大学生信息技术

大学信息技术临沂大学信息学院公共教学部10/25/20231刘丽第1章信息技术概论1.1信息与信息技术1.2信息处理工具--计算机1.3数据在计算机中的表示和存储1.4计算机系统10/25/20232刘丽1.1信息与信息技术1.1.1信息与数据1.1.2信息技术1.1.3信息化与信息社会1.1.4计算机文化10/25/20233刘丽1.1.1信息与数据

信息是一个复杂的综合体，其基本含义是：信息是客观存在的事实，是物质运动轨迹的真实反映。通俗地讲，信息一般泛指包含于消息、情报、指令、数据、图像和信号等形式之中的新的知识和内容。10/25/20234刘丽信息与数据数据，是指存储在某种媒体上可以加以鉴别的符号资料。这里所说的符号，不仅指文字、字母、数字，还包括了图形、图像、音频与视频等多媒体数据。由于描述事物的属性必须借助于一定的符号，所以这些符号就是数据的形式。数据和信息即有联系又有区别。数据是客观存在的一些符号，是信息的具体表现形式，是信息的载体；信息是对数据进行加工处理而抽象出来的逻辑意义。数据经过加工处理后，成为信息，信息必须通过数据才能传播。两者的关系是相辅相成的。10/25/20235刘丽1.1.2信息技术

信息技术（InformationTechnology，简称IT），是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它也常被称为信息和通信技术（InformationandCommunicationsTechnology,ICT）。感测技术、通信技术、计算机技术和控制技术是它的核心和支撑技术。（1）感测技术感测技术包括传感技术和测量技术。人类用眼、耳、鼻、舌等感觉器官捕获信息，而感测技术就是感觉器官功能的延长，是人类可以更好地从外部世界获得信息。目前，科学家已经研制出许多应用现代感测技术的装置，不仅能替代人的感觉器官捕获各种信息，而且能捕获人的感觉器官所不能感知的信息。（2）通信技术通信技术的功能是传递信息，可以看作是传导神经系统功能的延长，它能传递人们想要传递的信息。信息只有通过交流才能发挥效益，信息的交流直接影响着人类的生活和社会的发展。10/25/20236刘丽信息技术（3）智能处理技术智能技术包括计算机硬件技术、软件技术和人工神经网络等，可以看作是思维器官功能的延长，它能帮助人们更好的存储、检索、加工和再生信息。（4）控制技术控制技术是根据指令信息对外部事物的运动状态和方式实施控制的技术，可以看作是效应器官功能的扩展和延长，它能控制生产和生活中的许多状态。感测、通信、智能和控制四大信息技术是相辅相成的，而且相互融合。信息智能处理技术相对其它三项技术来说处于较为基础和核心的位置。目前，人们把通信技术、计算机技术和控制技术合称3C（Communication、Computer和Control）技术。3C技术是信息技术的主体。由于计算机科学、通讯与网络技术、自动化科技的迅速发展，已使信息的处理、传输和应用无处不在，成为推动社会进步的重要因素。10/25/20237刘丽1.1.4计算机文化

所谓计算机文化，就是以计算机为核心，集网络文化、信息文化、多媒体文化为一体，并对社会生活和人类行为产生广泛、深远影响的新型文化。继语言的产生、文字的使用与印刷术的发明后，计算机文化是人类文化发明的第四个里程碑。人们利用计算机这种工具使无纸贸易、无纸办公、无纸新闻、无纸出版正在成为现实。10/25/20238刘丽1.2信息处理工具--计算机

1.2.1计算机的诞生与发展1.2.2计算机的特点和分类1.2.3计算机的性能指标1.2.4计算机的应用领域1.2.5计算机的发展趋势10/25/20239刘丽1.2.1计算机的诞生与发展19世纪，英国数学家查尔斯·巴贝奇提出了通用数字计算机的基本设计思想。他于1832年开始设计顺应计算机自动化程序控制的分析机，在巴贝奇的设计中，它拥有可扩展的内存、一个中央处理器、微指令、并使用穿孔卡来编程。在现代电子计算机诞生100多年前，他已经提出了几乎是完整的计算机设计方案，被成为“计算机之父”。10/25/202310刘丽1.2.1计算机的诞生与发展ENIAC:世界上第一台真正意义上的电子计算机是1946年2月在美国宾夕法尼亚大学诞生的，它的名字叫ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator，简称ENIAC），ENIAC是世界是第一台开始设计并投入运行的电子计算机，但它还不具备现代计算机的主要原理特征—存储程序和程序控制10/25/202311刘丽EDVAC世界上第一台按存储程序功能设计的计算机叫EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer，简称EDVAC），它是由曾担任ENIAC小组顾问的著名美籍匈牙利数学家冯·诺依曼博士领导设计的。世人也称冯·诺依曼为“计算机鼻祖”。10/25/202312刘丽EDSAC世界上第一台投入运行的存储程序式的电子计算机是EDSAC（ElectronicDelayStorageAutomaticCalculator，简称EDSAC），它是英国剑桥大学的维尔克斯（M.V.Wilkes）教授在接受了冯·诺依曼的存储程序计算机思想后于1947年开始领导设计的。该机于1949年5月制成并投入运行，比EDVAC早一年多。10/25/202313刘丽电子计算机的发展人们根据计算机采用的电子元器件的不同，把电子计算机的发展分成四个阶段：电子管计算机（第一代计算机）、晶体管计算机（第二代计算机）、中小规模集成电路计算机（第三代计算机），大规模超大规模集成电路计算机（第四代计算机），现在正在向智能计算机和神经网络计算机的方向发展。各代计算机在时间上有交叉。

10/25/202314刘丽1.2.2计算机的特点和分类1．计算机的特点计算机是一种高度自动化的信息处理设备。作为一种计算工具或信息处理设备，计算机具有许多特点。（1）运算速度快。（2）计算精度高。（3）记忆能力强。（4）可靠的逻辑判断能力。。（5）可靠性高，通用性强。10/25/202315刘丽计算机的分类计算机有多种分类方法，根据计算机的类型、工作方式、构成器件、操作原理、应用环境等，可有不同的分类方法，以下是常用的分类方法。（1）按处理的数据的表示划分计算机按处理数据的表示可分为数字计算机、模拟计算机和混合计算机。（2）按计算机用途划分根据计算机用途不同，计算机分为通用计算机和专用计算机。10/25/202316刘丽计算机的分类（3）按计算机规模划分一般把计算机分为巨型机、大型机、小型机、工作站和微型计算机①巨型机。巨型机通常是指最大、最快、最贵的计算机。主要用于国民经济和国家安全的尖端科学技术研究领域，如模拟核爆炸、天气预报、地震探测等，一般用于科学计算。它的技术是衡量一个国家科技发展水平的重要标志。我国研制的银河机属于巨型机，银河1号为亿次机，银河2号为十亿次机。②大型机。大型机配置高档，性能优越，可靠性好，具有较高的运算速度和较大的存储容量，但价格昂贵，一般用于金融、证券等大中型企业数据处理有用作网络服务器。不过随着微机与网络的迅速发展，大型主机正在走下坡路。我们许多计算中心的大机器正在被高档微机群取代。③小型机。由于大型主机价格昂贵，操作复杂，只有大企业大单位才能买得起。在集成电路推动下，60年代DEC推出一系列小型机，如PDP-11系列、VAX-11系列。HP有1000、3000系列等，通常小型机用于部门计算，同样它也受到高档微机的挑战。10/25/202317刘丽计算机的分类④工作站。工作站使用大屏幕、高分辨率的显示器；有大容量的内外存储器，而且大都具有网络功能。它们的用途也比较特殊，例如用于计算机辅助设计、图像处理、软件工程以及大型控制中心。工作站与高档微机之间的界限并不十分明确，而且高性能工作站正接近小型机、甚至接近低端主机。⑤微型机。又称作个人计算机（PC），是目前发展最快应用最广泛的计算机。其特点是通用性好、体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便，主要在办公室、家庭中使用。目前的微型机有台式机、电脑一体机、笔记本电脑（Notebook或Laptop）、掌上电脑（PDA）、平板电脑。10/25/202318刘丽1.2.3计算机的性能指标1．主频主频即时钟频率，是指计算机CPU在单位时间内发出的脉冲数，它在很大程度上决定了计算机的运行速度。主频的单位是兆赫兹（MHz），2．内存容量内存储器中能存储的信息总字节数称为内存容量。所谓字节（Byte），是指作为一个单位来处理的一串二进制数位。通常以8个二进制位（bit）为一个字节。每1024个字节称为1K字节（1KB）。内存容量越大，处理数据的范围越广，运算速度一般也快。3．字长在计算机中，作为一个整体被传送和运算的一串二进制代码叫一个计算机字，简称字。一个字所含的二进制位数称为字长。字长是指计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数，它与计算机的功能和用途有很大的关系。字长决定了计算机的运算精度，字长越长，计算机的运算精度就越高。因此，高性能的计算机，其字长较长，而性能较差的计算机字长相对要短一些.10/25/202319刘丽计算机的性能指标4．存储周期把信息代码存入存储器，称为“写”，把信息代码从存储器中取出，称为“读”。存储器进行一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的访问时间（或读写时间）。连续启动两次独立的“读”或“写”操作（如连续的两次“读”操作）所需的最短时间，称为存取周期（或存储周期）。微型机的内存储器目前都由超大规模集成电路技术制成，其存取周期很短，约为几十纳秒（ns）左右。5．运算速度运算速度是一项综合性的性能指标，其单位是MIPS（百万条指令/秒）。10/25/202320刘丽1.2.4计算机的应用领域1．科学计算计算机是最早应用于科学计算方面，这主要是指计算机应用于完成科学研究和工程技术中所提出的数学问题（数值计算）。2.信息管理信息管理是指以计算机技术为基础，对大量数据进行加工处理，形成有用的信息。信息管理是在当今信息化社会中，计算机应用最广泛的领域。10/25/202321刘丽计算机的应用领域3.过程控制过程控制又称实时控制。把计算机用于生产过程的实时控制，可大大提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量，降低生产成本，缩短生产周期。计算机过程控制已在冶金、石油、化工、防治、水电、机械和航天等重工业或有严重污染的领域得到广泛应用，代替了人类劳动。4.计算机辅助系统计算机辅助系统是指通过人机对话，使计算机辅助人们进行设计、加工、计划和学习等工作。计算机辅助设计（CAD，Computer-AidedDesign），10/25/202322刘丽计算机的应用领域计算机辅助制造（CAM，Computer-AidedManufacturer），计算机辅助教育（CBE，ComputerBasedEducation）包括计算机辅助教学（CAI，Computer-AidInstruction）和计算机辅助教育管理（CMI，ComputerManagedInstruction）。另外，还有计算机辅助测试（CAT，Computer-AidedTest），是指利用计算机来进行复杂而大量的测试工作和计算机集成制造系统（CIMS，ComputerIntegratedManufactuingSystem）。10/25/202323刘丽计算机的应用领域5.计算机网络与通信10/25/202324刘丽1.2.5计算机的发展趋势1.巨型化2.微型化笔记本和掌上型计算机的大量面世和使用，是计算机微型化的一个标志。3.网络化4.智能化10/25/202325刘丽1.3数据在计算机中的表示和存储1.3.1数值及其转换

1.3.2信息编码1.3.3计算机中的数据单位10/25/202326刘丽1.3.1数值及其转换

1．进位计数制所谓进位计数制，是指用进位的方法进行计数的一种方法。它有两个基本要素：基数和位权。基数：数制中所用到的数码的个数。R进制中具有R个数码，它们是0，1，2，…，R-1。如，二进制基数为2，用来表示二进制的数码为0、1。位权：处于不同数位的数码代表的数值不同，对每一个数位赋予不同的位值，称为位权。如，约定整数最低位的序号为i=0（i=n,…,2,1,0,-1,-2,…）,R进制数的第i位的位权为Ri

10/25/202327刘丽数值及其转换2．常用的数制十进制：用0，1，2，3，4，5，6，7，8，9十个数码表示所有的数，基数是10二进制：用0，1两个数码表示所有的数，基数是2。末尾加字符B表示，如，101.01B或（101.01）2八进制：用0，1，2，3，4，5，6，7八个数码表示所有的数，基数是8。末尾加字符O表示，如，723.26O或（723.26）8十六进制：用0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F十六个数码表示所有的数，基数是16。其特点为逢十六进一。末尾加字符H表示10/25/202328刘丽数值及其转换3．数制转换尽管计算机中的信息都以二进制数的形式表示，但人们仍然习惯于十进制，同时为了表示方便也引入了八进制和十六进制，因此需要在不同的数制之间进行相互转换。（1）N进制转换为十进制把N进制数转换为十进制数。首先写出它的位权展开式，再按十进制运算规则求和。即把二进制数（或八进制数、十六进制数）写成2（8或16）的各次幂之和的形式，然后计算。例：将1111001B、375.2O、FDH转换为十进制数。1111001B=1×26+1×25+1×24+1×23+0×22+0×21+1×20=121375.2O=3×82+7×81+5×80+2×8-1=253.25FDH=F×161+D×160=25310/25/202329刘丽数值及其转换（2）十进制数转换为N进制数十进制整数部分和小数部分在转换是需作不同的计算，整数转换用“除以基数N倒序取余法”；小数转换用“乘以基数N正序取整法”。

例：将25.745D转换成二进制，精确到四位小数，转换过程如下：首先将25.745的整数部分转化成二进制数：25D=11001B

10/25/202330刘丽数值及其转换再将小数部分0.745转化成二进制数；所以25.745D=11001.1011B10/25/202331刘丽数值及其转换（3）二进制数与八进制数的相互转换二进制数转换为八进制数方法是三位合一。即将二进制数从小数点开始，对二进制整数部分向左每三位分成一组，不足三位的，向高位补零；对二进制小数部分向右每三位分成一组，不足三位的向低位补零。将每组的三位数，分别转化为八进制数。例如：把二进制数1010011.0101转换为八进制数。001

010

011.010

100

12324所以，1010011.0101B=123.24O反之，将八进制数转换成二进制数，只要将每一位八进制数转换成相应的三位二进制数，并依次连接起来即可。10/25/202332刘丽数值及其转换（4）二进制数与十六进制数的相互转换二进制数转换为十六进制数方法是四位合一。即将二进制数从小数点开始，对二进制整数部分向左每四位分成一组，不足四位的，向高位补零；对二进制小数部分向右每四位分成一组，不足四位的向低位补零。将每组的四位数，分别转化为十六进制数。例如：把二进制数1010011.0101转换为十六进制数。0101

0011.0101

535所以，1010011.0101B=53.5H反之，将十六进制数转换成二进制数，只要将每一位十六进制数转换成相应的四位二进制数，并依次连接起来即可。10/25/202333刘丽1.3.2信息编码

在日常生活中，信息的表示形式多种多样。计算机可以处理数字、文本、声音和图片等多种信息数据，但在计算机内部，信息的表示和存储显得单调许多。10/25/202334刘丽信息编码1．数字编码数值在计算机中的表示一般用BCD码，BCD编码是用4位二进制数来表示十进制数0-9这10个数码中的1位，它和四位自然二进制码相似，各位的权值为8、4、2、1，故称为8421BCD码。例如：十进制数456的8421码如下：十进制数4568421编码010001010110除此以外，对应不同需求，对数字亦开发了其他不同的编码方法，以适应不同的需求。10/25/202335刘丽信息编码2．字符编码在计算机中，字符型数据占有很大比重。它们也需要用二进制进行编码才能存储在计算机中并进行处理。西文字符编码ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)原是美国信息交换标准代码，后成为国际标准。一般指ASCII码（美国标准信息交换代码），有7位ASCII码和8位ASCII码两种，7位ASCII码称为标准ASCII码，8位ASCII码称为扩展ASCII码。它用一个字节的低7位（最高位为0）表示128个不同的字符。例如，英文字符“a”对应的ASCⅡ码为“97”。10/25/202336刘丽信息编码3．汉字编码计算机处理汉字的过程较为复杂。从键盘输入汉字要使用输入码（如拼音、五笔字型、区位码等）；输入码转换为由数字组成的交换码；然后再转换为汉字机内码（汉字在计算机内的唯一标识码）才能对其处理、存储。为了将汉字输出，还必须将机内码转换为汉字的字形码送到显示器或打印机，处理过程如图。10/25/202337刘丽信息编码4．多媒体表示在计算机中，数值数据和字符数据都要转换成二进制来存储和处理。同样，声音、图形、图像、视频等多媒体数据也要转换成二