计算机科学导论：跨学科方法

6.1　信息表示

理解计算机工作原理的第一步是理解计算机内的信息表示方式。正如从Java编程中所了解到的，无论是数字、文本、可执行文件、图像、音频还是视频，凡是可以表示成0和1序列的所有形式的信息，都可以用数字计算机进行处理。对于每种类型的数据，标准编码方法已得到广泛应用：ASCII标准将128个不同字符与7位二进制数相关联，MP3文件格式严格地规定了将每个原始音频文件编码为0/1序列的方式，.png图片格式指定了将数字图像中的像素最终表示为0/1序列的方法，等等。

在计算机中，信息通常组织为字（word）的形式，字是一个固定长度（称为字长）的位序列。后续你将了解到，字长在任何一台计算机的架构中都起着关键的作用。在早期的计算机中，典型的字长是12位或16位；32位的字长又被广泛使用多年；而现在，64位字长成为常态。

每台计算机中的信息内容是一个字的序列，每个字都是由固定数量的位（bit）组成，每位都是0或者1。由于我们可以将每个字解释为二进制表示的数字，所以所有信息都是数字，所有数字也都是信息。

计算机内一个给定的位序列的含义取决于上下文。这是我们将在本章通篇都会重复的另一句话。例如，如你所见，根据上下文，我们可能会将二进制字符串1111101011001110解释为正整数64206、负整数-1330、实数-55744.0或两个字符的字符串“eN”。

二进制数字系统对计算机而言可能很方便，但对人类而言极其不便。如果你对这一事实表示难以接受，你可以尝试记住16位二进制数1111101011001110，然后合上本书并将其默写下来。为了适应计算机以二进制进行通信的需求，同时适应我们使用更紧凑的表示的需要，我们将在本节介绍十六进制（基数为16）数字系统，它可以很方便地将二进制数字进行缩写。因此，我们从详细介绍十六进制开始。 ...