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第四章信息技术●IT——计算机、通讯和自动化的统称。本章介绍以计算机技术为核心的现代信息技术，具体包括：1.信息技术概述2.计算机数据处理技术3.计算机硬件设备4.计算机软件5.信息组织与数据处理6.网络与通信§4.1信息技术概述一、现代信息技术●硬技术——工具设备软技术——方法技能1.信息技术分为四大类：①信息获取技术——信息采集技术②信息传送技术——通信技术③信息处理技术——计算机技术④信息存取技术——A.信息记载技术B.微缩技术C.数据库技术D.信息检索技术§4.1信息技术概述2.现代信息技术应用Ⅰ卫星技术Ⅱ信息高速公路Ⅲ多媒体技术Ⅳ虚拟现实Ⅴ计算机技术——现代信息技术的核心二、电子计算机的功能和特点1.功能：①算术运算功能②逻辑判断功能③具有“记忆”功能2.特点：①运算速度快②计算精度高③高度自动化§4.1信息技术概述三、计算机解决问题的基本方法1.计算机解决问题的思路问题分析确定算法编码检验试验结果结束算法有错编码有错否否否是是是§4.1信息技术概述1.计算机解决问题的思路（1）问题分析——明确解决的问题是什么A可行性分析B.用户需求分析（2）确定算法——确定解决问题的计算机处理方案A.数据转换B.功能转换（3）编程与调试——实现所设计的算法源程序目标程序执行结果§4.1信息技术概述2.计算机程序的特征①程序是用以解决某一问题的（任何程序都有特定的任务和功能）②程序遵循一定的规则和步骤（程序必须按照算法所规定的语法格式和步骤）③程序是供计算机执行的（程序必须符合计算机的逻辑及处理方式）④程序是由人提供的（实质是用计算机能接受和执行的语言描述人处理和解决问题的方法）⑤程序可以连续自动运行●程序是由语言编写的§4.1信息技术概述3.计算机使用的语言●按照对机器的依赖程度和与人类语言的习惯划分（1）第一代语言——机器语言（2）第二代语言——汇编语言（3）第三代语言——面向过程的语言（如：C）（4）第四代语言——面向应用的语言（如：C++、VF)（5）第五代语言——智能化语言⊙低级语言：第一、第二代语言⊙高级语言：第三代以上的语言§4.1信息技术概述四、计算机数据处理原理●任何数据，无论数值、文字、声音还是图像，其在计算机内部都表现为二进制数字形式，用0、1两个代码组成，并以这种形式存储、运算和传递。1.数据在计算机内部的存储运算形式⊙位（Bit）：二进制的一个数位，计算机存储数据的最小单位。⊙字节（Byte）：由八个二进制位组成，是计算机存储数据的最基本单位，不可分割的存储单元。⊙字符（Character）：用字母、数字和符号表示，是数据可拆分的最小单位。§4.1信息技术概述●人必须把声音、文字、图片、图像等通过某种方式转换为二进制数传送给计算机，让它识别和处理，再将处理结果转换为人所能识别的各种媒体信息输送出来。数值西文汉字西文键盘声音、图像计算机十—二进制转换ASC码机外码机内码模/数转换二—十进制转换西文字型码汉字字型码数/模转换§4.1信息技术概述2.信息编码：⊙编码：就是对各种信息的原形式到“码”之间进行的某种变换操作。⊙编码的目的：提高传输和存储的有效性。（1）文字转换处理分三个步骤：Ⅰ.输入编码①西文信息编码②汉字信息编码Ⅱ.文字信息运算Ⅲ.输出编码机外码（输入码）机内码国标码（交换码）§4.1信息技术概述（2）音频信息的处理Ⅰ.声波采样与数字化﹡﹡﹡振幅●采点——模/数数/模转换●指标：A.振幅——表示声音音量的大小B.采样频率——每秒钟的采样数§4.1信息技术概述Ⅱ.音频的处理与存放A.波形音频（对外部音源进行录制和重放）B.CD音频（进行CD唱片重放）C.MIDI音频（利用MIDI作音乐合成）（3）视频图形图像的处理●帧是视频信息构成的最小和最基本的单位。●指标：A.采样频率B.采样深度●压缩标准：A.JPEG静态图像压缩编码标准B.MPEG动态图像压缩编码标准§4.2.1信息处理的硬件设备●硬件（HardWare）是组成计算机的物理实体。※※J.V-Neuman（冯诺伊曼）对计算机的基本功能和工作原理来分，无论大型机还是微型机，其硬件均可划分为：Ⅰ.运算器：进行各种算术运算和逻辑运算。Ⅱ.控制器：发布控制指令、指挥各部分协调运作。Ⅲ.存储器：临时或长期存放各种数据、程序及运算结果。Ⅳ.输入设备：将程序和数据输入至计算机内部并转换为可处理的信号。Ⅴ.输出设备：把计算机所处理过的信息和相应输送出来。§4.2.1信息处理的硬件设备●以微型机为例：计算机⊙各个部件通过系统板（主板）相联系。主机外设中央处理器（CPU）内存储器(RAM、ROM、Cache)外存储器(软盘、硬盘、光盘存储器)输入设备（键盘、鼠标、扫描仪等）输出设备（显示器、打印机、投影仪等）§4.2.1信息处理的硬件设备一、主板（系统板）●是微机硬件系统集中管理的核心载体，性能直接影响微机各部件的相互配合。●控制着各部分之间的指令流和数据流。扩展槽总线内存条CPU芯片§4.2.1信息处理的硬件设备二、中央处理器（CPU）⊙把计算机的主要部件运算器、控制器以及寄存器集成在一块芯片上，便形成了CPU。⊙CPU是微型机的心脏，决定微型机的档次和主要性能。●CPU的主要性能指标：1.主频：CPU内部时钟晶体振荡频率，是协调同步各部件行动的基准，主频越高，CPU运算速度越快。2.总线性能：是CPU连接各部件的枢纽和CPU传送数据的通道。总线上传输三种信号：A.数据信号B.地址信号C.控制信号⊙微机的性能优劣直接依赖于总线的宽度、质量及传输速度。§4.2.1信息处理的硬件设备三、内存储器——主存⊙内存是CPU直接访问的存储器。⊙内存大小直接影响计算机的整体性能和程序的运行。●主要分为：1.随机存储器（RAM）：是内存的主要部分，是仅次于CPU的宝贵资源，是程序和数据的临时存放地和中转站，可随时读写，断电后内容消失。2.只读存储器（ROM）：是只能读出不能写入的存储器，断电后，内容仍存在。3.高速缓存（Cache）：逻辑上介于CPU和内存之间，作用是加快CPU与RAM之间的数据交换速率，被集成在CPU芯片中。§4.2.1信息处理的硬件设备四、功能插卡和扩展槽●系统主板上有一系列的扩展槽，用来连接各种插卡（接口板），用户可选择使用。●功能在于扩展微机功能，并减少软件占用内存空间。1.显示卡——显示器适配卡⊙连接显示器和主机、体现显示效果；⊙加速图形数据处理、加速图形显示。2.声卡：⊙增加播放效果；⊙A/D和D/A转换功能；⊙把数字信号记录到硬盘和读取重放。3.视频卡：⊙把视频信号数字化，并压缩和解压缩；⊙机外动态图像以数字形式捕获、编辑、播放。§4.2.1信息处理的硬件设备五、输入/输出接口——设备控制器●输入/输出接口（I/O）就是CPU与外部设备之间交换信息的连接电路，通过总线与CPU相连。●现代微机上也称为“多功能适配卡”。六、系统BIOS及CMOS⊙BIOS软件固化在主板上，负责对基本I/O系统进行控制和管理。⊙CMOS存储存储口令、启动信息。用户可利用CMOS对微机的基本参数进行修改。※此外还有连接其他设备的串并行通信接口。§4.2.1信息处理的硬件设备七、外存储器1.软盘存储器⊙包括软盘驱动器、软盘及软盘适配器。⊙体积小携带方便价格便宜，但传输速率低容量小。2.硬盘存储器⊙硬盘存储器是微机最主要的外存储器。⊙磁盘容量大、存取速度快、可靠性高、存储成本低。3.光盘存储器——利用激光照射技术记录信息A.只读型（CD-ROM）B.只写一次型（WROM）C.可擦写型（EOD）如：MO§4.2.1信息处理的硬件设备八、输入设备1.键盘：键盘内的控制电路根据该键位置，把该字符信号转换为二进制码并送入主机。2.鼠标：利用平面移动控制显示屏幕光标移动位置，并向主机输送用户所选信号的输入设备。⊙常用的有：机械式和光电式。●其他输入设备有：数码照相机、扫描仪、麦克风、录音机、语音手笔识别系统等。§4.2.1信息处理的硬件设备九、输出设备1.显示器：利用电子屏幕显示输出结果的输出设备。Ⅰ.CRT显示器——以阴极射线管为核心Ⅱ.LCD显示器——用液晶显示材料制成2.打印机：击打式（已淘汰）和非击打式Ⅰ.点阵打印机Ⅱ.喷墨打印机Ⅲ.激光打印机●其他输出设备有：投影仪、绘图仪、音箱、VCD等。§4.2.2计算机软件●软件是计算机的精神和灵魂。●包括指挥控制计算机各部分协调工作并能完成各种功能的程序和各种数据。●计算机软件基本上分为两大类：Ⅰ.系统软件：为计算机硬件和当前正在运行的应用之间提供了一个接口，其作用是保证计算机系统的正常运行，满足应用软件的需要。如：WINDOWS98等。Ⅱ.应用软件：帮助人们完成特定任务的软件。如：字处理软件、财务管理软件等。§4.2.2计算机软件一、系统软件●通常分为三大类：操作系统、语言处理软件、实用管理服务程序。1.操作系统（OS）：——”总管家”⊙是直接运行在裸机上的最基本的系统软件，是系统软件的核心，任何其它软件必须在操作系统的支持下才能运行。⊙是控制和管理计算机硬件和软件资源、合理的组织计算机工作流程以及帮助用户使用、管理计算机的一组程序。§4.2.2计算机软件（1）操作系统的主要作用：Ⅰ.合理控制和管理系统资源；Ⅱ.提供用户和计算机之间的友好界面；为用户提供软件开发和运行的环境。⊙从资源管理角度看，OS主要有五种功能：Ⅰ.作业管理Ⅱ.进程管理Ⅲ.存储管理Ⅳ.设备管理Ⅴ.文件管理§4.2.2计算机软件（2）操作系统的分类：A.按运行环境分：Ⅰ.实时操作系统Ⅱ.分时操作系统Ⅲ.批处理操作系统B.按管理用户数量分：Ⅰ.单用户操作系统Ⅱ.多用户操作系统C.按同时管理的作业数：Ⅰ.单任务操作系统Ⅱ.多任务操作系统D.按与用户交互界面分：Ⅰ.字符命令界面操作系统Ⅱ.视窗图形界面操作系统E.按使用范围：Ⅰ.个人计算机操作系统Ⅱ.网络操作系统§4.2.2计算机软件●常用微机操作系统A.CP/M操作系统：字符界面、多用户实（分）时网络操作系统；用于商业和事务管理。B.MS-DOS操作系统：单用户单任务字符界面。C.UNIX操作系统：多用户多任务；易于移植、功能强大，应用广泛。D.Windows操作系统：单用户多任务视窗操作系统。E.Linux操作系统：运行在个人机上的UNIX，开放的源代码，配置灵活、开发自由。F.网络操作系统：通常包含服务器部分和客户部分。§4.2.2计算机软件2.语言处理程序●高级语言编写的程序计算机不能识别和执行。首先要通过语言处理程序翻译成计算机能识别的二进制机器指令，然后供计算机执行。⊙源程序：指用高级语言或汇编语言编写的程序。⊙目标程序：已翻译成机器语言的程序。※翻译有两种方式：编译和解释。源程序目标程序翻译§4.2.2计算机软件A.编译方式：是通过相应的语言编译程序将源程序一次全部翻译成目标程序，再经过连接程序的连接，最终处理成可执行程序。源程序目标程序可执行程序编译链接执行结果编译程序连接程序§4.2.2计算机软件B.解释方式：是通过相应的解释程序将源程序逐句读入，边解释边执行。源程序（高级语言）执行结果解释程序解释并执行※大部分高级语言只有编译方式，小部分高级语言有两种方式，如：BASIC、VisualFoxPro等。§4.2.2计算机软件3.实用管理服务程序●指一些公用的工具性程序，方便用户对计算机的使用和管理人员对计算机的维护。大致有：A.编辑程序如：Windows中的“写字板”B.联结装配程序C.测试、诊断程序D.网络管理程序E.文件格式转换程序F.磁盘压缩程序G.备份程序§4.2.2计算机软件二、应用软件●是在计算机硬件和系统软件的支持下，为解决各类专业和实际问题而设计的软件。A.字处理软件（如：WPS、Word、PageMaker等）B.电子制表软件（如：Execel、Lotus等）C.数据库管理软件（如：CorelParadox、Acess等）D.多媒体制作软件（如：WaveStudio、3DS、PowerPoint、FrontPage等）E.其他应用事务软件（如：建筑装潢设计、服装设计软