经过收集、整理和组织起来的数据,能成为有用的信息。数据是指能够输入计算机并被计算机处理的数字、字母和符号的集合。平常所看到的景象和听到的事实,都可以用数据来描述。可以说,只要计算机能够接受的信息都可叫作数据。
计算机数据的表示经常用到以下几个概念。在计算机内部,数据都是以二进制的形式存储和运算的。
二进制数据中的一个位(bit)简写为b,音译为比特,是计算机存储数据的最小单位。一个二进制位只能表示0或1两种状态,要表示更多的信息,就要把多个位组成一个整体,一般以8位二进制组成一个基本单位。
字节是计算机数据处理的最基本单位,并主要以字节为单位来解释信息。字节(byte)简记为B,规定一个字节为8位,即B=8bit。每个字节由8个二进制位组成。一般情况下,一个ASCII码占用一个字节,一个汉字国际码占用两个字节。
一个字通常由一个或若干个字节组成。字(word)是计算机进行数据处理时,一次存取、加工和传送的数据长度。由于字长是计算机一次所能处理信息的实际位数。所以,它决定了计算机数据处理的速度,是衡量计算机性能的一个重要指标,字长越长,性能越好。
1Byte=8bit,1KB=1024B,1MB=1024KB,1GB=1024MB。
计算机型号不同,其字长是不同的,常用的字长有8、16、32和64位。一般情况下,IBM PC/XT的字长为8位,80286微机字长为16位,80386/80486微机字长为32位,Pentium4系列微机字长为64位。
例如:一台微机,内存1024MB。软盘容量为1.44MB,硬盘容量为80GB,则它的实际存储字节数分别为:
内存容量=1024*1024*1024B=1073741824B。
软盘容量=1.44*1024*1024B=1509949.44B。
硬盘容量=80*1024*1024*1024B=85899345920B。
如何表示正负和大小,在计算机中采用什么计数制,是学习计算机的一个重要问题。数据是计算机处理的对象,在计算机内部,各种信息都必须通过数字化编码后才能进行存储和处理。
由于技术原因,计算机内部一律采用二进制,而人们在编程中经常使用十进制,有时为了方便还采用八进制和十六进制。理解不同计数制及其相互转换是非常重要的。
在计算机中,二进制并不符合人们的习惯,但是计算机内部却采用二进制表示信息,其主要原因有如下4点。
在计算机中,若采用十进制,则要求处理10种电路状态,相对于两种状态的电路来说是很复杂的。而用二进制表示,则逻辑电路的通、断只有两个状态。例如:开关的接通与断开,电平的高与低等。这两种状态正好用二进制的0和1表示。
在计算机中,用两个状态代表两个数据,数字传输和处理方便、简单、不容易出错,因而电路更加可靠。
在计算机中,二进制运算法则很简单。例如:相加减的速度快,求积规则有3个,求和规则也只有3个。
二进制只有两个数码,正好代表逻辑代数中的“真”与“假”,而计算机工作原来是建立在逻辑运算基础上的,逻辑代数是逻辑运算的理论依据。
用若干数位(由数码表示)的组合去表示一个数,各数位之间是什么关系,即逢“几”进位,这就是进位计数制的问题,也就是数制问题。数制即进位计数制,是人们利用数字符号按进位原则进行数据大小计算的方法。通常是以十进制来进行计算的。另外,还有二进制、八进制和十六进制等。
在计算机的数制中,要掌握3个概念,即数码、基数和位权。下面简单介绍这三个概念。
数码:一个数制中表示基数数值大小的不同数字符号。例如,八进制有8个数码:0、1、2、3、4、5、6、7。
基数:一个数值所使用的数码的个数。例如,八进制的基数为8,二进制的基数为2。
位权:一个数值中某一位上的1所表示数值的大小。例如,八进制的123,1的位权是64,2的位权是8,3的位权是1。
下面我们将详细介绍几种数制。
十进制特点如下:
有10个数码:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。
基数:10。
逢十进一(加法运算),借一当十(减法运算)。
按权展开式。对于任意一个n位整数和m位小数的十进制数D,均可按权展开。
例如:将十进制数456.24写成按权展开式形式为:
二进制有如下特点:
有两个数码:0、1。
基数:2。
逢二进一(加法运算),借一当二(减法运算)。
按权展开式,对于任意一个n整数和m位小数的二进制数D,均可按权展开。
例如:把(11001.101) 2 写成展开式,它表示的十进制数为:
八进制特点如下:
有8个数码:0、1、2、3、4、5、6、7。
基数:8。
逢八进一(加法运算),借一当八(减法运算)。
按权展开式。对于任意一个n位整数和m位小数的八进制数D,均可按权展开。
例如:(5346) 8 相当于十进制数为:
十六进制如下特点:
有16个数码:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。
基数:16。
逢十六进一(加法运算),借一当十六(减法运算)。
按权展开式。对于任意一n位整数和m位小数的十六进制数D,均可展开。
例:十六进制数(4C4D)16代表的十六进制数为:
在十六个数码中,A、B、C、D、E、F这个6个数码分别代表十进制的10、11、12、13、14和15。
表1.1 几种常用的进制之间的对照表