计算机基础第四章

计算机基础第四章重点内容思维导图

计算机基础第四章

• 4.1信息论基础
  • 香农给信息的定义是：信息是事物运动状态或存在方式的不确定性的表述，即信息是确定性和非确定性、预期和非预期的组合
  • 信息量度的原则
    • 能度量任何消息，并与消息的种类无关
    • 量度的方法应该与消息的重要程度无关
    • 消息中所含信息量和消息内容的不确定性有关
  • 香农信息论
    • 自信息量
      • 自信息量公式：信源S的熵H（x）=∑ piI(pi)=-∑ pi log2 pi
• 4.2编码及其解释
  • 任一信息都可以只用0和1这两个符号构成的符号串来表示称为编码
  • 1字节=8个字符
  • 进位计数制（权位展开式）
    • 如：七进制数4532.1展开为4x7^3+5x7^2+...
  • 进制表示符号
    • B 二：0，1
    • O 八：0，1...7
    • D 十：0，1，...9
    • H 十六：0，1...F
  • 数制转化
    • r转十：权位展开
    • 十转r：
      • 整数部分：除以r取余数，余数从右至左排列
      • 小数部分：乘以r取整数，整数从左至右排列
    • 八/十六转二：
      • 一位八进制数对三位二进制数
      • 一位十六进制数对四位二进制数
    • 二转八/十六：
      • 整数：从右至左按三/四位分割
      • 小数：从左至右按三/四位分割
      • 不足补零
• 4.3数值的数字化 4.4计算机数值表示
  • 机器数&真值：计算机中的二进制数&+—表示的二进制数
  • 正负符号
    • 最高位0正1负
  • 4.4.1计算机码制及解决运算问题：引入编码
    • 实质：对带符号数的不同编码
    • 原码：负数 1|X|（0有两种方式）
      • 优点：简单直观，容易理解
      • 缺点：加法和减法运算较为复杂
    • 反码：负数 1[|X|取反]
    • 补码：负数 1[|X|取反加1]
    • 计算机中一律用 补码
      • 可以将符号位和数值位统一处理
      • 减法也可按加法处理
    • 溢出
      • 正溢出
      • 负溢出
      • 判断原则：加法的两个操作数的符号位相同，结果的符号位相反时，则出现溢出错误。如果操作数的符号位为1，则是正溢出，否则负溢出
    • 正数：都为本身
  • 小数
    • 计算机中小数点不占位置
    • 定点整数
      • 小数点隐含固定在机器数最右边；是纯整数
    • 定点小数
      • 小数点在符号位、数值位之间；是纯小数
    • 浮点数（指数形式）
      • （10为十进制…）
      • 尾数：d +-为数符（尾数位数决定数的精度）
      • 阶码：p +-为阶符（阶码位数决定数的范围）
      • （二进制）
      • 规格化数：尾数绝对值大于等于0.1且小于1，小数点位置唯一且固定
      • 机内存储格式（单精度32位）
    • 二进制数的算数运算和逻辑运算
    • 两正整数相加的负数--“溢出”；很大或很小的数用 浮点形式 存放
• 4.5字符的数字化（非数值数据在计算机编码表示(二进制)）
  • 字符编码
    • ascii码，128个字符
      • 48～57为0～9
      • 65～90为A～Z
      • 97～122为a~z
    • 一个ascii码由8个二进制位表示，最高位为0
  • 汉字编码
    • 国标码
    • 机外码
    • 机内码
    • 字形码
  • Unicode码
• 4.6声音的数字化
  • 概念：声波、周期T、振幅A、频率f
  • 模拟音频的数字化
    • 采样
    • 量化：相同采样频率下量化位数越大，采样精度越高，声音质量越好，信息存储量越大
    • 编码：将量化后的幅度值用二进制形式表示
  • 数字音频的技术指标
    • 采样频率*采样精度*声道数/8=字节数
  • 数字音频的文件格式
    • .wav:真实声音的二进制采样数据，文件较大
    • .mid：是数字音乐的国际标准，记录的是音符数字，文件小
    • .mp1/mp2/mp3:采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件
    • .ra:有较高压缩比，采用流媒体在网上实时播放
• 4.7图像的数字化
  • 概念
    • 图形：有点线等组成的有边界画面，文件中存放描述图形的指令
    • 图像：由图像设备输入的无边界画面，数字化后以位图形式储存
    • 列数*行数*像素的颜色深度/8*帧/秒=字节数
  • 图像的数字化
    • 采样：将二维图像转换成离散点的过程，实质是用多少个像素点描述图像，称为图像的分辨率，用“行*列”表示，分辨率越高，图像越清晰，存储量越大
    • 量化：在图像离散化后，将表示图像色彩浓淡的连续变化值离化为整数值的过程。把量化时所确定的整数值取值个数称为量化级数，也称为颜色深度。
    • 颜色深度
      • 黑白图：颜色深度为1；1白0黑
      • 灰度图：颜色深度为8，占一个字节
      • RGB：24位真彩色，2的24次方种颜色
      • 图像分辨率和像素位的颜色深度决定了文件大小
      • 列*行*颜色深度/8=图像字节数
      • 数字化后的图像数据量十分巨大，必须采用编码技术来压缩信息,这是图像传输与存储的关键
  • 图形图像文件格式
    • BMP和DIB：与设备无关的位图格式文件
    • GIF：256色以内，压缩比高与设备无关。Internet上重要格式之一，最大不超过64KB
    • JPEG：适用于处理256色以上、大幅面图像
    • WMF：位图与矢量图的混合体，Windows中许多剪贴画以改格式储存。广泛应用于桌面出版印刷