第1章1.2 数字技术基础new.ppt

1.2 数字技术基础 1.2.1 比特 1.2.2 比特与二进制数 1.2.3 信息在计算机中的表示 1.2.4 比特的运算 1.2.5 小结 当代电子信息技术的基础： 微电子与通信（光纤）技术（§1.3和§4.1） 数字技术： 用0和1两个数字来： 表示、处理、存储和传输一切信息的技术。 1.2.1 信息的基本单位 ——比特(bit) 什么是比特？ 比特（bit，binary digit的缩写）中文翻译为“二进位数字”、“二进位” 或简称为 “位” 比特只有 2 种取值：0和1，一般无大小之分 如同DNA是人体组织的最小单位、原子是物质的最小组成单位一样，比特是组成数字信息的最小单位 数值、文字、符号、图像、声音、命令······都可以使用比特来表示，其具体的表示方法就称为“编码”或“代码” 用比特表示信息 每个西文字符用8个比特表示； 每个汉字至少16个比特表示； 图像、声音和视频则需要更多的比特才能表示。 例 用比特表示图像 什么是字节？ “字节”（Byte，Binary term的缩写）用大写字母“B”表示），是一种稍大些的数字信息的计量单位。 1Byte=8bit 比特在计算机中如何表示？ 在计算机中表示与存储二进位的方法： 电路的高电平状态或低电平状态(CPU) 电容的充电状态或放电状态(RAM) 两种不同的磁化状态(磁盘) 光盘面上的凹凸状态(光盘) ··· 例1：CPU内部比特的表示 CPU内部通常使用高电平表示1，低电平表示0 磁盘表面微小区域中，磁性材料粒子的两种不同的磁化状态分别表示0和1 例3：CD/DVD盘片上比特的表示 2、比特在计算机中如何存储？ 存储(记忆)1个比特需要使用具有两种稳定状态的元器件，例如：开关、灯泡等。 比特在内存RAM中的存储 用电容器存储二进位信息：当电容的两极被加上电压，它就被充电，电压去掉后，充电状态仍可保持一段时间，因而1个电容可用来存储1个比特 比特在辅助存储器中的存储 磁盘：利用磁介质表面区域的磁化状态来存储二进位信息 存储容量的计量单位 1个字节（byte，用大写B表示）＝ 8个比特 计算机内存储器容量的计量单位： KB: 1 KB=210字节=1024 B （千字节） MB: 1 MB=220字节=1024 KB（兆字节） GB: 1 GB=230字节=1024 MB（吉字节、千兆字节） TB: 1 TB=240字节=1024 GB（太字节、兆兆字节） 外存储器容量经常使用10的幂次来计算： 1MB＝103 KB ＝1 000 KB 1GB＝106 KB ＝1 000 000 KB 1TB＝ 109 KB = 1 000 000 000 KB 现 象 原 因: 不同进位制前缀的使用场合 内存、cache、半导体存储器芯片的容量均使用二进制前缀： 512MB的内存条（ 1M＝220 ） 256KB 的cache（1K＝ 210 ） 文件和文件夹的大小使用二进制前缀 频率、传输速率等使用十进制前缀： 主频 1GHz（1G＝109） 传输速率 100Mbps（1M＝106） 外存储器（硬盘、DVD光盘、U盘、存储卡）容量： 厂商标注的容量使用十进制前缀 操作系统显示的容量使用二进制前缀 解决方案：使用两种不同的前缀符号 已经采用IEC建议符号的有： Mozilla Firefox，BitTornado，Linux，以及其他一些GNU自由软件 尚未采用IEC建议符号的有：微软公司 3、比特的传输 信息是可以传输的，信息只有通过传输和交流才能发挥它的作用 在数字通信技术中，信息的传输是通过比特的传输来实现的 近距离传输时：直接将用于表示“0/1”的电信号或光信号进行传输（称为基带传输），例如： 计算机读出或者写入移动硬盘中的文件 使用打印机打印某个文档的内容 远距离传输或者无线传输时：需要使用调制技术（参见第4章第1节） 比特的传输速率 传输速率表示每秒钟可传输的二进位数目，常用单位是： 比特/秒(b/s)，也称“bps”。如 2400 bps(2400b/s) 千比特/秒(kb/s)，1kb/s=103比特／秒=1 000 b/s 兆比特/秒(Mb/s)，1Mb/s=106比特／秒=1 000 kb/s 吉比特/秒(Gb/s)，1Gb/s=109比特／秒=1 000 Mb/s 太比特/秒(Tb/s)，1Tb/s=1012比特／秒=1 000 Gb/s 1.2.2 比特与二进制数 不同进位制数的表示和含义 “数”是一种信息，它有大小（数值），可以进行四则运算 “数”有不同的表示方法。日常生活中人们使用的是十进制数，但计算机使用的是二进制数，程序员还使用八进制和十六进制数，它们怎样