器等组成。

8.使用高速缓存（Cache）的目的是为了加快_______和内存之间的数据处理速度。

9.能直接被CPU存取的信息是存放在_______中的。

10.通用串行总线接口简称为_______。

11.缩写符号LCD代表_______。

12.汉字的存储码称为“机内码”，使用不同的输入码输入的汉字，其机内码是_______。

13.字符比较“a”小于“A”成立，此说法_______。

14.酷睿2代的Intel core I7是一种_______的CPU。

15.________可以将连续变化的声音波形信号（称为模拟信号）转换成为数字信号输入，又能将数字信号转换成模拟信号输出。

三、思考题

1.如果自己组装一台电脑，如何选择主要部件？

2.什么是文件和文件夹？文件有哪些分类？Windows中的文件夹可以包含哪些内容？

3.在Windows中，文件或文件夹的命名规则是什么？

4.在Windows 7操作系统中，通常进入资源管理的方法有哪两种？

[1] 1英寸＝0.025 4米。