信息技術知識

1、信息技術知識第1頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一一、信息技術與計算機概述1、信息與數(shù)據(jù) （1）信息是指用某些符號傳送的報道，而報道的內容是接受符號者預先不知道的?？梢园崖曇?、圖形、文字、數(shù)字、光電信號等看做各種各樣的符號，通過它們所傳送、表達的內容就是具有實際意義的信息。 （2）信息的基本形式可能是數(shù)據(jù)、符號、文字、語言、圖像等。第2頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一2、信息的表示與傳播（1）傳統(tǒng)形式的媒體 耳、眼、鼻等器官接收信息，表情、語言、體態(tài)、肢體等交流信息；后來，通過文字、圖形記錄等實現(xiàn)信息傳遞。（2）模擬形式的媒體 以電磁波為載體，實現(xiàn)

2、文字、視頻、音頻等信息傳遞（3）數(shù)字形式的媒體 計算機網絡成為傳遞信息重要方式，可實現(xiàn)文本、圖形、聲音、影像的傳遞第3頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一3、信息的基本特征（1）普遍性和無限性（2）可傳遞性、共享性 信息在空間上的傳遞稱為通信，在時間上的傳遞稱為存儲（3）載體、方式的可變性第4頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一4、信息科學概述 （1）信息技術和信息科學 信息技術的概念：主要是信息的獲取、加工（處理）、傳遞、存儲、表示和應用等技術，它是高科技的前導。 信息科學的概念：是指研究、收集、組織、存儲、管理、傳播、交換、檢索、處理、應用數(shù)據(jù)信息的

3、理論與方法。第5頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一4、信息科學概述 (2)五次信息技術的革命第一次信息革命是語言的使用，語言成為人類進行思想交流和信息傳播不可缺少的工具。(時間：后巴別塔時代) 第二次信息革命是文字的出現(xiàn)和使用，使人類對信息的保存和傳播取得重大突破，較大地超越了時間和地域的局限。(時間：鐵器時代，約公元前14世紀) 第6頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一4、信息科學概述第三次信息革命是印刷術的發(fā)明和使用，使書籍、報刊成為重要的信息儲存和傳播的媒體。(時間：第六世紀中國隨代開始有刻板印刷，至15世紀才進入臻于完善的近代印刷術) 第四次信

4、息革命是電話、廣播、電視的使用，使人類進入利用電磁波傳播信息的時代。(時間：19世紀) 第五次信息革命是計算機與互連網的使用，即網際網絡的出現(xiàn)。(時間：現(xiàn)代，以1946年電子計算機的問世為標志）第7頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一二、計算機的概念、分類及應用1、計算機及其產生計算機的概念及特點 計算機是一種能夠按照人們編寫的程序連續(xù)、自動地工作，對輸入的數(shù)據(jù)信息進行加工、存儲、傳送處理的，由電子的、機械的部件組成的電子設備。主要特點：運算速度快，運算精度高，存儲容量大，能連續(xù)地、自動地運行工作第8頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一1、計算機及其產生

5、電子計算機的產生和發(fā)展世界范圍內計算機技術的發(fā)展 1946年，在美國賓西法尼亞大學世界上第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator電子數(shù)值積分和計算機）誕生了（如圖所示），它標志著計算機時代的到來。第9頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一1、計算機及其產生 人們根據(jù)計算機的性能和使用主要元器件的不同，將計算機的發(fā)展劃分成幾個階段。第一代計算機：1946-20世紀50年代末，電子管時代計算機。第二代計算機：19581964年，晶體管計算機時代。第三代計算機：19641972年，集成電路計算機時代

6、。 第四代計算機：1972年至今，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機時代。 第10頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一1、計算機及其產生第11頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一1、計算機及其產生計算技術在中國的發(fā)展1958年和1959年，中國先后制成第一臺小型和大型電子管20世紀60年代中期，中國研制成功一批晶體管計算機，并配制了ALGOL等語言的編譯程序和其他系統(tǒng)軟件。20世紀60年代后期，中國開始研究集成電路計算機。20世紀70年代，中國已批量生產小型集成電路計算機第12頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一1、計算機及其產生20世紀

7、80年代以后，中國開始重點研制微型計算機系統(tǒng)并推廣應用；在大型計算機，特別是巨型計算機技術方面也取得了重要進展；建立了計算機服務業(yè)，逐步健全了計算機產業(yè)結構。在計算機科學與技術的研究方面，中國在有限元計算方法、數(shù)學定理的機器證明、漢字信息處理、計算機系統(tǒng)結構和軟件等方面都有所建樹。在計算機應用方面，中國在科學計算與工程設計領域取得了顯著成就。在有關經營管理和過程控制等方面，計算機應用研究和實踐也日益活躍。第13頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一2、計算機的分類及應用（1）計算機的分類超級計算機或稱巨型機小超級機或稱小巨型機大型主機（經歷了批處理、分時處理、分散處理和集中管

8、理階段）小型機工作站個人計算機或稱微型機第14頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一2、計算機的分類及應用（2）計算機的應用科學計算數(shù)據(jù)處理（電子數(shù)據(jù)處理、管理信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)）過程控制計算機輔助系統(tǒng)人工智能網絡應用第15頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一三、計算機中的信息表示1、關于二進制 特點：電路簡單、工作可靠、運算簡單、邏輯性強；基數(shù)是2，數(shù)中0和1的位置不同，它所代表的數(shù)值也不同。逢二進一第16頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一1、關于二進制二進制運算算術運算（加、減）： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=

9、10 0-0=0 0-1=1 1-0=1 1-1=0邏輯運算（與、或、非）： 與：00=0 01=0 10=0 11=1 或：00=0 0 1=1 1 0=1 1 1=1 非：0取反為1；1取反為0第17頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一2、數(shù)據(jù)單位位（bit）：音譯為比特，是計算機存儲數(shù)據(jù)的最小單位，是二進制數(shù)據(jù)中的一個位。字節(jié)（byte）： 簡記為B，規(guī)定一個字節(jié)為8位，即 1B=8bit .字節(jié)是計算機數(shù)據(jù)處理的基本單位，并主要以字節(jié)為單位解釋信息。字（word）：字是計算機進行數(shù)據(jù)處理時，一次存取、加工和傳送的數(shù)據(jù)長度。它決定了計算機數(shù)據(jù)處理的速度，是衡量計算機性

10、能的一個重要標識，字長越長，性能越好。第18頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一3、字符信息編碼（ASCII碼）目前計算機中用得最廣泛的字符集及其編碼，是由美國國家標準局(ANSI)制定的ASCII碼（American Standard Code for Information Interchange，美國標準信息交換碼），它已被國際標準化組織（ISO）定為國際標準，稱為ISO 646標準。第19頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一4、漢字信息編碼漢字輸入碼：漢字輸入方法大體可分為：區(qū)位碼（數(shù)字碼）、音碼、形碼、音形碼。 區(qū)位碼：優(yōu)點是無重碼或重碼率低，

11、缺點是難于 記憶； 音碼：優(yōu)點是大多數(shù)人都易于掌握，但同音字多，重碼率高，影響輸入的速度； 形碼：根據(jù)漢字的字型進行編碼，編碼的規(guī)則較多，難于記憶，必須經過訓練才能較好地掌握；重碼率低； 音形碼：將音碼和形碼結合起來，輸入漢字，減少重碼率，提高漢字輸入速度。 第20頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一4、漢字信息編碼漢字交換碼 漢字交換碼是指不同的具有漢字處理功能的計算機系統(tǒng)之間在交換漢字信息時所使用的代碼標準。自國家標準GB231280公布以來，我國一直延用該標準所規(guī)定的國標碼作為統(tǒng)一的漢字信息交換碼。第21頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一4、漢字

12、信息編碼字形存儲碼字形存儲碼是指供計算機輸出漢字（顯示或打?。┯玫亩M制信息，也稱字模。通常，采用的是數(shù)字化點陣字模。 第22頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一5、計數(shù)制的產生1673年，德國數(shù)學家萊布尼茲發(fā)明乘法機，這是第一臺可以運行完整的四則運算的計算機，根據(jù)萊布尼茲的觀點，中國是現(xiàn)代計算機理論中“二進制”的故鄉(xiāng)。萊布尼茲系統(tǒng)地提出了二進制運算法則，為計算機采用二進制奠定了基礎。第23頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一進位計數(shù)制的基本特點逢N進一 N：進位計數(shù)制表示一位數(shù)需要的符號數(shù)目，稱基數(shù)。 十進制數(shù)由0，1，2，3，4，5，6，7，8，9十

13、個數(shù)字符號組成，需要符號數(shù)目10個，基數(shù)為十，逢十進一。 二進制由0和1兩個數(shù)字符號組成，需要符號數(shù)目2個，基數(shù)為二，逢二進一。第24頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一6、進位計數(shù)制一切數(shù)據(jù)（數(shù)值、文字、聲音、圖像等）在計算機內部都以二進制數(shù)的方式被傳送、存儲和處理。進位計數(shù)制：按進位的原則進行計算。常用進位計數(shù)制：十進制、二進制、八進制和十六進制等。第25頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一進位計數(shù)制的基本特點采用位權表示法不同位置上的數(shù)字代表的數(shù)值不同，某個數(shù)字在某個固定位置上代表的值確定，這個固定的位置稱為位權或權。各種進位制中，位權的值恰好是基

14、數(shù)的若干次冪，每一位數(shù)碼與該位“位權”的乘積表示該位數(shù)值的大小。第26頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一進位計數(shù)制的基本特點進位計數(shù)制表示的數(shù)都可寫成按位權展開的多項式之和。位權和基數(shù)是進位計數(shù)制中的兩個要素。常用進位計數(shù)制：二進制、八進制和十六進制。第27頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一進位計數(shù)制的基本特點 對于任意進位計數(shù)制，基數(shù)可用正整數(shù)R來表示。 數(shù)N可表示為： n-1 N KiRi i=-m 式中，m、n均為正整數(shù)，Ki則是0、1、(R-1)中的任何一個，R是基數(shù)，采用“逢R進一”的原則進行計數(shù)。第28頁，共57頁，2022年，5月20日

15、，0點48分，星期一7、幾種進制及其特點十進制數(shù) 每位有10種數(shù)碼狀態(tài)0，1，2，9；逢10進1；基數(shù)是10；不同位置上的數(shù)符所代表的值與它所在位置的權有關；十進制數(shù)各數(shù)位的權是10（基數(shù)）的乘冪。二進制數(shù) 每位上有2種數(shù)碼狀態(tài)0和1；逢2進1；基數(shù)是2；二進制數(shù)各數(shù)位的權是基數(shù)2的乘冪。第29頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一7、幾種進制及其特點八進制數(shù) 每位有8種數(shù)碼狀態(tài)0，1，2，7；逢8進1；基數(shù)是8。十六進制數(shù) 每位有16種數(shù)碼狀態(tài)0，1，2，8，9，A，B，E，F(xiàn)；逢16進1（A相當于10，B相當于11）；基數(shù)是16；各數(shù)位的權是基數(shù)16的乘冪。第30頁，共5

16、7頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一四、計算機系統(tǒng)組成1、計算機系統(tǒng)的組成計算機硬件系統(tǒng) 硬件是指組成計算機的各種物理設備，包括計算機的主機和外圍設備。計算機軟件系統(tǒng) 軟件可分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。第31頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一1、計算機系統(tǒng)的組成系統(tǒng)軟件控制和協(xié)調計算機硬件及其外部設備、支持應用軟件的開發(fā)和運行的軟件。用戶通過系統(tǒng)軟件間接地使用計算機硬件資源，既方便用戶，且提高工作效率。常用的系統(tǒng)軟件有操作系統(tǒng)、程序設計語言及處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、各種服務性程序等。第32頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一1、計算機系

17、統(tǒng)的組成應用軟件為解決具體的實際應用問題而編制的程序。計算機應用領域廣泛，應用軟件的種類也特別多，常見的有科學計算程序、文字處理軟件、計算機輔助教學軟件、計算機輔助設計軟件包（CAD）等。第33頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一軟件和硬件的關系硬件與軟件是相輔相成的，硬件是計算機的物質基礎，沒有硬件就無所謂計算機。軟件是計算機的靈魂，沒有軟件的計算機硬件稱為裸機，裸機是不能工作的。所以，一個完整的計算系統(tǒng)是由硬件和軟件構成的。第34頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一2、計算機的工作原理馮.諾依曼的“存儲程序”設計思想第35頁，共57頁，2022年，5

18、月20日，0點48分，星期一2、計算機的工作原理馮.諾依曼設計思想可以簡要地概括為以下三點：（1）計算機應包括運算器、存儲器、控制器、輸入和輸出設備五大基本部件。（2）計算機內部應采用二進制來表示指令和數(shù)據(jù)。每條指令一般具有一個操作碼和一個地址碼。其中操作碼表示運算性質，地址碼指出操作數(shù)在存儲器中的地址。（3）采用存儲程序方式。將編好的程序送人內存儲器中，然后啟動計算機工作，計算機勿需操作人員干預，能自動逐條取出指令和執(zhí)行指令。第36頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一計算機的組成部分及功能由運算器，控制器，存儲器，輸入裝置和輸出裝置五大部件組成計算機，每一部件分別按要求執(zhí)

19、行特定的基本功能。第37頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一 運算器或稱算術邏輯單元（Arithmetical and Logical Unit） 運算器的主要功能是對數(shù)據(jù)進行各種運算。這些運算除了常規(guī)的加、減、乘、除等基本的算術運算之外，還包括能進行“邏輯判斷”的邏輯處理能力，即“與”、“或”、“非”這樣的基本邏輯運算以及數(shù)據(jù)的比較、移位等操作。 第38頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一 存儲器（Memory unit）存儲器的主要功能是存儲程序和各種數(shù)據(jù)信息，并能在計算機運行過程中高速、自動地完成程序或數(shù)據(jù)的存取。存儲器是由成千上萬個“存儲單元”構

20、成的，每個存儲單元存放一定位數(shù)（微機上為8位）的二進制數(shù)，每個存儲單元都有唯一的編號，稱為存儲單元的地址。第39頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一 存儲器（Memory unit）計算機采用按地址訪問的方式到存儲器中存數(shù)據(jù)和取數(shù)據(jù)，即在計算機程序中，每當需要訪問數(shù)據(jù)時，要向存儲器送去一個地址指出數(shù)據(jù)的位置，同時發(fā)出一個“存放”命令（伴以待存放的數(shù)據(jù)），或者發(fā)出一個“取出”命令。第40頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一 控制器（Control Unit）控制器是整個計算機系統(tǒng)的控制中心，它指揮計算機各部分協(xié)調地工作，保證計算機按照預先規(guī)定的目標和步驟有

21、條不紊地進行操作及處理。 控制器從存儲器中逐條取出指令，分析每條指令規(guī)定的是什么操作以及所需數(shù)據(jù)的存放位置等，然后根據(jù)分析的結果向計算機其它部分發(fā)出控制信號，統(tǒng)一指揮整個計算機完成指令所規(guī)定的操作。第41頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一 輸入設備(Input device) 用來向計算機輸入各種原始數(shù)據(jù)和程序的設備叫輸入設備。輸入設備把各種形式的信息，如數(shù)字、文字、圖像等轉換為數(shù)字形式的“編碼”，即計算機能夠識別的用1和0表示的二進制代碼(實際上是電信號)，并把它們“輸入”（INPUT）到計算機內存儲起來。鍵盤是必備的輸入設備、常用的輸入設備還有鼠標器、圖形輸入板、視頻

22、攝像機等。第42頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一 輸出設備(Output device) 從計算機輸出各類數(shù)據(jù)的設備叫做輸出設備。輸出設備把計算機加工處理的結果（仍然是數(shù)字形式的編碼）變換為人或其它設備所能接收和識別的信息形式如文字、數(shù)字、圖形、聲音、電壓等。常用的輸出設備有顯示器、打印機、繪圖儀等。第43頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一4、計算機工作過程取出指令分析指令執(zhí)行指令為執(zhí)行下一條指令做好準備，即形成下一條指令地址。第44頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一4、計算機的軟件系統(tǒng)指令和指令系統(tǒng)指令是指微機完成規(guī)定操作的

23、命令，一條指令通常由操作碼和地址碼組成；操作數(shù)指計算機在運行過程需要的數(shù)據(jù)稱為操作數(shù)。指令中操作碼指明了指令的操作性質及功能，地址碼則給出了操作數(shù)或操作數(shù)的地址。 每一種計算機都有一套完整的指令，稱之為指令系統(tǒng)或指令集第45頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一4、計算機的軟件系統(tǒng) 不同類型計算機的指令系統(tǒng)和指令條數(shù)如何不同，一般都有下面幾種類型的指令：運算指令：包括算術運算指令、邏輯運算指令、移位指令、比較指令等。 傳送指令：包括寄存器之間、寄存器與主存儲器之間的傳送指令等?？刂浦噶睿喊l件轉移指令、無條件轉移指令、轉子程序指令等。輸入輸出指令：包括各種外圍設備的讀、寫指

24、令等。有的計算機將輸入輸出指令包含在數(shù)據(jù)傳送指令類中。 特殊指令：包括諸如實現(xiàn)置存儲保護、中斷處理等功能的管理指令。第46頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一4、計算機的軟件系統(tǒng)程序 程序（program）是為實現(xiàn)特定目標或解決特定問題而用計算機語言編寫的命令序列的集合。為實現(xiàn)預期目的而進行操作的一系列語句和指令。一般分為系統(tǒng)程序和應用程序兩大類。 第47頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一4、計算機的軟件系統(tǒng)程序設計語言 計算機語言的種類非常的多，總的來說可以分成機器語言，匯編語言，高級語言三大類。第48頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分

25、，星期一機器語言機器語言是直接用二進制代碼指令表達的計算機語言，指令是用0和1組成的一串代碼，它們有一定的位數(shù)，并分成若干段，各段的編碼表示不同的含義。計算機可以直接識別機器語言，不需要進行任何翻譯。每臺機器的指令，其格式和代碼所代表的含義都是硬性規(guī)定的，故稱之為面向機器的語言，也稱為機器語言。它是第一代的計算機語言。機器語言對不同型號的計算機來說一般是不同的。第49頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一匯編語言匯編語言(Assembly Language)是面向機器的程序設計語言。在匯編語合中，用助記符代替操作碼，用地址符號或標號代替地址碼。這樣用符號代替機器語言的二進制碼，就把機器語言變成了匯編語言。于是匯編語言亦稱為符號語言。使用匯編語言編寫的程序，機器不能直接識別，要由一種程序將匯編語言翻譯成機器語言，這種起翻譯作用的程序叫匯編程序，匯編程序是系統(tǒng)軟件中語言處理系統(tǒng)軟件。匯編程序把匯編語言翻譯成機器語言的過程稱為匯編。第50頁，共57頁，2022年，5月20日，0點48分，星期一高級語言計算機語言具有高級語言和低級語言之分。而高級語言又主要是相對于匯編語言而言的，它是較接近自然語言和數(shù)學公式的編程，基本脫離了機器的硬件系統(tǒng)，用人們更易理解的方