第1章信息技术基础知识

大学信息技术基础计算机教研室第一章信息技术基础知识【教学目的与要求】了解信息的概念及特征，掌握计算机系统的组成，计算机的特点、应用、分类和发展趋势,信息的表示、存储,多媒体的基础知识，了解信息安全的基础知识。第一章信息技术基础知识【教学重点】1.计算机基础知识2.信息表示及编码基础知识3.信息存储基础知识【教学难点】信息表示及编码基础知识第一章信息技术基础知识信息与信息技术1计算机基础知识2信息表示及编码知识3信息存储的基础知识4多媒体信息处理15信息安全基础知识61.1信息与信息技术信息的定义（1）信息是不确定性的减少或消除。——香农（Shannon）1948年（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。——维纳（N．Wiener）1950年（3）信息是事物运动的状态和状态变化的方式。——钟义信信息在空间中的传递被称为通信。信息在时间上的传递被称为存储。信息的主要特征真正意义上的信息离不开社会。社会性不灭性传载性共享性信息不因为被使用而消失。信息源发出信息后，自身信息量不减少。信息作为一种资源，在同一时间或不同时间可以共同享用。时效性能动性如果不能反映事物的最新变化状态，信息的效用就会降低。信息的分类按内容分社会信息与非社会信息按存在形式分内储信息和外化信息按状态分动态信息和静态信息按外化结果分记录信息和无记录信息信息的分类按符号种类语言信息和非语言信息。按信息流通方式可传递的和不作传递信息。按信息论方法未知信息和冗余信息。按价值观念有害信息和无害信息。信息在现代社会中的作用认知作用管理作用控制作用交流作用娱乐作用信息技术信息技术(简称IT)就是能够提高或扩展人类信息能力的方法和手段的总称。完成信息产生、获取、检索、识别、变换、处理、控制、分析、显示及利用的技术。信息技术信息技术的发展时期古代信息技术---以人工为主要特征近代信息技术---以电信为主要特征现代信息技术---以网络为主要特征信息技术的体系主体层次应用层次外围层次核心部分延伸部分基础部分直接地、具体地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。指主体层次的信息技术在工业、农业、国防、科学研究、文化教育等各个领域应用时生成的具体的实用信息技术。主要是指与信息技术产生和发展相关的各类技术。信息化社会的技术构架现代网络技术计算机技术通信技术电子技术、光学技术信息化社会信息技术的特点数字化中0011101000110101信息技术的特点网络化信息技术的特点个人化无论何人(who)任何地方（where）任何时候(when)与其他任何人（whom)任何通信（what）信息技术的特点数字化网络化个人化智能化高速化信息技术的功能协同功能医生会诊信息技术的功能增效功能天气预报信息技术的功能辅人功能开发功能协同功能开发功能增效功能先导功能信息技术的影响（积极影响）对科研的影响电子邮件、网上交谈交流，提高科研工作效率。对经济的影响如金融无纸化交易，促进票证及时传输等。对管理的影响如虚拟办公、电子商务等，加强管理科学化。信息技术的影响（积极影响）对教育的影响电化教学、辅助教学、远程教育等，促进教学改革对文化的影响如电子文化、传媒文化等。对生活的影响如电子购物、电子金融、电子书刊、远程医疗等。信息技术的影响（积极影响）对科研的影响对经济的影响对管理的影响对教育的影响对文化的影响对思维的影响对思维的影响对政府的影响信息技术的影响（负面影响）信息污染信息泛滥信息病毒信息犯罪信息渗透1.2计算机基础知识计算机发展史计算机的发展ENIAC1642BlaisePascal加法器CharlesBabbage1822差分机计算机时代第一台计算机第一台电子计算机（ENIAC）18000个电子管占地170平方米重达30吨耗电150千瓦保存80个字节5000次加/秒价值40万美元第一代：电子管计算机（46~57)逻辑元件电子管工作速度几千～几万次／秒软件机器语言或汇编语言应用科学计算代表机型ENIAC特点体积庞大，运算速度低，成本高计算机发展阶段第二代：晶体管计算机(58~64)逻辑元件晶体管工作速度几十万次／秒软件高级算法语言应用事务管理及工业控制代表机型IBM7000系列优点体积小，寿命长，速度快能耗少，可靠性高计算机发展阶段第三代：集成电路计算机(64~70)逻辑元件中小规模集成电路（硅）工作速度几十万～几千万次/秒软件高级算法语言、操作系统应用计算、管理及控制代表机型IBMSystem/360优点体积更小、速度更快、能耗更小、寿命更长ＳＳＩＭＳＩ计算机发展阶段第四代：大规模集成电路计算机逻辑元件（超）大规模集成电路内存半导体存储器外存磁盘和光盘工作速度几百万～几千万次／秒软件操作系统和应用软件应用以计算机网络为特征微型计算机属于第四代计算机ＬＳＩＶＬＳＩ计算机发展阶段计算机发展趋势巨型化微型化网络化智能化多媒体多极化Altair8800计算机发展——微型化计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。计算机发展——巨型化超级计算机运算速度可达每秒几百亿次运算应用领域天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。实例1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I”国防科技大学研制“银河1号”、“银河2号”、“银河3号”CRAY-Ⅱ银河Ⅱ计算机发展——网络化计算机网络计算机技术与通信技术结合的产物。计算机网络发展动力使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。计算机发展——智能化“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的‘没有灵魂的机械’来”。——笛卡尔（1637）第一代机器人机械手（1962年出现）第二代机器人具有“感觉”的机器人第三代机器人装有启发式计算机的“智能机器人”DeepblueGarryKasparov计算机的特点运算速度快——每秒几百亿次几千亿次计算精度高——可使用足够多的二进制位数来获得所要求的数据精度具有逻辑判断能力——这是区别于其它任何机器的一个特点计算机的特点存储容量大——提供大容量的存储器来存储程序和数据自动化程度高——可以按照人们事先编制好的程序自动连续地进行各种操作计算机分类按规模按应用按工作原理计算机可从这些方面分类按工作原理分类分为：电子数字计算机和电子模拟计算机按应用分类分为：通用计算机和专用计算机计算机分类国外较流行的分法：巨型机、小巨型机、大型机、小型机、工作站和个人计算机（PC）六大类。我国的分法：巨型机、大型机、中型机、小型机、单片机和微型机六大类计算机分类按规模划分计算机的应用领域科学计算(数值计算)计算机在处理计算量大、时间性强的数值计算中尤其表现出巨大威力。传统领域计算机的应用领域数据处理(非数值计算)对大批量的信息进行收集、分类、排序、传送、存储以及打印报表和图形等。在办公自动化、事务管理和情报检索等领域应用十分广泛。传统领域计算机的应用领域过程控制在生产过程中对现场数数据进行巡回检测并由计算机进行自动调节和控制。（工业自动化及现代化的武器系统等）传统领域计算机的应用领域计算机辅助系统计算机辅助设计ComputerAidedDesign利用计算机的图形功能做各种设计工作。计算机辅助制造ComputerAidedManufacture利用计算机管理、控制生产设备及其操作。计算机辅助教学ComputerAssistedInstruction利用多媒体计算机的图、文、声功能实施教学现代领域计算机的应用领域计算机辅助系统计算机集成制造系统ComputerIntegratedManufacturingSystem计算机辅助测试ComputerAidedTest计算机模拟ComputerSimulation现代领域计算机的应用领域办公自动化OA休闲娱乐人工智能用计算机来模拟人的智能，包括：模式识别、景物分析、自然语言理解和生成、专家系统、博弈、机器人。现代领域计算机系统组成与工作原理系统组成工作原理计算机系统组成计算机硬件系统冯.诺依曼提出“存储程序”方案。1.采用二进制数的形式表示数据和指令。2.将指令和数据存放在存储器中。3.由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成计算机。（外）存储器（内）存储器中央处理器（CPU）控制器输入设备输出设备数据流地址控制流运算器计算机硬件组成计算机工作原理计算机的两个基本能力：存储程序自动执行程序计算机工作原理计算机利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序，CPU依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。取指令指令译码程序结束停机指令指令执行计算机软件系统软件是微机的灵魂。应用软件各类系统软件操作系统裸机计算机软件？软件系统的分类软件系统应用软件系统软件操作系统语言处理系统数据库管理系统应用软件包用户程序软件系统？信息表示及编码基础知识计算机信息表示计算机的语言基数在一种数制中，只能使用一组固定大数字符号表示数目的大小，这种数字符号称为该数制的数码。每种数制中数码的个数称为基数。二进制基数：2十进制基数：10计算机的语言十进制12.34＝1×101＋2×100＋3×10-1＋4×10-2二进制101.1每一个数位赋予的值，称为“权”，位权的值等于基数的若干次幂。位权值＝1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1二进制概念128瓦32瓦64瓦16瓦8瓦4瓦1瓦2瓦11111000信息复制的精确性运算规则简单（R(R+1)/2）电子线路制造计算机成为可能计算机的数制数制基数数码二进制201八进制801234567十进制100123456789十六进制160123456789ABCDEF计算机常见的数制数制基权表示数码特点10º，10¹，10²，…十进制数0~910逢十进一二进制数0~122º，2¹，2²，…逢二进一八进制数0~788º，8¹，8²，…逢八进一十六进制数0~9,A~F,a~f1616º，16¹，16²，…逢十六进一十进制：4956=410³+910²+510¹+610º二进制：1011=12³+02²+12¹+12º十六进制：81AE=816³+116²+1016¹+1416º八进制：4275=48³+28²+78¹+58º计算机的数制–十进制二进制计算机的数制5922921427232120(59)10=(111011)2110111111011余余余余余余–二进制八进制从右向左，每3位一组(不足3位左补0)–八进制二进制用3位二进制数代替每一位八进制数例(1101001)2=(001,101,001)2=(151)8例(246)8=(010,100,110)2=(10100110)2000~0001~1010~2011~3100~4101~5110~6111~7计算机的数制–二进制十六进制从右向左，每4位一组(不足4位左补0)计算机的数制例(11010101111101)2=(0011,0101,0111,1101)2=(357D)160000~00001~10010~20011~30100~40101~50110~60111~71000~81001~91010~A1011~B1100~C1101~D1110~E1111~F–十六进制二进制用4位二进制数代替每一位十六进制数计算机的数制例(4B9E)16=(0100,1011,1001,1110)2=(100101110011110)20000~00001~10010~20011~30100~40101~50110~60111~71000~81001~91010~A1011~B1100~C1101~D1110~E1111~F字符编码ASCII码是美国信息交换标准代码。(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)包括0~9十个数字，大小写英文字母及专用符号等95种可打印字符。Computer0100001101