高中信息技術(shù)PPT

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1、課題：信息及其特征 一、 信息 人類生活離不開信息。 烽火告急 信鴿傳書 結(jié)繩記事 古代信息傳播技術(shù) 定義 1：信息是指數(shù)據(jù)、信號、消息中所包含的意義。 電視上有重大新聞的消息，報(bào)紙上有足球比賽結(jié)果的消息， 這些消息都是信息。同學(xué)們還能說說哪些是信息呢？例如電 視、報(bào)刊、雜志中的各類消息是信息。紅綠信號燈顯示時(shí)所 代表的含義是信息。 定義 2：信息也被理解為事物的運(yùn)動狀態(tài)和關(guān)于事物運(yùn)動 狀態(tài)的描述。 世界上的萬事萬物都在不停地運(yùn)動、變化，萬事萬物里都 有信息。例如春暖花開傳遞著春天到了的信息，大雁南飛傳 遞著秋天來臨的信息。 定義 3：信息也指對消息接受者來說是預(yù)先不知道的東西， 具有“不確定

2、性”。 如廣播天氣預(yù)報(bào)時(shí)，收聽者預(yù)先不知道天氣情況，那么對 于急需了解天氣狀況的收聽者來說天氣預(yù)報(bào)就是很重要的信 息。天氣預(yù)報(bào)越詳細(xì)，信息量就越大，不確定性就越小。 從以上這些定義中，同學(xué)們可以發(fā)現(xiàn)信息是一種很難簡單 地加以描述的東西，它不是一個(gè)實(shí)體。因此，關(guān)于信息的定 義也是多種多樣，同學(xué)們可以從不同的角度與層面去理解、 認(rèn)識。 二、信息的載體和形態(tài) 從古到今，信息的傳遞方式在不斷的發(fā)生變化，從文字、 電報(bào)、電話到當(dāng)今的電子郵件，信息傳遞方式越來越便捷。 那么我來考考大家，古代人們點(diǎn)燃的烽火是信息嗎？電子郵 件是信息嗎？ 點(diǎn)燃的烽火本身不是信息，它里面包含的意義即有外敵 入侵才是信息，點(diǎn)燃的

3、烽火只是信息的載體。而信息必須通 過載體才能呈現(xiàn)。接下來，我們就來了解一下信息和載體的 關(guān)系。 、信息必須通過載體才能體現(xiàn)，而載體本身不是信息。 例如十字路口我們知道紅燈停，綠燈行，但紅綠燈不是信息， 它所包含的意義是紅燈停、綠燈行，這才是信息。 、同樣的信息可以加載于不同的載體之上。例如要告 訴某人一件事，寫信給他，信息的載體就是文字和紙張；打 電話給他，信息的載體就是語言和電波；發(fā)電子郵件給他， 信息的載體就是文字和因特網(wǎng)?？梢?，信息可以有不同的載 體呈現(xiàn)，相同的信息可以用多種不同的載體來表示和傳播。 載體也稱為信息的表現(xiàn)形式。那么信息常見的表現(xiàn)形式 有哪些呢？有語言、文字、聲音、圖像和視

4、頻等。大部分的 信息都是通過這些載體來呈現(xiàn)的。 信息的概念： 信息不是指事物本身，而是指用來表現(xiàn)事物特 征的一種普遍形式；信息是事物運(yùn)動的狀態(tài)和 方式的反應(yīng)，人們可通過感官或儀器從外部世 界感知、獲取信息。 信息的界定： 信息就是我們在適應(yīng)外部世界和控制外部世界的 過程中，與外部世界進(jìn)行交換的內(nèi)容的名稱。 信息、物質(zhì)、能量構(gòu)成人類社會發(fā)展的三大基礎(chǔ) 1、無所不在的信息 2、信息的傳輸 a. 信息傳輸?shù)幕具^程 ： 信源 編碼 信宿 譯碼 信道 信息 信息 信號 信號 信源：信息的發(fā)布者 信宿：信息的接受者 信道：信息的通道 信息可以空間傳輸， （通信） 也可在時(shí)間傳輸。 （存儲） b. 信息傳

5、輸?shù)奶攸c(diǎn) 信息的價(jià)值體現(xiàn)在它的存儲、傳輸、運(yùn)用等環(huán)節(jié)中 。 信息與物質(zhì)、能量的本質(zhì)差別主要體現(xiàn)在傳遞過程 。 物質(zhì)、能量 ： 傳遞（運(yùn)輸）時(shí)，從某點(diǎn)發(fā)出物質(zhì)或能量后， 其自身的數(shù)量就減少。傳遞過程服從質(zhì)量守恒或能 量守恒定律。 信息： 信源發(fā)出后，其自身的信息不減少，而且同一 信息可同時(shí)供給多個(gè)信宿。（這一特性稱為信息共 享性。） 信息雖反映了事物的狀態(tài)和 運(yùn)動方式，但并不是事物的本身， 所以它不能單獨(dú)存在。而信息的 存儲、傳輸必需借助某種符號， 而符號又必需依附某種載體 。 信息的載體稱為媒體 c. 載體與媒體： 三、信息的特征 知道了什么是信息，再讓我們來總結(jié)一下信息的特征，以便 更深刻的

6、認(rèn)識信息的內(nèi)涵。 1、信息必須依附于載體。信息的表示、傳播、存儲必須 依附于某種載體，載體就是承載信息的事物。不存在沒有載體 的信息。 2、信息是可以被存儲、保留、加工和處理的。信息可以 脫離它所反映的事物被存儲和保留。信息是可以加工和處理的。 經(jīng)過加工、處理，特別是經(jīng)過人的分析、綜合和提煉，使信息 具有更高的使用價(jià)值。例如在 EXCEL表中輸入每位同學(xué)語文考 試成績后，通過函數(shù)統(tǒng)計(jì)得到班級平均分、標(biāo)準(zhǔn)差和學(xué)生排名 等信息就是經(jīng)過加工處理更具價(jià)值的信息。 3、信息是可以傳遞和共享的。電視中播放的節(jié)目供許多 人一起分享。黑板上的板書所蘊(yùn)含的信息也是大家共享的。信 息可以被重復(fù)使用而不會像物質(zhì)和能

7、源那樣產(chǎn)生損耗。例如電 視臺每晚播放的新聞可以重復(fù)播放，并不會因?yàn)橹夭ザ鴮?dǎo)致信 息的損失。 4、信息具有時(shí)效性。有些信息一旦過期就沒什么價(jià)值了。 如昨天的氣象信息對今天的出行而言通常就是沒有用的。 以上就是關(guān)于信息的一些具體特征。 下面，我們一起來探 討一下有關(guān)信息重要性和特征的話題。 1、載體依附性 海報(bào)、論壇、廣播、會議等形式發(fā)布通知。 海報(bào)、論壇等 以文字形式呈現(xiàn)信息；廣播、會議等以聲音形式呈現(xiàn)信息； 信 息依賴文字、聲音、視頻等媒體呈現(xiàn)，依賴海報(bào)、紙張、光盤、 u 盤、磁帶等介質(zhì)存儲，這些信息賴以存在的媒體和介質(zhì)成為信息 的 載體。信息是不能獨(dú)立存在的，它總是以某種形式（如聲音，文 字

8、 、圖像、視頻等）表現(xiàn)出來，并依附在一定的載體上，信息的這 個(gè) 特征稱為 載體依附性 。 注意： （ 1）不存在沒有載體的信息。 （ 2）同一個(gè)信息可以依附于不同的載體， 不同信息可以依附于同一個(gè)載體。交通信息既可 通過信號燈顯示，也可以警察的手勢來傳遞；同 樣一則新聞我們在電視上聽到了，在報(bào)紙上也看 到了。 2、共享性 英國現(xiàn)實(shí)主義戲劇家蕭伯納所說：“兩個(gè) 人在一起交換蘋果與兩個(gè)人在一起交換思 想完全不一樣。兩個(gè)人交換蘋果，每個(gè)人 手上還有一個(gè)蘋果；但是兩個(gè)人在一起交 換了思想，每個(gè)人就同時(shí)有兩個(gè)人的思 想?！?3、時(shí)效性 從前，有兩家人是鄰居，王家賣油、張家賣日歷。王 家媳婦每次賣油時(shí)都會

9、偷偷省下一小勺油，到年底時(shí)， 就積攢了一罐油，再賣掉它，就有了過年的錢。而張 家媳婦看在眼里十分羨慕，也學(xué)王家媳婦的樣子，每 個(gè)月也都偷偷省下一本日歷，可等到年底卻沒換到錢？ 為什么？ 聽聽小故事 油代表的是物質(zhì)，而日歷 代表了信息，信息的效用會隨著時(shí)間的 推移逐漸降低，漸漸失去效用。 4、價(jià)值性 信息是有價(jià)值的，就像不能沒有空 氣和水一樣，人類也離不開信息。因 此人們常說，物質(zhì)、能量和信息是構(gòu) 成世界的三大要素 ,但往往信息的價(jià)值 也是相對的。 首先，信息具有時(shí)效性，一些信息 會隨著時(shí)間的推移而失去效用；其次， 對于不同的信息接收者，信息的價(jià)值 是不同的。 汶川地震前，四川省綿竹市西南鎮(zhèn)檀木

10、村出現(xiàn)了 大規(guī)模的蟾蜍遷徙：數(shù)十萬只大小蟾蜍浩浩蕩蕩地 在一制藥廠附近的公路上行走，很多被過往車輛壓 死，被行人踩死。大量出現(xiàn)的蟾蜍，使一些村民認(rèn) 為會有不好的兆頭出現(xiàn)。當(dāng)?shù)亓謽I(yè)部門對此解釋說， 這是蟾蜍正常的遷徙，并對大量蟾蜍的產(chǎn)生做了科 學(xué)的解釋。 由于人們沒有正確地利用 這條信息，造成了很大的 悲劇 信息的價(jià)值性 5、可偽性 關(guān)于日本地震，網(wǎng)上散布謠言核暴炸 會污染到水質(zhì)，造成很多地方食鹽的 暫時(shí)性短缺。 中獎短信：尊敬的用戶您好，恭喜你 的號已榮獲 58000元與三星電腦一臺是 中央電視臺 【 非常 6+1】 欄目的 3、信息的處理 信息可以進(jìn)行整理、分類、編輯等處理，也 可以從一種形

11、式變換為另一種形式，或從一種載 體轉(zhuǎn)移到另一種載體，并經(jīng)過收集、存儲、處理、 傳輸、應(yīng)用等環(huán)節(jié)，使原有信息體現(xiàn)其價(jià)值，實(shí) 現(xiàn)增值。 獲取原始信息、對其進(jìn)行加工整理，使之成 為有用信息的過程稱為 信息處理 。 a. 信息處理的意義 b. 信息處理的基本過程 輸入 存儲 處理 輸出 （采集） （保存） （加工） （傳送） 六次信息革命 特征 第一次 語言的形成 第二次 文字的創(chuàng)造 第三次 造紙術(shù)和印刷術(shù)的發(fā)明應(yīng)用 第四次 電報(bào)、電話的發(fā)明及應(yīng)用 第五次 計(jì)算機(jī)技術(shù)與通訊技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展 第六次 多媒體和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展應(yīng)用 廣東汕頭華僑中學(xué)技術(shù)組 二、 信息的基本特征 例子 (分類 ) 主要內(nèi)容 主要

12、的信息特征 幾點(diǎn)啟示 例 1：體育盛事 (體育 ) 即使路途遙遠(yuǎn)，人們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^電 視節(jié)目觀看體育賽事。 信息的可 傳遞性 。 信息可以在時(shí)空之間 實(shí)現(xiàn)傳遞。 例 2：分享銷售 的經(jīng)驗(yàn)與技巧 (經(jīng)濟(jì) ) 公司設(shè)立了每季度一次的銷售方案評 獎，每位銷售人員積極參與，樂于分 享，形成良好的企業(yè)文化氛圍，銷售 業(yè)績攀升。 信息的可 共享性 。 彼此分享成功的經(jīng)驗(yàn) 和技巧，這是學(xué)習(xí)和 進(jìn)步的表現(xiàn)。 例 3：啤酒與尿 布 (經(jīng)濟(jì) ) 超市老板敏銳地從計(jì)算機(jī)自動收款系 統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，啤酒與尿布的 銷售量同時(shí)增長，于是改變銷售策略， 結(jié)果銷售量大增。 信息是 可以處理 的， 如果運(yùn)用得當(dāng)，則可 以增

13、值。 善于從凌亂的信息中 尋找它們之間的聯(lián)系， 會有意料不到的收獲。 例 4：象棋比賽 (生活 ) 看到已經(jīng)失效過時(shí)的 “ 象棋比賽 ” 通 知，想?yún)①愐矝]機(jī)會了。 信息的 時(shí)效性 問題。 信息的時(shí)效性能決定 其使用價(jià)值。 例 5： 赤壁之戰(zhàn) (戰(zhàn)爭 ) 蔣干偷 “ 書 ” ，曹操斬將；龐統(tǒng)謀略， 曹船相接；黃蓋詐降，曹軍大敗。 信息 真?zhèn)涡?，具有真 實(shí)與虛假之分。 真真假假，可能誤事 害人，也可能是智慧 的高度體現(xiàn)。 信息特征實(shí)例 Eg2.“結(jié)繩計(jì)數(shù)”“烽火告急”“信鴿傳書”“學(xué)富 五車”，其中“信鴿”“竹簡”是信息么？ Eg1.名著 三國演義 在圖書館被人們借了又借， 這體現(xiàn)了信息什么特

14、性？ Eg3.南海觀光游輪突然故障下沉，求救信號沒有回 應(yīng)，憑中國移動手機(jī)微弱信號，拯救了一船游客的 性命！ 信息價(jià)值性 載體依附性 信息共享性。 我們了解了信息無處不在，信息的特征。我們說過 信息必須依附于一定的載體存在的，那么信息本身 是看不見摸不著的。人們通常用表示信息的符號組 合叫做信息的代碼。比如說身份證號碼， 330501199609281242，通過前六位可以知道居民的 戶籍所在地，接下來的八位是出生年月日，而最后 的四位是序列號及校驗(yàn)碼。從這個(gè)可以看出，每個(gè) 代碼都有它特別的意義。比如說，十字路口的路燈， 紅燈表示停，綠燈表示行等等。那么，在計(jì)算機(jī)領(lǐng) 域中，代碼是特指的，是指由

15、 0和 1組成的數(shù)字代碼。 對于計(jì)算機(jī)而言，它只認(rèn)識由 0和 1組成的代碼，其 他的符號它一概不認(rèn)識。那么，為什么要想將其他 的符號代碼給計(jì)算機(jī)處理，就必須要將符號轉(zhuǎn)換成 由 0和 1組成的代碼。那么這個(gè)由 0和 1組成的代碼， 到底是什么呢 由萊布尼茲提出二進(jìn)制。馮。諾依曼提出在計(jì)算機(jī)中采用 二進(jìn)制代碼 (一 )十進(jìn)制的特點(diǎn) 十進(jìn)制有 0、 1、 2、 3到 9的基數(shù)，逢十進(jìn)一，就變成 10。 每個(gè)數(shù)碼在不同的數(shù)位上，對應(yīng)的權(quán)值不同。這句話什么 意思呢？ 456， 4表示 4個(gè) 100， 5表示 5個(gè) 10，而 6表示 6個(gè) 1， 那么， 4所對應(yīng)的權(quán)值就是 100， 5所對應(yīng)的權(quán)值是 10

16、， 6所 對應(yīng)的權(quán)值是 1。這是十進(jìn)制的特點(diǎn)。 （二）二進(jìn)制的特點(diǎn) 二進(jìn)制只有 0和 1，也就是基數(shù)是 0和 1，在所有的二進(jìn)制數(shù) 當(dāng)中，只會出現(xiàn) 0和 1，而不會出現(xiàn)其他的符號，比如說 （ 11010） 2、（ 0101110） 2（ 1011111） 2，。大家可以看 到，所有的二進(jìn)制數(shù)都用括號括起來，并且下面標(biāo)了一個(gè) 2，這是為了避免與十進(jìn)制數(shù)相混淆 事實(shí)上，我們現(xiàn)在使用的電子計(jì)算機(jī)大多屬于馮 諾依曼型計(jì)算機(jī)，其主 要特征是計(jì)算機(jī)內(nèi)的信息，包括數(shù)據(jù)和程序都采用 二進(jìn)制 代碼表示。 那么，什么是二進(jìn)制代碼呢？同學(xué)們可以聯(lián)系我們熟悉的十進(jìn)制代 碼來理解。 十進(jìn)制代碼有 0-9十個(gè)基本數(shù)碼，采

17、用逢十進(jìn)一的進(jìn)位規(guī)則，每個(gè)數(shù) 碼在不同數(shù)位上有不同的權(quán)值。所謂權(quán)值就是數(shù)碼在不同位置上的倍率 值。 例如 56789這個(gè)數(shù)是怎么讀的呢？五萬六千七百八十九?！叭f”就是 右起第五位的倍率值，也就是 10的 4次方；同樣，“千”就是右起第四位 的倍率值，也就是 10的 3次方，以此類推?？梢娛M(jìn)制數(shù)碼的權(quán)值可以表 示為 10的 i-1次方（ i表示位置）。通過權(quán)值可以反映一個(gè)數(shù)碼在一個(gè)數(shù)中 的實(shí)際數(shù)位。 參照十進(jìn)制代碼的特點(diǎn)，二進(jìn)制代碼的特點(diǎn)就是用 0-1兩個(gè)基本數(shù)碼， 采用逢二進(jìn)一的進(jìn)位規(guī)則，每個(gè)數(shù)碼在不同數(shù)位上的權(quán)值是 2的 i-1次方 （ i表示位置）。其大小也可以用權(quán)值計(jì)算。 1.2 數(shù)制

18、與數(shù)制轉(zhuǎn)換 1.2.1 二進(jìn)制及二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則 2、 采用二進(jìn)制的原因 電路簡單 計(jì)算機(jī)是由邏輯電路組成的，邏輯電路只有兩種狀態(tài)：如開關(guān)的接通和斷 開、晶體管的飽和與截止、電壓的高電平與低電平等 。 運(yùn)算簡單 二進(jìn)制運(yùn)算法則簡單 工作可靠 二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡單、狀態(tài)少，數(shù)字的存儲、傳輸和處理不易出錯(cuò) 邏輯性強(qiáng) 二進(jìn)制的 0和 1正好與邏輯代數(shù)的“真”與“假”相匹配 。 P5表 1.2.2進(jìn)位制轉(zhuǎn)換 1.2 數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換 1.2.2 八進(jìn)制與十六進(jìn)制 1、八進(jìn)制 八進(jìn)制有八個(gè)數(shù)碼： 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7；進(jìn)位基數(shù)為 8；加法運(yùn)算 為“ 逢八進(jìn)一 ”；減法運(yùn)算為“ 借一為

19、八 ”。 八進(jìn)制的數(shù)按權(quán)展開表示法 ： D=Qn-1.8n-1+Qn-2.8n-2+Q 0.80+Q-1.8-1+Q -m.8-m 如： (317)8=3 82 1 81 7 80 (207)10 1.2 數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換 1.2.2 八進(jìn)制與十六進(jìn)制 2、十六進(jìn)制 十六進(jìn)制有 16個(gè)數(shù)碼： 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 A、 B、 C、 D、 E、 F；進(jìn)位基數(shù)為 16；加法運(yùn)算為“ 逢十六進(jìn)一 ”；減法運(yùn)算為“ 借一為 十 六 ”。 其中： A 10、 B 11、 C 12、 D 13、 E 14、 F 15 十六進(jìn)制的數(shù)按權(quán)展開表示法 ： D=Qn-1.16n

20、-1+Qn-2.16n-2+Q 0.160+Q-1.16-1+Q -m.16-m 如： (3C4)16=3 162 12 161 4 160 (964)10 1.2 數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換 1.2.2 八進(jìn)制與十六進(jìn)制 各進(jìn)制數(shù)的區(qū)別表示： 十進(jìn)制 ：在數(shù)字后加 D或不加字母， 512D或 512； 二進(jìn)制 ：在數(shù)字后加 B， 1011B； 八進(jìn)制 ：在數(shù)字后加 Q， 126Q； 十六進(jìn)制 ：在數(shù)字后加 H， A804H； 1.2 數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換 1.2.3 各進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 1、二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù) 的相互轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)： 將二進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開相加即可。 二進(jìn)制的數(shù)按權(quán)展開的表示法： D

21、=Dn-1.2n-1+Dn-2.2n-2+D 0.20+D-1.2-1+D -m.2-m 如： (1011.01)2= 1 23+0 22+1 21+1 20+0 2-1+1 2-2 = 8+0+2+1+0.25 =(11.25)10 1.2 數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換 1.2.3 各進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 1、二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù) 的相互轉(zhuǎn)換 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)： 整數(shù)的轉(zhuǎn)換 將十進(jìn)制數(shù)反復(fù)除以 2，直至商為 0，然后把第一次相除得到的余數(shù)作為 最低位 K0，最后一次得到的余數(shù)作為最高位 Kn 1，將每次相除所得的余 數(shù)按次序排列起來， Kn-1Kn-2K 0，即為所求的二進(jìn)制數(shù)。 1.2 數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換

22、1.2.3 各進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 1、二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù) 的相互轉(zhuǎn)換 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)： 整數(shù)的轉(zhuǎn)換 例：將 (121)10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 2 121 余數(shù)為 1 (K0) 60 余數(shù)為 0 (K1) 2 30 2 余數(shù)為 0 (K2) 15 余數(shù)為 1 (K3) 2 7 余數(shù)為 1 (K4) 2 3 余數(shù)為 1 (K5) 2 1 余數(shù)為 1 (K6) 2 0 低位 高位 (121)10=K6K5K4K3K2K1K0=(1111001)2 1.2 數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換 1.2.3 各進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 1、二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù) 的相互轉(zhuǎn)換 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)： 純小數(shù)的轉(zhuǎn)換 乘二取整法： 將十進(jìn)

23、制的小數(shù)乘以 2，取乘積的整數(shù)部分，作為相應(yīng)二進(jìn) 制小數(shù)點(diǎn)后最高位 K-1，然后反復(fù)取小數(shù)部分乘以 2取整數(shù)部分，得到 K-2K-3K -m，直至乘積的小數(shù)部分為零或二進(jìn)制小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)達(dá)到精 度為止，所得的序列 0.K-1K-2K-3K -m就是轉(zhuǎn)換后得到的二進(jìn)制小數(shù)。 1.2 數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換 1.2.3 各進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 1、二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù) 的相互轉(zhuǎn)換 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)： 純小數(shù)的轉(zhuǎn)換 例：將 (0.8125)10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)： 0.8125 2 1.6250 整數(shù)部分為 1 (K-1) 0.6250 2 1.2500 整數(shù)部分為 1 (K-2) 0.2500 2 0.500

24、0 整數(shù)部分為 0 (K-3) 0.5000 2 1.0000 整數(shù)部分為 1 (K-4) (0.8125)10=0.K-1K-2K-3K-4=(0.1101)2 高位 低位 1.2 數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換 1.2.3 各進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 1、二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù) 的相互轉(zhuǎn)換 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)： 對于既有整數(shù)又有小數(shù)的十進(jìn)制數(shù)，可將其整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉(zhuǎn) 換成二進(jìn)制數(shù)，然后加起來即可。 例：將 (25.25)10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)： 整數(shù)部分： (25)10 (11001)2 小數(shù)部分： (0.25)10=(0.01)2 故 : ( 25.25)10=(11001.01)2 1.3 信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)

25、部的表示 1.3.1 數(shù)值信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示 1、機(jī)器數(shù)與真值 計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)值均用二進(jìn)制來表示。通常用一個(gè)數(shù)的最高位作為符號位： 0表示正數(shù)， 1表示負(fù)數(shù)； 如： 18= 00010010 18=10010010 機(jī)器數(shù)：在計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用的、連同符號位一起數(shù)字化的數(shù)字。 真值：機(jī)器數(shù)表示的真實(shí)值； 如：機(jī)器數(shù) 10110101 53(十進(jìn)制 ) 或 0110101； 機(jī)器數(shù) 00101010 42(十進(jìn)制 ) 或 0101010 可見，在機(jī)器數(shù)中，用 0、 1取代了真值的正負(fù)號。 ASCII編碼的作用就是給英文字母、數(shù)字、 標(biāo)點(diǎn)、字符轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識別的二進(jìn) 制數(shù)規(guī)定了一個(gè)大家都認(rèn)可并遵

26、守的標(biāo) 準(zhǔn)。下圖就是 ASCII編碼表。 從 ASCII編碼表中我們可以觀察到 ASCII編碼規(guī)定了哪 些字符的二進(jìn)制代碼？有 94個(gè)字符（包括 10個(gè)數(shù)字符 號、 26個(gè)大寫英文字母、 26個(gè)小寫英文字母、標(biāo)點(diǎn)符 號和其他常用符號）和 34個(gè)控制符，共含 128個(gè)字符。 這 128個(gè)字符的編碼從 0-127，相對應(yīng)的二進(jìn)制 0000000- 1111111的二進(jìn)制代碼，每個(gè)編碼用到 7個(gè)二進(jìn)制位， 但實(shí)際存儲時(shí)卻用了 8個(gè)二進(jìn)制位，并將最高位置 0， 如 A的 ASCII編碼是 65，對應(yīng)的二進(jìn)制就是 01000001， 那么為什么要增加這個(gè)看似無用的二進(jìn)制位呢？這是 因?yàn)橛?jì)算機(jī)軟、硬件處理

27、的基本單位是字節(jié)， 1個(gè)字節(jié) 由 8個(gè)二進(jìn)制位組成。也就是說計(jì)算機(jī)在存儲數(shù)據(jù)時(shí)是 以 8位二進(jìn)制位為單位存儲的，因此，即使 ASCII編碼 只用到 7位二進(jìn)制位，但在實(shí)際存儲時(shí)要占 8位，即 1個(gè) 字節(jié)。 儲容量單位 1、比特 (Bit)：又稱“位”，是計(jì)算機(jī)最小的數(shù)據(jù)單位 ,二進(jìn)制數(shù)的一位所包含 的 信息就是 1比特 ,如二進(jìn)制數(shù) 0101就是 4比特 . 。 2、字節(jié)（ Byte)：計(jì)算機(jī)中用來表示存儲空間大小的最基本的容量單位；，用 字母“ B”表示，為 8位二進(jìn)制位。 3、千字節(jié) (KB)： 1024個(gè)字節(jié)（ Byte)； 4、兆字節(jié) (MB)： 1024個(gè)千字節(jié) (KB)； 5、吉字

28、節(jié) (GB)： 1024個(gè)兆字節(jié) (MB)； 轉(zhuǎn)換關(guān)系： 1字節(jié) (B)=8比特 (Bit) 1KB=210B=1024B 1MB=220B=210KB=1024KB 1GB=230B=210MB=1024MB 1TB=240B=210GB=1024GB 了解字符在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示方法后，很自然會產(chǎn)生一個(gè) 問題：究竟怎樣區(qū)分?jǐn)?shù)值和字符呢？例如，內(nèi)存中有一 個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是 01000001，它究竟表示的是 A這個(gè)字母， 還是 65這個(gè)數(shù)值，或是其他？如果面對一個(gè)孤立的字節(jié)， 確實(shí)無法區(qū)分，但存放和使用這個(gè)數(shù)據(jù)的軟件，會以其 他方式保存這些數(shù)碼所屬的數(shù)碼類型的信息，指明這個(gè) 數(shù)據(jù)是數(shù)值類型，或是字符

29、類型，或是其他類型。 ASCII碼是一種通用的字符編碼，包含了大小寫英 文字母、數(shù)字等 128個(gè)字符。可見 ASCII碼解決了西文字 符的編碼問題。漢字與西文字符一樣，在計(jì)算機(jī)內(nèi)也是 以二進(jìn)制代碼的形式表示的。那么漢字又是如何編碼的 呢？計(jì)算機(jī)內(nèi)部又該如何表示數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 ASCII碼的 漢字以及更復(fù)雜的聲音、圖像等信息的？ SCII碼是一種通用的字符編碼，包含了大小寫 英文字母、數(shù)字等 128個(gè)字符?？梢?ASCII碼解 決了西文字符的編碼問題。漢字與西文字符一 樣，在計(jì)算機(jī)內(nèi)也是以二進(jìn)制代碼的形式表示 的。那么漢字又是如何編碼的呢？計(jì)算機(jī)內(nèi)部 又該如何表示數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 ASCII碼的漢字以

30、 及更復(fù)雜的聲音、圖像等信息的？ 漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)部也是以二進(jìn)制代碼形式表示的，這些代碼， 稱為漢字編碼。 從 1975開始，我國就進(jìn)行了大規(guī)模的漢字統(tǒng)計(jì)工作，并在 1981年制定國家標(biāo)準(zhǔn) GB2312-80。標(biāo)準(zhǔn)中確定將 6763個(gè)常用漢 字和 682個(gè)非漢字圖形符號（包括外文字母、數(shù)字和符號）規(guī) 定它們的二進(jìn)制代碼，作為漢字編碼。這套編碼稱為漢字信息 交換碼，簡稱國標(biāo)碼。在這套編碼中涉及到了六千多個(gè)漢字加 六百多個(gè)圖形符號，用一個(gè)字節(jié)存儲顯然不夠，因?yàn)?1個(gè)字節(jié) 只有 8位二進(jìn)制位，只能表示 2的 8次方，即 256個(gè)編碼。那么該 用幾個(gè)字節(jié)呢？ 2個(gè)字節(jié)可以嗎？讓我們來計(jì)算一下， 2個(gè)字節(jié)

31、 有 16個(gè)二進(jìn)制位，可以表示 2的 16次方，即 65536種不同組合， 顯然足夠表示所有字符。因此國標(biāo)碼規(guī)定用 2個(gè)字節(jié)表示 1個(gè)漢 字，每個(gè)字節(jié)只用低 7位，最高位為 0。 國標(biāo)碼對漢字進(jìn)行了編碼，但漢字在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行 存儲、加工處理、傳輸?shù)裙ぷ鲿r(shí)使用的代碼是漢字機(jī)內(nèi)碼或稱 漢字內(nèi)碼。目前使用最廣泛的是一種由兩個(gè)字節(jié)組成的內(nèi)碼， 這種格式的內(nèi)碼是將國標(biāo)碼 GB2312-80的兩個(gè)字節(jié)的最高位分 別置為 1而得到的。其最大的優(yōu)點(diǎn)是表現(xiàn)形式簡單，同時(shí)解決 了中西文內(nèi)碼存在的二義性問題。 一、 漢字編碼 1、漢字輸入碼 與漢字編碼不同，漢字輸入碼是解決如何利 用西文標(biāo)準(zhǔn)鍵盤來快捷地輸入漢

32、字的編碼，它規(guī) 定了鍵盤按鍵與漢字的對應(yīng)關(guān)系，與二進(jìn)制無關(guān)， 如果我們的鍵盤上每個(gè)按鍵就是一個(gè)漢字，我們 就不需要輸入碼了。常用的漢字輸入碼有拼音輸 入法、五筆字型輸入法等。 2、漢字字形碼 漢字輸入碼可以幫助我們將漢字輸入電腦， 但如果要在電腦上顯示某個(gè)漢字，則還需要一套 記錄每個(gè)漢字字形的編碼，這就是漢字字形碼。 字形碼是字庫中存儲的漢字字形編碼，一般 采用點(diǎn)陣和矢量方式。 象形文字 公元前 5000至 4000年左右，有了埃及象形 文字 1799年，法國古文字學(xué)家們發(fā)掘出一塊黑 石碑。碑文用 3種文字寫成，分別是希臘文、 古埃及象形文字和后期的埃及文字。法國 古代語學(xué)者研究并設(shè)法釋讀了古

33、埃及的象 形文字。 象形文字 漢字雖然還保留象形文字的特征，但由于 漢字除了象形以外，還有其他構(gòu)成文字的 方式；而漢字經(jīng)過數(shù)千年的演變，已跟原 來的形象相去甚遠(yuǎn)，所以不屬于象形文字， 而屬于形、音、義相結(jié)合的“表意文字”。 2. 漢字的 0、 1編碼 智能 ABC 全 拼 五筆字型 自 然 碼 外碼 鍵 盤 管 理 程 序 碼表 機(jī)內(nèi)碼 字 庫 檢 索 程 序 字庫 字模 顯 示 驅(qū) 動 程 序 控制 信號 漢字編碼方案 GB2312-1980和 GB2312-1990，共收錄 6763個(gè)簡體漢字、 682個(gè)符號，其中漢字分為兩級：一級字 3755，以拼音排序，二級字 3008，以偏旁排序。

34、BIG5編碼，是目前臺灣、香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字的編碼標(biāo) 準(zhǔn)，包括 440個(gè)符號，一級漢字 5401個(gè)、二級漢字 7652個(gè)，共計(jì) 13053個(gè) 漢字。 GBK編碼 漢字內(nèi)碼擴(kuò)展規(guī)范 （俗稱大字符集），兼容 GB2312， 共收錄漢字 21003個(gè)、符號 883個(gè)，并提供 1894個(gè)造字碼位，簡、繁體字 融于一庫。 Unicode編碼 (Universal Multiple Octet Coded Character Set)，國際標(biāo)準(zhǔn)組 織 ISO的標(biāo)準(zhǔn)， V2.0于 1996公布，內(nèi)容包含符號 6811個(gè)，漢字 20902個(gè)， 韓文拼音 11172個(gè)，造字區(qū) 6400個(gè)，保留 20

35、249個(gè)，共計(jì) 65534個(gè)。 GB 18030-20002000年 3月國家信息產(chǎn)業(yè)部和質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局在北 京聯(lián)合發(fā)布的 信息技術(shù)和信息交換用漢字編碼字符集、基本集的擴(kuò) 充 ，收錄了 27484個(gè)漢字，還收錄了藏、蒙、維等主要少數(shù)民族的文 字。 該標(biāo)準(zhǔn)于 2000年 12月 31日強(qiáng)制執(zhí)行。 GB 18030-2000 作為 GBK for Unicode 漢字的輸入 漢字外碼 按排列順序形成的漢字編碼（流水碼）： 如區(qū)位碼； 按讀音規(guī)則形成的漢字編碼（音碼），如 全拼、簡拼、雙拼等； 按字形形成的漢字編碼（形碼），如 五筆字型、鄭碼等； 按音、形結(jié)合形成的漢字編碼（音形碼），如 自然碼、智

36、能 ABC。 漢字的字模 漢字字模的 原理與西文 字符的字模 基本相同， 只是由于漢 字筆畫復(fù)雜， 為了表達(dá)清 晰，要比西 文字符須要 更多的點(diǎn)陣。 圖 1.34 一個(gè) 24 24點(diǎn)陣的漢字字模示 例 漢字系統(tǒng)的工作過程 用一種輸入方法從鍵盤輸入漢字。 鍵盤管理程序按照碼表將外碼變換成 機(jī)內(nèi)碼。 機(jī)內(nèi)碼經(jīng)字庫模檢索程序查對應(yīng)的點(diǎn) 陣信息在字模庫的地址，從字庫取出字 模。 字模送顯示驅(qū)動程序，產(chǎn)生顯示控制 信號。 顯示器按照字模點(diǎn)陣將漢字字形在屏 幕上顯示出來。 王永民與五筆字型 出生河南南陽農(nóng)民家庭，家境貧寒，父母扒房供 其讀書 從小立大志：“翻開物理課本、化學(xué)課本，為什 么都是外國人的名字和

37、人頭像？中國人為什么不 能有自己的發(fā)明創(chuàng)造，然后把自己印進(jìn)課本 去？”，考入中國科技大學(xué) 1982年五筆字型漢字輸入法和時(shí)任河南省副省長、 河南省科委主任的羅干 1978至 1983年，發(fā)明“五筆字型”，提出“形碼 設(shè)計(jì)三原理”，首創(chuàng)“漢字字根周期表”，發(fā)明 25鍵 4碼高效漢字輸入法和字詞兼容技術(shù)。在世 界上，首破電腦漢字輸入每分鐘 100字大關(guān)，獲 中、美、英三國專利。 王永民現(xiàn)任中國科協(xié)委員、中國民營科技實(shí)業(yè)家 協(xié)會副理事長、北京王碼電腦總公司總裁 例如，以 8 8點(diǎn)陣記錄“人”字字形為 例 說明：每格即 1個(gè)點(diǎn)，共 8 8=64點(diǎn)， 若白色為 0，黑色為 1，則對于這個(gè)“人” 字，需記

38、錄為右側(cè)二進(jìn)制形式。這就是 使用點(diǎn)陣法將字形與二進(jìn)制對應(yīng)的方法。 如果將這些點(diǎn)再細(xì)分成 16 16點(diǎn)陣，顯 示的“人”字是不是會更精細(xì)一些呢？ 是的，但需要用到的二進(jìn)制位也會更多。 因此，點(diǎn)越多文字越精細(xì)，占用的存儲 空間也越大 現(xiàn)實(shí)世界中各種各樣的信息，通常是連續(xù)變化的“模 擬量”，計(jì)算機(jī)如果要存儲、處理它們，首先要將它 們 數(shù)字化 ，即將它們變成一系列二進(jìn)制數(shù)據(jù)形式的 “數(shù)字量”。 模擬量怎樣才能轉(zhuǎn)換成數(shù)字量呢？基本的方法是以 很小的時(shí)間間隔不斷測得模擬量在這些瞬間的樣品 （幅度）值（ 采樣 ），并以某種數(shù)值（ 量化 ）形式加 以保存，通過“采樣”和“量化”就可以實(shí)現(xiàn)模擬量 的數(shù)字化，這個(gè)

39、過程稱為“模數(shù)轉(zhuǎn)換（ A/D轉(zhuǎn)換）”。 而反之，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的過程稱為“數(shù) 模轉(zhuǎn)換（ D/A轉(zhuǎn)換）” 多媒體信息編碼 生活中有各種各樣的物理量，通常我們需要先將這些物 理量的變化轉(zhuǎn)換成電流或電壓的變化形式，然后再通過 對獲得的電流或電壓波形進(jìn)行采樣和量化，變?yōu)閿?shù)字形 式的數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)就可以存儲和處理這些信息了。而將 物理量進(jìn)行能量方式的轉(zhuǎn)換，變成電流或電壓的工作是 由傳感器完成的。常見的傳感器有話筒、溫度傳感器、 光敏傳感器、紅外傳感器、距離傳感器等。右圖中的就 是聲音、光敏和紅外線傳感器。 同學(xué)們能說出生活中哪些設(shè)備用到了哪類傳感器嗎？ 例如電視遙控器就用到了紅外傳感器，當(dāng)你按下

40、遙控器 的按鈕時(shí)，就向接收設(shè)備發(fā)出了紅外信號，接收設(shè)備中 的紅外傳感器就會將接收到的紅外信號轉(zhuǎn)換成電流或電 壓信號，進(jìn)而執(zhí)行某項(xiàng)操作。又如，很多辦公樓都有自 動移門，采用的也是紅外線傳感器，當(dāng)你靠近門時(shí)，通 過紅外線反射，傳感器就會將接收到的信號轉(zhuǎn)換成電流 或電壓，進(jìn)而開啟移門。相反，當(dāng)你離開時(shí)，門就會自 動關(guān)閉。 聲音是振動產(chǎn)生的波，它是一種模擬信息，話筒以及相關(guān)電路可以把聲波轉(zhuǎn)換成電 壓的波形，但這仍然是一種連續(xù)平滑變化的模擬信號。只有通過采樣和量化，模擬 信號才能轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。例如，在錄制聲音的過程中， 聲源的聲音是一種模擬量， 話筒是傳感器，聲卡則對采樣和量化所得的聲音信號進(jìn)行編碼，

41、最后形成數(shù)字化的 聲音文件。 數(shù)字化聲音的質(zhì)量取決于采樣頻率和量化分級的細(xì)密程度。采樣頻率越高，量化分 辨率越高，所得數(shù)字化聲音的保真程度也越好，但是它的數(shù)據(jù)量也會越大。 聲音文件大小的計(jì)算公式：采樣頻率 量化位數(shù) 聲道 時(shí)間。如一般 CD格式音 樂采用 44.1kHz的采樣頻率， 16位量化分辨率，立體聲雙聲道，你能計(jì)算出每秒的數(shù) 據(jù)量是多少嗎？數(shù)據(jù)量為 44100 （ 16/2） 2 = 176400字節(jié)，每分鐘的數(shù)據(jù)量約為 10MB。 四、聲音、圖像和視頻信息的數(shù)字化 數(shù)字化聲音的質(zhì)量取決于采樣頻率和量化分級的細(xì)密程度。采 樣頻率越高，量化分辨率越高，所得數(shù)字化聲音的保真程度也 越好，但

42、是它的數(shù)據(jù)量也會越大。 聲音文件大小的計(jì)算公式：采樣頻率 量化位數(shù) 聲道 時(shí) 間。如一般 CD格式音樂采用 44.1kHz的采樣頻率， 16位量化分 辨率，立體聲雙聲道，你能計(jì)算出每秒的數(shù)據(jù)量是多少嗎？數(shù) 據(jù)量為 44100 （ 16/2） 2 = 176400字節(jié)，每分鐘的數(shù)據(jù)量約 為 10MB。 2、圖像數(shù)字化 圖像和視頻可以通過掃描儀、數(shù)碼相機(jī)和攝像頭等設(shè)備實(shí)現(xiàn) 數(shù)字化。圖像數(shù)字化的基本思想是把一幅圖像看成由許許多多 的點(diǎn)組成，這些點(diǎn)被稱為像素，它們按縱橫排列起來構(gòu)成一幅 畫。每個(gè)像素有深淺不同的顏色，像素越多，排列越緊密，分 辨率越高，圖像就越清晰。如下圖中， 3幅圖像的像素分別為：

43、50 50， 100 100和 800 800。你覺得哪一幅最清晰呢？ 顯然 是像素最多、分辨率最高的 800 800的圖片。 50*50 100*100 800800 1.2.4 圖像的 0、 1編碼 （ 1）圖像類型 矢量圖（ vector graphice）法：用一些基本的幾 何元素（直線、弧線、圓、矩形等）以及填充 色塊等描述圖像，并用一組指令表述。這種圖 像一般稱為圖形或合成圖像。 位圖（ bitmapped graphics）法：用點(diǎn)陣描述圖 像，并用一組 0、 1碼數(shù)據(jù)描述。這種圖像也稱 為位圖。 （ 2）圖像處理過程 離散處理 采樣 量化 1. 圖像的離散化 離散化后的圖像被看

44、成一個(gè)由 M N的像 素（ picture-elements， piel）點(diǎn)陣組成的圖。 每個(gè)像點(diǎn)都是一個(gè)單 色的小方塊，放大了 就是馬賽克。圖像中 像素點(diǎn)的密度稱為圖 像分辨率（ image resolution），單位為 dpi（ dots per inch， 每英寸像點(diǎn)數(shù)）。 2. 采樣與量化 采樣（ sampling）就是在每個(gè)小塊中取它的顏色參數(shù)，將它 的顏色進(jìn)行分解，計(jì)算出紅、黃、藍(lán)（ R、 G、 B）三種基色 分量的亮度值。將每個(gè)采樣點(diǎn)的每個(gè)分量進(jìn)行 0、 1編碼，就 稱為量化。 目前，像素深度有如下一些標(biāo)準(zhǔn)類型： 黑白圖（ Black & White）。顏色深度為 1，只有黑白

45、兩色。 灰度圖 (Ggay & Scale)。顏色深度為 8， 256個(gè)灰度等級。 8色圖 (RGB 8-Color)。顏色深度為 3，用 3基色產(chǎn)生 8種顏色。 索引 16色圖 (Indexed 16-Color)。顏色深度為 4，建立調(diào)色板， 提供 16種顏色。 索引 256色圖 (Indexed 256-Color)。顏色深度為 16，建立調(diào)色板， 提供 256種顏色。 真彩色圖 (RGB True Color)。顏色深度為 24，提供 16 777 216 種顏色，大大超出人眼分辨顏色的極限（ 16 000種）。顏色深 度也可以是 32，更為真實(shí)。 3. 位圖圖像的存儲 一幅數(shù)字圖像，

46、常用一個(gè)文件存儲，存儲 空間為： 文件字節(jié)數(shù) =（位圖寬度 位圖高度 位圖顏色 深度） /8 1.2.5 聲音的 0、 1編碼 1. 聲音數(shù)據(jù)的編碼過程 采樣。采樣就是每隔一定的時(shí)間，測取連續(xù) 波上的一個(gè)振幅值。 量化。量化就是用一個(gè)二進(jìn)制尺子計(jì)量采樣 得到的每個(gè)脈沖。 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 1011 1101 1110 1111 1111 1110 1110 1011 0100 0001 0000 0000 0001 0010 0100 2. 兩

47、個(gè)技術(shù)參數(shù) 采樣頻率 采樣頻率定律 采樣頻率與信號頻率之 間有一定的關(guān)系，根據(jù) 奈奎斯特理論，只要采 樣頻率高于信號最高頻 率的兩倍，就能把數(shù)字 信號表示的信號還原成 為原來的連續(xù)信號。 電話語音信號頻率為 3.4kHZ，采樣頻率為 8kHZ即可滿足電話服務(wù) 質(zhì)量 測量精度 圖像文件大小計(jì)算：分辨率 顏色位數(shù)。如一幅彩色圖像的分辨率為 1024 768， 采用 24位顏色，那么為了記錄這幅圖像需要多大的存儲空間呢？數(shù)據(jù)存儲空間為 1024 768 （ 24/8） =2359296個(gè)字節(jié)。如果存儲畫面為 800 600像素的黑白兩色 圖像，又至少需要多少字節(jié)呢？因?yàn)橐粋€(gè)黑白兩色的像素只需用一個(gè)二

48、進(jìn)制數(shù)位 表示，所以存儲空間為 800 600 / 8=60000個(gè)字節(jié)。 3、視頻數(shù)字化 視頻是由連續(xù)的圖像幀組成。我國使用的 PAL制式的視頻每秒顯示 25幀。 如果有一段 10秒鐘長的分辨率為 720 576的 PAL制式的彩色視頻，它包含約 300M（ 720 576 3 25 10）字節(jié)的數(shù)據(jù)。 五、數(shù)據(jù)壓縮 聲音、圖像和視頻在經(jīng)過數(shù)字化后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量很大，為了提高存儲、處理和 傳輸這些信息的效率，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。例如用數(shù)碼相機(jī)拍下一張較高像素 值的照片，其文件大小往往有幾兆，如果你要同時(shí)將幾張這樣的照片一起通過郵 件發(fā)給你的朋友， 就相當(dāng)麻煩，一方面郵箱對上傳文件都有一定的大小

49、限制，另 一方面太大的文件上傳起來也非常地緩慢。那么用什么方法解決呢？我們可以利 用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)將這些照片壓縮成較小的文件，同時(shí)又不會對照片質(zhì)量造成太大 影響。 不同的數(shù)據(jù)采用不同的壓縮方式，如靜態(tài)圖像常用的壓縮格式是 JPG，音樂信息 常用的壓縮格式是 MP3， VCD和 DVD影片分別使用 MPEG-1和 MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)來 壓縮存儲。 另外，同學(xué)們知道嗎？壓縮又分為有損壓縮和無損壓縮，有損壓縮會丟棄一些 數(shù)據(jù)，常用于聲音和視頻文件，如網(wǎng)上的在線視頻都是經(jīng)過壓縮的視頻文件，雖 然圖像質(zhì)量不是很清晰，但換來的是流暢的畫面，這也大大改善了因網(wǎng)速慢而造 成的畫面不連貫的問題。無損壓縮算法一般

50、都有嚴(yán)格的校驗(yàn)功能，以使經(jīng)過壓縮 后的數(shù)據(jù)能完整準(zhǔn)確地還原 0世紀(jì) 40年代以來，以 信息技術(shù) （ Information Technology）為代 表的新技術(shù)革命對人類社會的發(fā)展進(jìn)程產(chǎn)生了重大影響，信息 技術(shù)本身也取得了長足的進(jìn)步。早期的計(jì)算機(jī)在工廠和實(shí)驗(yàn)室 里被視為貴重儀器設(shè)備，需要由專業(yè)技術(shù)人員小心翼翼地“服 侍”，如今計(jì)算機(jī)已進(jìn)入尋常百姓家。信息技術(shù)的飛速發(fā)展， 改變了我們的生活方式，移動電話等個(gè)人移動通信設(shè)備使人們 能夠隨時(shí)隨地傳遞信息，聯(lián)絡(luò)感情，把握商機(jī)；廣播電視的出 現(xiàn)和迅猛發(fā)展使人們能夠毫不費(fèi)力地獲取各種新聞和娛樂信息； 計(jì)算機(jī)更是使人們的生活發(fā)生了巨變。目前，因特網(wǎng)已經(jīng)連接

51、 到全球各地，入網(wǎng)的計(jì)算機(jī)可以與世界各地聯(lián)系，獲取各種信 息資源。迅猛發(fā)展的因特網(wǎng)可以將政府機(jī)關(guān)、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、 財(cái)政金融、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育等部門的工作和個(gè)人的工作、 學(xué)習(xí)、生活、娛樂聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上學(xué)習(xí)、網(wǎng)上辦公、網(wǎng)上 購物、網(wǎng)上醫(yī)療 。“信息高速公路”的建成將給全球的經(jīng) 濟(jì)、政治、文化和社會生活帶來更加巨大的變化，將極大地改 變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的生活方式。 一、什么是信息技術(shù) 雖然我們在生活中常會提到“信息技術(shù)”這個(gè)詞語，我們這 門課程也是“信息技術(shù)”課程，但究竟什么是信息技術(shù)目前 還沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義，一般認(rèn)為，信息技術(shù)是應(yīng)用信息科 學(xué)的原理和方法，對信息進(jìn)行采集、處理、傳輸、存儲、表 達(dá)

52、和使用的技術(shù)。信息技術(shù)是以 微電子技術(shù) 、通信技術(shù)、計(jì) 算機(jī)技術(shù)和 傳感技術(shù) 等各種科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。 什么是微電子技術(shù)呢？微電子技術(shù)是研究如何利用半導(dǎo)體 器件的微觀特性以及一些特殊工藝，在一個(gè)微小體積中制成 具有一種或多種功能完整的電路或器件，簡單的說，微電子 技術(shù)就是使電子元器件和電子設(shè)備微型化的技術(shù)，其核心是 集成電路技術(shù)。因此微電子技術(shù)通常也被稱為集成電路技術(shù)。 世界上第一臺電子管計(jì)算機(jī)占地 167平方米，重量達(dá) 30頓，是 一個(gè)名副其實(shí)的“龐然大物”。而如今，計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展成 為不足幾公斤的微型計(jì)算機(jī)，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了它們的祖宗， 變化何其神速。微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展促進(jìn)和推動

53、了計(jì)算機(jī) 技術(shù)、通信技術(shù)等信息技術(shù)的快速發(fā)展 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 計(jì)算機(jī)的發(fā)展 1、計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與分代 1946年第一臺電子計(jì)算機(jī) ENIAC(電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)）誕生于美 國賓夕法尼亞大學(xué)。 占地面積： 170平方米；重 30余頓；耗電 140千瓦；運(yùn)算速度 5000次 /秒； 使用了 18000多個(gè)電子管、 1500多個(gè)繼電器、 10000多只 電容和 7000多個(gè)電阻。 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展 1、計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與分代 計(jì)算機(jī)的發(fā)展分代是根據(jù)電子元器件的發(fā)展而劃分： 【 電子管 (1946-1957)】 【 晶體管 1957-1964】 【

54、 集成電路 1965-1970】 【 大規(guī)模集成電路 1971】 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展 1、計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與分代 計(jì)算機(jī)的發(fā)展分代（根據(jù)電子元器件的發(fā)展）： （ 1） 第一代：電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代（ 19461957年） 采用電子管作為運(yùn)算和邏輯元件，使用機(jī)器語言和匯編語言。運(yùn)算次數(shù) 達(dá)到 500030000次 /秒。 IBM705電子計(jì)算機(jī) 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展 1、計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與分代 計(jì)算機(jī)的發(fā)展分代（根據(jù)電子元器件的發(fā)展）： （ 2） 第二代：晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代（ 19571964年） 采用晶體管作為運(yùn)算和邏輯元件，具有

55、主存儲器和外存儲器，使用高級 編程語言（ FORTRAN、 COBOL）。運(yùn)算次數(shù)達(dá)到幾萬次 幾十萬次 / 秒。并被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域。 CDC6600電子計(jì)算機(jī) 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展 1、計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與分代 計(jì)算機(jī)的發(fā)展分代（根據(jù)電子元器件的發(fā)展）： （ 3） 第三代：中、小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代（ 19651970年） 采用集成電路代替分立元件，采用半導(dǎo)體存儲器，中央處理器采用微程 序技術(shù)；擁有較完善的操作系統(tǒng)；出現(xiàn)了并行技術(shù)、多處理機(jī)、虛擬存 儲系統(tǒng)等技術(shù)。運(yùn)算速度達(dá)到幾十萬次 幾百萬次。 IBM360 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 1.1.

56、1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展 1、計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與分代 計(jì)算機(jī)的發(fā)展分代（根據(jù)電子元器件的發(fā)展）： （ 4） 第四代：大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代（ 1971） 采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路為主要功能部件，采用更高集成度的半 導(dǎo)體存儲器，出現(xiàn)了磁盤、光盤、鼠標(biāo)、圖像掃描儀、數(shù)碼照相機(jī)和高 分辨率彩色顯示器以及高質(zhì)量的打印機(jī)和繪圖儀。 IBM-PC 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展 2、微型機(jī)的發(fā)展階段 20世紀(jì) 70年代后，出現(xiàn)了微處理器和微型計(jì)算機(jī)。 微處理器（ Microprocessor）：以單片大規(guī)模集成電路制成的具有運(yùn) 算和控 制功能的處理器。 以微處理器作

57、為 中央處理器 (CPU)的計(jì)算機(jī)通稱為 微型計(jì)算機(jī) 。 第一階段（ 1971-1972） ：計(jì)算機(jī)指令長為 4位或 8位。采用機(jī)器語言或匯編語 言。 第二階段（ 1973-1977）： 計(jì)算機(jī)指令長為 8位。集成度較高，采用匯編語言 和高級編程語言，并出現(xiàn)了操作系統(tǒng)。 第三階段（ 1978-1981）： 計(jì)算機(jī)指令長為 16位。具有豐富的指令系統(tǒng)、多種 數(shù)據(jù)處理方式。 第四階段（ 1981-）： 90年代出現(xiàn)了由 32位微處理器構(gòu)成的微型機(jī)。 2001年出 現(xiàn)了 64位微處理器 (Itanium)。 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 1.1.2 計(jì)算機(jī)的分類 分類標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算機(jī)的速度、存儲量、

58、同時(shí)容納的用戶數(shù)以及價(jià)格。 (1)、巨型計(jì)算機(jī) 也稱為超級計(jì)算機(jī)，其占地最大，價(jià)格最貴，功能最強(qiáng)，其運(yùn)算速度最 快，每秒萬億次。目前多用于軍事、氣象預(yù)報(bào)、科學(xué)研究等領(lǐng)域。 銀河巨型計(jì)算機(jī) 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 1.1.2 計(jì)算機(jī)的分類 (2)、大型計(jì)算機(jī) 速度低于巨型機(jī)，容量稍小于巨型機(jī)，價(jià)格低于巨型機(jī)。能夠支持上百個(gè)用 戶工作，一般用于處理中度復(fù)雜的問題。 IBM大型計(jì)算機(jī) 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 1.1.2 計(jì)算機(jī)的分類 (3)、小型計(jì)算機(jī) 容量小于大型機(jī)，價(jià)格較便宜，同時(shí)容納 3060多個(gè)用戶。隨著計(jì)算機(jī)硬件 的發(fā)展，已有用微型機(jī)代替小型機(jī)的發(fā)展趨勢。 小型機(jī) 1.

59、1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 1.1.2 計(jì)算機(jī)的分類 (4)、微型計(jì)算機(jī) 又稱“個(gè)人計(jì)算機(jī)”（ PC），俗稱“電腦”。價(jià)格便宜，功能齊全，廣泛 應(yīng)用于 家庭、學(xué)校、辦公等。 主要類型有臺式的、筆記本式等。目前市場上主要 流 流行的是“雙核” CPU 的計(jì)算機(jī)。 微型機(jī) 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 1.1.2 計(jì)算機(jī)的分類 (5)、工作站 是一種高檔的微型機(jī)，介于小型機(jī)和微型機(jī)之間。 與普通 PC機(jī)的區(qū)別是：配有高分辨率大屏幕、容量很大的內(nèi)存儲器存和外 存 儲器、有較強(qiáng)的信息處理和高性能的圖形圖像以及聯(lián)網(wǎng)功能。適用于 CAD/CAM等。 網(wǎng)絡(luò)中的“工作站”泛指聯(lián)網(wǎng)用戶的結(jié)點(diǎn)，以區(qū)別于網(wǎng)絡(luò)

60、服務(wù)器，常由一般 的 PC機(jī)充當(dāng) 。 工作站 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 1.1.3 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) (1)、處理速度快 (2)、計(jì)算精度高 (3)、具有記憶能力 (4)、具有邏輯判斷能力 (5)、支持人機(jī)交互 第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類與應(yīng)用 1.1.5 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢 (1)、高度集成化 (2)、網(wǎng)絡(luò)化 (3)、智能化 、智能機(jī)器人 、專家系統(tǒng) 、模式識別 、多媒體技術(shù) 、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法 通信技術(shù)是傳遞信息的技術(shù)，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)信 息快速、可靠、安全的轉(zhuǎn)移，消除人們交流信息的空 間和時(shí)間障礙。許多技術(shù)都屬于這個(gè)范疇，廣播技術(shù) 也是其中之一。 計(jì)算機(jī)

61、技術(shù)是處理、存儲信息的技術(shù)，它具有明 顯的綜合特性，與電子工程、應(yīng)用物理、機(jī)械工程、 現(xiàn)代通信技術(shù)和數(shù)學(xué)等緊密結(jié)合。計(jì)算機(jī)技術(shù)在許多 學(xué)科和工業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展，又在幾乎所有 科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。 傳感技術(shù)是指對信息的感知、采集和能量形式的 轉(zhuǎn)換技術(shù)。它包括信息識別、信息提取、信息檢測等 技術(shù)。它幾乎可以擴(kuò)展人類所有感覺器官的傳感功能。 傳感技術(shù)、測量技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的遙感 技術(shù)，更使人感知信息的能力得到進(jìn)一步的加強(qiáng)。 二、信息技術(shù)發(fā)展歷程 雖然信息技術(shù)真正作為一門科學(xué)被系統(tǒng)的加以研究、 開發(fā)和利用還是最近幾十年的事情，但它的雛形其實(shí) 早已存在，接下來我們分別

62、從古代、近代和現(xiàn)代來了 解信息技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r： 1、古代信息技術(shù) 古代的信息技術(shù)水平較低，早期信息表達(dá)主要采 用手勢、聲音、和各種形體動作；信息記載依賴甲骨、 竹簡等；傳遞信息主要靠動物和人力等。但在其發(fā)展 過程中也有一些在推動信息交流上有著重要意義的創(chuàng) 造發(fā) 明，如語言和文字的出現(xiàn)，造紙術(shù)的問世，印刷 術(shù)的誕生等都促進(jìn)了知識和文化的廣泛傳播。 2、近代信息技術(shù) 近代的信息技術(shù)在工業(yè)革命的影響下也同樣產(chǎn)生了一 系列的成果，如機(jī)械計(jì)算機(jī)的誕生、電報(bào)和電話、攝 影技術(shù)、電影技術(shù)、廣播和電視技術(shù)等。 3、現(xiàn)代信息技術(shù) 現(xiàn)代的信息技術(shù)發(fā)展則是以微電子和 光電子技術(shù) 為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和通 信技術(shù)為支撐，

63、并在與其他高新技術(shù)相互促進(jìn)下得以更快地發(fā)展。 微電子技術(shù)是指以大規(guī)模集成電路為核心的電子電路微小型化技術(shù)的總 稱。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，芯片中器件結(jié)構(gòu)越來越小；數(shù)量越來越多；且 針對性越來越強(qiáng)。 光電子技術(shù)是以光電子學(xué)的原理和光器件為基礎(chǔ)的面向信息、通信、材 料加工和能量傳輸?shù)鹊膽?yīng)用技術(shù)。其中，光通信是當(dāng)今光電子技術(shù)中發(fā)展最 快、應(yīng)用最廣的一個(gè)領(lǐng)域，它的應(yīng)用大大提高了通信的速度和效率。光存儲 技術(shù)對信息的存取方式產(chǎn)生了重大影響，如 VCD、 DVD光盤就是光存儲的 一種載體。 電子計(jì)算機(jī)是 20世紀(jì)最重大的發(fā)明之一，它的出現(xiàn)改變了我們這個(gè)世界。 世界范圍的計(jì)算機(jī)相互連接構(gòu)成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，為實(shí)現(xiàn)

64、資源共享和信息交換 創(chuàng)造了條件，大大提高了計(jì)算機(jī)的使用效率。 現(xiàn)代通信技術(shù)是指用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一門技術(shù)學(xué)科。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的融合，使得通信領(lǐng)域中各個(gè)分支均得到迅猛的 發(fā)展。 1、量子計(jì)算機(jī) 根據(jù)摩爾定律每隔 18個(gè)月左右，微處理器的集成度 就增加一倍，但元件尺寸的減小是有限度的，當(dāng)集成 電路的線寬縮小到納米或幾個(gè)原子大小時(shí)，器件中的 協(xié)載流子的運(yùn)動將出現(xiàn)量子波動特性，器件中的晶體 管開關(guān)元件將無法正常工作。目前的集成電路技術(shù)就 已經(jīng)接近這個(gè)極限。 為了突破這個(gè)極限，科學(xué)家們開始研制新型的量子 元器件，如單電子電容和單電子晶體管等。不過迄今 為止，世界上還沒有真正意

65、義上的量子計(jì)算機(jī)。但是， 世界各地的許多實(shí)驗(yàn)室正在以巨大的熱情追尋著這個(gè) 夢想。 2、生物計(jì)算機(jī) 所謂生物計(jì)算機(jī)就是用生物芯片制成的計(jì)算機(jī)，那么什么是生物芯片？生物芯片 是利用一種生物工程產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子制造的芯片。這種蛋白質(zhì)分子具有開關(guān)特性， 類同人腦的細(xì)胞分子結(jié)構(gòu)，存儲信息的空間僅占百億億分之一，能量消耗僅相當(dāng)于 普通計(jì)算機(jī)的十億分之一，運(yùn)算速度要比當(dāng)今最新一代的計(jì)算機(jī)快 10萬倍，如讓幾 萬億個(gè) DNA分子在某種酶的作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)就能使生物計(jì)算機(jī)同時(shí)運(yùn)行幾十億 次。同時(shí)，生物芯片一旦出現(xiàn)故障，可以進(jìn)行自我修復(fù)，所以具有自愈能力。生物 計(jì)算機(jī)具有生物活性，能夠和人體的組織有機(jī)地結(jié)合起來

66、，尤其是能夠與大腦和神 經(jīng)系統(tǒng)相連。這樣，生物計(jì)算機(jī)就可直接接受大腦的綜合指揮，成為人腦的輔助裝 置或擴(kuò)充部分，并能由人體細(xì)胞吸收營養(yǎng)補(bǔ)充能量，因而不需要外界能源。它將成 為能植入人體內(nèi)，成為幫助人類學(xué)習(xí)、思考、創(chuàng)造、發(fā)明的最理想的伙伴。 3、網(wǎng)格計(jì)算 網(wǎng)格計(jì)算（ Grid）即一種將許多不同的計(jì)算機(jī)上的各種資源（ CPU處理、存儲空 間或者數(shù)據(jù)）匯集起來，并將其應(yīng)用到一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)中，共同完成一項(xiàng)任務(wù)， 如測試藥物的功效，或者探索宇宙的奧秘。 4、機(jī)器人技術(shù) 機(jī)器人技術(shù)是計(jì)算機(jī)、通信、感測、控制等技術(shù)的綜合應(yīng)用。本田公司的人形機(jī) 器人 ASIMO是第一代交互式機(jī)器人，它能夠優(yōu)雅地向來訪者問候，但沒辦法自己思 考?？几瘢?Cog）是誕生在麻省理工學(xué)院人工智能實(shí)驗(yàn)室里的一個(gè)鋁制機(jī)器人，對 它的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是賦予考格相當(dāng)于三歲小孩的思考能力。機(jī)器人研究的終極目標(biāo)是讓 機(jī)器人能夠領(lǐng)會人的指示，對不斷變化的環(huán)境做出反應(yīng)，并與人進(jìn)行自然的交流。 5、數(shù)字地球和智能化社區(qū) 所謂數(shù)字地球就是將地球各處的資源、環(huán)境和生態(tài)等各 方面的信息與它們所在的地理位置聯(lián)系起來，采用數(shù)字博物 館的方式把它們組織起來，