大学信息技术基础课程讲义

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。

信息技技术信息技技术的的发展展时期期古代信信息技技术---以人工为主要要特征征近代信信息技技术---以电信为主要要特征征现代信信息技技术---以网络为主要要特征征信息技技术的的体系系主体层层次应用层层次外围层层次核心部分延伸部分基础部分直接地地、具具体地地增强强或延延长人人类信信息器器官，，提高高或扩扩展人人类信信息能能力的的技术术，包包括信息获获取技技术、、信息息存储储技术术、信信息处处理技技术、、信息息传输输技术术、信信息控控制技技术。指主体体层次次的信信息技技术在在工业、、农业业、国国防、、科学学研究究、文文化教教育等等各个个领域域应用时时生成成的具具体的的实用用信息息技术术。主要是是指与与信息息技术术产生生和发发展相相关的的各类类技术术。信息化化社会会的技技术构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技术的的特点点数字化化中0011101000110101信息技技术的的特点点网络化化信息技技术的的特点点个人化化无论何何人(who)任何地地方（（where））任何时时候(when)与其他他任何何人（（whom)任何通通信（（what）信息技技术的的特点点数字化化网络化化个人化化智能化化高速化化信息技技术的的功能能协同功功能医生会会诊信息技技术的的功能能增效功功能天气预预报信息技技术的的功能能辅人功功能开发功功能协同功功能开发功功能增效功功能先导功功能信息技技术的的影响响（积积极影影响））对科研研的影影响电子邮邮件、、网上上交谈谈交流流，提提高科科研工工作效效率。。对经济济的影影响如金融融无纸纸化交交易，，促进进票证证及时时传输输等。。对管理理的影影响如虚拟拟办公公、电电子商商务等等，加加强管管理科科学化化。信息技技术的的影响响（积积极影影响））对教育育的影影响电化教教学、、辅助助教学学、远远程教教育等等，促促进教教学改改革对文化化的影影响如电子子文化化、传传媒文文化等等。对生活活的影影响如电子子购物物、电电子金金融、、电子子书刊刊、远远程医医疗等等。信息技技术的的影响响（积积极影影响））对科研研的影影响对经济济的影影响对管理理的影影响对教育育的影影响对文化化的影影响对思维维的影影响对思维维的影影响对政府府的影影响信息技技术的的影响响（负负面影影响））信息污污染信息泛泛滥信息病病毒信息犯犯罪信息渗渗透1.2计计算算机基基础知知识计算机发展史计算机机的发发展ENIAC1642BlaisePascal加法器CharlesBabbage1822差分机计算机时代第一台计算机第一台台电子子计算算机（（ENIAC））18000个电子子管占地170平方米米重达30吨耗电150千瓦保存80个字节节5000次加/秒价值40万万美元第一代代：电电子管管计算算机（（46~57)逻辑元元件电电子管管工作速速度几几千～～几万万次／／秒软件件机机器语语言或或汇编编语言言应用用科科学计计算代表机机型ENIAC特点点体体积庞庞大，，运算算速度度低，，成本本高计算机机发展展阶段段第二代代：晶晶体管管计算算机(58~64)逻辑元元件晶晶体管管工作速速度几几十万万次／／秒软件件高高级算算法语语言应用用事事务管管理及及工业业控制制代表机机型IBM7000系系列列优点点体体积小小，寿寿命长长，速速度快快能耗耗少，，可靠靠性高高计算机机发展展阶段段第三代代：集集成电电路计计算机机(64~70)逻辑元元件中中小规规模集集成电电路（（硅））工作速速度几几十万万～几几千万万次/秒软件件高高级级算算法法语语言言、、操操作作系统统应用用计计算算、、管管理理及及控控制制代表表机机型型IBMSystem/360优点点体体积积更更小小、、速速度度更更快快、、能能耗耗更更小小、、寿寿命命更更长长ＳＳＩ

ＭＳＩ计算算机机发发展展阶阶段段第四四代代：：大大规规模模集集成成电电路路计计算算机机逻辑辑元元件件（（超超））大大规规模模集集成成电电路路内存存半半导导体体存存储储器器外存存磁磁盘盘和和光光盘盘工作作速速度度几几百百万万～～几几千千万万次次／／秒秒软件件操操作作系系统统和和应应用用软软件件应用用以以计计算算机机网网络络为为特特征征微型型计计算算机机属属于于第第四四代代计计算算机机IntelPENTIUMＬＳＳＩＩＶＶＬＬＳＳＩＩ计算算机机发发展展阶阶段段计算算机机发发展展趋趋势势巨型型化化微微型型化化网网络络化化智能能化化多媒媒体体多极极化化Altair8800计算算机机发发展展————微微型型化化计算算机机不不再再是是单单一一的的计计算算机机器器，，而而是是一一种种信息息机机器器，，一一种种个个人人的的信信息息机机器器。。计算算机机发发展展————巨巨型型化化超级级计计算算机机运算算速速度度可可达达每每秒秒几几百百亿亿次次运运算算应用用领领域域天气气预预报报、、地地震震机机理理研研究究、、石油油和和地地质质勘勘探探，，卫卫星星图图像像处处理理等等大大量量科科学学计计算算的的高高科科技技领领域域。。实例1975年世界界上第一一台超级级计算机机“Cray-I”国防科技技大学研研制““银河1号”、、“银银河2号号”、、“银河河3号””CRAY-Ⅱ银河Ⅱ计算机发发展———网络化化计算机网网络计算机技技术与通通信技术术结合的的产物。。计算机网网络发展展动力使用远程程资源，，共享程程序、数数据和信信息资源源，网络络用户的的通讯和和合作。。计算机发发展———智能化化“总有一一天，人人类会造造出一些些举止跟跟人一样样的‘没有灵灵魂的机机械’来来”。——笛卡卡尔（1637）第一代机机器人机机械手手（1962年年出现））第二代机机器人具具有““感觉””的机器器人第三代机机器人装装有启启发式计计算机的的“智能能机器人人”DeepblueGarryKasparov计算机的的特点运算速度度快———每秒几几百亿次次几千亿亿次计算精度度高———可使用用足够多多的二进进制位数来获得得所要求求的数据据精度具有逻辑辑判断能能力———这是区区别于其其它任何机器的的一个特特点计算机的的特点存储容量量大———提供大大容量的的存储器器来存储储程序和和数据自动化程程度高———可以以按照人人们事先先编制好好的程序序自动连连续地进进行各种种操作计算机分分类按规模按应用按工作原原理计算机可可从这些些方面分分类按工作原原理分类类分为：电电子数字字计算机机和电子子模拟计计算机按应用分分类分为：通通用计算算机和专专用计算算机计算机分分类国外较流流行的分分法：巨型机、、小巨型型机、大大型机、、小型机机、工作作站和个个人计算算机（PC）六六大类。。我国的分分法：巨型机、、大型机机、中型型机、小小型机、、单片机机和微型型机六大大类计算机分分类按规模划分计算机的的应用领领域科学计算算(数值值计算)计算机在在处理计计算量大大、时间间性强的的数值计计算中尤尤其表现现出巨大大威力。。传统领域计算机的的应用领领域数据处理理(非数数值计算算)对大批量量的信息息进行收收集、分分类、排排序、传传送、存存储以及及打印报报表和图图形等。。在办公公自动化化、事务务管理和和情报检检索等领领域应用用十分广广泛。传统领域计算机的的应用领领域过程控制制在生产过过程中对对现场数数数据进进行巡巡回检测测并由计计算机进进行自动动调节和和控制。。（工业业自动化化及现代代化的武武器系统统等）传统领域计算机的的应用领领域计算机辅辅助系统统计算机辅辅助设计计ComputerAidedDesign利用计算算机的图图形功能能做各种种设计工工作。计算机辅辅助制造造ComputerAidedManufacture利用计算算机管理理、控制制生产设设备及其其操作。。计算机辅辅助教学学ComputerAssistedInstruction利用多媒媒体计算算机的图图、文、、声功能能实施教教学现代领域计算机的的应用领领域计算机辅辅助系统统计算机集集成制造造系统ComputerIntegratedManufacturingSystem计算机辅辅助测试试ComputerAidedTest计算机模模拟ComputerSimulation现代领域计算机的的应用领领域办公自动动化OA休闲娱乐乐人工智能能用计算机机来模拟拟人的智智能，包包括：模模式识别别、景物物分析、、自然语语言理解解和生成成、专家家系统、、博弈、、机器人人。现代领域计算机系系统组成成与工作作原理系统组成工作原理计算机系系统组成成计算机硬硬件系统统冯.诺依依曼提出出“存储程程序”方案。1.采采用二进进制数的的形式表表示数据据和指令令。2.将将指令和和数据存存放在存存储器中中。3.由由控制器器、运算算器、存存储器、、输入设设备和输输出设备备5大部部分组成成计算机机。（外）存存储器（内）存储储器中央处理理器（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硬件组成成计算机工工作原理理计算机的的两个基基本能力力：存储程序序自动执行行程序计算机工工作原理理计算机利利用“存存储器””（内存存）来存存放所要要执行的的程序，，CPU依次从从存储器器中取出出程序中中的每一一条指令令，并加加以分析析和执行行，直至至完成全全部指令令任务为为止。计算机软软件系统统软件是微微机的灵灵魂。应用软件件各类系统统软件操作系统统裸机计算机软软件？软件系统统的分类类软件系统应用软件件系统软件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？信息表示示及编码码基础知知识计算机信息表示计算机的的语言基数在一种数数制中，，只能使使用一组组固定大大数字符符号表示示数目的的大小，，这种数数字符号号称为该该数制的的数码。每种数制制中数码码的个数数称为基数。二进制基数：：2十进制基数：：10计算机的语言言十进制12.34＝＝1×101＋2×100＋3×10-1＋4×10-2二进制101.1每一个数位赋赋予的值，称称为“权”，位权的值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=410³+910²²+510¹+610º二进制：1011=12³+02²+12¹+12º十六进制：81AE=816³+116²²+1016¹+1416ºº八进制：4275=48³+28²+78¹+58º计算机的数制制十进制二二进制计算机的数制制5922921427232120(59)10=(111011)2110111111011余余余余余余二进制八八进进制从右向左，每每3位一组(不足3位左左补0)八进制二二进进制用3位二进制制数代替每一一位八进制数数例(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计算机的数制制二进制十十六六进制从右向左，每每4位一组(不足4位左左补0)计算机的数制制例2=(0011,0101,0111,1101)2=(357D)160000~00001~10010~20011~30100~40101~50110~60111~71000~81001~91010~A1011~B1100~C1101~D1110~E1111~F十六进制二二进制用4位二进制制数代替每一一位十六进制制数计算机的数制制例(4B9E)16=(0100,1011,1001,1110)220000~00001~10010~20011~30100~40101~50110~60111~71000~81001~91010~A1011~B1100~C1101~D1110~E1111~F字符编码ASCII码是美国信息息交换标准代代码。(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)包括0~9十十个数字，大大小写英文字字母及专用符号等等95种可打打印字符。Computer7654321国标码：国家标准信息息交换用汉字字编码。国标标码采用双字节的编码方式。。国标码收入6763个汉字，682个西文字符、、图符，构成成94×94的的矩阵。（每一行为““区”，每一列为为“位”：国标区位位码）机内码1国标码第一字节1国标码第二字节输入码输出码（字形形码）汉字编码显示输出打印输出机内码向字形码转换机内码输入码向机内码转换字符代码化（（输入）数字码拼音码字形码汉字编码数的编码计算机中的数数据都以二进进制形式表示示，这个二进进制数称作““机器数”。。机器数相关因素“范围”、““符号”、““小数点位””数的编码机器数的范围围：由硬件（（CPU中的的寄存器）决决定。机器数的符号号：机器数最高位为符号位。D7D6D5D4D3D2D1D0符号位小数点位数的编码定点数：小数数点位置不变变浮点数：用科科学计数法表表示阶符阶码尾符尾数1.4信息息存储的基础础知识文件系统计算机的信息息存储概念文件：存放在某种外外部存储介质质（软盘、硬硬盘、光盘））、具有名字字的一组相关关信息的有序序集合。文件名由主文件名和和扩展名两部部分组成，且且两部分之间间用圆点“.”分隔，其其一般格式是是：<主文件名>[.扩展名]计算机的信息息存储文件系统的特特点所有的磁盘文文件都是按磁磁盘存放的每一磁盘都有有一个惟一的的根结点在根结点下可可存放文件或或文件夹（目目录）每个文件夹（（