试论计算机信息数字化表示问题

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【摘 要】信息的数字化表示，也称信息的编码，信息只有转换成二进制代码才能被计算机识别和利用，计算机如何认识和存贮信息的，对于初学者来说是有一定难度的，因为这些内容很抽象，难理解。本文从简明的电子电路来类比信息如何数字化，能更好地帮助学生直观形象地理解具体意义。

【关键词】信息的数字化；二进制代码；ASCII码；汉字编码集

信息时代几乎一切信息都要转换成数字，才能用计算机和通信技术进行传播和交流。用数字表示各种信息，叫做信息的数字化表示，也叫信息的编码。本人从事多年的信息技术教学工作，为了帮助学生更好的理解这方面内容，在教学过程中把握好内容上的巧妙设计，把抽象变形象直观就好了，本文就这一问题从三个方面谈谈信息的数字化。

一、计算机对数字的识别

计算机只是一套由各类电子元件（如晶体三极管、晶体二极管、电阻、电容、各种集成电路等）构成的硬件系统和软件系统组成的电子设备。其实计算机本身并不认识数字，对于硬件来说只有电容的充电放电动作，电位的高低状态，晶体管的截止导通状态，脉冲电位的低高状态等。也就是计算机只知道两种状态，如一盏灯泡的亮与不亮。只是人为地把有电压时用1来表示，无电压时用0来表示，下面通过发光电路来类比说明数字1和0在计算机中的表示形式：

（一）一条电路表示的数字。

现在我们用一条电路中有一盏灯泡来说明，这盏灯泡有两种状态，发光与熄灭，通过发光与熄灭两个状态来表示两个数字，发光这个状态时就代表数字1：熄灭这个状态时就代表数字0。那么一盏灯泡它就能存贮两种意义，一种意义表示数字1.一种意义表示数字0。当我们看到灯泡亮时，就联想到这时电路中存贮了数字1，灯泡不亮时就联想到这时电路中存贮了数字0。

（二）两条电路表示的数字。

我们现在知道在一条电路中有两种状态，通电时表示数字l，不通电时表示数字0。那么两条电路可表示几种状态呢？假如两盏灯泡左右排列，当右灯泡在熄灭状态时，左灯泡有两种状态一是发光一是熄灭；当右灯泡在发光状态时，左灯泡也有两种状态一是发光一是熄灭；那么通过两盏灯泡的发光或熄灭能组合出四种状态，这样一来两条电路就能存贮四个数字，00、01、10、11。

（三）N条电路表示的数字。

在两条电路中能表示四种状态，可存贮四种数字00、01、10、II。由此可以计算得到每增加一条电路，数字的存贮能力即为原来的的2的倍数。即：一条电路存贮能力为21、两条电路存贮能力为2：、N条电路存贮能力为2N。例如八条电路，当电路都断开时，八盏灯全熄灭状态，表示的数字为00000000；当电路都接通时，八盏灯全在发光状态，表示的数字为11111111；当奇数电路都断开，偶数电路都接通时，表示的数字为10101010；当偶数电路都断开，奇数电路都接通时，表示的数字为01010101；通过电路断开和导通的各种组合，就能表示出灯泡不同发光状态的不同形式，从而表示出不同数字，对于这八条电路就能表示出28=256种数字。

二、二进制数在计算机中的应用

在计算机里数据是用0和1两个数来表示的，也就是各种数据是用0和1来组成的。这种用0和1来进行计数的方法称之为二进制计数形式，在计算机中很容易被实现，即与各种电子元器件的本身运行的两种状态特征相对应。而在人们的日常生活中，习惯使用的是十进制数。

为了区别数的进制.通常用一个下标来表示数的进制。如：（1000）2表示二进制数；（1000）lo表示十进制数。

（一）二进制数。

在十进制数中基数是10，有1、2、3、4、5、6、7、8、9、0十个数字符号，并按照“逢十进一”规则组成，十进制是一种位置记数法。在二进制中，二进制数基数是2，有0和1两个数字，和十进制一样也是位置记数法，二进制数的运算与十进制数运算相比则是“逢二进一”。

0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10

（二）二进制数与十进制数的互相转换。

1、二进制数转换为十进制数是将二进制数按权展开求和。如把11011.01（z）转换为十进制数

11011.01 （2）=lx24+ 1x23+0x22+ lx2l+lx20+0x2-l+lx2-2=16+8+0+2+1+0+0.25=27.25

即：llOll.01cz）=27.25（lo）

2、十进制整数转换为二进制数：把一个十进制整数转换为二进制数，是将这个十进制整数一次又一次地被2除，得到的余数（从最后一次的余数写起）就是用二进制表示的数。对于小数部分就用基数2连续去乘它，直到乘积的小数部分等于“0”为止。如把十进制数123.75转换为二进制数：

整数部分 小数部分

2=61……1 0.75×2=1.5……1

61/2=30……1 0.5×2=1……1

30/2=15-0

7/2=3……1

3，2=l……1

1/2=0……1

即123.75（10）=1111011.11（2）

三、数值、字符及汉字编码

信息有数值信息和文字、声音、图像、动画等非数值信息，在计算机里都是用0和l的不同组合来表示的，这种0和1的不同组合，称为二进制代码。二进制代码可以根据人们的不同需求来确定。如ASCII码（美国信息交换标准码）是用7位二进制代码来表示的，可以表示128个字符。在ASCH码表中有94个字符和34个控制符代码，例如大写字母、“A”它的二进制编码是1000001。

汉字编码，GB2312-80规定每个汉字用2个字节的二进制编码，每个字节最高位为0，其余7位用于表示汉字信息，国家标准汉字编码集（GB2312-80）共收集和定义了7445个基本字符，共有6763个汉字，682个拉丁字母、俄文字母、汉语拼音字母、数字和常用符号等。例如：汉字“啊”的国标码的2个字节的二进制编码是00110000B和0010000IB。

在信息的数字化表示教学中通过上面几个方面的介绍，可以在学生头脑中初步建立起一个信息在计算机中的数字化表示模型。如何把信息转换成数字在计算机中进行处理，让学生由一个从直观到理念上的转变，为今后进一步学习打下良好的基础。