《编码》教学设计

《编码》教学设计（精选8篇）

《编码》教学设计 篇1

一种网络编码和信道编码的联合设计

作者：仇巧云 卢选民 赵明峰

来源：《现代电子技术》2010年第23期

摘要：网络编码技术可以大幅度提高网络的吞吐量和鲁棒性，因此已成为近年来的研究热点。在研究无线网络中物理层网络编码技术的基础上，提出了多址信道中一种联合网络编码和信道编码的设计方案。该设计利用LDPC码和网络编码的线性特性以及软输入软输出模块设计，不仅减少了编译码的复杂度，而且在高的信噪比情况下可以获得良好的性能。仿真结果表明，该设计方案不仅容易实现，而且性能接近网络信道容量的上限，相比传统的设计技术至少能够提高1.6倍的增益。

《编码》教学设计 篇2

根据网络编码应用范围,Zhang等人[4]将网络编码分为有限域中物理层网络编码和无限域中物理层网络编码。文献[5]针对信道编码和网络编码在双向中继信道中的应用,提出了Turbo网络编码方法,研究结果显示该方法可以显著提高网络编码在通信网络系统中的可靠性。为了获得编码增益或者空间分集增益,人们对网络编码和信道编码联合方案进行了深入研究。Hausl等人[5,6]设计了一种码率兼容的网络编码和信道编码联合方案,在这种方案里中继网络对两个源节点的数据进行估计来提供冗余信息。Hou等人[7]根据对分布式Turbo码的研究,在双向中继信道中提出了3种基于Turbo码的网络编码和信道编码联合设计方案,分别是信道编码后进行网络编码方案、信道编码前进行网络编码方案和调制后叠加方案。

在现有的网络编码和信道编码联合设计方案中,通常中继节点需要对接收数据进行解调和译码操作后进行基于软信息的网络编码操作,该方案的缺点是增大了中继节点处理数据的复杂性,使得对中继节点的处理复杂度和能量损耗提出了更高的要求。针对该方案存在的问题,有文献提出将Turbo码与网络编码联合设计用于协作通信中,取得了较好的效果。根据对信道编码中的Turbo码和低密度校验 ( Low Density Parity Check,LDPC) 码的学习,本文将信道编码中性能较优的LDPC运用到网络编码和信道编码联合设计,提出一种接收端补偿校正的网络编码和信道编码联合设计方案,该方案与上面介绍文献方案的不同之处是,本方案信道编译码采用性能较优的LDPC码。在本文提出的方案中信道编译码采用LDPC码,中继节点对接收数据进行解调和译码操作后硬判决,降低中继节点处理数据的复杂性,然后进行网络编码操作而不考虑网络编码中存在的误码,通过接收节点对中继硬判决信息的错误概率进行校正和补偿来获取最大似然接收。本文提出的方案不但可以降低中继节点处理数据的复杂性,而且可以提高传输系统的可靠性。

1 双向中继系统模型

本文无线通信网络的双向中继信道模型中,由2个源节点A,B和1个中继节点R组成,如图1所示。

在图1所示的双向中继系统模型中,本文提出的基于补偿校正的网络编码和信道编码联合设计的实现过程为:

1) 源节点A和B将需要传送的原始数据UA和UB进行信道编码( 此处采用性能较优的LDPC码) 、BPSK调制之后变为XA和XB,将XA和XB广播到其他节点。

2) 中继节点R对接收数据解调和LDPC译码后硬判决,然后进行网络编码操作得到UR,调制后广播到源节点A和源节点B。

3) 在源节点A处( 以源节点A为例) ,将接收数据XR进行最大似然解调获得LRA,将LRA与源节点A自身数据XA进行解网络编码来获得关于源节点B发送的数据; 将源节点B发送的数据和源节点B直接传送过来的数据进行最大比合并来获得信息位,将该信息位和源节点B发送数据的校验位送入迭代译码器中,来获得源节点B发送到源节点A的数据。

下面来详细介绍本文提出的基于补偿校正的网络编码和信道编码联合设计方法。

2 基于补偿校正的网络编码和信道编码联合设计

1) 源节点处理操作

源节点A和B通过中继节点R来完成数据交换,同时本文设定无线通信网络场景在半双工模式下进行数据传输。在该系统模型中,节点中数据符号设定为: 源节点A需要发送的数据包为UA= {uA,1,uA,2,…,uA,M},uA,i∈ {0,1},i = 1,2,…,M,源节点B需要发送 的数据包 为。UB={uB,1,uB,2,…,uB,M},uB,i∈{0,1},i = 1,2,…,M。

将源节点数据包UA和UB经过LDPC编码器分别进行信道编码为

在第1个时隙过程中,源节点A同时将XA发送到源节点B和中继节点R; 在第2个时隙过程中,源节点B同时将XB发送到源节点A和中继节点R。在该双向中继系统模型中,设定信号发射功率相同,系统完全同步,信道中存在的干扰类型为高斯白噪声,噪声方差值是σ2。

2) 中继处理操作

在中继节点R处,将源节点A和源节点B分别发送过来的数据XA和XB进行解调和译码操作后硬判决,获得源节点数据信息然后进行网络编码操作,即

在第3个时隙过程中,中继节点R将编码之后的数据UR进行调制之后变为XR,将XR广播到源节点中,该中继节点R的处理操作过程如图3所示。

3) 基于补偿校正的最大似然解调算法

在本文提出的基于补偿校正的最大似然解调算法中,中继节点为了降低处理数据的复杂性,只是对接收数据进行硬判决,没有考虑网络编码中存在的误码。因此,需要源节点对中继节点硬判决数据的错误概率进行补偿校正,来改善传输系统的可靠性。

本文以源节点A为例进行校正补偿的理论过程为:

设定信道特性参数hij已知,根据该条件可以求出对应信道的误码率εij,Yij表示i节点进行发送、j节点进行接收,这里有i,j∈{A,B,R}。

当UR= 0时,信号YRA的概率密度函数( PDF) 为

当UR= 1时,信号YRA的概率密度函数( PDF) 为

从而求得YRA的对数似然比为

式( 6) 为信道特性对接收端的性能贡献,在接收节点计算中继节点传输过来的软信息时,根据信道误码率εij进行了较好补偿。

一种较为简单的数据判决算法是: 计算信道YRA的对数似然比为

式中,t为信道似然比软输出,为A - R信道的误码率,εBR为B - R信道的误码率。

由于f( t) 函数计算复杂度较高,文献[8]证明可用一个线性分段函数fPL( t) 来近似,即

同理,参照本方案可以对源节点B的接收数据进行校正补偿。

4) 联合迭代译码处理

此处联合迭代译码处理还是以源节点A为例,在源节点A处会有3个数据信号进入到联合迭代译码器中,分别是源节点A自身数据XA,从中继接收到的数据YRA和源节点B发送数据YBA。此处联合迭代译码操作的处理过程如图4所示。

在图4所示的联合迭代译码操作过程示意图中,YRA进行最大似然解调变为LRA,YBA进行最大似然解调变为LBA,计算过程为

式中: hRA和hBA分别表示R - A信道特性和R - B信道特性。

将XA和LRA进行解网络编码操作后与LBA进行联合迭代译码操作,获得数据UBA,此处联合迭代译码操作的处理过程为:

( 1) 将XA和LRA进行解网络编码操作,获得源节点B发送的数据( LS,RA,LP2) 。

( 2) 因LBA含有源节点B的信息位数据和校验位数据,即为LBA= ( LS,BA,LP1) ,故需要将源节点B的数据进行最大比合并,即

( 3) 将LS和LP1进行联合迭代译码操作,从而译码出源节点B发送到源节点A的数据。

3 仿真结果分析

通过仿真实验来分析本文提出的接收端补偿校正的网络编码和信道编码联合设计方案的误码率性能。本文仿真参数设置为: 含有瑞利衰落的高斯白噪声信道,帧长为100 bit,帧数为100 000。同时,仿真实验中增加了对比方案来比较本文所提方案的误码率性能,采用的两种对比方案是: 1) 基于硬信息中继的联合网络编码和信道编码方案,该方案在中继节点R处采用“硬信息”递归卷积系统解码和“硬信息”递归卷积系统编码,在源节点A和B采用联合分布式Turbo译码和解网络编码; 2) 基于Turbo码的校正补偿方案,该方案在信道编译码中采用Turbo码,在中继节点对接收数据进行解调和Turbo译码操作后硬判决,然后进行网络编码操作,通过接收节点对中继硬判决信息的错误概率进行校正和补偿来获取最大似然接收。

以源节点A为例进行仿真实验,将本文方案和两种对比方案进行误码率性能比较,仿真实验如图5所示。

根据图5中仿真结果可知,本文提出的信道编码采用LDPC码的接收端补偿校正的网络编码和信道编码联合设计方案在误码率性能方面优于第1种方案,和第2种方案相近。同时,通过图5a和图5b对比可知,随着联合迭代译码次数的增加,本文信道编码采用LDPC码的方案优于信道编码采用Turbo码的方案,较好地改善了系统的误码率。因此,本文提出方案不但降低了中继节点处理数据的复杂性,同时提高了传输系统的可靠性。

4 小结和研究展望

本文提出了一种接收端补偿校正的网络编码和信道编码联合设计方案,该方案在中继节点对接收数据解调和译码后硬判决,然后进行网络编码而不考虑编码数据中存在的误码,以降低中继节点处理数据的复杂性,通过接收节点对中继硬判决信息的错误概率进行补偿和校正来获取最大似然接收。

通过仿真实验可知,本文提出的方案不但降低了中继节点处理数据的复杂性,同时提高了传输系统的可靠性。

本文研究的是无线通信网络下3节点的双向中继系统的误码率性能,但实际通信网络系统下不可能只存在1个中继节点、系统不可能完全同步等问题。在这种网络场景下,网络系统模型如何建立和分析将是接下来的研究工作重心。

摘要：将信道编译码中性能较优的LDPC码运用到网络编码和信道编码联合设计,提出一种接收端补偿校正的网络编码和信道编码联合设计方案,该方案在中继节点进行解调和译码后硬判决,以降低中继节点处理数据的复杂性,然后进行网络编码而不考虑编码数据中存在的误码,通过接收节点对中继硬判决信息的错误概率进行补偿和校正来获取最大似然接收。仿真实验表明,提出的网络编码和信道编码联合设计方案不但降低了中继节点处理数据的复杂性,同时提高了传输系统的可靠性。

“数字与编码”教学设计与评析 篇3

【教学目标】

1.通过了解身份证和邮政编码的结构与含义，使学生初步体会数字编码的广泛应用。

2．让学生经历用数字编码的过程，初步掌握数字编码的方法，培养学生探求知识和解决实际问题的能力。

3．感受数学学习的乐趣，养成与人合作的良好习惯，初步学会表达和交流解决问题的过程和结果。

教学过程：

一、谈话引入

师：谁能向大家作个自我介绍呢？在班上除了姓名能代表你以外，还有什么可以代表你呢？

生：学号。

师：我们班上有多少个同学？又有多少个学号呢？如果又转来一个新同学，他（她）的学号是几号？这些学号是用什么表示的？

生：数字。

师：对，数字不但可以表示事物的数量和顺序，还可以用它来进行编码。今天，我们就一起来了解数字与编码的秘密。（板书课题：数字与编码）

【评析】从学生的生活实际出发，自然生动地引入课题，激发了学生的学习兴趣。

二、问题情境

1.课件播放小故事：有一人拾到别人存款单，妄想用假身份证冒领，结果被储蓄员一眼识破后被捕。

2.课件出示假身份证放大图，设置悬念。

师：这张假的身份证在我们看来是做得天衣无缝，为什么储蓄员只看了一眼就认出了这是一张假身份证呢？通过以下的学习，等一会儿你们就知道了。

【评析】通过创设形象生动的生活问题情境，既吸引了学生的注意力，又激发了学生强烈的探究欲望。

三、 学习新知

（一）了解身份证的结构和含义。

1.整体认识身份证。

师：我们来研究一张真身份证吧！（课件出示另一张真实的女性身份证：360103196702245429）从这张身份证中你能了解到哪些信息呢？

生1：我可以知道她是女性。

生2：我可以知道她的姓名、民族，还有家庭住址。

生3：我还可以知道她长什么样子。

生4：她的身份证号码也可以知道。

师：你们是怎么知道的？

生：上面不是已经写好了吗？

……

2.介绍身份证号码的含义。

师：其实你们刚才所说的大部分信息在身份证号码中已经包含了。（课件出示放大的身份证号码）

师：数一数，这里一共有多少位号码？

生：18位。

师：你能猜出她的年龄吗？

生：中间的8个数字是她的出生年、月、日。

教师逐一介绍其他数字的含义：

（1）前两位数字表示省、自治区或直辖市。

“36”表示“江西省”。

（2）第3、4位上的两个数字表示城市。

“01”表示“南昌市”。

（3）第5、6位上的两个数字表示县（区）。

“03”表示“西湖区”。

（4）第7~14位上的数字是出生日期。

“19670224”表示1967年2月24日出生。为什么“2月”用“02”表示而不用“2”表示呢？

（5）第15、16位上的两个数字表示当地派出所。

“54”表示“上海路派出所”。

（6）第17位上的数字表示“性别”。

“奇数”表示男性，“偶数”表示女性。

（7）第18位上的数字是校验码，用来校验身份证的正确性。

3.比较练习。

（1）出示两张地区相同而其他号码不同的身份证号码。

师：这两张身份证出生日期分别是多少？性别是什么？从身份证号码中可以看出这两个人有什么是一样的？

（2）出示两张生日、性别相同而其他号码不同的身份证号码。

师：从身份证号码中可以看出这两个人有什么是相同的？

（3）出示两张前16位数字相同最后两个号码不相同的身份证号码。

师：这两张身份证有什么相同？什么不同？（指名回答）

4.观察解疑。

（1）出示那张假身份证。

师：现在我们再来仔细观察这张假身份证，储蓄员是从哪里一眼就看出它是假的呢？

生：男性身份证倒数第2位是单数，这张假身份证却是偶数，所以是假的。

（2）小组讨论：你们觉得用一段话来代替身份证号码合适吗？

（3）交流反馈。

生1：不合适，用一段话太长了，太麻烦了。

生2：用数字比较简洁、好记。（板书：简洁）

【评析】数字编码对小学生来说比较抽象，在这个教学环节中，教师对教材略作了调整，让学生先来学习相对来说比较熟悉的身份证，在观察、猜测、比较、讨论中逐步了解身份证的结构含义和作用，既培养了学生的问题意识，又让学生体会到了数学的广泛用途，激发了学生学好数学的兴趣。

5.回归生活。

师：在日常生活中，人们通常在什么情况下要用到身份证呢？

生：出境旅游、购买飞机票、学历考试……

师：身份证对每个人来说都是非常重要的，一定要妥善保管，不可以轻易转借给他人。除了身份证号码，你还见过哪些事物是用数字进行编码的呢？

（学生寻找生活中的事例）

【评析】通过寻找生活中的数学编码事例，让学生充分感受数学就在身边，并通过交流，达到资源共享的目的。

（二）了解邮政编码的结构和含义。

1.自学。（课件出示一个邮往本校的信封）

师：刚才同学们的举例当中提到了邮政编码，邮政编码也是一种常用的数字编码。你们知道学校的邮政编码是多少吗？

生：330029。

师：邮政编码是由几个数字组成的？每个数字隐藏着怎样的含义，请你们翻开课本，自学书上第113页。

2.反馈。

师：前两位的33表示什么？前三位的330表示什么？前四位3300表示什么？最后两位数字29表示什么？

生：前两位表示江西省，前三位表示南昌地区的邮区，前四位表示南昌市，最后两位表示投递局。

3.质疑：为什么信封上有详细地址，还要写上邮政编码呢？

（1）观看小片段“一封信的旅程”。（课件显示：信件投递、机器分拣、最后邮递员送信的过程）

（2）小组讨论。

（3）反馈小结：有了邮政编码，机器识别分拣信件的速度更加快捷。（板书：快捷）

【评析】在现实生活中，邮政编码对于小学生来说比较抽象，在这一环节中，教师选择本校的邮政编码进行学习，贴近学生的生活，提高了学生学习的积极性。

3.填一填：江西省南昌县武阳乡的邮政编码是330219。

33代表（），330代表（），3302代表（），武阳乡投递局是用（）这两个数字表示。

4.拓展延伸。

（1）除了本校的邮政编码以外，你还知道哪些地区的邮政编码呢？（课件出示一些重要城市的邮编）

（2）明年我们中国就要举办奥运会了，小明查到了奥组委的电话，可是总也打不通，你们知道为什么吗？（课件显示没有区号的电话号码）北京的区号你们知道吗？如果奥组委要给他回电话，也要拨什么？南昌的区号你们知道吗？像这些电话号码也是一种数字编码。

（3）欣赏生活中的数字编码图片。

【评析】为了让学生对数字编码的认识更加完整丰富，教师从衣、食、住、行等各个方面收集了关于数字编码的图片，让学生在轻松愉悦的氛围中欣赏、体会数字带来的便捷，感受到生活中处处有数学。

四、运用设计

（一）设计自己的学号：在这个学号中要体现自己的年级、班级、序号以及性别。

（二）提出问题：怎样设计能使你的学号在整个小学期间都不会发生变化呢？

（三）学生活动。

【评析】让学生运用所学知识，解决身边的数学问题，不但可以培养学生的动手实践能力，进一步体会数字编码的方便性、简洁性及快捷性，还可以让不同层次的学生在协同中互补，感受合作交流学习的重要。

五、总结

通过这节课的学习你有什么收获？你觉得自己今天表现如何？

【评析】让学生以交流的方式对所学知识进行一个简单的梳理和回顾，体验学习的收效，并对自己一节课的学习状态进行自我评价，既提高了学生归纳整理的能力，又培养了口头表达能力。

【总评】在整堂课的教学中，教师能够准确地把握教学目标，安排较扎实、开放的数学活动，引导学生在积极的氛围中主动思考，经历数学学习的过程，巧妙地将生活中的事物和数学的符号相结合，并创造性地使用教材，努力为学生营造一个自主探究、合作交流的广阔空间。引导学生发现生活中的数学，体会到数学与现实生活的密切联系，并学会用数学去解决生活中的实际问题。学生的主体地位得到了加强，教师的主导作用得到了充分发挥，是一节扎实、有效的好课。

美中不足之处：对学生的评价语言和形式略显单一，教师要丰富自己的评价语言，适当增加教师对学生，学生对学生的评价机制，能有效促进师生间、生生间的互动；由于是赛课，缺少学生课前收集信息这一环节，使得课堂上学生活动相对较少。数字编码在日常生活中随处可见，如果不认真观察、仔细研究的话，这些编码也只是他们身边的一串串数字而已，所以，课前为学生提供充分的收集、探索数字编码的时间和空间显得尤为重要；身份证、邮政编码等数字编码中的每一个数字的含义是具有科学性的，无须猜测、探究，可直接介绍给学生。（作者单位：南昌市青山湖区新世纪小学 南昌市青山湖区教研室）

□责任编辑 孙恭伟

“数字编码”教学设计 篇4

小学五年级数学活动课《数字与编码》教学设计

教学设计理念：

“数字与编码”这节课是人教版六年制小学数学第9册教材增加的一节实践活动课。教材原有的教学内容是通过调查邮政编码的编排使学生了解编码的编排方法。该课教学设计将其改成通过了解身份证号码的含义，引导学生探索数字编码的简单方法，培养学生的实践能力。该课分三个层次进行教学，第一层次为激趣导入新课，；第二次层次具体讲授身份证各部分含义学生汇报成果。第三层次进一步拓展练习，让学生设计学号。该课搜集有关数字与编码的生活实例，给学生列举直观形象的实际例子进行说明。为学生提供更多的数字编码信息，学生通过也可以通过网络自由浏览查询，提高学生的学习兴趣，培养学生自主探究学习的能力。活动内容：

人教版六年制小学数学第9册。教学目标

1、知识目标：通过了解身份证编码的含义，体会编码编排的特性及应用的广泛性，从而初步的学会编码。

2、能力目标：通过了解编码编排的含义，培养学生自己编码的能力。在探索编码含义的过程中培养学生收集信息的能力和观察比较的能力。

3、情感目标：通过编码的应用使学生体会到数学与现实生活联系紧密，从而培养学生对数学的学习兴趣。

4、创新素质目标：在让学生自己编码的过程中培养学生的创新意识和创新能力。内容分析 重点：探索身份证编码的编排方法，体会编码编排的合理性，科学性。难点：探索编码的编排方法，体会编码编排的合理性、科学性，初步学会科学合理的编码，对搜集的信息进行分析与处理，以及怎样根据实际需要设计学号。教学准备：学生课前收集一些数字编码和相关的编码知识 教学策略：学生小组合作，自主探究

教学模式：激发兴趣—调查汇报—拓展思维—实际应用 教学过程：

一、导入新课

引出“数字与编码”的关系，进而引出课题

二、同学们看黑板，大家看老师写了两个什么字？ 板书：数字 认识吗？齐读

1、看到这两个字你联想到了什么？（数字的用途、书可以进行计算、可以表示数量、还可以表示序数。）

2、对，数字还有一个用途，可以进行编码，课前老师让同学们搜集了有关数字与编码的信息，谁原意把你搜集的知识和同学们交流一下，说一说自己调查到的生活中的编码的例子？ 生：答。

看来,数字与编码在生活中的应用十分广泛。

3、同学们，当把数字赋予一定的含义并按照一定规则进行排列，就是编码。板书：编码 导出课题： 邮政编码、电话号码、学号、身份证号等都是利用数字的一种编码，像这些都是数字编码，这节课我们就以邮政编码为例一起来研究有关“数字与编码”的问题。（板书“与”。把课题补充完整“数字与编码”。）

二、新知探究

了解身份证、掌握身份证号码的含义

1、昨天，老师让同学们回家调查了解自己家人的身份证号码，你们调查了吗？ 老师有这样一个本领，只要你爆出身份证号码，老师很快就能说出该身份证的主人、性别、出生日期、谁来考考老师？ 生报号码，师出示在屏幕上 想知道其中的奥密吗？

2、出示材料、提出问题

3、分析身份证含义：

师：同学们查得有滋有味，愿意将你查到的信息和其他同学分享吗？在学生汇报的过程中，教师利用教师机对每个学生的电脑切换汇报学生的内容。要点：

身份证的编排规律？

（1）前1、2位数字表示：所在省份的代码；

（2）第3、4位数字表示：所在城市的代码；

（3）第5、6位数字表示：所在区县的代码；

（4）第7~14位数字表示：出生年、月、日.（5）第15、16位数字表示：所在地的派出所的代码；

（6）第17位数字表示性别：奇数表示男性，偶数表示女性；

（7）第18位数字是校检码校检码可以是0~9的数字，有时也用x表示。

4、身份证的用途？

身份证是表现每个公民身份的重要证件，它是每个公民乘坐飞机、取款，办理各种手续时证明身份的主要证件，而在证件中最为重要的是每个人所独有的身份证号码。教育学生以后要保管好身份证，不要随便的借给别人

5、练习：教师出示一个身份证让学生辨析 你能从这个身份证上看出什么呢？

6、简介生活中密切接触的几种号码： A邮政编码的编排规律？

邮证编码是代表投送邮件的邮局（所）的一种专用代号。也是这个局投送范围的居民与单位的通信代号。

邮政编码由6位阿拉伯数字组成：

前两位数代表省.自治区.直辖市；

第三位数字表示邮区代号；

第四位表示市（县）的编号；

最后两位代表邮件投递局.所。

学校所在地邮政编码含义。B电话号码的规律？

电话号码由10个阿拉伯数字（0～9）构成，这10个数字排列使用具有严格的规律性，全国统一编排，任何地区或单位都不得随便改动。电话号码前面第一位数，称为字头，按《全国电话号码编码制度》规定，「0」字头是供长途直拨电话业务使用，凡使用国内国际长途直拨电话的，均先从「0」开始拨号；「1」字头属于特种电话业务专用，如「119」火警；「2－8」才是供市内和农村电话编号。电话号码有的是7位有的是8位。C电话区号的规律。D车牌号码的编排规律？

车牌号码由中文/英文/数字混合文字组成，且不同类型的车牌号码的车牌底色是不同的。如：开头是“黑”字的代表是黑龙江的车辆。是“京”字的代表的是北京的车辆。E准考证号码的编排规律？

7、小结:

三、实践应用

1、联系学生的生活实际，设计自己的身份证号码

2、设计学号

为我们班在座的30名同学设计学号，还哪个小组设计的最科学、合理，并颁发小小设计师奖。

四、联系实际，拓展思维

刚才我们为我们班30位同学设计了学号,那要是有几百人、几千人，那该怎样设计学号呢？同学们有没有兴趣为我们全校同学设计学号呢？

课下我们可以在调查一下我们学校一共有多少个年级，多少个班级、多少人等相关数据后再设计学号，课下我们可以再共同交流。

五、总结全课，布置作业

板书设计：

数字与编码

身份证含义：（举例说明）

220

19770414

0

省

市

区

出生日期

顺序码

性别

校验码

科学、合理、唯

数字与编码教学设计 篇5

活动目标：

通过实践活动，让学生掌握身份证的一些常识及其编码的科学性，能运用所学数学知识探索数字编码的简单方法，解决简单的实际问题，从而培养学生探求知识的兴趣和解决实际问题的能力，让学生感受到数学与生活的密切联系，激发学生学习编码、应用编码的意识。

活动重难点：

探究编码的特点，学会数字和编码的基本方法。活动准备：

ppt课件、卡片、记录单、设计单等。活动过程：

一、播放录像，引入新课

播放三段录像，分别是：购买彩票选号的情景；打电话拨号的情景；写信封上的邮政编码的情景。

师：从刚才的几个录像片段中，你能发现他们有什么共同点吗？ 生：都用了数字、编码„„

师：今天张老师就和大家一块儿来学习关于数字和编码的知识。揭题板书：《数字与编码》。

二、出示材料，反馈信息

师：昨天老师布置大家通过各种途径收集和调查了一些身份证号码，谁愿意来说一说？请学生汇报调查了哪些人的身份证号码。

学生自由发言。

让学生自己上台在电脑上输入调查来的身份证号码并进行简单的介绍，对学生踊跃参加实践活动提出表扬。

师：请大家仔细观察：这些号码的位数相同吗？ 生：有的是15位，有的是18位。板书：18位、15位。

三、分组讨论，探索规律

1．请同学们分组交流课前了解到的关于身份证编码的知识。（课件配乐）2．师：老师也带来了我两个好朋友的身份证号，贴卡片。*** ***1083652 各组同学汇报了解的有关身份证编码知识，教师穿插提问，并相机板书。（1）身份证号码有18位和15位之分。为什么有两种？以后要不要统一？（2）前两个数字表示省份。（如36代表江西省。）你还知道别的省的代码吗？（3）第3.4位上的两个数字表示所在的城市。（如01表示南昌市。）（4）第5.6位上的两个数字表示户籍所在的县（区）。

（5）第7—12（或新号码的7—14）位上的数字表示这个人的出生年、月、日。

提问：为什么7月用07表示而不直接用7呢？

（6）年、月、日后面的两个数字表示居住地所在的派出所。

（7）老身份证的第15位、新身份证的第17位表示某人的性别。（单数表示男性，双数表示女性。）

师：老师也了解了一些关于身份证号码的知识，派出所的户籍管理人员告诉我：新版身份证的最后一个数字是个人信息码，有的也用x表示。

3．小结：同学们真了不起，通过调查讨论和小组合作了解了这么多关于身份证的信息，张老师也由衷的佩服大家。

4．师：根据这些规律，谁能说说刚才同学上台输入的这些身份证号码中，你能获得一些什么信息？多让几个学生试试，及时表扬。

师：身份证号码要表达的意思既然可以用文字表达，那为什么还要用数码来表示？与学生共同探讨，总结出编码的优越性和科学性。

师：这么几个简简单单的数字就可以反映出一个人这么多的信息！它非常的简明、科学，这也就是编码的优越性。

5．情境1：张老师的身份证

课件出示老师的身份证号码：***，请学生说一说你了解到哪些关于张老师的信息？多让几个学生试试。

6．情境2：小马虎的难题

（课件：我是“小马虎”，在课前我也收集了一些身份证号码，我收集的是爷爷、奶奶、爸爸和妈妈四个人的身份证号码，但是„„嗯„„现在我不记得这四个号码分别是谁的了，你们能帮帮我吗？）师：“小马虎”在课前收集了爷爷、奶奶、爸爸和妈妈四个人的身份证号码，但是不记得这四个号码分别是谁的了，你们能帮帮他吗？

课件出示：

***412 *** *** ***161 同桌讨论，指名说说是怎么想的。

师：谢谢大家帮小马虎解决了这个难题，你们真了不起！张老师也为我们大家能够运用学到的知识去帮助别人的这种品质感动。我先代表小马虎谢谢大家！7．师：根据《中华人民共和国居民身份证法》第二条之规定：居住在中华人民共和国境内的年满十六周岁的中国公民，应当依照规定申请领取居民身份证。身份证是我们每个同学将来都会拥有和面对的实际问题，我们长大后每个人都会有一个属于自己的身份证。

a、你长大后身份证号码可能是多少？（编写后在组内交流）b、学生上台汇报，说说自己这样编的理由。c、下位和给你的小伙伴或者老师汇报。

教师可告诉学生：其实在户口簿上就有我们自己的身份证号码，让学生回家以后进行验证。

8．师：我们说了这么多关于身份证的知识，那么身份证到底有什么用？ 学生回答。（如：登机、贷款、开户、更改户籍资料等等。）

教育学生：身份证是我国目前唯一的法定个人身份证件，将来要注意妥善保管好自己的身份证，不要随意借给他人使用。

9．师：还有哪些编码也需要保密的？教育学生对密码要进行保密，并结合课件向学生简单地介绍银行1米线的有关知识。

四、联系实际，拓展思维

1．引导学生举出生活中运用数字编码的例子。（电话号码、车辆号码、邮政编码、商品编码、学号、报刊杂志的刊号等等。）

2．数字编码与我们生活息息相关，编码有许多学问，用到许多数学知识，课件展示一组图片（邮编、门牌、公交站牌、国内统一刊号、车牌号等），学生可以一边大声说出哪里运用了数字编码的知识。

3．师：感兴趣的同学课后可以自行研究，成立编码研究小组，如果需要的话，我也非常乐意加入你们的行列，成为一名编码研究员。

五、运用编码，设计学号

1．师：其实，在我们班上每个同学都有一个自己的编号，这也是我们身边的编码，那是什么？

生：学号。

师：如果我还想从这个号码中知道每个同学的性别，那怎么办呢？ 引导学生得出：加一位性别代码。2：小小设计师：

师：这样的学号在我们班够了，如果放在整个学校中使用，你觉得怎么样？下面我们进行一个“小小设计师”的评比，请大家运用所学的数字编码知识，以小组为单位，给全校的每一个学生编一个学号，看谁编写的学号既能尽可能多的反映出这个同学的信息，又科学合理！好，开始你们的设计吧！课件配乐，教师巡视。3．成果大展示

以组为单位上台汇报时，让他们说说设计意图，再提问：怎样设计学号能体现出是男生还是女生？怎样设计学号才能保证学号从一年级到六年级一直不变？

引导其他同学对上台汇报的各种设计方案进行评价，同时把优秀的设计方案张贴到黑板上。

4．颁发小小设计师上岗证。（配乐）

四上数学编码教学设计 篇6

教材分析：

教科书中以模拟破案的情景展开对编码的学习，通过对学生进行问卷调查发现，“破案推理素材”是学生最感兴趣的学习素材，教科书按照举一反三的编排思路，探索数字在编码中的应用，了解编码的一些规则、方法和意义。教学目标： 1．通过了解身份证号码和银行卡的编码方式蕴含的一些简单信息和编码的含义进一步体会数字编码的方法和作用。

2．让学生给学校的每一位学生编一个学号，通过这个实践活动来运用数字编码的简单方法进行编码，加深对数字编码思想的理解。教学重点：

了解身份证号码和银行卡的编码方式蕴含的一些简单信息和编码的含义。教学难点：

通过实践活动来运用数字编码的简单方法进行编码，加深对数字编码思想的理解。学习方法：自主、合作、探究

一、游戏导入

师：同学们，我们做个游戏好吗？游戏之前，老师先提个要求，游戏过程中要做到快、静、齐。我先说第一个游戏规则：我说“1”，男同学站起来，我说“2”女同学站起来，我们看看哪个同学反应快。“1、1、2、1、2、2„„”我们换一种规则：我说“1”，全体同学起立，我说“2”全体同学坐端正，听好了“1、2、2、1、1、2、2„„”

师：大家都做的很好，在游戏的第一个规则中，数字“1”表示什么？在游戏的第二个规则中，数字“1”又表示什么？

师：那数字“1”在生活中还可以表示什么？数字“1”在不同的地方含义相同吗？ 师：同学们不仅游戏做得好，还知道同一数字在不同的地方含义不同，真不错！今天我们就来学习数字的另一个含义——编码。

二、情境激趣，初窥编码

1.破案情境，激趣导学

出示福尔摩斯和柯南图片，你想破案吗？ 出示情境图第一部分

说一说，都看懂了什么？根据这些信息能确定谁是犯罪嫌疑人吗？ 2出示情景图第二部分

假如你是探长，怎样根据身份证号和银行卡号这两条线索就能锁定犯罪嫌疑人呢？

三、小组活动，合作探究

1.成员写出自己的身份证号码

观察号码有什么相同与不同之处，交流号码中的数字各表示什么意思？

2.反馈：汇报小组探究成果 3.指代表汇报。4.师小结

先让我们一起数一数，共有多少位数字？别小看这18位数字，它里面可藏着很多信息哟！师：身份证号码里还有一个信息，就是它的最后一位数字，它是校验码。用来校验身份证的正确性。同学们，现在让我们一起看看身份证号码的编排。它是由行政区划代码、顺序码、校验码四个基本信息组成。行政区划代码有6个数字，分别表示省、自治区或直辖市；表示城市；县（区）。出生日期码有8个数字，分别表示年、月、日。顺序码有3个数字，它的最后一位上的奇数表示男性，偶数表示女性。它的最后一位数字，它是校验码。用来校验身份证的正确性。有时也用X表示。

（师出示资料：身份证号码在生活中的作用及用数码表示的优越性）： 身份证有这么多作用，你们将来要注意保管好自己的身份证，不要借给他人使用。

5、根据身份证号码排除两名嫌疑人。

6.根据银行卡的编码方式，根据信息判断谁是犯罪嫌疑人。（第五个）

四、学以致用，设计学号

通过刚才的学习，同学们明白了身份证号码的编码方法和意义。现在，老师想请你们做个小小设计师，设计一个编学号的方案，给我们学校每个学生编一个学号。

（课件出示实践活动的内容和要求）我们学校有6个年级，18个班，共703名学生。我们先来看看，学号中要包含哪些信息？这些信息你认为哪些是一定要的，哪些是可以删减的？我们已经确定了编码中要包含的信息，如何用数字来体现这些信息呢？请大家分小组讨论后完成设计方案。

五、联系实际，拓展思维

其实，数字编码在我们的生活中随处可见，请大家看屏幕（放课件）。你的身边还有哪些数字编码的事物，请你选择一种感兴趣的事物，给它编码。

板书设计：

编码

学生身份证号码：22011220080825XXXX

地址码+出生日期码+顺序码+校验码

唯一 规范 合理

《编 码》导学案 预 学 单

学习目标：通过预习能够对身份证号码有初步的了解。

具体内容：

1．小调查：

爷爷的身份证号码：（）

奶奶的身份证号码：（）

爸爸的身份证号码：（）

妈妈的身份证号码：（）

2．通过调查我知道了什么？

共 学 单

小组活动，合作探究

1.成员观察自己的身份证号码。

2.找一找号码有什么相同与不同之处，交流号码中的数字各表示什么意思？

我们发现我们的身份证号都有（）位；

其中（）数字是相同的；

其中（）数字我比较熟悉，因为这是（）；

我知道其中（）数字的意思是（）

练 学 单

1.数学书92页第二题，按照淘气编号的规则，200904172表示的是哪名同学？

2.通过刚才的学习，同学们明白了身份证号码的编码方法和意义。现在，老师想请你们做个小小设计师，设计一个编学号的方案，给我们学校每个学生编一个学号。

（课件出示实践活动的内容和要求）我们学校有6个年级，18个班，共703名学生。我们先来看看，学号中要包含哪些信息？这些信息你认为哪些是一定要的，哪些是可以删减的？我们已经确定了编码中要包含的信息，如何用数字来体现这些信息呢？请大家分小组讨论后完成本小组成员的编码设计。

延 学 单

DAB基带编码器的设计 篇7

DAB是数字音频广播 (Digital Audio Broadcasting) 的简称, 是继调幅 (AM) 和调频 (FM) 之后的第三代广播体系。它首先将模拟形式的节目转换为数字信号, 经压缩、编码、调制、发射、传输, 到达接收端后, 再经一系列反变换, 变成可收听的模拟节目。为满足高音质的要求, 同时节约频谱资源, DAB采用了3个关键技术[1], 一是MUSICAM的信源编码方法, 二是COFDM的信道编码和调制技术, 三是同步网技术。其中COFDM的信道编码和调制由DAB基带编码器完成。

DAB的优越性和发展前景是不容置疑的, 由于DAB技术含量高, 多年来DAB发射机的设计一直是个技术难题。进行DAB基带编码器设计的研究, 开发出高性能, 稳定的DAB基带编码器, 势在必行。

2 DAB发射端基带处理流程

ETI (Ensemble Transport Interface信号群传输接口) 是目前广为采用的向不同的发射台馈送数据流接口[2]。业务传输接口 (STI) 协议是不同业务提供者的传输数据流通过业务传输网络送给DAB信号群复合器遵循的协议。

发射端基带处理流程可以用如图1来表示[3]:

从ETI帧中还原出各个业务成分及其相关信息如信道保护等级后, 首先对每个业务成分进行加扰和信道编码及时间交织, 然后复合在一起形成DAB的公共交织帧[4] (CIF-Common Interleaved Frame) 。为了让接收端能从CIF中提取各个业务成分进行信道解码, ETI数据中还包括了复合结构信息 (MCI-Multiplex Config Information) 以及其它相关信息。这部分信息必须保证接收端尽快并且完全准确的接收到, 为此开辟了专门的快速信息信道 (FIC-Fast Information Channel) , 使用固定的较高的差错保护等级并且无交织的传输。另外, 为了保证接收端能够准确无误的在时间上和频率上与发射端同步, DAB引入了一个专门的同步信道 (Synch.Channel) 来实现同步处理、信道估计、自动频率校准等功能。主业务信道 (MSC-Main Service Channel) 、快速信息信道、同步信道再复合在一起形成具有一定长度的传输帧。随后根据载波数目将传输帧划分成多个符号, 每个符号有多个比特对, 每个比特对经频率交织以DQPSK的方式调制到彼此正交的载波上, 然后实施IFFT变换得到DAB基带信号。最后以标准的DIQ (Digital baseband In-phase and Quadrature数字基频同相和正交) 接口输出基带信号, 也可以采用IQ (In-phase and Quadrature同相和正交) 调制的方法将基带信号调制后由中频输出, 本设计中两种方法都予以提供。

3 基带编码器的设计

在硬件设计上, 基带处理器被划分为时钟管理模块、解ETI帧模块、卷积编码及时间交织模块、DQPSK调制模块、IFFT运算模块、IQ调制模块、外部存储器接口模块和与USB模块的接口模块。

其中最为核心的是时间交织模块和IFFT运算模块的设计。

3.1 时间交织模块的设计

时间交织本身是对逻辑帧内每一个单独的比特而言, 而交织必然需要用到中间存储器。因此, 无论从效率或者从存储器本身的特性而言, 实际处理时我们都不可能对单独的比特进行交织, 也就是要将帧内多个具有相同交织规则的比特按一定的规律组合成具有一定位宽的数据, 然后根据统一的交织规则放入自身或其后某一个帧中的相应位置。

因为DAB的交织深度为16个CIF, 一个CIF的容量为55296比特, 而1个CIF又可以分成862个CU单元。一般SRAM (静态存储器) 可控制的最小位宽为8比特, 所以交织时的最小单位为128比特也就是两个CU。实际中选取了一款容量为128K的SRAM, 低1152个地址用于存放一个传输帧内所有FIB块卷积编码后的结果。在DAB传输模式1中, 一个FIC[5] (快速信息通道) 传输帧可以分成12个FIB块, 卷积编码后为9216比特。因此从地址1152开始划分了16个大小均为6912的区域对应于交织后的每一个CIF。时间交织如图2所示。

在DAB的标准算法中, 时间交织是单个业务成分独立完成, 但由于单个业务成分信道编码后的长度以及其在CIF内的起始CU位置都是不确定的, 从而给交织带来困难。而上述关于填充比特和填充CU的处理使得删除子模块输出的比特在CIF中的位置是顺序的从0到55295。这样就可以以两个连续的CU为单位来实施时间交织, 而不必在乎当前CU属于哪一个业务成分, 是否用于填充。

时间交织的具体实施方法是设置一个113比特宽的移位寄存器Shift_reg[0:112], 一个8比特的计数器, 每次经过删除得到一个有效比特就将其移入寄存器的最左端, 并将寄存器内的原始内容全部右移一位, 同时计数器加1, 当计数器计到112时表明移位寄存器内第0、16、32、48、64、80、96、112比特已经可以构成交织后写入SRAM的8比特数据。此后计数器每加1直至计到127时, 仍将Shift_reg的第0、16、32、48、64、80、96、112比特组合成8比特的数据写入SRAM。依此类推, 下一次写入SRAM的有效数据仍然在上述时刻得到。而SRAM的写地址可以表示为CIF区的首地址与该数据在CIF区内的偏移地址之和, 因此我们首先需要根据时间交织规则确定上述得到的数据应该放入哪一个CIF区传送, 至于CIF区内的偏移地址则是顺序的递增。

依次类推, 就得到了上图所示的交织规则。

3.2 卷积编码与DQPSK设计

系统采用流水线结构, DQPSK读取第 (n-1) 个CIF也就是SRAM第 (n-1) 区的时候, 卷积编码正对第n个CIF做处理, 时间交织会导致第n个CIF中的某些数据交织到第 (n+15) 个CIF也就是SRAM的第 (n-1) 区, 原本第 (n-1) 区存储器放的是完全交织过的第 (n-1) 个CIF的内容留待DQPSK读取做下一步处理, 这样一来就导致数据被破坏, 也就是引起了卷积编码和DQPSK的冲突, 常规的方法很难避免。本设计考虑到一般的SRAM均为16位宽, 且高低8位是单独受控的, 而我们交织时只写入8比特, 那么就可以交换的使用高低8位作为时间交织的写区域来避免这种冲突。假设第 (n-1) 个完全交织后的CIF存于第 (n-1) 区的高8位, 那么在接下来的16个CIF中, 凡是交织到第 (n-1) 区的数据都写入低8位, 则第 (n+15) 个完全交织后的CIF就存于第 (n-1) 区的低8位, 依次类推。当然DQPSK读的时候也要相应的做些处理, 保证从有效的区域取数。上述方法成功的避免了冲突, 并且最大限度的简化了电路的设计。

3.3 IFFT运算模块设计

得到各个副载波上的相位信息后, 对其实施IFFT运算 (快速傅里叶逆变换) 完成COFDM调制, 得到DAB的基带信号。

IFFT在DQPSK完成之后启动。fftram_preload模块将DQPSK得到的1536个角度值转成1536个复数值并通过查表实现频率交织写入fftram内的合适地址。另外还需要通过补零扩展成2048个复数值, 所以fftram_clr模块在fft_preload之前执行, 先将fftram清零。这两个模块完成之后就可以启动fft_cal开始IFFT的正式计算。IFFT采用基4与基2相混合的快速算法。

由于DIQ模块需要持续不断的读取IFFT的结果, IFFT设置了两个工作RAM区, DIQ读取其中某一个区时IFFT以另外一个作为工作区。考虑到后续的IQ调制模块需要读取IFFT的结果, 将比特倒置过程略去, 通过合理的设计IQ调制模块的读地址来实现。该模块的工作时钟取为系统最高时钟49.152M, 每一个基4蝶形单元消耗14个周期, 每一个stage需要计算512个蝶形单元, 再考虑到前面两个模块的工作时间, 完成2048点IFFT的计算需要消耗约0.95ms。这样就可以确保同一个符号的DQPSK调制和IFFT运算在一个符号持续期内完成。

4 DAB基带编码器的实现和验证

在用Verilog硬件描述语言完成了DAB基带编码器的集成电路前端设计后, 为了验证设计的正确性, 将其映射到Stratix系列EP1S10F780C6ES型号的FPGA芯片中, 并以此为核心设计了电路板, 最终经过优化设计, 使用了10个DSP运算单元, 4 426个逻辑门电路, 802 816个存贮器单元, 并基于硬件系统开发了PC端软件, 构建了完整的编码器。其中编码器的硬件系统如图3所示:

通过试验表明, 编码器系统功能正确, 可同时复合多套节目, 产生的DAB中频信号中心频率为2.048MHZ, 幅度为1 V, 并且可以选择DAB工作的4种模式编码。接收端使用西芯微电子的T-DMB ID200接收机成功解码接收, 证明了基带解码器设计的正确性。

参考文献

[1]李栋.数字声音广播[M].北京:北京广播学院出版社, 2001

[2]ETSI.Digital Audio Broadcasting (DAB) , Distributioninterfaces, Ensemble Transport Interface (ETI) .ETS300799[S].1997-09

[3]ETSI.Radio Broadcasting Systems, Digital Audio Broadcasting (DAB) to mobile, portable and fixed receivers.EN300401V1.4.1[S].2006-01

[4]Eureka Project147DAB Digital Audio BroadcastingSystem.Guidelines for Implementation and Operation.1994

《编码》教学设计 篇8

关键词信息；信息的编码；教学实践

“信息的编码”是浙教版的《高中息技术基础》(必修)教材中第一章第二节内容，信息技术是对信息进行采集、处理、传输、存储、表达和使用的技术，要是用计算机对信息进行处理，必须把待处理的信息(数字、字符、汉字、声音、图像等)用二进制进行编码，即对信息进行数字化。通过对信息编码的学习，初步了解数的编码、字符编码和多媒体信息编码的基本原理，从而揭开电脑工作的神秘面纱，激发学生深入学习信息技术知识的兴趣和强烈的求知欲，也激励学生不断向高科技挑战。

一、信息的编码简介

信息的编码这节课是一堂纯理论课，原理很抽象，对于学生来说是难以理解的。如何化抽象为形象，使学生更容易理解是一个关键。虽然学生在初中阶段对二进制数有一定的基础，但可能已经忘记或者似懂非懂，所以总的来说学生在这方面的基础还是薄弱的，如何上好本节课。我把重点放在：1，让学生结合身份证的认识、电话号码组成等，了解用数字编码在日常生活中的实际应用。2，通过让学生了解生活中其它编码的知识，进一步体会数字与现实生活的密切联系。3，提高学生收集、分析信息的能力。4，了解为什么要对信息进行编码。5，了解二进制计数系统的特点。6，知道各种数制之间的转换方法及字符信息的编码等。

其实，说信息讲信息，在生活中编码到处可见，如：教师随便播放1、2、3、4、5、6、7这七个阿拉伯数字，可能对于不同的学生理解完全不一样，有的学生想到的数字一、二、三……七，有的学生可能想到的是乐谱中的哆、来、咪、法、……可能也会有学生想英语课的one、tow、three……；由此认为，同一种信息，对于不同的接受对象，可以有不同的识别方法。所以对于电脑这个信息接受者来讲，就需要统一的信息编码，没有信息编码系统即不能对信息进行加工，也不能进行信息的传输和存储。

人类社会所使用的语言文字就是一种信息编码，不同国家和地区对于语言和文字的表达是不同的，这种表示就是某种意义上的编码。这种编码有其共同性，所以它能被一个大的群体接受，我们将英文翻译成中文，让只懂中文的人能够接受，这种工作实际上就是把信息编码转换了。如果没有编码什么信息也不可能发挥作用。例如：在原始社会，人类祖先都是乱喊乱叫，由此这些祖先就形成一套信息交流，逐渐形成了这个社会的信息编码。那么在现代信息系统中，采用计算机和现代通信技术，也就产生了新的编码，信息编码这些编码就更加重要了，这是因为在信息系统中，有三个特点：一、人与人之间的信息传递；二、人与机器之间的信息传递；三、机器与机器之间的信息传递。由此，数字也是一种最简单的信息，所以电脑把人类的种种复杂工作最简单化了，电脑是用数字化来工作的，这是我们常常说的数字化。我们常用的计数方法是十进制，十进制的计数特点的：一、0、1、2……9十个数字组成，逢十进一；二、每个数字在十进制数中所处数位不同，其位权值也不同。生活中时间的表示就是六十进制；旧制市称使用的是十六制；生活常用的电源的通、断，脉冲的有、无。磁化的极性方向就是我们常用的二进制；生活中使用的进制很多。

二、计算机内部代码的特征及转化

在信息科技中，特别是在计算机领域，“代码”两个字具有特指性，是指由“0”、“1”两种符号组成的数字代码。因为数字计算机只能识别和处理由“0”、“1”符号串组成的代码。所以，其他信息代码都要转换成这种由“0”“1”符号串构成的代码，才能被计算机识别和处理。20世纪40年代以后，在自动控制和电子技术中大量应用开关线路，迫切需要用数学工具来处理开关线路中日益复杂的逻辑问题，进一步推动了布尔代数的发展，使其内容日益丰富。电子计算机本身是由众多的高速电子开关组合而成的。著名科学家冯·诺依曼关于电子数字计算机系统结构的经典性建议中，有一条是关于计算机内的信息，包括数据和程序都应采用二进制代码表示，这已成为业界共同遵守的标准。电子计算机将所有输入的信息(数据、程序等)都转化为机器能识别和处理的二进制数字代码。由于二进制代码中用到的只有“0”“1”两个符号，从而可以方便地用电脉、电位、电路的状态、磁化的极性方向来表示。所以在使用计算机进行信息处理时，首先要对信息进编码，把问题转化成二进制代码的计算问题。也就是说用二进制计数系统代替十进制数系统，大大减少了计算机运算和存储所需的电子元件的数量。要使计算机能够处理文字、声音、图像和视频等信息，采用正确的编码方法是首先要解决的问题之一。

三、信息编码的处理和转换

计算机内部用二进制代码可以方便地存储、处理和传送信息，我们生活中却习惯使用十进制代码。那么二进制与十进制之间是怎么转换的呢?

(一)二进制与十进制互换

例如：十进制56789.23按权展开如下：

从十进制数的动态认数过程中，发现数制的原理(或是规律)——“按权展开相加法”。也可针对二进制，提出速算法(8421法)，从右到左书写……256 128 64 32 16 8 4 2 1。就是二进制转换成十进制，各个1数的对应2数相加即得对应的十进制数。例如：二进制数(100011)₂转换为十制数。

(100011)₂=1×2⁵+0×2⁴+0×2³+0×2²+1×2¹+1×2⁰

=32+0+0+0+2+1

=35

即(100011)₂=(35)₁₀反之，十进制也可以采用相同的方法转换成二进制数。如(75)₁₀=(100111)₂

即(75)₁₀=64+8+2+1=(100111)₂

当然十进制转换成二进制也可以用“除2反序取余法”；运用计算机中的“计算器”进行进制转换操作等。同样可以利用逆向思维，得出二进制转换成十进制的速算法。

(三)提供自主探索、研究的时间