1、信息技術原理概述信息技術原理概述內容內容2 2 計算機的分類及應用計算機的分類及應用1 1 信息技術與計算機概述信息技術與計算機概述3 3 計算機的信息表示計算機的信息表示 1 信息技術與計算機概述一、信息概述一、信息概述l 關于信息（關于信息（information），至今并沒有統一的定義），至今并沒有統一的定義l 信息是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信息是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。道的。l 日常生活中比較籠統和模糊的幾種解釋是：日常生活中比較籠統和模糊的幾種解釋是： 語言、文字、圖畫、照片等表示的內容（新聞、消息或知識）語言、文字、

2、圖畫、照片等表示的內容（新聞、消息或知識） 讀書、上課、交談等所學習和了解的知識、方法、事實和情況讀書、上課、交談等所學習和了解的知識、方法、事實和情況 為了做判斷、訂計劃或求解問題等所需要的數據、資料為了做判斷、訂計劃或求解問題等所需要的數據、資料 1 信息技術與計算機概述二、信息的表示與傳播二、信息的表示與傳播l 信息是一種無心的東西，它必須記載于某種物質上（該物體稱為媒信息是一種無心的東西，它必須記載于某種物質上（該物體稱為媒體），任何信息都不能離開具體的符號及其物質載體。體），任何信息都不能離開具體的符號及其物質載體。l 信息通過不同的載體傳遞時，表述信息的符號可能不同。信息通過不同的

3、載體傳遞時，表述信息的符號可能不同。l 信息的表示與傳播有以下幾種媒體形式：信息的表示與傳播有以下幾種媒體形式： （1 1）傳統形式的媒體）傳統形式的媒體（2 2）模擬形式的媒體）模擬形式的媒體（3 3）數字形式的媒體）數字形式的媒體1 信息技術與計算機概述三、信息的基本特征三、信息的基本特征1.普遍性和無限性普遍性和無限性 信息是事物運動的狀態和存在方式。信息是事物運動的狀態和存在方式。2.可傳遞性、共享性可傳遞性、共享性信息在空間和時間上都具有可傳遞性，信息在空間的傳遞被稱信息在空間和時間上都具有可傳遞性，信息在空間的傳遞被稱為通信，信息在時間上的傳遞被稱為存儲。為通信，信息在時間上的傳遞

4、被稱為存儲。信息的傳遞實際上是信息的增殖過程。信息的傳遞實際上是信息的增殖過程。同一個信源的信息可以提供給多個信息接收者。同一個信源的信息可以提供給多個信息接收者。1 信息技術與計算機概述3.載體、方式的可變性載體、方式的可變性 信息必須借助某種符號才能表達出來，而且這些符號又必須依賴于某種載體信息必須借助某種符號才能表達出來，而且這些符號又必須依賴于某種載體 同一信息可以用不同的載體、同一信息可以用不同的載體、 不同的符號表達出來。不同的符號表達出來。四、信息科技概述四、信息科技概述當前正在經歷的第四次工業革命（信息革命）就是以當前正在經歷的第四次工業革命（信息革命）就是以計算機技術為核心的

5、變革，信息技術、生物工程技術、新計算機技術為核心的變革，信息技術、生物工程技術、新能源技術、新材料技術是這場新技術革命的四大支柱。能源技術、新材料技術是這場新技術革命的四大支柱。1 信息技術與計算機概述1.信息技術與信息科學信息技術與信息科學（1）信息技術主要是信息的獲取、加工（處理）、）信息技術主要是信息的獲取、加工（處理）、 傳遞、傳遞、存儲、表示和應用等技術。存儲、表示和應用等技術。1）狹義上的信息技術）狹義上的信息技術2）廣義上的信息技術）廣義上的信息技術（2）信息科學的定義）信息科學的定義1 信息技術與計算機概述2.人類信息技術革命歷程人類信息技術革命歷程（1）第一次信息技術革命是以

6、語言的產生和應用為特征的。）第一次信息技術革命是以語言的產生和應用為特征的。 （2）第二次信息技術革命是以文字的使用為特征。）第二次信息技術革命是以文字的使用為特征。（3）第三次信息技術革命是以印刷術的應用為特征。）第三次信息技術革命是以印刷術的應用為特征。 （4）第四次信息技術革命是以電信傳播技術的發明為特征）第四次信息技術革命是以電信傳播技術的發明為特征的。的。 （5）第五次信息技術革命是以電子計算機的普及、應用及）第五次信息技術革命是以電子計算機的普及、應用及計算機和現代通信技術的結合為特征的。計算機和現代通信技術的結合為特征的。 2計算機的分類及應用2.1 計算機及其產生計算機及其產生

7、 2.2 計算機的分類與應用計算機的分類與應用2.1 計算機及其產生一、計算機的概念一、計算機的概念 計算機是一種能夠按照人們編寫的程序連續、自動地工作，對計算機是一種能夠按照人們編寫的程序連續、自動地工作，對輸入的數據信息進行加工、存儲、傳送處理的，有電子的、機械輸入的數據信息進行加工、存儲、傳送處理的，有電子的、機械的部件組成的電子設備。的部件組成的電子設備。1.計算機的主要特點計算機的主要特點快速的運算能力快速的運算能力 、足夠高的計算精度、足夠高的計算精度 、存儲容量大、按程序自、存儲容量大、按程序自動工作的能力動工作的能力 2.計算機應用計算機應用科學計算、過程檢控、信息管理、輔助系

8、統、人工智能、語言翻譯2.1 計算機及其產生二、電子計算機的產生與發展二、電子計算機的產生與發展1.世界范圍內計算機技術的發展世界范圍內計算機技術的發展1946年、世界上第一臺數字電子計算機年、世界上第一臺數字電子計算機ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，電子數字積分計算機），電子數字積分計算機）在美國賓夕法尼亞大學誕生。在美國賓夕法尼亞大學誕生。2.計算機技術在中國的發展計算機技術在中國的發展 邏輯元件數據處理方式運算速度應用領域第一代電子計算機19461957年電子管匯編語言、代碼程序幾千次每秒國防及高科技第二代電子計算

9、機19581964年晶體管高級程序設計語言幾十萬次每秒工程設計、數據處理第三代電子計算機19651971年中、小規模集成電路結構化、模塊化程序設計、實時處理百萬次每秒工業控制、數據處理第四代電子計算機1971大規模或超大規模集成電路分時、實時數據處理、計算機網絡幾百萬億次每秒工業、生活等各個方面第五代智能化計算機正在研制之中，使計算機具有人工智能，可像人一樣能看、能聽、能說、能思考，具有學習功能，能自動進行邏輯判斷等計算機的發展的四個階段計算機的發展的四個階段2.2 計算機的分類與應用一、計算機的分類1.巨型機超級計算機通常是指最大、最快、最貴的計算機。2.小巨型機使巨型機縮小成個人機的大小，

10、或者使個人機具有超級計算機的性能。3.中型機能夠支持成千上萬種應用和輸入輸出設備，并同時為成千上萬的用戶提供服務的計算機。 4.小型機規模較小、結構簡單、成本較低、操作簡便、維護容易，從而得以廣泛推廣應用。5.個人計算機有沒有沒用過的？6.工作站使用大屏幕、高分辨率的顯示器；有大容量的內外存儲器，而且大都具有網絡功能。二、計算機的應用1.科學計算在自然科學中，諸如數學、物理、化學、天文、地理等領域；在工程技術中，諸如航天、汽車、造船、建筑等領域，計算工作量是非常大的2.數據處理已廣泛地應用于辦公室自動化、企事業計算機輔助管理與決策、情報檢索、電影電視動畫設計、會計電算化、圖書管理、醫療診斷等各

11、行各業3.實時控制微機控制系統除了應用于工業生產外，還廣泛應用于交通、郵電、衛星通信等4.計算機輔助系統(1)計算機輔助設計(CAD)。已廣泛應用于服裝、機械、飛機、船舶、水壩、集成電路等設計中(2)計算機輔助制造(CAM)。直接控制產品的加工和生產(3)計算機輔助教學(CAI)。CAI課件的CAI；利用計算機網絡的遠程教育5.人工智能利用計算機模擬人的智能，用于機器人、醫療診斷專家系統、推理證明等各方面3 計算機的信息表示3.1 進位計數制進位計數制3.2字符信息編碼字符信息編碼3.3數值的表示數值的表示3.1 進位計數制一、十進制10個記數符號，個記數符號，0、1、2、9。每一個。每一個數

12、碼符號根據它在這個數中所在的位置數碼符號根據它在這個數中所在的位置(數位數位)，按按“逢十進一逢十進一”來決定其實際數值。基數為來決定其實際數值。基數為10。3.1 進位計數制二、二進制1.二進制數的“權展開式” 由兩個不同的數字符號組成，即0和1； 逢二進位；基數2。3.1 進位計數制計算機中只使用二進制一種計數制的原因：（1）電路簡單二進制中只有“1”和“0”兩個符號用有兩個穩定狀態的電子器件就可以分別表示。（2）工作可靠（3）運算簡單二進制數的運算規則簡單易于進行高速運算。（4）邏輯性強“真”和“假”可以分別用“1”和“0”來表示，把邏輯運算與算術運算聯系了起來。3.1 進位計數制2.

13、二進制數的運算計算 加法運算加法運算1010 減法運算減法運算 -1-1乘法乘法 1=11=10=0 10=0 11=11=1 除法除法 0 01=0 11=0 11=11=13.1 進位計數制3.二進制數的邏輯運算邏輯變量有兩個值：“True” or “False”.剛好對應二進制符號（1，0），基本的邏輯運算有“與”、“或”、“非”。與：a.b ab a AND b或：a+b ab a OR b非：a NOT a3.1 進位計數制 三、八進制 基數8 低位與高位的關系逢8進1 每位可用的數字符號（數碼）0、1、2、3、4、5、6、73.1 進位計數制四、十六進制 基數16 低位與高位的關系

14、逢16進1 每位可用的數字符號（數碼）0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F幾種進位制數對照表幾種進位制數對照表幾種進位制數對照表幾種進位制數對照表3.1 進位計數制五、各種進制的轉換（1）二進制數轉換成十進制數 只需將每一位數字乘以它的2n-1、8n-1、16n-1，再以十進制的方法相加就可以得到它的十進制的值。例例1:(10110101.11)2=127+026+125+124+023+122+021+120 + 12-1+12-2 =(181.75)10 (265.7)8=282+681+580 + 78-1 =(181.875)10 (B5.1)16=11161

15、+5160 +116-1 =(181.0625)103.1 進位計數制（2）十進制轉換成二進制 A）整數）整數十進制整數轉換為十進制整數轉換為R進制整數的方法是：進制整數的方法是：“除以除以R取余逆序取余逆序 ”（11）10 =（？）（？）21125余余12221余余余余10書寫順序書寫順序 因此有：（因此有：（11）10 =（1011）2例例2:3.1 進位計數制十進制小數轉換為十進制小數轉換為R進制小數的方法是：進制小數的方法是：“乘以乘以R取整順序取整順序 ”0.375） 21.000整數取走整數取走10 因此有：（因此有：（0.357）10 =（0.011）2（0.375）10 =（？

16、）（？）20.750） 21.500整數取走整數取走） 2整數取走整數取走1書書寫寫順順序序 B）小數）小數例例3:3、轉換后，將整數部分和小數部分組合起來即可、轉換后，將整數部分和小數部分組合起來即可3.1 進位計數制（3）二進制與八進制、十六進制數之間的轉換1）二進制與八進制之間的轉換2）二進制與十六進制之間的轉換 三位二進制數有八種不同的形式，因此定義了三位二進制數和一位八進制數三位二進制數有八種不同的形式，因此定義了三位二進制數和一位八進制數之間的對應關系：之間的對應關系：二進制數二進制數 000 001 010 011 100 101 110 111 八進制數八進制數 0 1 2 3

17、 4 5 6 7（10110110111.0111011）2=（010 110 110 111.011 101 100）2=（ 2 6 6 7 . 354）8(1 7 3. 5 6 ）8=（001 111 011 . 101 110 ）2=（1111011.10111）2方法：方法：整數部分從右到左，每三位（不夠整數部分從右到左，每三位（不夠補零）為一段對應于一個八進制數；補零）為一段對應于一個八進制數；方法：方法：小數部分從左到右，每三位（不夠小數部分從左到右，每三位（不夠補零）為一段對應于一個八進制數。補零）為一段對應于一個八進制數。例例4:例例5:（43B.E5）16= 01000011

18、1011.11100101 四位二進制數有十六種不同的形式，因此定義了四位二進制數和一位十六進制四位二進制數有十六種不同的形式，因此定義了四位二進制數和一位十六進制數之間的對應關系：數之間的對應關系：二進制數二進制數 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 十六進制數十六進制數 0 1 2 3 4 5 6 7二進制數二進制數 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 十六進制數十六進制數 8 9 A B C D E F（10110110111.0111011）2=（5B7.76）16方法：方法：小數部分從左到右，每四

19、位（不夠小數部分從左到右，每四位（不夠補零）為一段對應于一個十六進制數。補零）為一段對應于一個十六進制數。方法：方法：整數部分從右到左，每四位（不夠整數部分從右到左，每四位（不夠補零）為一段對應于一個十六進制數；補零）為一段對應于一個十六進制數；=（010110110111.01110110）2=例例6:例例7:八進制八進制十六進制十六進制十進制十進制二進制二進制四位二進制表示一四位二進制表示一位十六進制位十六進制一位十六進制表示一位十六進制表示四位四位三位二進制表示一三位二進制表示一位八進制位八進制按照權展開，按照權展開，再按照十進制再按照十進制相加相加整數部分除以整數部分除以2取取余小數部

20、分乘以余小數部分乘以2取整取整一位八進制表示三位一位八進制表示三位二進制二進制二進制數據進制之間相互轉換示意圖二進制數據進制之間相互轉換示意圖3.1 進位計數制六、數據單位 計算機中最小的數據單位是二進制的一個數位，簡稱為位計算機中最小的數據單位是二進制的一個數位，簡稱為位(英文英文名稱為名稱為bit，讀音為比特，讀音為比特)。計算機中最直接、最基本的操作就是對。計算機中最直接、最基本的操作就是對二進制位的操作。二進制位的操作。 字節是計算機中用來表示存儲空間大小的最基本的容量單位。字節是計算機中用來表示存儲空間大小的最基本的容量單位。1個字節由個字節由8個二進制數位組成。可用千字節個二進制數

21、位組成。可用千字節(KB)、兆字節、兆字節(MB)以及十以及十億字節億字節(GB)等表示存儲容量。等表示存儲容量。 2. 字節字節 (Byte)1. 位位 (bit)3.1 進位計數制1KB=1024B=210B1MB=1024KB=210 KB=220 B=1024B1024B1GB=1024MB=210MB=220KB=230B=10243B 1TB=1024GB=210GB=220MB=230KB=240B=10244B位是計算機的最小位是計算機的最小數據單位，字節是數據單位，字節是計算機中的基本信計算機中的基本信息單位。息單位。1B=8bit3.字節換算關系字節換算關系3.1 進位計數

22、制計算機處理數據時，CPU通過數據總線一次存取、加工和傳送的數據長度稱為字長。由于字長是計算機一次所能處理的實際位數長度，它決定了計算機數據處理的速度，所以字長是衡量計算機性能的一個重要標志，字長越大，性能越強。3.字長字長(Word)3.2 字符信息編碼 信息是包含在數據里面，數據要以規定好的二進制形式表示才能被計算機加以處理。計算機除了進行數值計算外，還要處理各種非數值信息，字符、漢字、圖形、圖像、語言以及邏輯數據統稱為非數值數據。這就需要對字符數據進行編碼，并由機器轉換為二進制形式存入計算機。 信息編碼就是把不同的媒體信息轉換為機器能夠識別的代碼。3.2 字符信息編碼一、字符信息編碼（A

23、SCII碼） 西文是表音文字（拼音文字），它由拉丁字母、數字、標點符號以及一些特殊符號所組成 美國標準信息交換碼（American Standard Code for Information Interchange, 簡稱ASCII碼） 目前計算機中使用得最廣泛的西文字符集及其編碼是ASCII字符集和ASCII碼，它已被國際標準化組織（ISO）定為國際標準，在全世界通用。 計算機中使用1個字節存儲1個ASCII 字符，采用7個二進位進行編碼，每個字節中多余出來的一位（最高位）為“0”或用作數據傳輸時錯誤檢測的奇偶校驗位。3.2 字符信息編碼二、漢字信息編碼漢字在計算機內如何表示呢？當然，也只能

24、采用二進制的數字化信息編碼。英文字符用1個字節表示1個字符，漢字采用2個字節來表示1個漢字。漢字信息在系統內傳送的過程就是漢字編碼轉換的過程。在這其中又有集中編碼形式：漢字交換碼、區位碼、機內碼、漢字輸入碼、漢字字形碼。3.2 字符信息編碼1.漢字交換碼 漢字信息處理系統之間或通信系統之間傳輸信息時，對每個漢字所規定的統一編碼。我國已指定了漢字交換碼的國家標準代號GB2321-80，又稱“國標碼”。每個漢字占兩個字節，國標碼最高位為0，其余七位用于表示漢字信息。3.2 字符信息編碼2.區位碼 它是將GB2312-80 構成一個二維平面，分成 94 行和 94列，行號稱為區號，列號稱為位號。每個

25、漢字對應表中惟一的位置號，采用區位圖的未來來表示的漢字編碼，稱為區位碼。區號在前位號在后，用四位數字來表示。3.2 字符信息編碼3.機內碼 為了將漢字編碼與ASCII碼區別開來，將國標碼的雙字節高位置 1，作為國標碼碼在計算機內的編碼，這種雙字節高位置“ 1”的編碼叫機內碼。3.2 字符信息編碼漢字機內碼、國際碼、區位碼三者之間的關系：（1）區位碼的區號和位號分別加上 20H，得到國標交換碼。（2）機內碼是漢字交換碼兩個字節的最高位分別加1，即是漢字交換碼的兩個字節分別加80H得到對應的機內碼。（3）區位碼的兩個字節分別轉換為十六進制數后加A0H得到對應的機內碼。區位碼、國標碼、機內碼轉換小結

26、（十六 進制）國標碼國標碼機內碼機內碼區位碼區位碼每字節加每字節加20H每字節減每字節減20H每字節加每字節加80H每字節減每字節減80H每字節加每字節加A0H每字節減每字節減A0H區位碼、國標碼、機內碼轉換小結（十進制）國標碼國標碼機內碼機內碼區位碼區位碼每字節加每字節加32每字節減每字節減32每字節減每字節減128每字節加每字節加160每字節減每字節減160每字節加每字節加128即即 273.2 字符信息編碼4.漢字輸入碼（外碼）漢字輸入法主要有鍵盤輸入、文字識別和語音識別。通常將其分為四類：流水碼、音碼、形碼、音形碼。3.2 字符信息編碼5.漢字字形碼 它把漢字排成點陣。也稱字模。每個點在存儲器中用一個二進制數存儲。各種代碼之間的關系如下圖所示：3.3 數值的表示一、原碼、反碼和補碼 用二進制數表示符號的數稱為機器碼。常用的機器碼有原碼、反碼和補碼。1.原碼 原碼就是最高位為符號位，“0”表示正，“1”表示負，其余位表示數值的大小。 求原碼的方法：設X；若X0，則符號位為0，X其余各位照抄；若X0，則符號位為1， X其余各位照抄。X1 = + 1011010 則 X1原 =