单元一 计算机信息技术概述.doc

知识拓展一 计算机信息技术概述引入新课人们到处在谈论信息，我们越来越多地听到信息这个词汇。我们听说：我们现在进入了一个信息化社会，我们正在迈向信息高速公路，我们将要迎接一个信息爆炸的新时代。到底什么是信息？授课内容1.1什么是计算机信息技术【讲授】1.1.1信息技术1信息信息有多种多样的含义，至今并没有统一的定义。信息广义上指生物以及信息自动控制功能的系统，通过感觉器官和相应的设备与外界进行交换的一切内容。日常生活中比较笼统和模糊的几种解释是：l 语言、文字、图画、照片等表示的内容（新闻、消息或知识）l 读书、上课、交谈等所学习和了解的知识、方法、事实和情况l 为了做判断、订计划或求解问题等所需要的数据、资料美国著名数学家、控制论的创始人维纳在控制论一书中，指出：“信息就是信息，既非物质，也非能量。” 信息是指事物运动的状态及状态变化的方式，是认识主体所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用。信息就是信息，它不是物质也不是能量，信息与物质、能量是客观世界的三大构成要素。 2信息处理信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动：l 信息的收集(如信息的感知、测量、获取、输入等)l 信息的加工(如信息的分类、计算、分析、转换等)l 信息的存储(如书写、摄影、录音、录像等)l 信息的传递(如邮寄、电报、电话等 )l 信息的施用(如控制、显示等) 信息传递 信息加工 信息传递（神经系统） （大脑） （神经系统）信息获取 事物 信息施用（感觉器官） 客体 （效应器官）人工进行信息处理的过程图人工信息处理的不足： 算不快、 记不住、 传不远、 看（听）不清。由此可见，要用信息技术（IT）。3.信息技术信息技术（Information Technology，简称IT）指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一门技术。 例：多媒体技术、网络技术、数据库技术、通信技术、计算机技术等。信息技术包括：l 扩展感觉器官功能的感测(获取)与识别技术l 扩展神经系统功能的通信技术l 扩展大脑功能的计算(处理) 与存储技术l 扩展效应器官功能的控制与显示技术事实上，在工业自动化、机器人、航空航天、生物医疗、地质地理、天文气象、文学艺术，乃至政府管理、公安法律、商业金融等等，都将本行业的技术或业务，与信息技术紧密结合，大大提高了质量与效率。信息技术的三大特征：以数字技术（计算机）为基础、以计算机及软件为核心、采用电子技术（包括激光技术），进行信息收集、传递、加工、存储、显示与控制。包含领域：计算机、微电子、通信、广播、遥感遥测、自动控制、机器人等。4信息处理系统 信息处理系统：用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、加工处理、控制及显示的综合使用各种信息技术的系统，可以通称为信息处理系统。传输/存储信息加工传输/存储控制与显示感测与识别信息输入信息输出信息处理系统示意图信息处理系统举例l 雷达： 以感测与识别为主要目的l 电视/广播： 以单向、点到多点的信息传递为主要目的l 电话：以双向、点到点的信息交互为主要目的l 银行：以处理金融信息为目的l 图书馆：以信息收藏和检索为主要目的l 因特网：跨越全球的多功能信息处理系统 5信息化与信息社会（1）什么是信息化人类正进入信息社会2000年“全球信息社会冲绳宪章”明确提出：（G-8: “Okinawa Charter on Global Information Society”）l 信息技术是影响21世纪发展的最强劲的驱动力量l 信息化-由信息技术驱动的经济和社会的变革l 信息化的本质是利用信息技术帮助社会个人和群体有效利用知识和新思想，从而能建成充分发挥人的潜力，实现其抱负的信息社会。（2）国家信息化发展战略总目标2020年信息化发展的总目标：l 综合信息基础设施基本普及l 信息技术自主创新能力显著增强，信息产业结构全面优化l 国民经济和社会信息化取得明显成效，新型工业化发展模式初步确立l 国家信息化发展的制度环境和政策体系基本完善，国民信息能力显著提高1.1.2 计算机软件技术编译系统：编译系统可借助“编译程序”或“解释程序”，将高级语言程序翻译成机器语言程序。把甲语言编写的程序翻译为等价的乙语言编写的程序。其中甲语言程序称为源程序，乙语言程序称为目标程序。编译程序与解释程序的区别：解释：解释器直接解释并且执行源语言程序，不产生目标程序（相当于“口译”）编译：把源程序编译为机器语言目标程序后，再由计算机运行（相当于“笔译”）【拓展阅读与思考】到21世纪邮票将成珍品【常识】信息产业是指信息设备生产制造，以及利用这些设备进行信息采集、储存、传递、处理、制作与服务的所有行业与部门的总和。【知识探究】上网查询古今传递信息的方式和工具，挑出4种填入下表中，并分小组讨论现代信息技术在传递信息领域中所起的作用。【练习】 见补充习题讲义。1.2 信息和数据【讲授】1.2.1 数据在计算机中的表示 经过加工处理后的信息称为数据。数据是能够被人们识别或计算机能够处理的符号。1.2.2 信息的基本单位 比特(bit)什么是比特：比特（bit，binary digit的缩写）中文翻译为“二进位数字”、“二进位” 或简称为 “位”；比特只有 2 种取值：0和1，一般无大小之分；比特是组成数字信息的最小单位；数值、文字、符号、图像、声音、命令都可以使用比特来表示，其具体的表示方法就称为“编码”或“代码”。比特是计算机和其他数字系统处理、存储和传输信息的最小单位，一般用小写字母b表示。1.2.3 二进制、八进制和十六进制1.进位计数制计数制也称数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。日常生活中人们使用的是十进制数，但计算机使用的是二进制数，程序员还使用八进制和十六进制数，它们怎样表示？其数值如何计算？十进制数：每一位可使用十个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9），低位与高位的关系是：逢10进1，各位的权值是10的整数次幂（基数是10 ）。标志： 尾部加“D”或缺省例：204.96=21020101410091016102二进制数：每一位使用两个不同数字表示（0、1），即每一位使用 1 个“比特”表示；低位与高位的关系是：逢2进1；各位的权值是 2 的整数次幂（基数是2 ）。标志：尾部加B例：101.01 B =122021120 021122 5.25八进制数：每一位使用八个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7）；低位与高位的关系是：逢8进1；各位的权值是8的整数次幂（基数是8 ）。标志：尾部加Q例：365.2Q = 382+ 681+ 580 + 281 = 245.25十六进制数：每一位使用十六个数字和符号表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F ）；逢16进1；各位的权值是16的整数次幂（基数是16 ）。标志：尾部加H例：F5.4H=15161 + 5160 + 4161 = 245.252.数制间的转换熟练掌握不同进制数相互之间的转换，在编写程序和设计数字逻辑电路时很有用；只要学会二进制数与十进制数之间的转换，与八进制、十六进制数的转换就不在话下了。1）R进制转换成十进制：按权展开 例1： (1999.8)10=1103+9 102+9 101+9 100+8 10-1 “权 ” 例2:将二进制数101.01转换成十进制数。 (101.1)2=1 22+0 21+1 20+1 2-1=（5.5)10 例3:将八进制数34. 6转换成十进制数。 (34.6)8=3 81+4 80+6 8-1=（28.75)10例4:将十六进制数2AB. 6转换成十进制数 (2AB.6)16=2 162+10 161+11 160+6 16-1 =（683.375)10 2）十进制数转换成R进制数（1）十进制整数转换为R进制规则：除二倒取余，直到商为零为止例：将十进制数86转化为二进制2 | 86 02 | 43 12 | 2112 | 1002 | 512 | 202 | 11 0所以,(86)10=(1010110)2（2）十进制小数转换为R进制规则：乘二顺取整，直到小数部分为零或给定的精度为止例：将十进制数0.875转化为二进制数 0.875 2 1.75 2 1.5 2 1.0 所以 (0.875)10=(0.111)2 3）二进制、八进制和十六进制数之间的转换（1）二进制数与八进制数之间的转换二进制数转换成八进制数：以小数点为分界点，左右每三位为一组，不足三位以零补足三位。例如：(1101101.01)2= (001) (101) (101).(010)2= (155.2)10八进制数转换成二进制数：将每位八进制数码以三位二进制数表示。例如：(78.31)8 = (110) (111).(011) (001)2 = (110111.011001)2（2）二进制数与十六进制数之间的转换二进制数转换成十六进制数：以小数点为分界点，左右每四位为一组，不足四位以零补足四位。例如：(1111011011.100101011)2 = (0011)(1101)(1011).(1001)(0101)(1000)2 = (3DB.958)16 （3）十六进制数转换成二进制数将每位十六进制数码以四位二进制数表示。例如：(A3D.B)16 = (1010 0011 1101. 1011) 21.2.4 字节、字和文件 计算机从输入设备读数据、通过运算器（CPU）计算数据并将数据写入到存储设备的过程中，数据在计算机中并不是以位逐一计算，而是一组二进制数如8位、16位、32位或64位同时处理。人们通常根据计算机一次性处理数据的最大位数而将其称为8位计算机、16位计算机、32位计算机或64位计算机。字节（Byte）是一组8位二进制数，它由两个十六进制数组成，因此一个字节表示的数值范围是从0000 0000 到1111 1111 即 162 = 256 个信息量。当我们用十六进制表示的时候它的取值是从 00H - 11H, 用十进制表示的时候，它的取值是从0 255。字（Word）是一组32位二进制数，它由4个字节组成。我们称由8个字节组成的字为双字节（double Wort）。通常情况下，字的位数并不是一个确定的长度。对于一个16位的计算机，我们也可以称它的“字”是16位的，一个“字节”是半个字长；对于一个32位的计算机，我们称它的“字”是32位的，它由4个字节组成。1.2.5 文件容量与容量单位计算机内存储器容量的计量单位：KB: 1 KB=210字节=1024 B （千字节）MB: 1 MB=220字节=1024 KB（兆字节）GB: 1 GB=230字节=1024 MB（吉字节、千兆字节）TB: 1 TB=240字节=1024 GB（太字节、兆兆字节）8个比特1个字节【拓展阅读与思考】不同时代的信息定义【常识】几种进制之间的对应常识。【知识探究】找出并运行Windows操作系统的计算器，看看能否用来进行数制间的转换，把经验分享给你的同学。【练习】 见补充习题讲义。1.3 字符编码【讲授】将字母或符号转换成二进制数值的过程称为字符编码。1.3.1 ASCII码ASCII (American Standard Code for Information Interchange) 编码是在计算机系统中使用最广泛的信息编码。它本为美国信息交换标准编码，现在已经被国际标准化组织ISO认定为国际标准。ASCII码使用指定的7位或8位二进制数组合来表示128种或256种可能的字符。标准ASCII码使用7位二进制数组合来表示所有的大写和小写字母、数字0-9、标点符号，以及在美式英语中使用的特殊控制字符。1.3.2 BCD码1.3.3 汉字编码汉字是记录汉语（国语，华语）的文字，属于表意文字，它用符号直接表达词或词素汉字的特点：数量大；多个国家和地区使用；字形复杂，同音字多，异体字多1GB2312-80汉字编码 信息交换用汉字编码字符集基本集(GB2312-80) 组成：l 第一部分：字母、数字和各种符号，包括拉丁字母、俄文、日文平假名与片假名、希腊字母、汉语拼音等共682个（统称为GB2312图形符号） l 第二部分：一级常用汉字，共3755个，按汉语拼音排列l 第三部分：二级常用字，共3008个，按偏旁部首排列 区位码：GB2312国标字符集构成一个二维平面，它分成94行、94列，行号称为区号，列号称为位号。每一个汉字或符号在码表中都有各自的位置，字符的位置用它所在的区号(行号)及位号(列号)来表示。每个汉字的区号和位号分别用1个字节来表示， 如：“大”字的区号20，位号83，区位码是20 83用2个字节表示为：00010100 01010011 机内码：问题：文本中的汉字与西文字符经常是混合在一起使用的，汉字信息如不予以特别的标识，它与单字节的标准ASCII码就会混淆不清。解决方法：把一个汉字看作两个扩展ASCII码，使表示GB2312汉字的两个字节的最高位(b7)都等于“1”。这种高位为l的双字节(16位)汉字编码就称为GB2312汉字的“机内码”，又称内码。如：“大”字的内码是：10110100 11110011（B4F3）2.GBK汉字内码扩充规范 问题：GB2312-80只有6763个汉字，使用时功能不够。解决方法：1995年发布GBK，全称为汉字内码扩展规范GBK字符集中一共有21003个汉字和883个图形符号，它与GB2312国标汉字字符集及其内码保持兼容。包括了：GB2312中的符号；GB2312中的全部汉字； 繁体字在内的大量汉字。 GBK字符集中的每个字符都采用双字节表示，总的编码范围为8140-FEFE，首字节在81-FE之间，尾字节在40-FE之间(剔除xx7F一条线不安排字符)，3.UCS/Unicode与GB18030汉字编码标准 通用编码字符集UCS/Unicode。【拓展阅读与思考】语言特征与输入规格【常识】在计算机中，一般都是以字节(8位)来处理数据的，在标准ASCII码的基础上，将7位扩展为8位，最高位为0，表示128个标准字符。若设定最高位为1，则为扩展ASCII码，表示128个特定的符号，如希腊字母、俄文字符、日文字符等。【知识探究】从网上寻找一种打字测试软件，安装并使用，测测自己的打字速度是否能达到50个汉字/分钟。【练习】 见补充习题讲义。1.4 数值数据在计算机系统中的表示方法【讲授】1.4.1 机器数与真值数学中正数与负数是用该数的绝对值，加上正、负符号来表示。由于计算机中无论是数值还是数的符号，都只能用“0”或“1”表示。所以计算机中，为了表示正、负数，把一个数的最高位作为符号位：“0”表示正数；“1”表示负数。这种带有符号位的数称为机器数。如，十进制数 +36用8位带符号位的二进制数可表示为：+ 36 00100100十进制数 -36用8位带符号位的二进制数可表示为：36 10100100由机器数所表示的实