设计方案计算机的最开始目的是为了开展数值计算方法，计算机中最先表明的信息便是各种数字信息。伴随着运用的高速发展，如今计算机数据信息以不同方式发生，如：数据、文本、图象、声音和视频等。可是，在计算机内部结构，这些信息方式还是要以英文字母的方式储存与处理的。

根据使用数据对形形色色的信息按照一定的规则进行编写，最后转换为计算机便于识别信息，学习的过程称之为智能化编码。用少许简单的基本上符号，对很多繁杂多样化的信息开展一定的规律组成。

编码两大基本前提：

基本上符号的类型（比如二进制的“0”和“1”）

组成标准

当代计算机内部结构选用二进制符号开展信息编码。

1 计算机中数据的表示方式

任何一个二进制数N都能够表明为

N=S·2^E

在其中E是一个二进制整数，称之为数N的阶码，2为阶码的数量，S是二进制小数，称之为数N的末尾数。E和S可正可负。末尾数S表示数N的所有合理数据信息，阶码E指出该数字的小数位部位，表明数据库的尺寸范畴。

2 整数的表示

整数都是没有小数部分的整型数字。

比如：123、4、-56、0等等都是整数，而1.34则并不是整数。

计算机中整数的种类：

无符号整数：不区别正负极的反整数。

有符号整数：最高位表明正负极的整数。

2.1 整数的原码、反码和补码

2.1.1 整数的原码

所说原码要用一个数的最高位储放符号(0为正,1为负)，后续别的位与数字的真值同样的数指方式。

2.1.2 整数的反码

用最高位储放符号，并把原码的其他诸位逐位取反。反码的选值空间和时间原码同样且一一对应。

2.1.3 整数的补码

在补码表达方式中，正数的补码表明与原码同样，即最大符号位用0表明正，其他位为标值位。而负数的补码乃为它反码、并且在最少有效位加1而形成。

大家使用程序语言设计程序中常用的是数据库的原码，而信息在计算机里是以补码的方式存有的。

2.1.4 三种编码得比较

a 三种编码（原码、反码、补码）的最高位全是符号位。

b 真的数值气门，三种编码的符号位会用0表明，标值一部分与真值同样。即他们的表示方式是一样的。

c 真的数值负时，三种编码的符号位会用1表明，但标值的部分表明不尽相同，标值一部分存有这样的关系：补码是原码的“求反加1”(整数)，或是“求反未尾加1”(低)；反码是原码的“每一位求反”。

c 他们能够表述的数据范围基本一样。

差别：取决于对负值的表示方式各有不同。

2.2 整数算术运算的办法

以补码的方式进行计算。

3 实数的表示

实数带有整数部分小数部分数字的。

比如：1.23、3.4、0.56等等都是实数。

实数小数位部位不规律，因此称浮点型。这是不仅有整数还有小数的数，纯小数可以理解为实数的例外。

在计算机中选用浮点数表达方式(一般采用IEEE754规范)来描述实数。

3.1 实数的文件格式

为了能让表达方式的固定部分统一，科学计数法（用以十进制）和浮点数表达方式（用以二进制）都是在小数位左侧用了唯一的非零数码。这称之为规范性。

计算机表明实数时，只储存实数的三部分信息：符号，指数值，和末尾数（小数位左边的位）。小数位和指定一部分左边位1并没储存——他们都是暗含的。

比如，一个实数1000111.0101规范性后转变成为：2^6×1.0001110101，

在计算机中指出为：

符号——一个数的符号能用一个二进制位来储存（0或是1）。

指数值——指数（2的幂）界定为小数位移动个数。其能够为正也能够为负。余码表达方式（后边探讨）就是用来储存指数值位方式。

末尾数——尾数就是指小数位左边的二进制数。它界定了这一数字的精密度。末尾数是无符号整数储存的。

为了能让正的和负的整数都会成为无符号数储存，计算机一般采用余码系统软件。在余码系统内，应用一个正整数（称之为一个偏移）加到各个数字中，用以将他们同一挪到非负的一边。这一偏移数组长度是2^(m-1)-1，m是内存单元储存指数值大小。

如32位计算机的偏移：2^(m-1)-1＝2^(8-1)-1=127

3.2 实数的算术运算

实数（浮点型）还可以进行包含乘除法等在内的算术运算。我们只详细介绍加法和减法，由于乘法和除法是加法和减法的反复多次计算。

浮点型算术是同一个处理方式。流程如下所示：

a 检测符号，假如符号同样，求和其值，结论符号和他们同样。假如符号不一样，较为平方根，平方根大一点的减掉小一点，结论符号取绝对值大的一方。

b 挪动小数位，使二者级别同样。换句话说，当级别不相同，标值小的一方将小数位偏移，但使得值不会改变。

c 将转换后标值开展加减运算（包含整数和小数部分）。

4 标识符编码

伴随着当代计算机使用的深层次，计算机不仅开展计算机的应用，事实上更大量工作就是用以解决大家日常工作生活中最经常所使用的信息方式，也就是我们常说的非数值型数据，包含规范字、逻辑性语言表达、视频图像等其他标值信息。这就需要为计算机找到一种有效的方法来表现这种信息。

计算机中用了不同类型的编码来描述和储存数据、文本符号、响声、图片和图象（短视频）信息。

编码（或编码）一般指一种在人与设备之间信息转化的系统软件（管理体系）。编码是许多人结合实际逐渐造就的一种用较小的符号来表现较繁杂信息的表示方式。

4.1 ASCII码

标识符是是非非数值型数据的前提，标识符与字符串数组信息是计算机选用得数最多的非数值型数据。使用计算机的过程当中，大家必须运用标识符与字符串数组程序编写、表明文本以及各类信息，便于与计算机相互交流。为了能让计算机硬件配置可以识别解决标识符，一定要对标识符按一定标准用二进制开展编码，促使系统中的每一个英文字母有唯一的编码；文字中还存在着数据和标点符号符号，因此也必须要有它们编码。

1）ASCII码是采用较多和最常见的标识符编码，即国外信息互换标准代码(American standard code for Information Interchange)。

2）ASCII码有7位码和8位码两种方式 。

3）7位ASCII码：用七位二进制数开展编码的，能够表明128字符，最高位恒为0。

4）8位ASCII码：用8位二进制数开展编码，能够表明256种标识符；当最高位恒为0，与7位ASCII码同样，称之为基本上ASCII码；当最高位为1时，产生扩大ASCII码，世界各国一般把该码做为该国语言的表达字符代码。

5）数字键盘的数码科技0~9、52一个大、小写字母英语字母A ~Z、a ~z、32个标点符号符号、计算符号、专用型符号和34个控制符，选用7位ASCII码编码。

4.2 中国汉字编码

中国汉字都是标识符，与西文字符较为，中国汉字数量多，字型繁杂，多音字多，这给中国汉字在计算机的内部储存、传送、互换、键入、导出等产生了一系列的难题。为了能够直接用西文规范数字键盘中国汉字，也必须为汉字设计对应的键入编码，以满足计算机解决文字的必须。

中国汉字信息所涉及到的编码：

4.2.1 中文输入编码

中文输入一般有数字键盘、语音录入、手写功能等手段，都有一定的优点和缺点。数字键盘方法：将每一个中国汉字用一个或几个英文键表明，这类表明方式称之为文字的“键入编码”。

中文输入编码的类型：

数据编码：如电报码、区位码等。特性：难以记忆力，不容易营销推广；

字读音编码：如拼音码等。特性：简单易学的，但重码多；

字型编码：如五笔字型、表形码等。特性：连码少，键入快，但不容易把握；

形音编码：如自然码、迅速码等。特性：标准简易，连码少，但不容易把握

4.2.2 国际码和区位码

1980年在我国出台了《信息互换用中国汉字编码字段名基本上集》编号为GB2312-80，是国家规定用以中国汉字信息解决所使用的编码根据，这类编码称之为国标码。在国标码的字段名一共精选了6763个常用字和682个非中国汉字标识符（图型、符号），当中一级中国汉字3755个，以汉字拼音为序排序，二级中国汉字3008个，以部首偏旁开展排序。

所有汉字标识符用2个字节数表明，高字节主要分为94县市（01-94区），低字节分成94个位数（ 01 -94位）， 中国汉字所属的区号和位号一同组成该文字的区位码，区位码为十进制。

非中国汉字图型标识符排到01—-15区；

一级中国汉字排到16—55区；

二级中国汉字排到56—87区；

例:“中” 电话区号54、位号48 ，区位码为5448

“国” 电话区号25、位号90，区位码为2590

国标码的变换：将文字的区位码表明成16进制，再加上2020H。

即：国标码=(区、位码)16 2020H

4.2.3 机内码

文字的机内码是计算机系统软件内部结构对中国汉字开展储存、解决、传送统一应用的编码，也称为汉字编码。汉字编码是和ASCII相对应的，用二进制对汉字所进行的编码。

一般用2个字节来储放汉字的编码，即双字节字段名（double-byte character set，通称DBCS）

4.2.4 矢量素材、点阵导出导出码

矢量素材方法储存是指叙述字体的轮廊信息内容。

点阵应该是汉字字型通过点阵智能化后一串二进制数，也称为汉字字形码或点阵字。

一般表明用16×16点阵，打印出用24×24、32×32、48×48等点阵。

点阵越大，打印出的字越漂亮，但占用的储存空间也就越大.

4.2.5 汉字整个的处理方式

4.3 Unicode码

尽管ASCII码在标识符编码行业占有首要影响力，但现在别的更具有可扩展性的编码也变得越来越普及化，这种编码可以表明各种语言的档案文件。其中之一是Unicode，是由硬件配置及app的好几家核心生产商一同研发的，并迅速获得测算界的大力支持。

Unicode码选用唯一的16位模式来描述每一个符号。因而，Unicode由65536个不同类型的位模式构成——足够表明用中文、日文与希伯来文等语言表达书写的档案文件，乃是Unicode比照ASCII码最大的优点。

Unicode即统一码，又被称为万国表码，是一种以达到跨语言表达、混合开发开展文本转换、处理要求为目地定制的电脑中标识符编码。为每一种语言表达中的每一个标识符制定了统一而且唯一的二进制编码。Unicode的编码的方式和ISO10646的通用字元集（也称通用性字段名）定义相匹配，应用16位编码室内空间。其实就是每一个标识符占有2个字节。

针对中文来讲，Unicode16编码里边早已包括了GB18030里边的全部汉字（27484个词）

Unicode拓展自ASCII字元集。其应用16位元编码，并可扩展性到32位，这使Unicode能够表明世界上所有的撰写语言表达中会用於计算机通信的字元、象形字和其它符号，这使得具有将会成为ASCII的替代品。

UTF-8 便是在网络上应用最广泛的一种 Unicode 的控制方式。别的控制方式也包括 UTF-16（标识符用两个字节或四个字节表明）和 UTF-32（标识符用四个字节表明），但是在网络上基本不用。重复一遍，这儿的联系是，UTF-8 是 Unicode 的控制方式之一。

UTF-8 最大的一个特性，便是它是一种拉长的编码方法。它可以用1~4个字节表明一个符号，针对不同的符号而改变字节长短。

UTF-8 的编码标准非常简单，仅有二条：

1）针对单字节的符号，字节的第一位设成0，后边7位给这个符号的 Unicode 码。所以对于英文字母，UTF-8 编码和 ASCII 码是一样的。

2）针对n字节的符号（n > 1），第一个字节前n位都设为1，第n 1位设成0，后边字节前二位一律设成10。剩下来的并没有提到的二进制位，均为这一符号的 Unicode 码。

5 静态数据图象编码

静态图好像与动态图像相对应定义，专业指每幅的图型。是电子计算机广泛使用的一种关键信息内容方式。

电子计算机表明静态数据图象的两种形式：

图像文件

矢量图片

因为静态数据图像数据涉及到的内容丰富、并且其信息内容具有一定的规律性，因而一般不选用立即编码的形式对它进行编码，只是常常选用一些压缩算法来描述图像数据。

5.1 图像文件

位图文件表明图像的办法中，图象被分为像素矩阵，又称点阵，每一个清晰度是一个小一点。清晰度大小在于屏幕分辨率。

把图象分为清晰度以后，每一个清晰度被取值为一个位模式。方式尺寸合值在于图象。

比如：对于一个只有黑白点所组成的图象（比如旗盘），一个1位模式已足够表明一个清晰度。0方式表明黑清晰度，1方式表明白清晰度。如果使用8位，才能够表明256种色信息内容。

位图文件的最基本编码文件格式为BMP（bitmap的简称）文档。BMP是一种与硬件配置不相干的图像文件格式。

标识位图文件（TaggedImageFileFormat，缩写为TIFF）文件格式是图象行业领域应用较广泛一种编码方式，主要是用于储存图片和艺术图对图像分辨率要求高的平面图图象。而且也是位图文件格式一种。

位图文件图像文件信息方式中，容积很大，对计算机储存和传递都造成很大的压力。

静态数据位图文件信息内容具有一定的规律性，在确保其基本资料恰当前提下，可以稍微根据一定的优化算法变小位图文件大小。

为了能储存和传送数据，在保留原来具体内容条件下，变小所涉及数据库的尺寸是有帮助的（有时候也是很重要的）。这一技术性称之为数据编码。数据编码计划方案有两种。一类是无损压缩，一类是有损压缩。

无损压缩：指缩小后信息内容表达出来的品质并没有降低，仅仅图片大小减少。

有损压缩：所指危害信息内容表述品质前提下，为增加缩小高效率，尽量减少文件信息尺寸。

5.2 矢量图片

图像文件表达方式存在的不足是，一幅特定图象选用精准位模式表明后，务必储存在计算机中。接着，如果要重新规划图象大小，就必须要更改清晰度大小，这将会屏幕抖动状况。

矢量图片表明方式并不是储存位模式，它是把图象转化成一些曲线图和直线的组成，在其中每一曲线图或平行线由公式表明

当图象要表明或打印时，将图象尺寸做为键入发送给系统软件。系统软件重新定位图象大小并且用同样的公式计算绘制图象。

每一次调节矢量图片时，电子计算机将制图公式计算再次估计一次，并依据新公式计算绘制图象，因为再次估计公式计算地计算量远远小于调节清晰度，因而能有效防止屏幕抖动状况。

6 可视化数据的编码

伴随着计算机使用的深层次，其所涉及到的信息内容类型也变得越来越普遍，不但包括静态信息，也广泛使用例如响声、动漫、影象等信息报告。

计算机中信息报告按表达方式能够概括为两大类：

声频信息内容

视频信息

6.2 声频数据的编码

声频编码方法也有非缩小编码和压缩编码两大类，缩小编码又分有损压缩和无损压缩二种。最基本的声频编码是PCM（PulseCodeModulation，单脉冲编码调配）方法

PCM优缺点：

优势：处理过的声频信息内容音色不错

缺陷：文档容积比较大

MP3（MPEGAudioLayer-3）是当前更为盛行的音频压缩编码文件格式，是MPEG1的衍化编码计划方案。MP3能做到12:1的空气压缩比并维持音色基本上可接受

6.2 视频信息的编码

图片是每幅图象在时间上的持续表明，属于典型的动态性基本数据类型。

动态图片的前提是前边探讨完的静态数据每幅图象，在这儿称之为帧。动态性压缩视频的基础知识便是在每幅压缩算法的前提下，再根据帧与帧中间相关性，开展进一步缩小。

最影响很大短视频编码理论是MPEG（MovingPicturesExpertsGroup，动态图像专家团），是属于国际标准化组织（ISO/IEC）。MPEG规范主要包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21等五个。

MPEG标准化的压缩视频编码技术性关键运用了具备运动补偿的帧间缩小编码技术性以减少时长信息冗余，运用DCT技术性以减少图象空间信息冗余，运用熵编码即在信息表示层面减少了统计分析信息冗余

7 计算机中数据、文本、图象、声音和视频内容表明与编码