信息社会与计算机.ppt

,大学计算机应用基础,第一章 信息与计算机,第二章 Windows XP 操作系统,第三章 办公自动化软件应用,第四章 多媒体应用技术,第五章 计算机网络基础,第六章 数据库技术及应用基础,目 录,第一章 信息社会与计算机,1.1 信息与信息科学,1.2计算机的发展及应用,1.3信息在计算机中的表示与编码,1.4微型计算机系统,1.5 计算机软件系统,1.1 信息与信息科学,信息与数据计算机的设计思想计算机发展的几个阶段计算机发展的趋势计算机的应用信息学科的奠基人与图灵奖,信息,信息，其实并不是什么新奇、陌生的东西。人们在日常生活中，及其自然不假思索地使用着信息这个字眼，它普遍存在于之自然界、人类社会和人的思想之中。从微观世界到宏观世界，从无机界到有机界，从植物到动物，从机器到人，都能产生信息，也都能接收信息。从远古直到当今的文明社会，信息一直都在积极发挥着人类意识到的重大作用。虽然人类自古以来就在利用信息，但是，人类认识信息的概念和内涵却是近百年的事情。直到20世纪40年代末，在美国的数学家克劳特.香农创建了狭义信息论以后，“信息”一词才成为一个科学的概念。但对于信息的含义，至今仍是众说纷纭，莫衷一是，主要原因是不同领域的学者从不同的角度来研究信息，这就形成了信息的多种定义。,1.1信息,1.在日常生活中，人们所说的“信息”，是指音信，消息和情况，是人们在互相交流中要告诉对方的某种内容。2.信息论创始人，美国科学家C.Eshannon从研究通信理论出发，认为信息是在通信的任何可逆的重新编码或翻译中保持不变的东西。3.控制论创始人，美国科学家N.Wiener(维纳)提出，信息是在我们适应外部世界，并且是这种适应为外部世界感觉到的过程中，同外部世界进行交换的内容的名称。所谓控制，就是复杂的有组织的系统在外界环境发生变化时，能够根据“变化”进行调整。控制的过程就是信息输入、加工处理和输出的过程。,信息,4.从概率的角度看，信息是用以消除不确定性的东西，即人们把关于事物的某种东西传给对方，使之消除知识上的不确定性。5.信息是系统的组织程度或有序程度的标记。该定义是通过与热力学中的概念“熵”进行类比推理而来的。人们常用熵来表示系统的无组织状态或无序状态，这里，信息作为与“熵”相对的概念提出来，成为“负熵”的同义词。6.信息是数据处理的结果。这个定义是从信息处理的角度讲的。7.“信息”概念的广泛应用，引起许多哲学工作者对信息本质的探讨，使“信息”从一个科学概念上升到一个哲学范畴。,信息一词来源于拉丁文“Information”。从广义上讲，信息是人类一切生存活动和自然存在所传达的信号和消息，是人类社会所创造的全部知识的总和。从计算机科学的角度研究，信息可包含两个基本含义：一是经过计算机技术处理的资料和数据（文字、声音、影像、图形等）；二是经过科学收集、存储、分类、检测等处理后的信息产品的集合,1.1 信息与信息科学,信息与数据的关系,数据符号单独表示时没有任何含义，只有放入特定场合进行解释和加工才有意义并升华为信息。即：信息=数据+数据处理（计算机完成）,1.1 信息与信息科学,信息技术,凡是能扩展人的信息功能的技术，都是信息技术。它主要是指利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息等相关技术。具体来讲，信息技术主要包括感测技术、通信技术、计算机技术和控制技术。感测技术就是获取信息的技术，通信技术就是传递信息的技术，计算机技术就是处理信息的技术，而控制技术就是利用信息的技术。感测技术、通信技术、计算机技术和控制技术之间相互包含、相互交叉、相互融合的。,信息是人类生存的基本条件，从而我们也可以说自从有了人类就有了信息技术。可以想象，信息技术的发展历史是非常悠久的。迄今为止，在人类社会发展历史上发生了五次信息技术革命。第一次信息技术革命是语言的使用。第二次信息技术革命是文字的创造。第三次信息技术革命是印刷技术的发明。第四次信息技术 革命是电报、电话、广播、电视的发明和普及应用。第五次信息技术革命，其标志是计算机的普及应用及计算机与现代通信技术的结合。,信息科学,信息科学是以信息为主要研究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要研究内容，以计算机等技术为主要研究工具，以扩展人类的信息功能为主要目标的一门新兴的综合性学科。信息科学由信息论、控制论、计算机科学、仿生学、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相结合而形成的。应用信息科学的原理和方法研究信息的产生、获取、变换、传输、存储、处理和利用的工程技术，又称信息工程。,信息化社会与信息素养,1.信息化社会（1）信息化 材料、能源和信息是社会发展的三大要素。信息化是社会生产力发展的必然趋势。信息化生产力是迄今人类最先进的生产力，它要求 有先进的生产关系和上层建筑与之相适应。（2）信息社会 信息社会是信息化的必然结果。信息社会也称为信息化社会，一般是指社会的信息产业高度发达且在产业结构中占据优势，信息技术高度发展且在社会经济发展中广泛应用，信息资源充分开发利用且成为经济增长的基本资源。（3）我国的社会信息化,2.信息素养 在飞速发展的信息时代，信息日益成为社会各领域中最活跃、最具有决定意义的因素，基本的学习能力实际上体现为信息资源的获取、加工、处理以及信息工具的掌握和使用等，其中还涉及信息伦理、信息意识等。,（1）信息论的创始人香农。史劳德埃尔伍德香农（Claude Elwood Shannon，1916-2001）美国数学家，信息论的创始人。1940年获麻省理工学院数学博士学位和电子工程硕士学位，1941年进入贝尔实验室数学部工作。,1.2计算机的发展及应用,1.2计算机的发展与应用,（2）计算机科学的奠基人图灵。艾伦图灵（，19121954）是英国数学家，计算机科学的创始人。1936年因发表的论文论可计算数及其在判定问题中的应用而获得史密斯奖。该文提出了一种描述计算过程的数学模型，即著名的理论计算机抽象模型，可以把推理化作一些简单的机械动作，后来人们把这个模型称之为图灵机。,1.2计算机的发展及应用,1950年图灵发表了计算机和智能的论文，为计算机科学做出了又一杰出贡献。该论文阐明了计算机可以有智能的思想，并提出了测试机器是否有智能的方法。即让一个人提出问题，分别由其他人和计算机来回答；如果这个人辨别不出回答者是人还是机器，则可认为这部机器有智能。这就是有名的图灵测试。由于图灵对计算机科学所做出的一系列原创性杰出贡献，他1951年当选为英国皇家学会院士。,1.2计算机的发展及应用,（3）存储程序式计算机之父冯诺依曼冯诺依曼（John von Neuman，19031957）是匈牙利的美籍数学家，存储程序式计算机的创始人。1946年提出了更加完善的计算机设计报告电子计算机逻辑设计初探，并开始研制存储程序式的计算机EDVAC。该机在宾夕法尼亚大学的莫尔学院研制成功。,1.2计算机的发展及应用,冯诺依曼提出并实现了的计算机工作模式可以简单地归结为：存储程序，顺序控制。冯诺依曼计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成的存储程序式计算机结构。冯诺依曼计算机它导致了现代意义上的计算机的产生和发展，成为后来人们设计计算机的主要依据。,1.2计算机的发展及应用,（4）图灵奖 ACM（美国计算机协会，成立于1947年9月15日）在1966年纪念计算机诞生20周年时，决定设立计算机科学界的第一个奖项并命名为图灵奖，以纪念这位计算机科学之父。图灵奖每年评选并颁奖一次，奖金额度为25000美元，由计算机界的一些大企业提供。图灵奖被誉为计算机科学界的诺贝尔奖，专门奖励那些在计算机科学研究中做出创造性贡献、推动了计算机科学与技术发展的杰出科学家，偏重于在计算机科学理论和软件方面做出杰出贡献的科学家。截止2003年图灵奖已经颁发了38届，45位计算机科学家获此殊荣。,1.2计算机的发展及应用,2.计算机设计思想,计算机种类繁多，但基本原理是相同的。冯诺依曼提出的三个重要的设计思想：1.采用二进制形式表示数据和指令2.存储程序的工作方式3.由运算器、控制器、存储器、输入、输出设备组成,1.2计算机的发展及应用,（1）计算机采用二进制来表示数据和指令,数据：以器件的两种物理状态，如晶体管的“通”和“断”等来表示，这种器件只能表示二进制代码。因此，计算机处理的所有数据都要转换成二进制代码。,218,11011010,1.2计算机的发展及应用,指令：是指示计算机执行某种操作的命令。计算机中另一种重要信息，计算机的所有动作都按一条条指令的规定来进行。指令也用二进制代码表示操作码：表征一条指令的操作特性和功能操作数：操作的对象；,1.2计算机的发展及应用,（2）存储程序是计算机自动工作基础,在计算机上算题前，先把解题方法分解成一个个步骤，都用计算机能够执行的指令表示出来，这些指令就构成了解题程序。把程序通过输入设备送入计算机，以二进制代码形式存入存储器。“启动”程序，计算机就逐个分析执行程序中一条条指令，从而一步一步地自动算完题目。,1.2计算机的发展及应用,计算机,内存,1.2计算机的发展及应用,（3）计算机由五大部件组成,计算机由运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置五部件组成。,处理结果,处理结果,1.2计算机的发展及应用,1.2计算机的发展及应用,3.计算机发展的四个阶段,根据电子计算机所采用的物理器件的不同，将计算机的发展分为四个阶段。,第一代（19461957）电子管5千4万（次/秒）,第二代（19581964）晶体管几十万百万（次/秒）,第三代（19651970）集成电路百万几百万（次/秒）,第四代（1971至今）集成电路几百万几亿（次/秒）,按硬件划分计算机年代(四代电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模及超大规模集成电路),4.计算机分类,按处理数据的方式分类：模拟计算机和数字计算机；按应用范围分类：专用计算机和通用计算机；按规模分类：根据计算机规模和性能，可以将计算机分为以下几类：1巨型计算机 运算速度在每秒亿次以上的计算机可称为巨型计算机。2.大型计算机 运算速度在每秒几千万次以上的计算机为大型计算机。3.中型计算机 运算速度在每秒百万次以上千万次以下的计算机为中型计算机，与大型计算机的区别不甚明显，通常用在国家重点科研机构、重点理工科院校。,4.小型计算机 小型计算机的运算速度在每秒几百万次左右5工作站 工作站实际上是一台高档微机。它的运算速度通常比微机快，配有大容量的存储器和大屏幕显示器，并有较强的网络通信功能。它主要用在计算机图像处理和计算机辅助设计等专业领域。6微型计算机 微型计算机也称为个人计算机，简称微机、PC机。随着计算机技术的发展，各类机器之间的差别越来越不明显。近几年的高档微机，其速度、性能甚至超过了前几年的小型计算机。,5.计算机的特点,（1）处理速度快 计算机采用了高速电子器件和线路，并利用先进的计算技术，使它可以有很高的运算速度。运算速度是指计算机能执行多少百万条指令每秒。常用单位是MIPS，例如，主频为2 GHz的Pentium 4微型机的运算速度为40亿次每秒，即4000 MIPS。一般的计算机运算速度可达几百万次到几亿次每秒，现在有些高档计算机的运算速度甚至可达几百亿次至十几太次每秒。,2.运算精度高 由于计算机是根据事先编好的程序自动、连续地工作，可以避免人工计算可能因疲劳、粗心而产生的各种错误。例如，圆周率的计算，历代科学家采用人工计算只能算出小数点后500位。1981年日本人曾利用计算机算到小数点后200万位，而目前已计算到小数点后上亿位。3.存储能力强计算机中拥有容量很大的存储设备，不仅可以存储所需的数据信息，还可以存储指挥计算机工作的程序，同时可以保存大量的文字、图像、声音等信息资料。,4.逻辑能力强 计算机的逻辑判断能力是实现计算机自动化和具备人工 智能的基础，是计算机基本的、也是重要的功能。5.可靠性高 由于采用了集成电路技术，计算机具有非常高的可靠性，可以连续无故障地运行几个月甚至几年。,6.计算机技术发展的趋势,巨型化：适应于尖端科学需要，发展高速度、大存储容量和强功能的超大型计算机。运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I”超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。中国超级计算机：国防科技大学研制的“银河1号”、“银河2号”和“银河3号”国家职能计算机中心推出的“曙光1000”、“曙光200I”和“曙光3000”微型化：指高性能硬件平台、操作系统的开发和缩小化技术。多媒体化：实现计算机综合信息处理，包括声、图、文等。智能化：能自动进行图像识别、语音识别、定理证明、研究学习、探索、联想、推理判断、学习、启发和理解人的思维等。网络化：通过计算机技术与通迅技术的结合，使分布在不同地区的用户能够共享网络中的软、硬件及信息资源。,1.2计算机的发展及应用,微型化就是进一步提高集成度，利用高性能的超大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。例如，腕式计算机。,1.2计算机的发展及应用,智能化是指让计算机具有模拟人的感觉、行为、思维过程的机理，使计算机具备逻辑推理、学习等能力。目前，已研制出各种“机器人”，有的能代替人从事各种复杂、危险的劳动，有的能与人下棋等。,1.2计算机的发展及应用,智能机器人,例如，IBM公司研制的“深蓝”计算机，每秒能执行50100亿次运算，每秒能计算出200 300万步棋。1996年2月10日，超一流国际象棋大师卡斯帕罗夫以三胜两和一负的成绩战胜了“深蓝”。但在1997年5月12日，这位历史上最伟大的人类旗手却败在“深蓝”计算机手下。,未来计算机,1.光计算机 2.生物计算机 3.量子计算机,1.2计算机的发展及应用,7.计算机的应用,（1）数值计算又叫科学计算，宇宙飞船、人造卫星、航天技术、天气预报等领域中，有大量复杂的计算问题。没有计算机是难以解决的。,1.2计算机的发展及应用,（2）信息处理。包括对数据资料的收集、存储、加工、分类、排序、检索和发布等一系列的工作，被管理的信息有文字、图形、声音图象等。,1.2计算机的发展及应用,7.计算机的应用,（3）计算机辅助处理。辅助设计 CAD、辅助制造 CAM、辅助教学 CAI、辅助测试 CAT。,1.2计算机的发展及应用,7.计算机的应用,（4）实时控制。就是能及时地搜集、检测数据，按最佳值自动控制或自动调节控制对象的控制方式。,1.2计算机的发展及应用,7.计算机的应用,（5）计算机网络。将个人、单位、地区、国家乃至整个世界连成一体。网络上流通的信息为大众共享。信息社会使任何地方发生的事情为社会所共知，使远程观测、遥控、灾害预警等成为可能。,1.2计算机的发展及应用,7.计算机的应用,（6）人工智能。人工智力就是利用计算机模拟人脑的部分“职能”；机器人和专家系统。,1.2计算机的发展及应用,7.计算机的应用,（7）虚拟现实。计算机模拟的虚拟环境，使人如在真实环境中一样地感觉和动作。可用于飞行员的训练等。,1.2计算机的发展及应用,7.计算机的应用,（8）电子商务。也称电子贸易。主要是指借助计算机网络进行网上交易活动。,1.2计算机的发展及应用,7.计算机的应用,小结：,计算机最初的发明是进行军事方面的计算。现在，计算机的应用已经深入到社会实践的各个领域，如大到航空航天、气象气候、地震预报、石油勘探、环境科学，小到学习、办公、娱乐等。从信息论的观点出发，所有这些应用都归为信息处理。所以，有人认为，计算机应当被称作信息处理机。,1.2计算机的发展及应用,1.3信息在计算机中的表示与编码,1.3信息在计算机中表示与编码,信息在计算机中的表示 1.3.2 信息编码 1.3.3 数制及其转换,计算机信息处理过程：,信息的采集-键盘输入、语音输入、手写输入、扫描输入信息的表示、编码信息的存储-存储器信息的组织-数据库信息的传输-网络信息检索-数据库,1.3信息在计算机中表示与编码,计算机最主要的功能就是处理信息，而信息在计算机中如何表示、存放、传递？这是首先要解决的问题。基本要求是：信息的表示、存放和传递要方便、可靠、易处理。显然，在计算机内部，信息只有经过数字化编码后才能表示、存放和传递。所谓编码，就是用少量的基本符号，根据简单的组合规则，以表示大量复杂的信息。二进制是一种最简单的编码系统。,1.3信息在计算机中表示与编码,信息的表示,计算机中的信息采用二进制编码来表示。P53二进制表示数字容易实现（只有0、1）。二进制运算规则简单（逢二进一）。二进制编码在物理上最容易实现；自然界中具有两个固定状态的物理量很多，例如：电流的有无、电压的高低等。易于采用逻辑代数,1.计算机为什么采用二进制？,1.3信息在计算机中表示与编码,（1）位是指二进制数中的一个数位，是存储数据的最小单位，称为比特(bit)，其值为0或1。（2）字节由8位二进制数组成，它是数据多少的最小的计量单位，记为Byte或B，1Byte=8 bit。数据的度量单位有：字节（Byte或B）、千字节(KB或K)、兆字节(MB或M)、吉字节（GB或G）等。（3）字：通常由一个或多个字节组成，字长决定了计算机数据处理的效率。（4）字长：计算机数据处理时，一次存取、加工和传送的数据长度。,2.数据的度量单位,1.3信息在计算机中表示与编码,（5）数据度量单位的换算关系 1B=8bit 12101024 210220 210220230 1TB=210220230240,1.3信息在计算机中表示与编码,3.数据的度量单位,知识点理解计算机中的信息编码方法理解数的定点与浮点表示方法,信息编码,1.3信息在计算机中表示与编码,二十进制 人们习惯于使用十进制，而在计算机中采用二进制，这就需要把人们在程序中使用的十进制数转换为二进制形式。人们希望把这种转换工作交由计算机来完成，这就需要一种十进制与二进制之间的过渡性进位制，用来解决十进制数的输入问题，这种过渡性进位制称作二进制编码的十进制，简称为二十进制。,1.3信息在计算机中表示与编码,1.二-十进制编码（BCD码）,二-十进制 在二-十进制中，每一位十进制数码均用四位二进制数码来表示。由于四位二进制数码可以表示十六种（24=16）不同的状态，而一个十进制数的位只可能有十种不同的状态，所以用四位二进制数码来表示一位十进制码时可以有多种组合方式，且任一种组合方式均有六种状态是多余的。常用的二十进制编码方法有8421码,1.3信息在计算机中表示与编码,1.二-十进制编码（BCD码）,8421码：8421码是一种最简单最自然的编码方法，四位二进制位上的权值分别为8、4、2和1。例如十进制数6185写成8421码为 6 1 8 5 0110 0001 1000 0101它在形式上象二进制数，但并不是真正的二进制数。与十进制数6185等价的二进制数为。,1.3信息在计算机中表示与编码,1.二-十进制编码（BCD码）,使用二-十进制编码的好处：人们在实际使用计算机时仍然可以按习惯使用十进制写各种数据，使用该编码作为过渡形式，成功解决了数制的自动转化问题。,1.二-十进制编码（BCD码）,ASCII 码（美国国家标准信息交换码American Standard Code for Information Interchange，简称ASCII码）本来是一个信息交换编码的国家标准，后来被国际标准化组织接受，成为国际标准ISO 646，又称为国际5号码。ASCII码规定：字节(位)最高位为，7位给出128个编码。字符分为图形字符与控制字符两类。图形字符包括数字、字母、运算符号、商用符号等（P58）。,2.字符编码ASCII码,1.3信息在计算机中表示与编码,A,2.字符编码ASCII码,128种字符：95个可见字符，33个控制码 P56,注意：ASCII码大小：空格0.19 A.BZ a,bz汉字 对应的十进制：0（4857）（6590）（97122）,1.3信息在计算机中表示与编码,2.字符编码ASCII码,计算机对汉字的处理过程分为输入、内部处理及输出这三个主要环节。因此，每个汉字的编码都包括输入码、交换码、内部码和字形码在计算机的汉字信息处理系统中，处理汉字时要进行如下的代码转换：输入码交换码内部码字形码,3.汉字编码,1.3信息在计算机中表示与编码,输入码：输入码是解决汉字输入采用的编码，如“国标区位码”、“全拼”、“双拼”、“五笔”、“智能ABC”等输入编码。每一种输入码之所以能存在，是因为各有其特点。如果有人问，哪种输入码最好，回答是“你熟练掌握的那种输入码就是最好的”。,1.3信息在计算机中表示与编码,3.汉字编码,国标码（交换码）：汉字：字数多、字型复杂。汉字编码：双字节（16位）或多字节汉字编码标准：国家标准GB2312-80：信息交换用 汉字编码字符集、基本集 收录汉字和图形符号(682个)7445个，其中汉字6763个。（一级常用汉字，按汉语拼音排列共3755，二级常用汉字，按偏旁部首排列，共3008个。）,1.3信息在计算机中表示与编码,3.汉字编码,机内码：内部码是汉字在计算机内的基本表示形式，是计算机对汉字进行识别、存储、处理和传输所用的编码。内部码也是双字节编码，将国标码两个字节的最高位都置为“1”，即转换成汉字的内部码。以汉字“大”为例，其机内码如下图。,1.3信息在计算机中表示与编码,3.汉字编码,字形码（输出码）：国标码和机内码解决了汉字的编码标准和存储表示，但还没有解决汉字的显示和输出问题。字形码是以点阵的形式“画”出汉字字形的代码，将这些点阵代码存放在计算机中形成汉字点阵字库。显然，汉字字形点阵的行和列分得越多，描绘的汉字也就越逼真、细腻。但是存储空间占用的也就越大。常用的汉字字形点阵有1616、2424、3232、6464、9696、128128、256256点阵等。,1.3信息在计算机中表示与编码,3.汉字编码,汉字字形点阵中每个点的信息用一位二进制码来表示。对于16 16点阵的汉字字形码，需要用32个字节（16 16 8=32）表示；24 24点阵的汉字字形码，需要用72个字节表示。,以“E”的88点阵字形码为例，如下图所示,1111111010000000100000001111111010000000100000001111111000000000,1.3信息在计算机中表示与编码,3.汉字编码,各种汉字编码的关系：汉字处理过程中各种编码之间的关系，如下图所示。,自动转换,字节最高位置“1”,转换（调用汉字字库）,1.3信息在计算机中表示与编码,3.汉字编码,4.Unicode编码,因特网的迅速发展国际标准化组织（ISO）在20世纪90年代制定的一种字符编码标准。Unicode编码中有汉字27786个规定一个字符用2个字节编码。,5.信息的内部表示和外部显示,1.3信息在计算机中表示与编码,数字、文本、图形图像、声音等各种各样的信息都可以在计算机内存储和处理，而计算机内表示它们的方法只有一个，就是采用二进制编码。不同的信息需要不同的编码方案，如上面介绍的西文字符和中文字符的编码。图形图像、声音之类的信息编码和处理比字符信息要复杂的多。计算机的外部信息需要经过某种转换变为二进制信息后，才能被计算机说接收，同样，计算机内部信息也必须经过转换后才能恢复信息的“本来面目”。这种转换通常是由计算机自动实现的。,知识点理解进制数及表示方法理解不同数制之间的转换,数制及其转换,1.3信息在计算机中表示与编码,（1）常用进制,十进制(D),二进制(B),十六进制(H),八进制(O),09，AF,0 1 27,0 1,0 1 2 9,逢八进一,逢十六进一,逢二进一,逢十进一,基数,权,特 点,基,进 制,1.3信息在计算机中表示与编码,1.进制基础,（2）二进制与八、十、十六进制之间的对应关系,1.3信息在计算机中表示与编码,1.进制基础,（3）主要概念基：某种数制所使用的全部符号的集合。基数：基的个数。位：每个符号在数中的位置。权：每个数位对应的单位值。（4）不同进制数的表示方法：(数)下标 例：二进制数(101100111)2 或(101100111)B十六进制数(A4889)16 或(A4889)H八进制数(4889)8 或(4889)O十进制数(1489)10 或(1489)D 或1489,1.3信息在计算机中表示与编码,1.进制基础,（5）不同进制数的分解表示法 数=基权例:(1101.11)2=123+122+021+120+12-1+12-2(17.8)10=1101+7100+810-1(17.8)16=1161+7160+816-1,1.3信息在计算机中表示与编码,1.进制基础,（6）不同进制之间的相互转化使用计算器 单击“开始”-“程序”-“附件”-“计算器”,1.3信息在计算机中表示与编码,1.进制基础,各进制数之间的转换,1、十进制转换成二进制数十进制数转换成二进制数，分两种情况进行：整数部分和小数部分。具体规则如下：整数部分：除2取余，直到商为0；先取的余数在低位，后取的余数在高位。小数部分：乘2取整，直到值为0或达到精度要求。先取的整数在高位，后取的整数在低位。,各进制数之间的转换,2、二进制数转换成十进制数,各进制数之间的转换,3、十进制数转换成八进制数和十六进制数十进制数转换成八进制数和十六进制数与转换成二进制数相似，具体规则如下：整数部分：除以 8(或 16)取余，直到商为0；先取的余数在低位，后取的余数在高位。小数部分：乘以 8(或 16)取整，直到值为0或达到精度要求。先取的整数在高位，后取的整数在低位。4、八进制数和十六进制数转换成十进制数八进制数和十六进制数转换成十进制数，只需以 8(或 16)为基数，按权展开求和即可。,各进制数之间的转换,5、二进制数转换成八进制数和十六进制数,二进制数转换成八进制数的方法是：整数部分：从低位向高位每3位一组，高位不足3位用0补足3位，然后每组分别按权展开求和即可。小数部分：从高位向低位每3位一组，低位不足3位用0补足3位，然后每组分别按权展开求和即可。二进制数转换成十六进制数的方法是：整数部分：从低位向高位每四位一组，高位不足四位用0补足四位，然后每组分别按权展开求和即可。小数部分：从高位向低位每四位一组，低位不足四位用0补足四位，然后每组分别按权展开求和即可。,各进制数之间的转换,6、八进制数和十六进制数转换成二进制数 八进制数和十六进制数转换成二进制数的方法是：将八进制数(或十六进制数)的每一位用相应的3位(或4位)二进制数代替即可。,计算机在进行数值运算时，必须按一定方法确定小数点的位置。通常有两种表示数的方法，一种叫做定点表示法，一种叫做浮点表示法。（1）数的定点表示法 如果在数的表示中小数点的位置是固定的，这种表示方法称作定点表示法；采用定点表示法的计算机称为定点计算机，简称定点机。原则上说，在定点表示中小数点位置固定在哪一位都可以；但为了方便起见，一般都把小数点固定在数的最高位之前，使计算机用纯小数进行运算。,3.数的定点与浮点表示,1.3信息在计算机中表示与编码,n位尾数的定点数N的表示范围为|N|1-2-n，所以要求参加运算的数的绝对值都小于1，且在计算过程中也不应出现大于或等于1 的情况。因此，在使用定点机时需要选择比例因子，把数据按一定比例缩小后才能送入计算机；计算结果也应按相应比例扩大后才是实际结果。如果在计算过程中出现大于或等于1的情况，称作溢出或超载，需要停机或中断以处理出现的紧急情况或错误。为了区分数的正负，每个数前均用一个符号位Sf来表示数的正负；通常用0表示正号，用1表示负号。因此，定点数的形式为,1.3信息在计算机中表示与编码,3.数的定点与浮点表示,如果在数的表示中小数点的位置是可以变动的，这种表示法称作浮点表示法。采用浮点表示法的计算机称作浮点计算机，简称浮点机。一个二进制数N可以表示为N=2J*S 其中J是一个二进制整数，称作数N的阶码；S是一个二进制纯小数，称作数N的尾数。因此，浮点数分为阶码和尾数两个部分，且均有各自的符号位。浮点数在浮点机中的表示形式为,1.3信息在计算机中表示与编码,3.数的定点与浮点表示,（3）数的定点和浮点表示法比较1.对于给定的字长来说，浮点机中数的表示范围比定点机大，而定点机中数的表示精度比浮点机高。2.对于给定的二进制数来说，其浮点表示形式不惟一。如0.0010011=20*0.0010011=2-1*0.0100110=2-10*0.100100。当尾数的小数点位置改变时，只要阶码也相应地改变，可以保证数的值大小不变。为了保证数的精度，在浮点机中一般采用规格化形式，即要求尾数S的第一位数字为1。,1.3信息在计算机中表示与编码,3.数的定点与浮点表示,4.数的运算原码、反码、补码,计算机在实现加减乘除运算时，其乘法可以归结为加法和移位，除法可以归结为减法和移位，减法可以通过对参加运算数的编码归结为加法，所以我们只需讨论加法问题即可。对于数的编码形式，通常有原码、反码和补码三种。,1.3信息在计算机中表示与编码,原码：最高位为符号位，其余各位为数值本身的绝对值反码：正数：反码与原码相同负数：符号位为1，其余位对原码取反补码：正数：原码、反码、补码相同负数：最高位为1，其余位为原码取反，再对整个数加1,1.3信息在计算机中表示与编码,4.数的运算原码、反码、补码,负数补码转换成十进制数：最高位不动，其余位取反加1,例 补码：11111001 取反：10000110 加1：10000111=-7,1.3信息在计算机中表示与编码,4.数的运算原码、反码、补码,计算器使用举例：例1：十进制数92转换为二进制数和十六进制数分别是（）。A01011100和5C B01101100和61 C10101011和5D D01011000和4F 例2：在不同进制的四个数中，最大的一个数是（）。A01010011B B67 O CCFH D78D,1.3信息在计算机中表示与编码,注意：将十进制数0.625转换成相应的二进制。0625 取整 2 1250 1 2 0500 0 2 100 1,（0.625）10=（0.101）2,取整法 用r进制的基数逐次去乘十进制的小数部分,取其整数。,1.3信息在计算机中表示与编码,小结：,信息的表示与编码是计算机信息处理的重要环节。同学们需要掌握各类信息编码的原理。,信息的组织,信息组织的层次结构 位、字节、域、记录 文件和数据库 文件的结构和特点数据库技术详细内容 第六章介绍,1.3信息在计算机中表示与编码,信息的传输,信息传输的主要途径互联网络网络技术 网络设备 网络的层次结构 网络协议 局域网/城域网/广域网详细内容在“第5章”中介绍。,1.3信息在计算机中表示与编码,信息的检索,早期的检索方式网络化、智能化检索搜索引擎详细内容在“第5章”中介绍。,1.3信息在计算机中表示与编码,全美图书馆协会与教育传播与技术协会1998年制定的九大信息素养标准：,能够有效地获取信息；能够熟练地、批判地评价信息；能够精确地、创造性地使用信息；独立学习，并能探求与个人兴趣有关的信息；独立学习，能欣赏他人作品对信息创造性表达的内容；独立学习，能在信息查询和知识创新中做得最好；能够遵循信息和信息技术相关的行为规范；能够认识信息对民主化社会的重要性；能够积极参与活动，探求和创建信息。,1.3信息在计算机中表示与编码,1.4计算机系统的组成,掌握计算机系统的概念掌握硬件、硬件系统的概念理解硬件系统各组成部分之间的联系掌握软件、软件系统的概念了解影响计算机性能主要技术指标,1.4 计算机系统的组成,1.4微型计算机系统,1.4 微型计算机系统,1.硬件系统,（1）运算器 运算器是计算机中执行算术运算和逻辑运算的部件，通常称之为计算机的算术逻辑单元（ALU：Arithmetic Logic Unit）。运算器是由加法器、寄存器和移位线路组成。运算速度是运算器的重要性能指标。（2）控制器 控制器是计算机的指挥机关。它类似于人类的神经中枢大脑，负责协调计算机各部件有序正常工作。控制器由指令寄存器、指令计数器、指令译码器和操作控制部件等部分组成。它的功能是从存储器中取出指令，分析指令的功能(指令译码)，产生一系列的控制信号，去控制计算机各部件协调地工作，并控制程序的执行顺序。,1.4 微型计算机系统,中央处理单元（CPU）把运算器和控制器集成在一个芯片上，这样的集成电路称为CPU（中央处理器）。主要技术指标：主频和字长。,Intel公司生产的Pentium 4（奔腾）32位微处理器,1.4 微型计算机系统,1.硬件系统,（3）存储器 存储器是计算机的记忆装置。计算机中的各种数据和信息，包括程序、数据、中间结果和最终结果等信息都是存放在存储器中的。其基本功能是在控制器的控制下按照指定的地址存入和取出信息。存储器中所有存储单元的总和称为这个存储器的存储容量，存储容量的单位是KB、MB、GB、TB与PB，如640KB、1MB等，其中1KB=1024字节，1MB=1024KB，1GB=1024MB。存储器可分为内存储器（简称内存）、外存储器（简称外存）和缓冲存储器。,1.4 微型计算机系统,1.硬件系统,内存储器（内存）：内存是由中央处理器直接访问的存储器，它存放着现在运行的程序和数据，也可以存储计算的结果或中间结果。它的存取速度快，对存储介质要求高，成本也高。内存通常由两种半导体存储芯片随机存取存储器RAM(Random Access Memory)和只读存储器ROM(Read Only Memory)组成。RAM中的信息可随机地读出或写入，用来存放用户输入的程序和数据，但在断电后，RAM中的信息也随之丢失。ROM中的信息只能读出而不能写入，断电后，ROM中的原有内容保持不变，在计算机重新接通电源后，ROM中的内容仍可被读出。因此，ROM常用来存放一些固定的程序或信息，如自检程序、字库等。,1.4 微型计算机系统,1.硬件系统,外存储器（外存）：外存储器简称“外存”，又叫“辅助存储器”，是主机的外部设备，用来存储大量的暂时不参加运算或处理的数据和程序。要使用外存中的数据和程序，必须首先把它调入内存，然后再由CPU处理。外存储器存取速度较慢，对存储介质要求低、造价也低。硬盘、软盘、优盘和光盘都是外存，在脱机情况下外存可以永久地保存信息。,1.4 微型计算机系统,1.硬件系统,缓冲存储器（缓存）：缓冲存储器主要用于内存储器与运算器之间和内存储器与外存储器之间的速度缓冲协调。三者之间的合理搭配使用，目的也是为了得到一个良好的性能/价格比。,CPU寄存器 高速缓存 RAM 外存及虚拟存储,1.4 微型计算机系统,1.硬件系统,（4）输入设备 输入设备是向计算机输入程序、数据和各种信息的部件。常用的输入设备有键盘、鼠标器、图形数字化仪、条形码阅读器、数码相机以及各种模数(AD)转换器等。,1.4 微型计算机系统,1.硬件系统,（5）输出设备 输出设备是从计算机中输出结果和其它信息的部件。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、X-Y记录仪、各种数模(DA)转换器等。,1.4 微型计算机系统,1.硬件系统,2、主板和BIOS,2、主板和BIOS,BIOS和BIOS设置程序（1）BIOS和CMOS BIOS为计算机基本输入/输出系统，它是一组固化在计算机主板上的一个ROM芯片上的程序。BIOS内容包括：计算机开机自检程序、CMOS设置程序、系统启动自举程序、基本输入/输出程序等。BIOS的功能是否强大在很大程度上决定了主板性能的优劣。CMOS是主板上的一块可读写的RAM芯片，他保存着计算机当前的配置信息，如日期和时间、硬盘的格式和容量、内存容量等。这些信息也是计算机加载操作系统之前必须知道的信息。CMOS由主板上的电池来供电，关闭计算机电源后，CMOS中的信息仍能保留。由于CMOS芯片本身只是一块存储器，只具有保存数据的共呢，所以对CMOS中各项参数的设定要通过专门的程