第01章 信息技术基础知识

1.1信息与信息技术1.1.1信息与主要特征1.1.2信息的作用1.1.3信息技术1.1.4信息与信息化社会自学1.信息的定义(1)信息是不确定性的减少或消除(2)信息是控制系统进行调节活动时，与外界相互作用、相互交换的内容(3)信息是由物理载体与语义构成的统一体(4)信息是事物运动的状态和状态变化的方式1.1.1信息及主要特征1.1.1信息及主要特征2.与信息相近的概念知识、情报、消息知识是人类社会实践经验的总结,是人的主观世界对客观世界的概括和反映,是已知的,系统化的信息。知识都是信息，而信息不全是知识。情报是那些对用户有用的，经过传递到达用户的知识。情报是知识的一部分。消息是指包含某种内容音讯。消息是信息的反映形式，信息是消息的实质内容。(1)社会性(2)传载性(3)不灭性(4)共享性(5)时效性(6)能动性1.1.1信息及主要特征3.信息的主要特征1.1.1信息及主要特征可以从多种角度进行分类社会信息与非社会信息动态信息与静态信息记录信息与无记录信息语言信息与非语言信息可传递信息与不可传递信息有害信息与无害信息4.信息的分类物质、能量和信息是构成人类社会赖以生存的三大要素。1.认知作用2.管理作用3.控制作用4.交流作用5.娱乐作用1.1.2信息在现代社会中的作用信息技术是能够提高或扩展人类信息能力的方法和手段的总称。1.信息技术的概念1.1.3信息技术2.信息技术的发展以人工为主要特征的古代信息技术以电信为主要特征的近代信息技术以网络为主要特征的现代信息技术3.信息技术的体系结构主体层次：是信息技术的核心主要是指直接增强或延长人类信息器官，提高或扩展人类信息能力的技术，包括信息获取技术，信息存储技术，信息处理技术，信息传输技术，信息控制技术等。应用层次：是信息技术的延伸主要是指主体层次的信息技术在工业、农业、国防等各个领域应用时生成的各种具体的实用信息技术。如：生产过程自动控制、计算机辅助设计、数控机床、电子商务等。外围层次：是信息技术产生和发展的基础4.信息技术的特点数字化网络化高速化智能化个人化（5W）5.信息技术的功能辅人功能开发功能协同功能增效功能先导功能1.1.3信息技术6.信息技术的影响对科研、经济、管理的影响对教育、文化、思维的影响对生活等方面的影响对政府的影响信息的负面影响•信息泛滥、信息污染•信息病毒、信息犯罪•信息渗透等1.2计算机基础知识1.2.1计算机系统组成1.2.2计算机硬件系统1.2.3计算机软件系统1.2.4计算机工作原理1.2.5计算机的分类1.2.6计算机的特点1.2.7计算机的主要应用领域1.2.8计算机发展阶段与发展趋势第一台电子计算机：ENIAC（电子数字积分计算机）诞生于1946年2月美国宾夕法尼亚大学初识计算机每秒5000次。重量达30吨，使用了18000多个电子管，占地170米2，耗电150千瓦/小时。1.硬件系统:指组成计算机系统的各种物理设备的总称，是计算机系统的物质基础；2.软件系统:指运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据和文档的总称。计算机系统硬件系统软件系统初识计算机美籍匈牙利科学家冯·诺依曼提出了“存储程序”的计算机方案。⑴采用二进制数的形式表示数据和指令⑵将数据和指令同时存放在存储器中⑶计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。冯·诺依曼理论•核心内容：存储程序、程序控制•冯·诺依曼型计算机:按这一原理设计的计算机1.2.1计算机系统组成1.冯·诺依曼型计算机的组成输入设备输出设备存储器运算器控制器1.2.2计算机硬件系统2.各部分功能1.2.2计算机硬件系统(1)运算器作用：运算器是“信息加工厂”。工作：进行算术运算和逻辑运算(2)控制器作用：整个计算机系统神经中枢工作：取指令、分析指令和执行指令(3)存储器作用：用于存放程序和数据分类：内存、外存(4)输入设备作用：把程序和数据等信息顺序送往内存常见设备：键盘、鼠标、扫描仪(5)输出设备作用：把计算机处理的数据、结果等信息按人们要求的格式输出常见设备：显示器、打印机、绘图仪软件系统的分类：应用软件系统软件软件系统1.2.3计算机软件系统特定用户程序应用软件包操作系统语言处理系统数据库管理系统服务性程序1.系统软件定义：是指管理、控制和维护计算机的各种资源，以及扩大计算机功能和方便用户使用计算机的各种程序的集合。特性：基础性和通用性。•控制计算机运行，管理计算机资源，为应用软件提供支持和服务•是由一系列控制和管理模块组成。对硬件的第一级扩充，是软件系统最基本的部分(1)操作系统:简称（OS）常见的有：DOS、Windows、UNIX、LINIX(2)工具软件主要包括机器的测试、故障检测和诊断及各种开发调试工具软件等。(3)程序设计语言什么是计算机语言？计算机语言•机器语言由0、1代码组成，能被计算机直接识别和执行的指令集合。特点：占用空间小、执行速度快，不易学习和修改不同类型机器的机器语言不同，通用性差。•汇编语言（符号语言）用助记符代替机器语言中的指令和数据特点：易修改，保持了速度快，占用空间小的特点不同类型机器的汇编语言不同计算机语言•高级语言由贴近自然语言的“词”和“数学公式”组成特点：•易学、易读，易修改•通用性好，不依赖于机器•具有很强的通用性和可移植性1.2.3计算机软件系统(4)语言处理程序•解释程序：逐条翻译并执行高级语言程序中的语句汇编语言源程序目标程序高级语言源程序编译程序汇编程序2.应用软件为解决各类实际应用问题而编写的程序。①特定用户程序：②通用应用软件：为解决某一具体问题而设计的程序。广泛应用于几乎所有的专业领域（如：Office等）指令、程序和执行过程指令是对计算机进行程序控制的最小单位。所有的指令的集合称为计算机的指令系统。机器指令格式操作码地址码机器执行什么操作参与操作的数据在存储器中的存放位置程序：是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列。读取指令分析指令执行指令1.2.4计算机工作原理IEEE于1989年提出的一种分类方法：1.微型(个人)计算机(Pc机)面向个人和家庭2.工作站(WorkStation）3.小型计算机:适用于中小型部门的工作4.主机：适用于一个计算中心要求5.大型计算机：用于大型计算机网络中6.巨型计算机：称为超级计算机1.2.5计算机的分类台式机笔记本电脑掌上计算机1.运算速度快1.2.6计算机的特点2.计算精度高3.具有“记忆”和逻辑判断能力4.高度自动化，又支持人机交互应用最早、最成熟的领域。应用最广泛的领域。用于各种自动装置、生产过程、监视报警等如CAD、CAM、CAI、CAT等。1.科学计算（数值计算）2.信息处理（数据处理）3.过程控制4.计算机辅助工程5.人工智能6.网络应用计算机实现与人的智能活动有关的复杂功能。如：专家系统、机器人等。1.2.7计算机的主要应用领域实现硬件、软件和信息资源的共享。网络使人类进入信息化的社会根据采用的物理器件把计算机的发展分为四个阶段：第一代:(1946年-1958年)是电子管时代特点：体积大，耗电多，运算速度慢，只能使用机器语言、汇编语言应用：科学计算和军事方面1.2.8计算机的发展阶段第二代:(1959年-1964年)是晶体管时代第三代:(1965年-1971年)是中小规模集成电路时代特点：体积显著减小，可靠性提高，运算高达百万次/秒，出现高级语言应用：开始在数据处理和工业控制方面应用特点：采用集成电路，存储容量、运算速度、可靠性有较大的提高；体积、成本进一步降低；出现了操作系统应用：文字处理和图形处理方面得到应用1.2.8计算机的发展过程根据采用的物理器件把计算机的发展分为四个阶段：第一代:(1946年-1958年)是电子管时代第四代:(1972年-现在)是大规模集成电路时代特点：出现微处理器，有了微型计算机；使存储容量、运算速度、可靠性、价格有大的突破；应用：社会的各个领域1.2.8计算机的发展过程第二代:(1959年-1964年)是晶体管时代第三代:(1965年-1971年)是中小规模集成电路时代根据采用的物理器件把计算机的发展分为四个阶段：第一代:(1946年-1958年)是电子管时代2.1.9计算机的发展趋势拓展计算机的应用领域，推进计算机的普及方便快捷实现信息交流和资源共享提供有声有色、图文并茂的信息环境：模拟人的思维过程笔记本电脑1.巨型化2.微型化3.网络化4.多媒体化5.智能化体现一个国家的综合科技实力和计算机的技术水平6.非冯.诺依曼体系结构的计算机如：神经网络计算机、DNA计算机、光子计算机等NECSX-6/64MB巨型计算机外形信息表示与编码基础知识1.31.3.1计算机中的数制1.3.2二进制数的常用单位1.3.3字符编码1.3.4汉字编码1.3.5数的编码信息：在计算机内部表示成数据，这些数据可以是数字、字符或汉字，在计算机内都是采用二进制表示.数据数值数据字符数据：表示大小、正负等：字母、符号、数字、汉字数据分类：1.3.1计算机基本运算1.数制的基本概念1.3.1计算机的数制•数码：每种计数制采用的数字符号的集合。如：0-9数字是十进制的数码•基数：全部数码的个数。如：10进制的基数是10•位权值：数制中每一固定位置对应的单位值。如：十进制数121.11按权展开为：121.11=1*102+2*101+1*100+1*10-1+1*10-2•采用“逢基数进位”的原则二进制呢？进位制二进制八进制十进制十六进制规则基数数码权形式表示逢二进一R=20，12i-11011B(1011)2逢八进一R=80,1…,78i-1145O(145)8逢十进一R=100,1…,910i-1145D(145)10逢16进一R=160,1…,9A,B,…,F16i-115EH(15E)162.常用的进位计数制1.3.1计算机的数制3.书写规则十进制二进制八进制十六进制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F常用计数制的表示方法1.位(bit)1.3.2二进制数的常用单位2.字节(byte)3.字(word)表示二进制中的一个数位，可以是0或1计算机中数据的最小单位由8个二进制位组成。是计算机中数据处理和存储容量的基本单位常用单位：KB、MB、GB、TB1KB＝1024B；1MB＝1024KB；1GB＝1024MB指计算机一次存取、加工、运算和传输的数据长度一个字通常由若干个字节组成字是计算机性能的一个重要标志计算机认识、区分各种字符采用方法为：•由若干位组成的二进制数代表一个字符•字符集内所有二进制数不能相同•二进制数的位数取决于字符集的规模计算机解决任何问题，都是建立在“编码”基础上的。1.3.3字符编码1.ASCII码：•是美国标准信息交换码的简称•目前使用最广泛的字符编码(微型机)例如：用二进制数写出“GOOD”的ASCII码。01000111B、01001111B、01001111B、01000100B•编码规则:由七位二进制数组成,可表示:ASCII码：实际占用8个二进制位，最高位补01.3.3符号编码128种字符控制字符:前32个字符+空格+Del图形字符:可显示和打印(94个)如：十进制数5803的8421编码为01011000000001012.BCD码：专门解决用二进制数表示十进制数的问题；又称为二－十进制交换码；BCD的编码方式很多，其中8421码最常用。(1)8421码用4位二进制数表示一个十进制数从左向右的位权依次为8、4、2、1表示：0～9十个数字1.3.3符号编码(2)扩展BCD码和EBCDIC码以国家标准局公布的GB2312-80规定的汉字交换码作为标准进行编码。国标码(7445)汉字(6763个)字符符号(682个)一级汉字(3755个)二级汉字(3008个)规定:一个汉字用双7位二进制数表示，最高位为01