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非數值信息在計算機中表示
非數值信息在計算機中表示
更新时间:2025-04-26 14:06:17

上篇理解了硬件和軟件的概念,開始學習第二章,數據的表示和運算,這一章主要介紹的是文字,圖片等信息是怎麼在計算機上儲存并且能顯示的。還是先來理解一個基本重要的概念:我們所能看到的所有信息都是事先被标記成特定的一對一的符号從而代表并傳達出該符号所代表的意思。有點繞口,我還是打比方吧,比如漢字,每個字你在小時候并不認識,它隻代表不同的符号,但是你通過學習能夠了解到每個漢字所對應的意思,就相當于你對每個漢字符号賦予了它的含義,就像英語單詞也是一樣的,對不同的字母組合賦予含義它就成了有含義的單詞。

非數值信息在計算機中表示(所有信息數據都能被0和1在計算機上表示)1

通過這個原理我們就能理解,所有信息包括顔色,聲音,圖片等等都是可以被符号來标記的。圖片把它放大很多倍,它就是由一個個顔色塊組成,如果把不同顔色用12345這些不同的數字來一對一表示,那圖片就可以理解為由不同的數字組合而成,我在計算機裡面存儲一張由數字組合而成的表,當我需要的時候,先把每個數字轉化成對應的顔色,然後拼接起來就成了我要的圖片。那為什麼要把顔色轉化為數字存儲在計算機裡面呢?先帶着這個問題,說明另一個很重要的概念:任何我們現在在看到的信息都是可以被一層層轉化最後由數字表示。上面說到的圖片是這個例子,再舉個更複雜的例子以便更深入理解。我們看到的視頻,先把它分解為一張張超級快速播放的圖片,再把每張圖片分解為無數個顔色塊,顔色是有限的,再對每種顔色賦予一個數字編号,那麼數字就可以組成一個視頻。理解這個概念非常重要,那就是所有信息都是可以被數字組合代表。

理解了上面的概念,再來解釋為什麼要把信息轉化為數字在計算機上進行存儲。計算機上信息的量是非常非常多的,信息種類也非常多,隻有把每一種信息對應成物理标記才能把它進行存儲。比如我光用嘴說數字1代表黃色,2代表綠色是沒辦法記錄存儲的,隻有把它刻在石頭上或者紙上才能記錄存儲。同樣的我标記的1代表黃色,2代表綠色還要能被物理機器識别,因為機器需要自動把我記錄的1轉化為黃色呈現給我。所以必須要把複雜的信息先轉化為簡單的物理可以标記并識别的記号存儲在小小的計算機裡面。那既然信息都能被數字表示,那什麼東西能夠物理表示數字并被識别呢?不同形狀的石頭?不同長度的木頭?都不是,因為數字是有10個符号的,把大量的信息轉化為10種數字再通過計算機去識别并運算是很複雜的。而且10種物理狀态的材料沒有辦法在計算機裡面進行複雜運算,所以再把數字進行簡化,把數字用0和1兩個符号進行表示,再用一種有兩個相反特性的材料代表0和1,這樣所有信息都能被這種材料進行标記并存儲。那怎麼把數字用0和1兩個符号表示呢?這就是後面會學的二進制。

非數值信息在計算機中表示(所有信息數據都能被0和1在計算機上表示)2

到這裡,基本就理解了我們看到的所有信息為什麼能最終用0和1來進行表示。而0和1就叫做計算機機器能進行運算的機器代碼,也叫做機器碼。

我們平時用到的數字都是十進制數字,比如684就代表6乘以10的二次方加上8乘以10的一次方加上4乘以10的0次方。10在這裡表示數字的基數,所以稱之為10進制數。同樣的,以2作為基數的數據就是2進制數,比如10101這個二進制數,它代表的十進制數是什麼了?1×2的四次方加上0×2的三次方加上1×2的二次方加上0×2的1次方加上1×2的0次方就是21。這個運算規則其實隻需要了解就行,能夠明白數字是能通過有規則的運算最終得到一個對應的二進制數,意義就是任何一個數字能夠被唯一的一個二進制數表示。到這裡,第二章的主要理解部分就全部掌握了。

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