计算机第一章信息技术与计算机文化.pdf
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1、第一章信息技术与计算机文化 1 T信息与信息技术(PD一、信息与数据(PD信息迄今为止没有明确的定义,一般认为:是在自然界、人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性。是内涵的、本质的、经过处理的。P 1-4,数据:是存储在某种媒体上,可以加以鉴别的符号资料是表象的,未经过处理的。关系:数据是信息的具体表现形式,是信息的载体;信息是对数据进行加工得到的结果。信息不能独立存在,必须借助某种符号才能表现出来。有信息一定有数据,有数据不一定有信息。P 2-1-1,P 2 3-2-5,二、信 息 技 术(P 2)信息技术是指人们获取、存储、传递、处理、开发和利用信息资源的相关技术。信息技术
2、的根本日标是提高或扩展人类的信息处理能力。P 2-1-6,P 2 3-2-6,信息处理技术包括传感技术、计算机技术、通信技术、网络技术等。其中,计算机技术是关键(核 心)技术。P l-1,P 2-2-2,三、信 息 社 会(P 2)人类(技术)文明经历了农业社会、工业社会的发展时期,”前开始进入信息社会。P 2-4,信息社会是指信息活动为社会发展的基本活动,以信息经济为主导经济,以信息技术为技术基础,以信息文化改变人类教育、生活和工作方式以及价值观念的新兴社会形态。在信息社会里,信息作为继物质和能源之后的第三资源,在社会发展中起着主导作用,当今社会的主导产业将从传统工业转向信息产业和知识产业。
3、P 1-2,计算机技术给我们带来文明进步,同时也会产生负面影响。P 1-5,P 2 3-2-8,四、”计算机文化”的 内 涵(P 3)1、文化:是人类在物质和精神两方面具有整体性的创造力的表现,是人类对客观世界整体性的把握的一种能力,也是人类进步的一种标志。它导致了一场伟大而深刻的文化变迁。观念和价值是文化的核心部分。P l-3,P2-1-2,2、文化的基本属性:广泛性、传递性、教育性、深刻性。P2-3,3、计算机文化:“计算机文化”的提法最早出现在20世 纪 80年代初。就是以计算机为核心,集网络文化、信息文化、多媒体文化为一体,并对社会生活和人类行为产生广泛、深远影响的新型文化。P2-2-
4、1,4、人类文化发展的四个里程碑:语言的产生、文字的使用、印刷术的发明、计算机文化。P2-5,1-2计算机技术概述(P4)一、计算机的起源与发展(P4)计 算 机(Computer):又 称“电脑”,是一种具有计算功能、记忆功能和逻辑判断功能的机器设备。它能接收数据,保存数据,按照预定的程序对数据进行处理,并提供和保存处理结果。1、计算机的起源1 9 世纪中期,英国数学家巴贝奇最先提出通用数字计算机的基本设计思想。世界上第一台数字电子计算机,1946年 2 月,ENIAC(埃尼阿克台美国宾夕法尼亚大学。P2-3-1,P3-2-4,P4-1-1,P19-1,ENIAC未采用冯诺依曼原理。P22-
5、2,2、计算机的发展计算机的发展根据使用的电子元件分为四代。P4-7,P19-9,第一代:电子管,19461957年;使用机器语言、汇编语言,用于科学计算。P4-1-6,第二代:晶体管,19581964年;出现了高级程序设计语言,应用领域扩大到数据处理。P3-1-2,第三代:集成电路,19651970年;出现了操作系统和会话式语言,计算机应用于各个领域。第四代:超大规模集成电路,1970今;出现面向对象的高级语言,计算机应用进入网络时代。现在使用的微机都属于第四代计算机。我国知名计算机制造企业有联想、清华同方、方正、浪潮等,自主品牌有银河、曙光、深腾、神威等。P3-2-5,二、计算机的特点及分
6、类(P5)1、计算机的特点:运算速度快、存储容量大、通用性强、工作自动化、精确性高。P3-1,P22-1-1,2、计算机的分类(1).按原处理对象分类:数字计算机(目前广泛使用的计算机)、模拟计算机、混合计算机。P3-9,(2).按用途分类:通用计算机、专用计算机。P4-1-5,(3).按规模分类:计算机的规模包括字长、运算速度、存储容量、输入和输出能力及价格高低等。巨型机:主要用于承担管理机构的科学研究、国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务等。P3-1-4,大型主机:硬件配置高档,性能优越,可靠性非常好,但价格较高。小型机:是处理能力较强的系统,面向中小企业应用。微型机:简
7、称微机、PC机,通用性好、软件丰富、价格低廉,主要在办公室和家庭中使用,是目前发展最快、应用最广泛的一种计算机。工作站:工作站是一种主要面向特定专业应用领域,具备强大的数据运算与图形、图像处理能力的高性能计算机。P3-1-3,P4-1-3,我们学习的是:电子数字式通用微型计算机,又称PC机。三、计算机技术的应用(P7)科学计算(最早应用领域)、信息管理(最普遍的应用领域)、过程 控 制(自动控制、自动调节等)、计算机辅助系统(辅助设计CAD、辅助制造CAM、辅助教育CBE、辅助教学CAI、管理教学CMI、辅助测试 CAT)、人 工 智 能(A I,语言处理、自动定理证明、智能数据检索、视觉系统
8、、问题求解、自动程序设计,开发专家系统、自然语言理解、博弈、机器人等、计算机网络与通信。P3-1-5,P3-1-6,P3-7,P3-8,P3-2-2,P3-2-6,P4-1-2,P4-1-4,P19-4,P20-26,P21-46,P23-1-6,P23-17,四、计算机的发展趋势(P9)巨型化、微型化、网 格 化(信息高速公路;继传统因特网、Web之后的第三个大浪潮,即第三代因特网)、智能化。P3-2-3,P21-49,P23-2-7,1-3计算机中信息的表示(P9)一、数制及其转换(P9)进位计数制:指当某一位的值达到某个固定量时,就要向高位进位的方法进行计数的数制,简称进制。两个要素:数
9、码个数和进位基数。P19-14,数码:一组用来表示某种数制的符号,最大的数码为R T。P5-12,基数:数制所使用的数码的个数,通常用R表示。P5-1-4,位权:指数码在不同位置上的权值。、常用的进位计数制(P10)1、十进制(1).每一位数为09 十个数码中的一个;(2).逢十进一,借一为十;.按权展开式为123.45D=1 X 102+2 X 10*+3 X 10+4 X 10+5 X 10 2(4).为区别其他进制,数的末尾加字母D (D ecim al)表示。2、二进制因为数字式计算机中的元件是工作在开关状态,故用二进制数来表示信息。P5-7,P19-11,P19-12,(1).每一位
10、数为0、1 两个数码中的一个;(2).逢二进一,借一为二;(3).按权展开式为111.11B=1X22+1X21+1X2+1X2+1 X22(4).为区别其他进制,数的末尾加字母B(Binaiy)表示。P21-33,3、八进制为简化表示二进制数,在计算机理论中常采用八进制数表示信息。(1).每一位数为07 八个数码中的一个;P5-1-1,(2).逢八进一,借一为八;(3).按权展开式为123.57Q=1 X82+2X8+3X8+5X8T+7X8-2(4).为区别其他进制,数的末尾加字母Q (O c ta l)表示。4、十六进制为简化表示二进制数,在计算机理论中常采用十六进制数表示信息。(1).
11、每一位数为0 9、AF十六个数码中的一个;(2).逢十六进一,借一为十六;(3).按权展开式为157.9BH=1 X162+5 X 16+7 X 16+9 X10+11X162(4).为区别其他进制,数的末尾加字母H (Hexadecimal)表示。注:四种进制的比较,见表IT (P10)o、数制的转换(P10)1、十进制转换成其他进制:对整数部分,除以被转换的进制值,每除一次取一次余数(无余取0),结果倒排;对小数部分,乘以被转换的进制值,每乘一次取一次整数(无整取0),结果正排。P4-2-1,2、其他进制转换成十进制:按权相加。P20-17,3、二进制转换为八(十六)进制:以小数点为界,每
12、 三(四)位数为一组(不足可补0),按组转换成八(十六)进制数。反之,为逆转换。P5-2-1,P20-19,P21-34,注意:(1).四个数中选最大/最小的数或排序:都变为十进制数,再选择大/小或排序。P4-2-3,P20-18,(2).二进制数的表示范围问题:2NN,N为十进制数,n为二进制数的位数。P23-18,(3).两数相加,转换成一种进制,再运算。P4-2-4,、二进制的运算规则(P12)1、算术运算规则加法规则:0+0=0,0+1=加法 1,1+1=10减法规则:0-0=1-1=0,10-1=1乘法规则:0X0=0Xl=lX0=0,1X1=1除法规则:0/1=0,1/1=12、逻
13、辑运算规则与运算(AND):0A0=0Al=lA0=0,1A1=1或运算(OR):0V0=0,OV1=1VO=1V1=1非运算(NOT):0=1,1=0异或运算(XOR):。0=1 1=0,01=10=1 P5-2-2,二、信息的编码(P12)、计算机中数据的单位(P12)1、位(b it):即 二位二进制数,是表示信息的最小单位。一位二进制数只能表示0、I两个信息;每增加一位,信息量增大一倍。P 4-2-6,P 1 9-3,P 2 1-3 5,2、字 节(B y te)一个字节是八位二进制数,简记为1 B,即lB=8 b i to P 1 9-1 6,一个字节可以表示2 5 6个信息,即28
14、=2 5 6 o西文字符用一个字节表示,汉字信息用两个字节表示。字节是衡量信息多少、存储空间大小、文件/程序大小的基本单位。其辅助单位有:P 4-2-5,P 2 4-2 2,2l()B=1 0 2 4 B 1 0:iB=lkB,22B=1 0 2 4 kB 1 0eB=lM B P 2 3-1-2,23B=1 O 2 4 M B 1 O9B=1 G B,24B=1 O 2 4 G B 1 OI 2B=1 T B3、字(wo rd)和字长计算机(C P U)一次能处理的二进制信息,称为一个字。一个字可由一个或多个字节组成,是计算机处理数据的基本单位。其所包含的二进制数的位数,称为字长。字长是衡量
15、计算机性能的重要指标,字长越长,速度越快,精度越高。P 4-2-2,P 5-2-3,P 6-5,P 2 0-3 0,P 2 3-1-1 0,P 2 3-2-3,低档计算机:1位机、4位机、8位机;中档计算机:1 6位机、3 2位机;高档计算机:6 4位机。、数值的表示(P 1 2)1、符号位的表示:用“0”表示正,用“1”表示负。P 5-2-4,2、8 4 2 1 码和 8 4 2 1 B C D 码。、文字信息的表示(P 1 3)1、字符编码A S C I I (A m e ri c a n S ta n d a rd C o d e f o r I n f o rm a ti o n I
16、n te rc h a n g e)码:美国信息交换标准代码,八位二进制数(实际用低七位,称标准A S C H码),表示了 1 2 8个西文信息。在计算机系统中普遍使用。西文信息用一个字节表示,汉字信息用两个字节表示。P 2 0-2 7,P 2 0-3 1,P 2 3-1-1 5,注意:.给定一个字母的A S C I I码值,推算另一个字母的A S C I I码值,或A S C H码对应的字母。P 2 0-2 5,(2).大/小写字母A S C H值比对问题:A S C I(码的低四位不变,高三位加/减1 0 B (两列);或将给定十六进制数加/减2 0 H。P 2 0-2 8,(3).A S
17、 C I I码比较字符大小:小写大写数字空格等。2、汉字编码(1).汉字交换码:G B 2 3 1 2-8 0 (国标码),十六位二进制数(实际用四位十进制数),表示了 7 4 4 5个汉字信息。其中,汉 字6 7 6 3个,其他符号6 8 2个。P 5-9,2 0 0 0年发布汉字扩展规范标准G B K 1 8 0 3 0,是 在G B 2 3 1 2-8 0标准基础上的内码扩展规范,共收录了 2 7 4 8 4个汉字,同时收录藏文、蒙文、维吾尔文等主要的少数民族文字。(2).汉字内部码:为避免国标码可能出现的误解,计算机内部处理汉字用机内码。其特点是连续两个字节最高位为1 (值大于80 H
18、)。P 2 0-2 4,机内码是计算机内处理汉字信息的汉字代码。在汉字信息系统内部,对汉字信息的采集、传输、存储、加工运算的各个过程都要用到机内码。机内码是真正的计算机内部用来存储和处理汉字信息的代码。计算机内部的不是全部由中国制订。P 5-8,(3).汉字字形码:点阵码和矢量码。相同字体的汉字存放在同一个文件中,称 为X X体字库。汉字输入的实质:用各种输入码到字库中调用汉字。P 5-2-5,P 5-2-6,P 2 3-1-5,表示汉字字形的点阵数越多,字越清晰,但占用的存储空间越大;否则字形不清晰,但占用的存储空间小。汉字占用的存储空间换算:存 储 空 间(字节数)=字数X点阵数4-80
19、P 5-1 1,P 2 0-2 2,矢量码记录矢量字体或轮廓字体,这种字体很容易放大或缩小且不会出现锯齿状边缘,可以任意地放大、缩小甚至变形,所见即所得,且节省存储空间。P 6-7,、汉字输入码:又 称 为 汉 字 外 部 码(外码)。分为 流 水 码(区位码等)、音 码(全拼、双拼、智 能A B C等)、形 码(五笔字型等)、音 形 码(自然码等)。P 5-1 0,P 5-1-2,P 5-1-3,P 2 1-4 2,1-4计算机系统(P 1 4)一个完整计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。P 7-2-1,一、计算机硬件系统(P 1 4)硬件:计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的
20、各种计算机部件和设备。即计算机物理存在的部分。硬件系统:各种部件和设备依据计算机系统结构的要求,构成的1-2硬件条疣五大俎鼠榔今糖囹一个有机整体。分为运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分。五个部分的相互作用,见 图1-2 (P 1 5)o P 7-1-1,P 1 9-2,裸机:没有安装任何软件的计算机,是计算机完成工作的物质基础。、输 入 设 备(P 1 5)向计算机输入信息的设备。其功能是把原始数据和处理这些数据的程序转换为计算机能够识别的二进制代码,并通过接口输入到内存中,供C P U调用或处理。P 8-1-4,计算机必须配备的输入设备:键 盘(注意基准键,S h i f t
21、键为换档键,功能可以改变)、鼠标。计算机常用的输入设备:扫描仪、读卡机、数码相机等。P 2 1-38,、运 算 器(P 1 5)是计算机中执行数据处理的器件。由算术逻辑运算单元(A L U)、寄存器和一些控制门等组成,完成各种算术运算和逻辑运算。P 7-2-2,P 8-1-3,P 2 3-1-7,P 2 4-2 0,、控 制 器(P 1 5)是整个计算机系统的控制中心。它从内存中顺序取出指令,并对指令代码进行翻译,然后向各个部件发出相应的命令,完成指令规定的操作。以上两部分制成一个部件,称为中央处理器CP U,又称中央处理单元、运算控制器等。它包括运算器、控制器、寄存器、高速缓冲存储 器(Ca
22、 c h e)等,是计算机的核心。衡 量C P U性能有两个指标,一个是型号,一个是运算速度。微机运算速度的指标是主频,以M H z和G H z 为单位。P 7-8,P 8-1-5,P 2 1-4 3,P 2 3-1 6,、存 储 器(P 1 5)是计算机用于存放数据的部件。分为内存储器(内存)、外存储器(外存)。存储器的基本存储单位是存储单元。每个存储单元都有唯一的编号,称为存储地址。存储器的分类见图1-3(P 1 6)所示。P 2 3-1-8,1、内存:又称为主存储器,是计算机的工作存储器。内存包括:只读存储器(RO M)、随机存储器(RA M)、高速缓冲存储 器(Ca c h e)0微机
23、中的内存,通常采用半导体存储器。(1).RO M:R O M中存储的信息只能读取(使用),不能写入或修改。用于存放系统基本输入输出程序等,为非用户使用区。断电后信息不会丢失。P 2 2-4,P 2 3-2-1 5,(2).RA M:R AM中存储的信息可随时写入、删除或修改,为用户使用区。存储的信息断电后丢失。通常所说的计算机内存,即指该部分存储器。P 7-2-7,(3).Ca c h e:C P U的速度越来越快,R A M的速度已经不能满足CP U的要求,为缓冲两者之间的矛盾,专门增设的高速存储器,目前已集成 到C P U中。存储的信息断电后丢失。P 8-1-8,P 2 4-1 7,2、外
24、 存:又称为辅助存储器,是计算机断电后存储信息的设备。外存的信息不能直接进入CP U进行处理。P 2 2-8,目前,计算机使用的外存主要有软盘、硬 盘(工作时避免振动)、光 盘(工作时光学头与光盘不接触)、U盘等。各种磁盘的操作设备,称为磁盘驱动器。磁盘驱动器是输入/输出双向设备。外存中的信息不能直接由CP U进行处理。P 7-6,P 2 0-2 0,3、内 存和外存的关系开机后,外存中的信息必须调入内存,才能由CP U进行处理,这一过程 称 为“读盘”。断电前,内存中的信息必须存入外存,才能长期保存,这一过程称为“写盘”。计算机读盘/写盘非常频繁,为此专门编制了一套程序,即“磁盘操作系统”,
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