a第一章信息与计算机.ppt

2.计算机中的信息表示,3.计算机系统,1.信息,信息概述 信息技术的发展 计算机技术的发展,1信息定义: 信息是人类一切生存活动和自然存在所传达的信号和消息，是人类社会所创造的全部知识的总和。 信息具有以下几个特征： 不灭性。物质和能量是不灭的，但物质和能量的存在形式可以改变。信息是事物运动的状态和方式，所以信息也是客观存在的、不灭的。但某些信息具有时效性，如天气预报信息、新闻信息等。过时的信息虽然存在，但已降低或失去使用价值。 可存储性。信息通过采集或创造，借助于载体可以保存，使其重复、长期为人类服务。一般信息采集或创造需要大量投入，而信息的复制只需存储介质本身的成本。 可处理性。一般信息要经过处理才有使用价值，就像物质需要经过加工制造一样。人们可以对信息进行计算、分类、汇总、排序、压缩、形式转换等，使原信息增值，为不同的信息使用者提供所需的有价值的信息。 可重用性。信息的可重用性源于信息可传递和可复制，低廉的信息传递和复制费用方便了信息的重用，使人类可共享信息。但时刻不要忘记，信息是有价值的，有产权的。分享别人的信息必须遵守法律法规，遵守社会道德准则。,2信息技术 信息技术是人类开发和利用信息的方法和手段。信息技术包括信息的产生、收集、表示、存储、传递、处理、利用等方面的技术。信息技术涵盖了计算机技术、通讯技术、多媒体技术、信息处理技术等。信息技术的基础是微电子技术。与信息技术相关的技术有自动控制技术、传感技术、新材料技术等。,3信息产业 社会经济活动中从事信息技术、设备、产品的生产以及提供信息服务的产业部门的总称，是一个包含信息采集、生产、检测、存储、传递、处理、分配、应用等门类众多的产业群”。信息产业的产品和信息资源、信息技术有关。 具体地，信息产业可划分为：信息技术研究及设备制造业与信息服务业。信息技术研究及设备制造业又包含微电子技术及器件制造业、计算机技术及软硬件制造业、通讯与网络技术及设备制造业、多媒体技术及设备制造业；信息服务业又包含科技情报服务、图书档案服务、标准服务、专利服务、计算机信息处理、软件生产、通讯网络系统、数据库开发应用、电子出版物、办公自动化、网络信息与咨询服务等。,4信息文化 信息文化也称信息素养。 能够有效地、高效地获取信息； 能够熟练地、批评性地评价信息； 能够精确地、创造性地使用信息； 能够探索与个人兴趣有关的信息； 能够欣赏作品及其他对信息进行创造性表达的内容； 能够力争在信息查询和知识创新中做得最好； 能够认识到信息对民主化社会的重要性，并对社会做出积极贡献； 能够实行与信息及信息技术相关的符合伦理道德的行为； 能够积极参与活动来探求和创造信息。,5信息社会 信息社会具有下列主要特征: 信息成为重要的战略资源 信息业上升为最重要的产业 信息网络成为社会的基础设施,语言的产生、文字的使用和印刷术的发明，是人类文化发展史上的三个里程碑 以计算机技术为中心，以通信技术为传播途径，使人类文明发展越过第四个里程碑 信息技术的新进展主要体现在以下三个方面： 因特网应用持续扩展 移动电话方兴未艾 数码产品蓬勃发展,电子管 晶体管 集成电路 大规模集成电路,计算机中的信息表示 进位计数制 不同记数制之间的转换 计算机信息编码技术,十进制(用D表示):十进制基数是10，各数位的权是以10为底的幂 123.45 1102210 1310 041015102 二进计数制（用B表示）:基数是2，各数位的权是以2为底的幂 101.11（B） =122+021+120+12-1+12-2 =4+0+1+0.5+0.25=5.75（D）,二进制转换成十进制: 1101.01（B） 12 312 202 112 0021122 13.25（D）,十进制小数转换成二进制小数 :十进制小数转换成二进制小数采用连续乘2取整法,十进制数转换成二进制数:十进制整数转换成二进制整数采用逐次除2取余法 83（D）1010011（B）,二进制数与十六进制数之间的关系 一个数据用二进制表示往往位数很多，不便于阅读与书写，而把二进制数转化为十六进制后，人们就可以较方便书写与阅读了。 2416，因此四位二进制数刚好对应一位十六进制数，一个字节刚好可以表示2位十六进制数。 二进制转化为十六进制数采用四位并一法,1.可行性 2.简易性 3.逻辑性,*数值型数据的编码 (1) 机器数 在生活中表示数的时候,如果是正数一般在数值前面加一个“+”号或数值前不写任何符号；如果是负数，则必须在数值前面加一个“-”号。这种由正负号表示的数值称为真值。 但计算机中，“+”号和“-”号也必须用计算机能识别的0、1代码表示。在计算机中通常采用0表示数值的正号，用1表示数值的负号，这样符号就数字化了。为了能区分符号和数值，约定数的第一位为符号位，0表示正，1表示负。这种在计算机中连同符号一起数字化的数称为机器数。例如：一个占8个二进制位的数，真值为+1101（B），则机器数为00001101；如果真值为-1001（B），则机器数为10001001。机器数中第一位为符号位，其余7位为数值位，不足7位数值时，左边补0。 （2）原码、反码和补码 为了简化运算，计算机中通过引入数值的反码和补码表示形式。 数值采用补码形式表示后，运算时不用单独考虑符号位，即把符号位并入数值位同时参加运算，这样可以将减法运算转换为加法运算。,数值型数据的编码 （3）数的定点表示与浮点表示 在讨论数值型数据时，经常用到数值范围和精度这两个概念。数值范围是指数据所能表示的最大值和最小值；数据精度是指数据的有效数字位数。在计算机中，数值范围和精度不仅与储存数据的空间大小有关，还与数据的表示方法有关。 计算机中二进制数的表示方法有定点表示（定点整数和定点小数）和浮点表示两种。 1）数的定点表示 在机器中，小数点位置固定的数称为定点数，一般纯小数采用定点小数表示法，纯整数采用定点整数表示法。定点小数表示法把小数点固定在符号位与最高位之间；定点整数表示法把小数点固定在数的最低位之后。定点数的运算规则比较简单，但不适宜表示数值范围变化比较大的数据。 2）数的浮点表示 为了在有限位数的储存空间中，既扩大数的表示范围，又保持数的精度，可采用小数点位置不固定（浮动）的方法，即小数点位置根据数值大小确定。这就是数的浮点表示。 在浮点表示中，由于小数点浮动不固定，所以要用阶数和尾数来表示一个完整的数。其中阶数表示小数点的位置，尾数表示数的有效位。例如： -1230=-0.123104=-1.23103=-123101 任何一个二进制数都可写成：N=M*2E 其中E称为阶码，M称为尾数,2.文字的编码 （1）字符编码（ASCII码） 键盘上的字符在计算机中都必须转换为二进制数，才能被识别。现在绝大部分计算机的字符编码采用ASCII码。 ASCII码（American Standard Code For Information Interchange）即美国标准信息交换码，这一编码方案最初是由美国制订，后来由国际标准组织（ISO）确定为国际标准字符编码。为了和国际标准兼容，我国根据它制定了国家标准，即GB1988。其中除了将货币符号转换为人民币符号外，其他相同。 ASCII码采用七位二进制位编码，七位二进制数最多可表示的字符数为128（27）。计算机中用8位二进制数（1字节）存储一个ASCII码，将字节的最高位取0。,2.文字的编码 （1）字符编码（ASCII码）,2.文字的编码 （2）汉字编码 汉字信息处理过程包含三个环节：即文字信息的输入、处理和输出，因此汉字编码分为输入码、内码、字形码。,2.文字的编码 （2）汉字编码 输入码 借助于标准键盘，用英文字母和数字组合进行汉字输入，即用若干个键代表一个汉字。这组字母数字串称为汉字的输入码。 汉字输入码主要有按数字编码、按拼音编码、按字形编码和按音形编码四类。,2.文字的编码 （2）汉字编码 内码 汉字内码是指汉字在计算机内部进行存储、传递和运算所使用的数字代码。汉字的输入方式可以不同，但是对于每一个汉字，它的内码是固定的，即每个汉字有唯一的内码。 我国国家标准局公布的“信息交换用汉字编码字符集基本集”即GB2312-80作为国家标准，共收录最常用汉字（俗称一级汉字）3755个和次常用汉字（俗称二级汉字）3008个，各种符号、图形682个，总计7445个。规定用两个字节存储一个汉字。为了区别汉字和英文字符，英文字符的机内代码（ASCII码）是7位二进制，其字节的最高位为“0”，汉字机内码中两个字节的最高位均为“1”。 随着计算机的应用范围的扩展，7445个汉字与图形明显不能满足汉字处理的需要。从2001年1月1日开始执行新的GB18030标准，GB18030标准采用单、双、四字节混合编码，新的汉字编码字符集包含27000多个汉字和少数民族文字，并与旧标准兼容。,2.文字的编码 （2）汉字编码 汉字字形码（字模码） 汉字字形码（字模码）用于显示或打印汉字时产生的字形。字形码有点阵方式字形码和矢量方式字形码两种。 一个汉字信息系统具有的所有汉字字形码的集合构成了汉字库。,2.文字的编码 （2）汉字编码 汉字字形码（字模码） 根据输出汉字的质量要求不同，汉字点阵的多少也不同。点数越多，汉字输出的质量越高。点数的多少以横向点数乘纵向点数表示。目前在微机中，普遍采用1616，2424，3232，4848的字形点阵，图1.2.4是一个1616的字形点阵。 不同字体的汉字需要不同的点阵字库,2.文字的编码 （2）汉字编码 汉字字形码（字模码） 汉字字形码,计算机系统 硬件系统 软件系统,计算机硬件系统的基本功能是在程序的控制下实现数据输入、数据存储、数据处理和数据输出等操作。 计算机硬件仍然采用冯.诺伊曼提出的传统结构，即计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。 运算器和控制器合在一起称为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。微机的CPU由大规模集成电路实现，并集成在小硅片上，称为微处理器(P，Micro-processor)。,平板机,一体机,笔记本,台式机,掌上机,智能手机,主 机,外部设备,计算机硬件系统结构图,运算器,控制器,内存储器,外存储器,存储器,输出设备,硬 件,输入设备,I/O接口,外存储器,输入设备,输出设备,总线,主机箱,立式机箱,卧式机箱内部构造,中央处理器 运算器和控制器合在一起称为中央处理器 运算器 运算器的运算包括算术运算和逻辑运算。 算术运算指加、减、乘、除等算术操作；逻辑运算指逻辑乘（与）、逻辑加（或）等逻辑操作。 在运算过程中，操作结果暂时存放在运算器的累加器中。 控制器 控制器是计算机的控制部件，它根据内存中的程序控制和协调计算机各部件有序地工作,存储器 存储单位 存储器的度量单位。 最小的存储单位是比特（bit，简写b），它表示一个二进制位。 字节（byte，简写B，1B=8b） 千字节（简写K或者KB，1KB=1024B） 兆字节（简写M或者MB，1MB=1024KB） 吉字节（简写G或者GB，1GB=1024MB） 存储器的容量是以字节为基本单位的。每个英文字母要占一个字节，一个汉字要占两个字节。,存储器 存储器分类 内存储器（又称主存储器，MainMemory） 通过系统总线与CPU直接相连的存储器称为内存储器，用来存放当前正在使用的或随时要使用的程序或数据，位于主板上。 内存储器分为只读存储器、随机读/写存储器和高速缓冲存储器三类。,存储器 内存储器（又称主存储器，MainMemory） 只读存储器(ROM)：只读存储器的内容只能读出而不能写入，断电后信息不丢失。 随机读/写存储器(RAM)：随机读/写存储器的内容既可以读出，又可以修改，重新写入。但是，断电后RAM中的信息将丢失。 Cache即高速缓冲存储器，容量小，但存取速度较RAM快。,存储器 外存储器（又称辅助存储器，Auxiliary Memory）。 外存储器不直接与微处理器打交道，要使用外存中的数据必须先将其调入内存，再由处理器进行处理。其上数据断电后仍然存在。,存储器 硬盘 每个硬盘由一组盘片组成，每个盘片的每面对应一个磁头，每盘面上又划分磁道、磁道又划分扇区。 硬盘的存储容量为： 盘面数磁道数（柱面数）扇区数512(Byte) 特点：存储容量大、可靠性高,存储器 光盘 分为只读型(CD-ROM)、只写一次型(CD-R)和可擦写型(CD-RW)。 容量为650M 一般的光驱只能读取光盘，只有称为刻录机的光盘驱动器才具有对光盘的写入功能，但也只能对可写性光盘进行写操作 DVD全称为Digital Versatile Disc（数字通用光盘），同CD相比,DVD具有更高的存储数据量 DVD-ROM读取DVD盘片,存储器 优盘 “移动存储器”，要通过USB接口与电脑相连，属即插即用设备，可带电插拔，在Window 2000或XP系统下无需安装驱动程序就能直接使用，在Windows98下需要安装驱动程序。 U盘的内部封装半导体存储芯片，这一芯片被称为Flash Memory(即“闪存”). 容量大，存储速度快，体积小，便于携带，性能可靠等。,CPU并不直接与外存储器交换数据，而是采用速度快的内存与之交流 微机中一般都在CPU与内存之间放置高速缓存。高速缓存的速度接近CPU的速度。 高速缓存将该段时间常用指令先由内存读入，CPU需要时先在高速缓存中寻找，如果都找到，就不需再访问内存。,掌握各设备的用法 键盘 鼠标 麦克风 手写输入设备(触摸屏),显示器 显示器和显示适配器配套使用 阴极射线管显示器 技术指标，分辩率、颜色数或灰度级、刷新频率。 液晶显示器 性能指标：亮度/对比度、响应时间和可视角度,打印机 点阵针式打印机：通过打印头中的钢针打击色带，在打印纸上以点阵形式构成字符。速度慢、打印质量差且打印过程中噪声大。 激光打印机：印刷原理类似于静电复印。输出速度快、打印质量高。 喷墨打印机：将墨水直接喷到纸上实现印刷。印刷质量好，但速度和质量比不上激光打印机。 绘图仪 用于一些工程设计图的输出,按连接方式分类 内部总线：内部总线是同一功能部件内部各部件之间的总线。 系统总线：系统总线是计算机系统内部各部件之间的总线， 外部总线：多台计算机之间及计算机与其他设备之间的总线，用于设备级的互连。,总线的组成 数据总线：传送数据的总线称为数据总线。数据总线的数量一般和CPU的字长相同，它决定了CPU和计算机其它部件之间每次交换数据的位数。 地址总线：传送地址信息的总线称为地址总线。它用于传送CPU发出的地址信息 地址总线的数量限制了CPU的最大寻址能力，也就是计算机所能配置的最大内存容量。例如，80286CPU有24根地址线，其最大寻址能力为224个地址，即16MB，可配内存最大容量为16MB。 控制总线：传送控制信息的总线称为控制总线。,通用串行总线（USB,Universal Serial Bus） USB接口提供了外部设备和主机的无接口卡连接方式。,字长 字长表示CPU在一次操作中能处理的最大二进位数。字长越长，CPU可同时处理的数据位数就越多，功能就越强。 时钟周期和主频 时钟周期的长短反映出计算机的运算速度。时钟频率是时钟周期的倒数，它等于CPU在1秒钟内能够完成的工作周期数，称为主频。主频越高，计算机的运算速度越快。,内存容量 内存容量以字节（Byte）为基本单位。运行速度很快 外存容量 外存容量主要指硬盘容量，外存容量反映计算机储存信息的能力。,软件分类,系统软件,操作系统 Windows、UNIX,语言处理程序 Turbo C,连接程序 LINK,诊断程序,数据库系统 FoxPro、Oracle,应用软件,文字处理软件 WPS、Word,表格处理软件 Excel,辅助设计软件 AutoCAD,画图、网络软件,操作系统(Operating System) 管理和控制计算机的所有硬件、软件资源的程序。人和机器的接口。,常用操作系统：,Windows XP,Windows 7,Windows Phone,Linux,Android,Io