第1章 二进制编码
1.1 学习目标和要求
主要学习目标：概要了解计算机系统的全貌以及程序开发和执行的大致过程，在理解二进制编码基本原理的基础上，掌握计算机内部各种数据的机器级表示。
基本学习要求：
1. 了解冯·诺依曼结构计算机的特点和计算机硬件的基本组成。
2. 了解计算机系统的基本功能以及实现基本功能所对应的部件。
3. 了解计算机系统中硬件和软件的基本概念及其相互关系。
4. 了解计算机软件的分类，以及各类系统软件和应用软件的功能。
5. 了解程序开发和执行过程，理解各种语言处理程序（翻译程序、编译程序、汇编程序）的概念。
6. 理解计算机系统的层次化结构。
7. 了解各类计算机用户在计算机系统中所处的位置，以及本课程在计算机系统中所处的位置。
8. 了解计算机处理的外部信息与内部数据之间的转换过程。
9. 了解真值和机器数的含义。
10. 了解无符号整数的含义、用途和表示。
11. 了解带符号整数的表示方法。
12. 理解为什么现代计算机都用补码表示带符号整数。
13. 掌握在真值和各种编码表示数之间进行转换的方法。
14. 能够运用整数表示相关知识解释和解决高级语言编程中的整数表示和转换问题。
15. 了解浮点数表示格式，及其与表示精度和表示范围之间的关系。
16. 掌握规格化浮点数的概念和浮点数规格化方法。
17. 掌握IEEE 754标准，并能在真值与单精度格式浮点数之间进行转换。
18. 能运用数据表示相关知识解释和解决高级语言编程中的浮点数表示和转换问题。
19. 掌握常用的十进制数的二进制编码方法，如8421码。
20. 了解逻辑数据、西文字符和汉字字符的常用表示方法，如ASCII码、GB2312。
21. 了解常用数据长度单位的含义，如bit、Byte、KB、MB、GB、TB等。
22. 了解大端和小端排列方式，以及数据的对齐存储方式。
本章涉及的内容是计算机学科最基本的概念和知识，虽然没有特别难懂的部分，但对低年级学生来说，有些概念还是比较抽象和难以理解的，需要在对后面章节的不断学习过程中深化理解并熟练运用。
对于计算机系统层次化，这一概念和计算机系统组成的内容是相互联系的，因为不同计算机用户眼中的计算机系统是不一样的。可以从最终用户感觉到的计算机硬件和软件的形态开始，逐步深入到系统管理员、应用程序员、系统程序员以及系统架构师眼中的硬件和软件形态。这部分内容对建立计算机系统的全貌以及了解本课程在计算机系统中的位置是非常重要的。
本章内容相对容易，对于信息的二进制表示、进位计数制等简单内容，可以通过一些例子去理解。高级语言中各种数据类型与机器级数据表示之间的关系这部分内容，对于提高程序设计和调试能力起到很大的作用，因而是比较重要的部分。许多学生缺乏将机器级数据表示和程序设计及程序调试工作相互关联的意识，他们也许很了解机器级数据表示的基本原理和概念，但在程序设计和调试工作中，往往不会运用所学知识解决实际问题，不会把高级语言中的类型定义、数值范围、数据类型转换等问题和本课程所学的知识联系起来，因而，所学知识没有起到真正的作用。
为了增强对机器级数据表示的认识，可以编写相关的高级语言程序，通过程序的执行结果来理解本章所学的知识。与本章内容相关的编程练习可以有很多，例如：验证一些关系表达式的结果；确定float型变量和double型变量的精度；检查一些特殊表达式的运行结果，如一个非零整数除以0、一个非零实数除以0、0除以0、负数开平方等；检查机器是按大端还是小端方式排列；检查数据是对齐存放还是不对齐存放等。