上篇理解了硬件和软件的概念,开始学习第二章,数据的表示和运算,这一章主要介绍的是文字,图片等信息是怎么在计算机上储存并且能显示的。还是先来理解一个基本重要的概念:我们所能看到的所有信息都是事先被标记成特定的一对一的符号从而代表并传达出该符号所代表的意思。有点绕口,我还是打比方吧,比如汉字,每个字你在小时候并不认识,它只代表不同的符号,但是你通过学习能够了解到每个汉字所对应的意思,就相当于你对每个汉字符号赋予了它的含义,就像英语单词也是一样的,对不同的字母组合赋予含义它就成了有含义的单词。

非数值信息在计算机中表示(所有信息数据都能被0和1在计算机上表示)(1)

通过这个原理我们就能理解,所有信息包括颜色,声音,图片等等都是可以被符号来标记的。图片把它放大很多倍,它就是由一个个颜色块组成,如果把不同颜色用12345这些不同的数字来一对一表示,那图片就可以理解为由不同的数字组合而成,我在计算机里面存储一张由数字组合而成的表,当我需要的时候,先把每个数字转化成对应的颜色,然后拼接起来就成了我要的图片。那为什么要把颜色转化为数字存储在计算机里面呢?先带着这个问题,说明另一个很重要的概念:任何我们现在在看到的信息都是可以被一层层转化最后由数字表示。上面说到的图片是这个例子,再举个更复杂的例子以便更深入理解。我们看到的视频,先把它分解为一张张超级快速播放的图片,再把每张图片分解为无数个颜色块,颜色是有限的,再对每种颜色赋予一个数字编号,那么数字就可以组成一个视频。理解这个概念非常重要,那就是所有信息都是可以被数字组合代表。

理解了上面的概念,再来解释为什么要把信息转化为数字在计算机上进行存储。计算机上信息的量是非常非常多的,信息种类也非常多,只有把每一种信息对应成物理标记才能把它进行存储。比如我光用嘴说数字1代表黄色,2代表绿色是没办法记录存储的,只有把它刻在石头上或者纸上才能记录存储。同样的我标记的1代表黄色,2代表绿色还要能被物理机器识别,因为机器需要自动把我记录的1转化为黄色呈现给我。所以必须要把复杂的信息先转化为简单的物理可以标记并识别的记号存储在小小的计算机里面。那既然信息都能被数字表示,那什么东西能够物理表示数字并被识别呢?不同形状的石头?不同长度的木头?都不是,因为数字是有10个符号的,把大量的信息转化为10种数字再通过计算机去识别并运算是很复杂的。而且10种物理状态的材料没有办法在计算机里面进行复杂运算,所以再把数字进行简化,把数字用0和1两个符号进行表示,再用一种有两个相反特性的材料代表0和1,这样所有信息都能被这种材料进行标记并存储。那怎么把数字用0和1两个符号表示呢?这就是后面会学的二进制。

非数值信息在计算机中表示(所有信息数据都能被0和1在计算机上表示)(2)

到这里,基本就理解了我们看到的所有信息为什么能最终用0和1来进行表示。而0和1就叫做计算机机器能进行运算的机器代码,也叫做机器码。

我们平时用到的数字都是十进制数字,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在这里表示数字的基数,所以称之为10进制数。同样的,以2作为基数的数据就是2进制数,比如10101这个二进制数,它代表的十进制数是什么了?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。这个运算规则其实只需要了解就行,能够明白数字是能通过有规则的运算最终得到一个对应的二进制数,意义就是任何一个数字能够被唯一的一个二进制数表示。到这里,第二章的主要理解部分就全部掌握了。

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