1、信息技術復習重點第一章 信息、信息科學與信息技術1.1 探索信息的真諦1.1 1 信息1.1.1 信息就一般意義而言， 信息可以理解成消息、情報、知識、 見聞、 通知、 報告、事實、 數據等等。信息的傳播過程是？1.1.3 香農對信息的定義香農認為： 信息是有秩序的量度， 是人們對事物了解的不確定性的消除或減少。 信息是對組織程度的一種測度，信息能使物質系統有序性增強，減少破壞、混亂和噪音。香農提出：信息的傳播過程是“信源” 把要提供的信息經過“信道”傳遞給“信宿” ，信宿接收這些經過“譯碼”的信息符號的過程。信道是在物理線路上劃分的邏輯通道。在香農確定信息量名稱時，將熱力學中的 “熵” 的概

2、念應用到信息領域。 一個系統的熵就是它的無組織程度的度量。香農是現代信息論的創始人香農信息論的局限性： 主要是由于狹義信息論沒有解決信息的語義問題和有效性問題。1.1.6 數據、消息、信號與信息的區別1 .數據數據是對客觀實體的一種描述形式，是信息的載體。信息和數據的區別可以理解為： 數據是未加工的信息， 而信息是數據經過加工以后的能為某個目的使用的數據，信息是數據的內容或詮釋。數據可分為模擬數據和數字數據兩種形式。2 .消息信息論的先驅哈特萊認為信息是包含在消息中的抽象量，消息是具體的，其中蘊含著信息。按照香農理論，在通信過程中，信息總是經過編碼(符號化)成為消息以后，才能經由媒介傳播的，而

3、信息的接收者收到信息后，總是要經過譯碼(解讀)才能獲取其中的信息的。3 .信號把消息變換成適合信道傳輸的物理量，這種物理量稱為信號。信號是數據的電磁或光脈沖編碼。信號可以分為模擬信號和數字信號。1.2 信息科學1.2.1 信息科學的產生與定義信息和控制是信息科學的基礎和核心。什么是信息科學： 信息科學以香農創立的信息論為理論基礎， 以現代科學方法論作為主要研究方法、 以研究信息及其運動規律為主要內容、 以擴展人的信息功能作為主要研究目標的一門科學。 信息科學是以信息為基本研究對象， 以信息的運動規律和應用方法為主要研究內容，這是信息科學有別于一切傳統科學最基本的特征。1.2.2 信息科學的研究

4、內容與體系從信息科學的研究內容來劃分， 我們可以將信息科學的基本科學體系分為三個層次 (圖 1-5 ) ：(1)信息科學的哲學層次；(2)信息科學的基礎理論層次；(3)信息科學的技術應用層次；信息科學的研究范圍已經遠遠超出了香農的信息論的領域而深入到了控制科學、系統科學、復雜性科學、人工智能理論、認知科學等領域。1.3 信息技術1.3.1 信息技術的發展與定義1.3.2 信息技術的發展人類社會已經發生過四次信息技術革命。第一次革命是人類創造了語言和文字，出現了文獻。第二次革命是造紙和印刷術的出現。第三次革命是電報、電話、電視及其他通信技術的發明和應用。第四次革命是電子計算機和現代通信技術在信息

5、工作中的應用。人們對信息技術的定義，因其使用的目的、范圍、層次不同而有不同的表述：定義 1：信息技術是指有關信息的收集、識別、提取、變換、存貯、傳遞、處理、檢索、檢測、分析和利用等的技術。定義 2：現代信息技術“以計算機技術、微電子技術和通信技術為特征” 。定義 3：信息技術是指在計算機和通信技術支持下用以獲取、加工、存儲、變換、顯示和傳輸文字、 數值、 圖像以及聲音信息， 包括提供設備和提供信息服務兩大方面的方法與設備的總稱。定義4：信息技術指“應用在信息加工和處理中的科學，技術與工程的訓練方法和管理技巧；上述方法和技巧的應用；計算機及其與人、機的相互作用，與人相應的社會、經濟和文化等諸種事

6、物。定義5 ：信息技術包括信息傳遞過程中的各個方面，即信息的產生、收集、交換、存儲、傳輸、顯示、識別、提取、控制、加工和利用等技術。定義 6：從技術的本質意義上講，信息技術就是能夠擴展人的信息器官功能的一類技術1.3.3 擴展人類的信息器官功能的信息技術信息技術的“四基元”(1)感測技術感覺器官功能的延長。(2)通信技術傳導神經網絡功能的延長。(3)計算機和智能技術思維器官功能的延長。(4)控制技術效應器官功能的延長。信息技術四基元和諧有機地合作，共同完成擴展人的智力功能的任務。1.3.4 信息技術的核心技術1. 計算機與智能技術2.通信技術3.傳感技術4.控制技術第二章 計算與計算科學2.1

7、 1 計算的本質計算就是符號串的變換。 從一個已知的符號串開始， 按照一定的規則， 一步一步地改變符號串，經過有限步驟，最后得到一個滿足預先規定的符號串，這種變換過程就是計算。算法是求解某類問題的通用法則或方法，即符號串變換的規則。計算就是某個系統完成了一次從輸入到輸出的變換2.1.2 計算模型與圖靈機圖靈機是一種抽象計算模型(如圖) ，用來精確定義可計算函數。圖靈機由一個控制器，一條可以無限延伸的帶子和一個在帶子上左右移動的讀寫頭組成。馮 諾依曼對人類的最大貢獻是對計算機科學、計算機技術、數值分析和經濟學中的博弈論的開拓性工作第三章 信息處理機器：計算機系統技術101 頁報告1945年6月，

8、馮諾依曼與戈德斯坦、勃克斯等人聯名發表了一篇長達101頁紙的報告 即計算機史上著名的“ 101 頁報告” ，直到今天，仍然被認為是現代計算機科學發展里程碑式的文獻。明確奠定了新機器由五個部分組成，包括：運算器、邏輯控制裝置、存儲器、輸入和輸出設備，并描述了這五部分的職能和相互關系還有兩個非常重大的改進，即：( 1 )采用了二但數據采用二進制，指令也采用二進制；( 2 )建立了存儲程序，指令和數據可一起放在存儲器里，并作同樣處理簡化了計算機的結構，大大提高了計算機的速度進制。馮.諾依曼機的中心就是有存儲程序原則，即指令和數據一起存儲.這個概念被譽為"計算機發展史上的一個里程碑"

9、;馮諾依曼型計算機的基本結構馮.諾依曼確定了現代存儲程序式電子數字計算機的基本結構和工作原理。馮.諾依曼結構由五大部分組成：存儲器 運算器 控制器 輸入設備 輸出設備。摩爾定律摩爾定律是指集成電路IC 上可容納的晶體管數目約每隔 18個月便會增加一倍， 性能也將提升一倍。摩爾定律是由英特爾(Intel)公司創始人之一戈登摩爾( Gordon Moore)經過長期觀察發現得之。到底什么是“摩爾定律”？歸納起來，主要有以下三種“版本” ：集成電路芯片上所集成的電路的數目， 每隔 18 個月就翻一番。 微處理器的性能每隔 18 個月提高一倍，而價格下降一倍。用一個美元所能買到的計算機的性能，每隔 1

10、8 個月翻兩番。矢量計算： “矢量運算” ：對多組數據(每組一般為兩個數據)成批地進行同樣的運算，得到一批結果的運算方法。3.2 微型計算機系統與微處理器3.2.2 微型計算機硬件系統微型計算機的硬件系統應由微處理器(運算器和控制器) 、存儲器、輸入設備和輸出設備組成3.2.3 微處理器 - 給你一顆奔騰的”芯微處理器(Microprocessor)在微型計算機中又稱為CPU (中央處理單元的縮寫)，人們又經常簡稱為處理器(Processor)3.3 計算機存儲系統及工作原理半導體存儲器及其存儲單元尋址半導體存儲器(semiconductor memory)是一種能存儲大量二值信息(或稱為二值

11、的數據)的半導體器件。從存取功能上可以分為兩大類。只讀存儲器(ROM ，即Read Only Memory)隨機存儲器(RAM ，即Random Access Memory)RAM 控制器負責向 RAM 芯片輸出行地址還是列地址，行與列地址的信息由 RAS ( RowAddress Select)或 CAS(Column Address Select)信號確定。如果需要將數據“寫”到 RAM 中，則處理器會發出一個“寫”信號到 CPU 中，通過系統總線，到達RAM 單元。這些RAM 單元然后就按行或列地址將這些信息數據存儲到指點定的"柵格 " 中。當 CPU 需要讀取 RA

12、M 中的數據，則會向 RAM 發出請求信號，這些信號中包含地址信息，以確定數據在那些柵格中的位置只讀存儲器ROMROM 可分為掩模 ROM 、 PROM、 EPROM 、 E2PROM 和快閃存儲器等幾種不同類型。掩模 ROM 是采用掩模工藝制作而成，在出廠時內部存儲的數據就已經“固化”在里邊了，所以數據不允許用戶修改。PROM 指的是“可編程只讀存儲器” 這樣的產品只允許寫入一次，所以也被稱為“一次可 編程只讀存儲器” EPROM 指的是“可擦寫可編程只讀存儲器” 。 它的特點是具有可擦除功能，擦除后即可 進行再編程，但是缺點是擦除需要使用紫外線照射一定的時間。 EEPROM 指的是“電可擦

13、除可編程只讀存儲器” ，它的最大優點是可直接用電信號擦除， 也可用電信號寫入。Flash memory 指的是“閃存” ，所謂“閃存” ，它也是一種非易失性的內存，屬于EEPROM的改進產品。目前“閃存”被廣泛用在PC 機的主板上，用來保存BIOS 程序，便于進行程序的升級。其另外一大應用領域是用來作為硬盤的替代品，具有抗震、速度快、無噪聲、耗 電低的優點。 隨機存儲器-RAMRAM 又分為靜態隨機存儲器SRAM 和動態隨機存儲器DRAM 兩大類非易失性存儲器， 那就是指那些斷電后數據仍然能保留的半導體存儲器。 對這類存儲器， 業 界統稱為非易失性隨機訪問存儲器( NVRAM ， Non-Vo

14、latile Random Access Memory ) 。 在多種 NVRAM 產品中，以閃存( Flash Memory )技術最為引人注目。閃存具有關掉電源 仍可保存數據的優點， 同時又可重復讀寫且讀寫速度快、 單位體積內可儲存最多數據量， 以 及低功耗特性等優點。 磁存儲器 磁存儲原理 磁存儲的關鍵部件是磁頭， 磁頭的基本結構是在一個環形導磁體上繞上線圈， 導磁體面向磁 盤方向開一個漏磁縫隙， 當磁頭線圈中通以交變信號電流時， 導磁體內的磁通量也跟著產生 變化， 這個交變的磁場從磁頭縫隙中泄漏出去， 使做勻速運動的磁盤表面上的磁介質感應磁 化。磁化后在磁盤上的"磁化點&qu

15、ot;(磁元 )就代表了所要記錄的數據，這是做記錄的基本工作原理。 硬盤存儲系統 硬盤是一種采用磁介質的數據存儲設備， 數據存儲在密封于潔凈的硬盤驅動器內腔的若干個 磁盤片上 磁盤陣列 磁盤陣列是將若干個硬磁盤機按一定的要求組成一個快速、 超大容量的存儲系統， 數據是分 配存儲在各個硬磁盤機上。 光盤存儲系統 光存儲介質的概念 對光存儲介質最基本的要求,就是存儲單元的某種性質可以用某種方法改變以代表被存儲的數據 ,同時這種性質可用光的方法檢測出來。 光盤與光盤存儲系統 通常意義上所說的光盤只是一個統稱，用英文CD 表示，意為高密盤。光盤可分成兩類，一類是只讀型光盤，另一類是可記錄型光盤。 只讀

16、光盤存儲器 只讀光盤中的數據是用壓模方法壓制而成的， 用戶只能讀取上面的數據， 而不能寫入或修改 光盤中的數據。它適用于大量的、通常不需要改變的數據信息存儲。 多次可寫光盤存儲器 這種光盤允許用戶一次或多次寫入數據， 并可隨時往盤上追加數據， 直到盤滿為止。 信息寫 入后則變成只讀狀態， 不可再作修改， 主要用于重要數據的長期保存。 目前得到了廣泛應用 的 CD-R 就屬于這類光盤。可重寫光盤存儲器可重寫光盤具有磁盤一樣的可重寫性， 可多次寫入或修改光盤上的數據， 更適合作為計算機的新型標準外存設備，目前有磁光（ Magneto-Optical ）和相變（Phase-Changed和兩種類型。

17、3.4 計算機輸入 /輸出設備輸入設備鍵盤 、鼠標、掃描儀、觸摸屏、手寫輸入設備、數碼相機、數字攝像機輸出設備顯示器、打印機、繪圖儀等3.5 微型計算機的總線及接口標準計算機總線總線（ BUS ）是計算機內部傳輸指令、數據和各種控制信息的高速通道，是計算機硬件的一個重要組成部分用于連接CPU、 主存和 I/O 控制器的總線稱為外部設備總線或外部總線， 簡稱為總線。常見的總線有：ISA （工業標準體系接口）總線 PCI （外部設備互連）總線 SCSI （小型計算機系統接口）總線等總線分類： 片內總線 局部總線 系統總線通信總線第三章 計算機軟件系統4.1 軟件的性質及發展史定義：計算機軟件是在計

18、算機上運行的各種程序、要處理的各類數據以及有關文檔的總稱。軟件的性質：1. 表現形式不同 2. 生產方式不同 3. 維護方式不同 4. 軟件的復雜性和規模不斷增加2. 軟件技術的進化史軟件技術發展的初期（20 世紀50 年代到70 年代）軟件技術發展的中期（20 世紀80 年代）網絡計算時代的開始 （20 世紀 90 年代至今 ）軟件之變 21 世紀的軟件技術軟件危機的具體體現1 對軟件開發成本和進度的估計常常很不準確。2 用戶對“已完成的”軟件系統不滿意的現象經常發生。3 軟件產品的質量常常靠不住。4 .軟件常常是不可維護的。5 . 軟件通常沒有適當的文檔資料。6 . 軟件成本在計算機系統總

19、成本中所占比例逐年上升。網絡計算時代的開始 （20 世紀 90 年代至今 ）4.2 操作系統4.2.1 操作系統任務及功能操作系統的功能從資源管理的角度來看，操作系統的功能主要分為：處理機管理存儲管I/O 設備管理 文件系統 用戶接口操作系統引導和控制計算機外部儲存器-操作系統-主儲存器STEP 1: 上電 STEP 2: 自檢STPE3: 加載引導扇區（Boot Loader） STEP4: 加載操作系統（OSLoader） STEP5: 運行操作系統4.2.2 處理機（ CPU ）管理1.中斷處理2.處理器調度3.理解進程及狀態變化 4.理解線程處理器管理的第一項工作是處理中斷事件。 處理

20、器調度：處理器管理的第二項工作是處理器調度，對處理器的調度最終歸結為對進程和線程的管理線程：有時稱輕量級進程, 進程中的一個實體是一個CPU 調度和分派的單位引入進程的好處 多個程序可以并發執行，改善資源使用率，提高系統效率。引入線程的好處 減少并發程序執行時所付出的時空開銷，使得并發粒度更細4.2.3 存儲管理存儲管理主要功能如下：存儲分配。存儲共享。存儲保護。存儲擴充。4.2.4 設備管理計算機外部設備：在計算機系統中除CPU 和內存儲外所有的設備和裝置稱為計算機外部設備設備管理功能 .設備分配與回收.建立統一的且獨立于設備的接口，提供設備使用的用戶接口：命令接口和編程接口完成設備驅動程序

21、，實現真正的 I/O 操作。處理外部設備的中斷處理。4.2.5 文件管理操作系統為系統管理者和用戶提供了對文件的透明存取文件管理基本功能統一管理文件的存儲空間，實施存儲空間的分配與回收。實現文件的按名存取：名字空間存儲空間實現文件信息的共享，并提供文件的保護和保密措施向用戶提供一個方便使用的接口(提供對文件系統操作命令，以及提供對文件的操作命令)系統維護及向用戶提供有關信息文件系統的執行效率提供與 I/O 的統一接口操作系統的主要特性： 1. 并發性 2. 共享性 3. 異步性 4.2.6 操作系統的分類1. 單用戶操作系統2. 批處理操作系統3. 分時操作系統4. 實時操作系統5. 網絡操作

22、系統6. 分布式操作系統7. 個人計算機操作系統8. 嵌入式操作系統9. 并行操作系統程序設計語言： 程序設計語言是軟件系統的重要組成部分， 程序語言的進化史可分為機器語言、匯編語言、高級語言三個階段第五章信息媒體的表示及數字化5.1 計算機系統的信息表示與編碼模擬與數字模擬數據(Analog Data) 是隨時間連續變化的值數字數據(Digital Data) 則是模擬數據經量化后得到的離散的值模 / 數轉換就是將連續變化的模擬信號轉換為離散的數字信號，實現該功能的電路或器件稱為模 /數轉換電路，通常稱為 A/D 轉換器或 ADC(Analog Digital Converter) 。數/ 模轉換是模/數轉換的逆過程，就是將離散的數字信號轉換為連續變化的模擬信號，實現該功能的電路或器件稱為數模轉換電路，通常稱為 D/A 轉換器或 DAC(Digital Analog Converter)。5.2 媒體與多媒體信息媒體的分類按國際電信聯盟 (IUT) 下屬的國際電報電話咨詢委員會 (CCITT) 的定義，媒體可分為以下五種， 1.感覺媒體 (Perception)2. 表示媒體(Presentation) 3.顯示媒體(Display) 4. 存儲媒體(Storage) 5.傳輸媒體(Transmission)通常所指的多媒體就是感覺媒體的組合，