下表包含以二进制数形式表示的值0到9。这些数字的顺序是随机的。重写数字列表，使它们按从0到9的顺序排列。 找一个小伙伴配对活动，或加入两个小组进行活动。将上面活动表格中的每个二进制数写在单独的卡片上。把卡片混在一起，面向你的伙伴摊开。现在给你的伙伴设置一些挑战。 指着一张卡片，让你的同伴告诉你这张卡片的十进制值。 随机挑选三张卡片，让你的伙伴按数字大小顺序排列。 让你的伙伴选两张加起来和等于6的卡片（或者选另一张）。 1. 将二进制数字1001转换成十进制数。 2. 字节是什么？将11001011字节转换为十进制数。 3. 看看这个二进制数：00100010。解释为什么第6列中的1与第2列中的1有不同的值。 4. 解释以2为基数是什么意思。本课中 你将学习： 如何做简单的二进制加法； 二进制相加时溢出意味着什么。 当数字数据以值的形式存储时，它就可以用于计算。例如，你在本课程中使用过电子表格。当你在电子表格单元格中输入一个公式，如=A3+B3时，你的计算机将执行二进制加法。你也在第1册～第6册中学习了编程。当你的计算机在屏幕上移动一个角色时，它会使用二进制加法来计算一个新的位置。 在本节课中，你将学习如何使用二进制进行简单的加法运算。 十进制的简单加法 用与十进制相同的方法做二进制加法。在学习二进制加法之前，为帮助你理解，先介绍一个十进制加法的例子。 如果你把加法放在一个像右边那样的表格中，就更容易理解这些数字相加时发生了什么。你使用表中的前两行来表示要相加的数字，用下面的一行来记录和，可以使用阴影行来保存需要进位的任何值。 例子：十进制加法 在本例中，你将把262和174两个数字相加。做加法的时候，你把每一列的数字从右到左相加，然后把总和记下来。 步骤1：添加1s（个位）列，将2和4相加。把这个和看成06。后面进行二进制加法时，这将帮助你理解。 在表中写上06。在10s（十位）列的“进位”行输入0。在1s列的“和”行中输入6。 步骤2：对10s列做加法，这一列的数字加起来等于13。在100s（百位）列的“进位”行输入1。在10s列的“和”行输入3。 步骤3：对100s列做加法，这一列的数字加起来等于04。没有可进位的。在100s列的“和”行中输入4，这就完成了加法运算。 262 + 174 = 436 绘制前面示例中使用的表。用它完成729和252的加法运算。 二进制加法 用同样的方法将两个二进制数相加。二进制数加法似乎比较困难，因为你对二进制数不是很熟悉。有4条规则可以帮助你做二进制加法。 可以使用这些规则将任意两个二进制数相加，把这两个数字的对应位上下对齐，从1s列中的数开始（在右边）。往下看这一列，你看到了什么？它将是以下三种情况之一： 0 + 0 二进制加法的规则会告诉你答案。写出答案和进位。 现在看下一列（2s列），向下查看这一列，包括进位，你看到了什么？和之前一样的三种情况。由于进位的原因，还有另一种情况： 1 + 1 + 1 写下答案和进位。对每一列执行同样的操作，直到完成所有列的加法。 你会在下一页看到一个示例。 其他类型的内容 数字值使用二进制数字系统存储在计算机内。但是其他类型的内容呢？例如： 文字； 图片； 声音。 所有这些类型的内容都必须转换成数字，然后计算机可以使用二进制数字系统存储这些数字。 在本单元的其余部分中，你将学习计算机如何将文本、图像和声音存储为数值。 使用ASCII码存储文本 文本字符包括字母表中的字母、标点符号和其他可以在标准键盘上输入的字符，如空格和数学符号。 计算机使用数字代码来表示这些文本字符。几乎所有的计算机都有一个通用代码，它被称为ASCII（ask-ee）。这是小写字母a到g的数字编码。大写字母使用不同的编码。 计算机是如何使用ASCII码的 当你按下键盘上的一个键时，它会向处理器发送一个信号。信号根据你在键盘上选择的字符而变化。 当处理器接收到信号时，它使用ASCII码存储字符。它存储二进制数。例如，字母a被存储为二进制数01100001，字母b被存储为二进制数01100010，以此类推。 每个ASCII码恰好占用1字节（8位）。 其他类型的内容 数字值使用二进制数字系统存储在计算机内。但是其他类型的内容呢？例如： 文字； 图片； 声音。 所有这些类型的内容都必须转换成数字，然后计算机可以使用二进制数字系统存储这些数字。 在本单元的其余部分中，你将学习计算机如何将文本、图像和声音存储为数值。 使用ASCII码存储文本 文本字符包括字母表中的字母、标点符号和其他可以在标准键盘上输入的字符，如空格和数学符号。 计算机使用数字代码来表示这些文本字符。几乎所有的计算机都有一个通用代码，它被称为ASCII（ask-ee）。这是小写字母a到g的数字编码。大写字母使用不同的编码。 计算机是如何使用ASCII码的 当你按下键盘上的一个键时，它会向处理器发送一个信号。信号根据你在键盘上选择的字符而变化。 当处理器接收到信号时，它使用ASCII码存储字符。它存储二进制数。例如，字母a被存储为二进制数01100001，字母b被存储为二进制数01100010，以此类推。 每个ASCII码恰好占用1字节（8位）。 制作一个ASCII表。 a. 复制课本里的ASCII表。 b. 扩展表以显示从a到z的整个字母表。 c. 向表中添加一列以显示每个字符的二进制数。 使用ASCII表。 用十进制的ASCII码写下你名字的拼音。 用二进制的ASCII码写下你名字的拼音。 存储其他字符 你已经使用ASCII来表示从a到z的小写字母。ASCII也可以用于存储大写字母和其他键盘符号，如标点符号。 下表显示了一些常见键盘字符的ASCII码。 a. 复制并完成上面的ASCII表以显示三个键盘字符的二进制代码。 b. 下面是一个用十进制ASCII码表示的信息。请说明其内容。 101 118 101 114 121 032 099 111 109 112 117 116 101 114 032 117 115 101 032 116 104 105 115 032 099 111 101 c. 下面是一个用二进制ASCII码表示的信息。请说明其内容。 01111001 01101111 01110101 00100000 01110111 01101001 01101110 数字的ASCII码 从0到9的数字也有ASCII码。数字的ASCII码与其数值是不相同的。 计算机可以使用ASCII码存储一个数字或作为一个数字值。不同类型的软件以不同的方式存储数字。 如果你在文字处理文档中输入数字39，计算机就会存储3和9的ASCII码，你不能用文字处理程序进行计算。 如果你在电子表格中输入数字39，计算机将存储数字值39，你可以使用电子表格进行计算。 复制并完成数字表，以显示从0到9的所有数字的ASCII码。 ASCII的一个问题 ASCII只有256个字符。ASCII最初是用来将英语转换为二进制的。然而，世界各地的人们都需要用自己的语言使用计算机。 1991年发明了一种改进的编码，叫作Unicode。Unicode中大约有110000个字符，当然ASCII码包含在其中。Unicode有阿拉伯语、汉语、日语以及其他许多语言的字符编码。 ASCII使用一字节来存储每个字符的代码。单字节可以容纳的最大字符数是256。 Unicode使用多字节来存储字符。两字节连在一起可以容纳65000个字符。连在一起的三字节可以容纳将近1700万个字符。 找一个小伙伴配对练习。用ASCII码写一条短信，大约10个字符，没有标点符号。把你的信息给你的伙伴，让他去解码。合作检查你是否已经正确地对每条消息进行编码和解码。 搜索Web找到一个完整的ASCII字符编码表，确保表中包含二进制代码，看看大写字母和小写字母的ASCII码，解释它们的不同之处。 1. 当24被存储为： a. 二进制值 b. ASCII码 它们分别是什么样子的？ 2. 当你在键盘上输入一个字符时，什么数据被发送到计算机？ 3. 为什么ASCII码不能超过256个字符？ 4. 使用Unicode代替ASCII有什么好处？ 本课中 你将学习： 图像如何转换成数字数据； 音频如何转换成数字数据。 你在计算机上存储的一切内容都必须以数字数据的形式存储。在上一课中，你学习了数字和文本是如何作为数字数据存储的。图像、声音和视频也要被转换成二进制，以便计算机能够存储和使用它们。 数字图像 当你在计算机屏幕上看一张照片时，它看起来就像真实世界一样。事实上，这是一幅由称为像素的小正方形组成的图像。像素（pixel）这个词是“图像元素”（picture element）的缩写。 像素被组织成行和列的网格。图片就像一个电子表格，但是单元格包含的是颜色而不是数字。每一像素存储一种颜色。 像素非常小，肉眼无法看到单个的正方形。你的大脑将不同的颜色混合在一起，创造出一个逼真的图像。以这种方式创建的图像称为位图。你在计算机屏幕上看到的大多数图像都是位图。 计算机使用的每种颜色都有自己的二进制代码。计算机使用颜色码表将每一像素的颜色转换成二进制码。 示例1：存储两种颜色 在一个8×8像素的正方形网格上创建了一个简单的图像。图像只用了两种颜色：黑色和白色。计算机存储每一像素所需的所有信息都可以存储在一个位中。 如果像素是白色的，计算机在位中存储一个1。如果像素是黑色的，计算机存储一个0。计算机可以用一字节存储这幅简单图像中每一行所需的所有信息。信息是这样的： 11100111 11100111 11011011 00000000 11100111 10000001 00111100 01111110 绘制一个8×8像素的空白网格。重建存储在下面的数字数据中的图像。从左上角到右下角。1是白方块，0是黑方块。 11111111 11100011 11011101 10101010 10111110 10100010 11011101 11100011 多种颜色的图像 大多数图像使用多种颜色。在示例1中，一个位用来存储关于像素颜色的信息。一个位只能存储两个值。为了存储更多的颜色，计算机使用更多的位。 示例2：存储更多的颜色 在这个例子中，计算机使用两个位存储单个像素的颜色信息。使用两个位意味着可以使用4种颜色编码：00、01、10和11。在这个例子中，用于存储颜色的代码是：00=黑色，01=红色，10=蓝色和11=白色。方法与示例1相同。使用更多的位意味着你可以在图像中使用更多的颜色。 真彩色 本课的例子是简单的图像，只是用来解释图像如何存储为数字数据。对于大多数图像，计算机使用多个位来存储颜色信息。 对于像图标和表情符号这样的简单图像，计算机使用一字节（8位）存储颜色信息。一字节可以存储256种不同的颜色。 照片需要超过256种颜色才能看起来逼真。计算机使用一种叫作真彩色的方法存储关于照片的数字数据。真彩色使用三字节存储单像素的信息。“真彩色”允许使用近1700万种颜色。 真实图片 使用更多的颜色使图像看起来更真实，这叫作颜色深度。添加更多的颜色可以增加颜色的深度。 另一种使图像更真实的方法是使用更多的像素，这叫作分辨率。使用更多的像素来显示图像可以得到高分辨率的图像。 数字声音 如果你按一个钢琴键，一个音锤敲击一根弦，弦就会振动。振动是一种声波，通过空气传到我们的耳朵。声波是连续的、平滑的。 计算机不能保存连续的数据。计算机必须将连续的数据分割成块，这些块可以以字节的形式存储在内存中，这个过程叫作采样。样本是某一时刻截取的声音片段。 采样时，计算机在整个录音过程中以一定的间隔测量连续的声波。计算机以数字数据的形式存储测量数据。每秒记录的采样数量称为采样率。一段数字音乐每秒被采样约44000次。 采样过程从来没有准确捕捉到声音。样本之间有缺失声音的间隙，但这些间隙很小，当我们听数字声音时，它似乎是连续的。 高质量的音频录音具有很高的采样率。在记录过程中，每秒会采集更多的样本。 数字视频 数字视频的创建方式与音频相同，采样用于捕获连续发生的事件的切片，这些切片称为帧。当帧一个接一个快速显示时，我们看到的图像就像在现实生活中一样移动。 在本单元的前面，你用动画小册创建了一个动画。该活动模拟了视频被捕获，并显示为数字数据的方式。 当视频被存储为数字文件时，图像和音频将使用本课中描述的方法分别保存。 在8×8的网格中创建你自己的双色图片。 将网格中的每一行转换为一字节：白=1，黑=0。与合作伙伴交换二进制代码。 使用二进制代码重画你的同伴的图像。 创建一个信息表，解释如何使用采样捕获音频，并在数字数据文件中存储音频。在网上搜索图像和更多关于采样的信息。 你已经学习了： 如何把文本、图像和音频存储为数字数据； 如何在二进制和十进制之间转换； 如何进行二进制数加法运算。 测试 什么是位和字节？ 以2为基数的数制的另一个名字是什么？ 演示如何将十进制值172转换为二进制值。 演示如何将二进制数00011011和00101001相加。用十进制数做同样的求和运算，检查一下你的答案。 解释为什么这个二进制数中的两个1的值不同：00100010。 解释将这两个字节相加时会发生什么：01101010+10011000。 做一个演示文件，向其他同学解释如何使用数字文件存储文本和图像。为你的演示文件创建以下幻灯片： 幻灯片1：解释计算机如何以数字数据的形式存储一切内容。 幻灯片2：用你自己的话解释一下计算机是如何使用ASCII码在数字文件中存储字母的。 幻灯片3：解释简单的图像如何以二进制代码的形式存储在数字文件中。 幻灯片4：解释组合两字节或三字节如何使数字文件能存储许多字符或颜色。以Unicode或真彩色为例，你可以在你的幻灯片中加入自己通过网络搜索得来的信息。 自我评估 我已经回答了测试题1和测试题2。 我为我的演示文件制作了幻灯片1。 我已经回答了测试题1～测试题4。 我为我的演讲文件制作了幻灯片1～幻灯片3。 我已经回答了所有的测试题。 我用这4张幻灯片做了一个演示文件。 重读单元中你觉得不确定的部分，再试一次测试题和活动，你这次能做得更多吗？