第章信息技術(shù)基礎(chǔ)知識

大學(xué)信息技術(shù)基礎(chǔ)計算機教研室第一章信息技術(shù)基礎(chǔ)知識【教學(xué)目的與要求】 了解信息的概念及特征，掌握計算機系統(tǒng)的組成，計算機的特點、應(yīng)用、分類和發(fā)展趨勢,信息的表示、存儲,多媒體的基礎(chǔ)知識，了解信息安全的基礎(chǔ)知識。第一章信息技術(shù)基礎(chǔ)知識【教學(xué)重點】1.計算機基礎(chǔ)知識2.信息表示及編碼基礎(chǔ)知識3.信息存儲基礎(chǔ)知識【教學(xué)難點】 信息表示及編碼基礎(chǔ)知識第一章信息技術(shù)基礎(chǔ)知識信息與信息技術(shù)1計算機基礎(chǔ)知識2信息表示及編碼知識3信息存儲的基礎(chǔ)知識4多媒體信息處理15信息安全基礎(chǔ)知識61.1信息與信息技術(shù)信息的定義（1）信息是不確定性的減少或消除。——香農(nóng)（Shannon）1948年（2）信息是控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)活動時，與外界相互作用、相互交換的內(nèi)容?！S納（N．Wiener）1950年（3）信息是事物運動的狀態(tài)和狀態(tài)變化的方式?！娏x信信息在空間中的傳遞被稱為通信。信息在時間上的傳遞被稱為存儲。信息的主要特征真正意義上的信息離不開社會。

社會性不滅性傳載性共享性信息不因為被使用而消失。信息源發(fā)出信息后，自身信息量不減少。信息作為一種資源，在同一時間或不同時間可以共同享用。時效性能動性如果不能反映事物的最新變化狀態(tài)，信息的效用就會降低。信息的分類

按內(nèi)容分

社會信息與非社會信息按存在形式分

內(nèi)儲信息和外化信息按狀態(tài)分

動態(tài)信息和靜態(tài)信息按外化結(jié)果分

記錄信息和無記錄信息信息的分類

按符號種類語言信息和非語言信息。

按信息流通方式可傳遞的和不作傳遞信息。按信息論方法

未知信息和冗余信息。按價值觀念

有害信息和無害信息。信息在現(xiàn)代社會中的作用認(rèn)知作用管理作用控制作用交流作用娛樂作用信息技術(shù)信息技術(shù)(簡稱IT)就是能夠提高或擴展人類信息能力的方法和手段的總稱。完成信息產(chǎn)生、獲取、檢索、識別、變換、處理、控制、分析、顯示及利用的技術(shù)。

信息息技技術(shù)術(shù)信息息技技術(shù)術(shù)的的發(fā)發(fā)展展時時期期古代代信信息息技技術(shù)術(shù)---以以人工工為主主要要特特征征近代代信信息息技技術(shù)術(shù)---以以電信信為主主要要特特征征現(xiàn)代代信信息息技技術(shù)術(shù)---以以網(wǎng)絡(luò)絡(luò)為主主要要特特征征信息息技技術(shù)術(shù)的的體體系系主體體層層次次應(yīng)用用層層次次外圍圍層層次次核心部分延伸部分基礎(chǔ)部分直接接地地、、具具體體地地增增強強或或延延長長人人類類信信息息器器官官，，提提高高或或擴擴展展人人類類信信息息能能力力的的技技術(shù)術(shù)，，包包括括信息息獲獲取取技技術(shù)術(shù)、、信信息息存存儲儲技技術(shù)術(shù)、、信信息息處處理理技技術(shù)術(shù)、、信信息息傳傳輸輸技技術(shù)術(shù)、、信信息息控控制制技技術(shù)術(shù)。指主主體體層層次次的的信信息息技技術(shù)術(shù)在在工業(yè)業(yè)、、農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)、、國國防防、、科科學(xué)學(xué)研研究究、、文文化化教教育育等等各各個個領(lǐng)領(lǐng)域域應(yīng)用用時時生生成成的的具具體體的的實實用用信信息息技技術(shù)術(shù)。。主要要是是指指與與信信息息技技術(shù)術(shù)產(chǎn)產(chǎn)生生和和發(fā)發(fā)展展相相關(guān)關(guān)的的各各類類技技術(shù)術(shù)。。信息息化化社社會會的的技技術(shù)術(shù)構(gòu)構(gòu)架架現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計算機技術(shù)通信技術(shù)電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)信息化社會信息息技技術(shù)術(shù)的的特特點點數(shù)字字化化中0011101000110101信息息技技術(shù)術(shù)的的特特點點網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化化信息息技技術(shù)術(shù)的的特特點點個人人化化無論論何何人人(who)任何何地地方方（（where））任何何時時候候(when)與其其他他任任何何人人（（whom)任何何通通信信（（what））信息息技技術(shù)術(shù)的的特特點點數(shù)字字化化網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化化個人人化化智能能化化高速速化化信息息技技術(shù)術(shù)的的功功能能協(xié)同同功功能能醫(yī)生生會會診診信息息技技術(shù)術(shù)的的功功能能增效效功功能能天氣氣預(yù)預(yù)報報信息息技技術(shù)術(shù)的的功功能能輔人人功功能能開發(fā)發(fā)功功能能協(xié)同同功功能能開發(fā)發(fā)功功能能增效效功功能能先導(dǎo)導(dǎo)功功能能信息息技技術(shù)術(shù)的的影影響響（（積積極極影影響響））對科科研研的的影影響響電子子郵郵件件、、網(wǎng)網(wǎng)上上交交談?wù)劷唤涣髁鳎?，提提高高科科研研工工作作效效率率。。對?jīng)經(jīng)濟濟的的影影響響如金金融融無無紙紙化化交交易易，，促促進(jìn)進(jìn)票票證證及及時時傳傳輸輸?shù)鹊?。。對管管理理的的影影響響如虛虛擬擬辦辦公公、、電電子子商商務(wù)務(wù)等等，，加加強強管管理理科科學(xué)學(xué)化化。。信息息技技術(shù)術(shù)的的影影響響（（積積極極影影響響））對教教育育的的影影響響電化化教教學(xué)學(xué)、、輔輔助助教教學(xué)學(xué)、、遠(yuǎn)遠(yuǎn)程程教教育育等等，，促促進(jìn)進(jìn)教教學(xué)學(xué)改改革革對文文化化的的影影響響如電電子子文文化化、、傳傳媒媒文文化化等等。。對生生活活的的影影響響如電電子子購購物物、、電電子子金金融融、、電電子子書書刊刊、、遠(yuǎn)遠(yuǎn)程程醫(yī)醫(yī)療療等等。。信息息技技術(shù)術(shù)的的影影響響（（積積極極影影響響））對科科研研的的影影響響對經(jīng)經(jīng)濟濟的的影影響響對管管理理的的影影響響對教教育育的的影影響響對文文化化的的影影響響對思思維維的的影影響響對思維的的影響對政府的的影響信息技術(shù)術(shù)的影響響（負(fù)面面影響））信息污染染信息泛濫濫信息病毒毒信息犯罪罪信息滲透透1.2計計算算機基礎(chǔ)礎(chǔ)知識計算機發(fā)展史計算機的的發(fā)展ENIAC1642BlaisePascal加法器CharlesBabbage1822差分機計算機時代第一臺計算機第一臺電電子計算算機（ENIAC）18000個電子管管占地170平方米重達(dá)30噸耗電150千瓦保存80個字節(jié)5000次加/秒秒價值40萬美元第一代：：電子管管計算機機（46~57)邏輯元件件電電子管工作速度度幾幾千～幾幾萬次／／秒軟件件機機器器語言或或匯編語語言應(yīng)用用科科學(xué)學(xué)計算代表機型型ENIAC特點點體體積積龐大，，運算速速度低，，成本高高計算機發(fā)發(fā)展階段段第二代：：晶體管管計算機機(58~64)邏輯元件件晶晶體管工作速度度幾幾十萬次次／秒軟件件高高級級算法語語言應(yīng)用用事事務(wù)務(wù)管理及及工業(yè)控控制代表機型型IBM7000系系列優(yōu)點點體體積積小，壽壽命長，，速度快快能耗少少，可靠靠性高計算機發(fā)發(fā)展階段段第三代：：集成電電路計算算機(64~70)邏輯元件件中中小規(guī)模模集成電電路（硅硅）工作速度度幾幾十萬～～幾千萬萬次/秒秒軟件件高高級級算法語語言、操操作系統(tǒng)應(yīng)用用計計算算、管理理及控制制代表機型型IBMSystem/360優(yōu)點點體體積積更小、、速度更更快、能能耗更小小、壽命命更長ＳＳＩ

ＭＳＩ計算機發(fā)發(fā)展階段段第四代：：大規(guī)模模集成電電路計算算機邏輯元件件（（超超）大規(guī)規(guī)模集成成電路內(nèi)存存半半導(dǎo)體體存儲器器外存存磁磁盤和和光盤工作速度度幾幾百百萬～幾幾千萬次次／秒軟件件操操作系系統(tǒng)和應(yīng)應(yīng)用軟件件應(yīng)用用以以計算算機網(wǎng)絡(luò)絡(luò)為特征征微型計算算機屬于于第四代代計算機機IntelPENTIUMＬＳＩＶＶＬＳＳＩ計算機發(fā)發(fā)展階段段計算機發(fā)發(fā)展趨勢勢巨型化微微型化化

網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化智能化多媒體多極化Altair8800計算機發(fā)發(fā)展———微型化化計算機不不再是單單一的計計算機器器，而是是一種信息機器器，一種種個人的的信息機機器。計算機發(fā)發(fā)展———巨型化化超級計算算機運算速度度可達(dá)每每秒幾百百億次運運算應(yīng)用領(lǐng)域域天氣預(yù)報報、地震震機理研研究、石油和地地質(zhì)勘探探，衛(wèi)星星圖像處處理等大大量科學(xué)學(xué)計算的的高科技技領(lǐng)域。。實例1975年世界界上第一一臺超級級計算機機“Cray-I”國防科技技大學(xué)研研制““銀河1號”、、“銀銀河2號號”、、“銀河河3號””CRAY-Ⅱ銀河Ⅱ計算機發(fā)發(fā)展———網(wǎng)絡(luò)化化計算機網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)計算機技技術(shù)與通通信技術(shù)術(shù)結(jié)合的的產(chǎn)物。。計算機網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展展動力使用遠(yuǎn)程程資源，，共享程程序、數(shù)數(shù)據(jù)和信信息資源源，網(wǎng)絡(luò)絡(luò)用戶的的通訊和和合作。。計算機發(fā)發(fā)展———智能化化“總有一一天，人人類會造造出一些些舉止跟跟人一樣樣的‘沒有靈靈魂的機機械’來來”?！芽枺?637）第一代機機器人機機械手手（1962年年出現(xiàn)））第二代機機器人具具有““感覺””的機器器人第三代機機器人裝裝有啟啟發(fā)式計計算機的的“智能能機器人人”DeepblueGarryKasparov計算機的的特點運算速度度快———每秒幾幾百億次次幾千億億次計算精度度高———可使用用足夠多多的二進(jìn)進(jìn)制位數(shù)來獲得得所要求求的數(shù)據(jù)據(jù)精度具有邏輯輯判斷能能力———這是區(qū)區(qū)別于其其它任何機器的的一個特特點計算機的的特點存儲容量量大———提供大大容量的的存儲器器來存儲儲程序和和數(shù)據(jù)自動化程程度高———可以以按照人人們事先先編制好好的程序序自動連連續(xù)地進(jìn)進(jìn)行各種種操作計算機分分類按規(guī)模按應(yīng)用按工作原原理計算機可可從這些些方面分分類按工作原原理分類類分為：電電子數(shù)字字計算機機和電子子模擬計計算機按應(yīng)用分分類分為：通用用計算機和和專用計算算機計算機分類類國外較流行行的分法：：巨型機、小小巨型機、、大型機、、小型機、、工作站和和個人計算算機（PC）六大類類。我國的分法法：巨型機、大大型機、中中型機、小小型機、單單片機和微微型機六大大類計算機分類類按規(guī)模劃分計算機的應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計算(數(shù)值計算算)計算機在處處理計算量量大、時間間性強的數(shù)數(shù)值計算中中尤其表現(xiàn)現(xiàn)出巨大威威力。傳統(tǒng)領(lǐng)域計算機的應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)處理(非數(shù)值計計算)對大批量的的信息進(jìn)行行收集、分分類、排序序、傳送、、存儲以及及打印報表表和圖形等等。在辦公公自動化、、事務(wù)管理理和情報檢檢索等領(lǐng)域域應(yīng)用十分分廣泛。傳統(tǒng)領(lǐng)域計算機的應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域過程控制在生產(chǎn)過程程中對現(xiàn)場場數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行巡回回檢測并由由計算機進(jìn)進(jìn)行自動調(diào)調(diào)節(jié)和控制制。（工業(yè)業(yè)自動化及及現(xiàn)代化的的武器系統(tǒng)統(tǒng)等）傳統(tǒng)領(lǐng)域計算機的應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域計算機輔助助系統(tǒng)計算機輔助助設(shè)計ComputerAidedDesign利用計算機機的圖形功功能做各種種設(shè)計工作作。計算機輔助助制造ComputerAidedManufacture利用計算機機管理、控控制生產(chǎn)設(shè)設(shè)備及其操操作。計算機輔助助教學(xué)ComputerAssistedInstruction利用多媒體體計算機的的圖、文、、聲功能實實施教學(xué)現(xiàn)代領(lǐng)域計算機的應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域計算機輔助助系統(tǒng)計算機集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)ComputerIntegratedManufacturingSystem計算機輔助助測試ComputerAidedTest計算機模擬擬ComputerSimulation現(xiàn)代領(lǐng)域計算機的應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域辦公自動化化OA休閑娛樂人工智能用計算機來來模擬人的的智能，包包括：模式式識別、景景物分析、、自然語言言理解和生生成、專家家系統(tǒng)、博博弈、機器器人?，F(xiàn)代領(lǐng)域計算機系統(tǒng)統(tǒng)組成與工工作原理系統(tǒng)組成工作原理計算機系統(tǒng)統(tǒng)組成計算機硬件件系統(tǒng)馮.諾依曼曼提出“存儲程序序”方案。1.采用用二進(jìn)制數(shù)數(shù)的形式表表示數(shù)據(jù)和和指令。2.將指指令和數(shù)據(jù)據(jù)存放在存存儲器中。。3.由控控制器、運運算器、存存儲器、輸輸入設(shè)備和和輸出設(shè)備備5大部分分組成計算算機。（外）存儲儲器（內(nèi)）存儲器器中央處理器器（CPU）控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)流地址控制流運算器計算機硬件件組成計算機工作作原理計算機的兩兩個基本能能力：存儲程序自動執(zhí)行程程序計算機工作作原理計算機利用用“存儲器器”（內(nèi)存存）來存放放所要執(zhí)行行的程序，，CPU依依次從存儲儲器中取出出程序中的的每一條指指令，并加加以分析和和執(zhí)行，直直至完成全全部指令任任務(wù)為止。。計算機軟件件系統(tǒng)軟件是微機機的靈魂。。應(yīng)用軟件各類系統(tǒng)軟軟件操作系統(tǒng)裸機計算機軟件件？軟件系統(tǒng)的的分類軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)語言處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件包用戶程序軟件系統(tǒng)？信息表示及及編碼基礎(chǔ)礎(chǔ)知識計算機信息表示計算機的語語言基數(shù)在一種數(shù)制制中，只能能使用一組組固定大數(shù)數(shù)字符號表表示數(shù)目的的大小，這這種數(shù)字符符號稱為該該數(shù)制的數(shù)碼。每種數(shù)制中中數(shù)碼的個個數(shù)稱為基數(shù)。二進(jìn)制基數(shù)數(shù)：2十進(jìn)進(jìn)制制基基數(shù)數(shù)：：10計算算機機的的語語言言十進(jìn)進(jìn)制制12.34＝＝1××101＋2××100＋3××10-1＋4××10-2二進(jìn)進(jìn)制制101.1每一一個個數(shù)數(shù)位位賦賦予予的的值值，，稱稱為為““權(quán)”，，位位權(quán)權(quán)的的值值等等于于基數(shù)數(shù)的若若干干次次冪。位權(quán)權(quán)值值＝1××22＋0××21＋1××20＋1××2-1二進(jìn)進(jìn)制制概概念念128瓦32瓦64瓦16瓦8瓦4瓦1瓦2瓦11111000信息復(fù)制的精確性運算規(guī)則簡單（R(R+1)/2）電子線路制造計算機成為可能計算算機機的的數(shù)數(shù)制制數(shù)制基數(shù)數(shù)碼二進(jìn)制201八進(jìn)制801234567十進(jìn)制100123456789十六進(jìn)制160123456789ABCDEF計算算機機常常見見的的數(shù)數(shù)制制數(shù)制基權(quán)表示數(shù)碼特點10o，101，102，…十進(jìn)制數(shù)0~910逢十進(jìn)一二進(jìn)制數(shù)0~122o，21，22，…逢二進(jìn)一八進(jìn)制數(shù)0~788o，81，82，…逢八進(jìn)一十六進(jìn)制數(shù)0~9,A~F,a~f1616o，161，162，…逢十六進(jìn)一十進(jìn)進(jìn)制制：：4956=41033+91022+51011+610o二進(jìn)進(jìn)制制：：1011=1233+0222+1211+12oo十六六進(jìn)進(jìn)制制：：81AE=81633+11622+101611+1416oo八進(jìn)進(jìn)制制：：4275=4833+2822+7811+58oo計算算機機的的數(shù)數(shù)制制十進(jìn)進(jìn)制制二二進(jìn)進(jìn)制制計算算機機的的數(shù)數(shù)制制5922921427232120(59)10=(111011)2110111111011余余余余余余二進(jìn)進(jìn)制制八八進(jìn)進(jìn)制制從右右向向左左，，每每3位位一一組組(不不足足3位位左左補補0)八進(jìn)進(jìn)制制二二進(jìn)進(jìn)制制用3位位二二進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)代代替替每每一一位位八八進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)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計算算機機的的數(shù)數(shù)制制二進(jìn)進(jìn)制制十十六六進(jìn)進(jìn)制制從右右向向左左，，每每4位位一一組組(不不足足4位位左左補補0)計算算機機的的數(shù)數(shù)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十六六進(jìn)進(jìn)制制二二進(jìn)進(jìn)制制用4位位二二進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)代代替替每每一一位位十十六六進(jìn)進(jìn)制制數(shù)數(shù)計算算機機的的數(shù)數(shù)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字符符編編碼碼ASCII碼是是美美國國信信息息交交換換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)代代碼碼。。(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)包括0~9十十個數(shù)字，大大小寫英文字字母及專用符號等等95種可打打印字符。Computer7654321國標(biāo)碼：國家標(biāo)準(zhǔn)信息息交換用漢字字編碼。國標(biāo)標(biāo)碼采用雙字節(jié)的編碼方式。。國標(biāo)碼收入6763個漢字，682個西文字符、、圖符，構(gòu)成成94×94的的矩陣。（每一行為““區(qū)”，每一列為為“位”：國標(biāo)區(qū)位位碼）機內(nèi)碼1國標(biāo)碼第一字節(jié)1國標(biāo)碼第二字節(jié)輸入碼輸出碼（字形形碼）漢字編碼顯示輸出打印輸出機內(nèi)碼向字形碼轉(zhuǎn)換機內(nèi)碼輸入碼向機內(nèi)碼轉(zhuǎn)換字符代碼化（（輸入）數(shù)字碼拼音碼字形碼漢字編碼數(shù)的編碼計算機中的數(shù)數(shù)據(jù)都以二進(jìn)進(jìn)制形式表示示，這個二進(jìn)進(jìn)制數(shù)稱作““機器數(shù)”。。機器數(shù)相關(guān)因素“范圍”、““符號”、““小數(shù)點位””數(shù)的編碼機器數(shù)的范圍圍：由硬件（（CPU中的的寄存器）決決定。機器數(shù)數(shù)的符符號：：機器器數(shù)最高位位為符號號位。。D7D6D5D4D3D2D1D0符號位位小數(shù)點點位數(shù)的編編碼定點數(shù)數(shù)：小小數(shù)點點位置置不變變浮點數(shù)數(shù)：用用科學(xué)學(xué)計數(shù)數(shù)法表表示階符階碼尾符尾數(shù)1.4信信息存存儲的的基礎(chǔ)礎(chǔ)知識識文件系系統(tǒng)計算機機的信信息存存儲概念文件：：存放在在某種種外部部存儲儲介質(zhì)質(zhì)（軟軟盤、、硬盤盤、光光盤））、具具有名名字的的一組組相關(guān)關(guān)信息息的有有序集集合。。文件名名由主文文件名名和擴擴展名名兩部部分組組成，，且兩兩部分分之間間用圓圓點““.””分隔隔，其其一般般格式式是：：<主文件件名>[.擴展名名]計算機機的信信息存存儲文件系系統(tǒng)的的特點點所有的的磁盤盤文件件都是是按磁磁盤存存放的的每一磁磁盤都都有一一個惟惟一的的根結(jié)結(jié)點在根結(jié)結(jié)點下下可存存放文文件或或文件件夾（（目錄錄）每個文文件夾夾（目目錄））下可可存放放文件件或文文件夾夾文件是是層次次結(jié)構(gòu)構(gòu)文件件系統(tǒng)統(tǒng)的末末端多媒體體信息處處理多媒體體技術(shù)術(shù)集文字、、