第1章第一节走入信息世界

第1章信息技术简介1.1走入信息世界信息与信息技术计算机的发展计算机技术的应用及展望信息的数字化表示信息能源物质信息社会工业社会农业社会信息与信息技术首先我们从人类的发展说起：信息：信息是客观世界中的一切事物通过一定的载体所发出的消息、情报、资料、信号中所包含的内容。信息技术：技术是通过加强及延长人的各种器官的功能来辅助人类的。例如，汽车、轮船、飞机等是加强、延长人的行走器官功能的，各种器械、工具是加强、延长人的操作器官功能的。信息技术是指扩展人类信息器官功能的一类技术。具体说，把涉及到信息的产生、获取、检测、识别、传递、处理、存储、显示、控制、利用和反馈等与信息活动有关的、以增强人类功能为目的的技术就叫做信息技术。信息技术一般包括感测技术、计算机技术和通信技术。五次信息技术革命迄今，人类历史已经历了五次信息技术革命。第一次信息技术革命是语言的使用，语言的产生是历史上最伟大的信息技术革命，其意义不亚于人类开始制造工具和人工取火。第二次信息技术革命是文字的创造。由于人脑容易遗忘，一旦遗忘，信息就取不出来(只能存入信息，不能取出信息，就是遗忘)。因此，为了长期存储信息，例如计数、记事等，就要创造一些符号代表语言，久而久之，这些符号逐渐演变成文字固定下来。第三次信息技术革命是印刷技术的发明。印刷技术的广泛应用使书籍和报刊成为信息存储和传播的重要媒介，有力地推动了人类文明的进步。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始于本世纪60年代，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。电子计算机以处理速度快、存储容量大、计算精度高和通用性强等特点，扩大和延伸了人脑的思维功能。计算机为信息处理工具，在信息的存储、交流、传播方面，是目前任何其它技术无法与之相比的。人类的第一台计算机：世界上的第一台电子数字计算机“埃尼阿克”（ENIAC）是1946年在美国宾夕法尼亚大学制成的。这台机器用了18000多个电子管，占用长度超过30米的房间，重量达30吨，而运算速度只有5000次/秒。从今天的眼光来看，这台计算机耗费既大又不完善，但却是科学史上一次划时代的创新，它奠定了电子计算机的基础。计算机的发展：第一代：电子管计算机（1946-1957）第二代：晶体管计算机（1958-1964）第三代：中小规模集成电路计算机（1965-1970）第四代：大规模及超大规模集成电路计算机（1971-1985）第五代：巨大规模集成电路计算机（1986至今）第N代：…………计算机技术的应用：科学计算自动控制测量和测试信息处理教育与卫生家用电器（信息家电）人工智能一、数制二进制、十六进制:计算机的基本功能是对数进行加工和处理。数在计算机中是以器件的物理状态来表示的。一个具有两种不同稳定状态而且能相互转换的器件，就可以用来表示一位二进制数。因此，二进制的表示最简单而且可靠。另外、二进制的运算规则也最简单。所以计算机中的数用二进制表示。二进制信息的计量单位比特：二进制的每一位（即“0”或“1”）是组成二进制信息的最小单位，称为一个“比特”（bit），或称“位元”，简称“位”，0或1；以“b”表示。比特是计算机处理、存储、传输信息的最小单位。字节：byte，稍大一些的二进制信息计量单位，也称“位组”，一个字节等于8个bit；用“B”表示，一个字符用一个字节表示。一个字节所含的8个二进制位常采用下面的编号排列：b7b6b5b4b3b2b1b0字：Word，不同的计算机，字的长度和组成不完全相同，表示方法不统一。存储二进制信息时经常使用的计量单位有：1KB=210字节=1024B；1MB=220字节=1024KB1GB=230字节=1024MB；1TB=240字节=1024GB速率：波特，b/s，bps；2400b/s，56kb/s。按位定值的计数制在日常使用的十进制数中，数由０～９这10个不同的符号来表示，这10个表示数的符号叫做数码。运算时由低位向高位进位的规则是逢十进一。同一个数码由于它所在的位置不同而有不同的数值。例如：把数字1978.12变形为：1000+9000+70+8+1/10+1/100可见，1978.12实际上是下列算式的缩写：1×103＋9×102＋7×101＋8×100＋1×10-1＋2×10-2可把十进制的特点归纳如下：⑴逢10进1，共有10个不同的数码：0，1，2，…，9⑵如果把某位上当数码为１时所表示的值称为该位的权，则十进制数各位的权为第1位（个位）：100=1第2位（十位）：101=10小数点前的权是１０的正次幂第3位（百位）：102=100第n位：10n-1小数点后第1位（十分位）:10-1小数点后第2位（百分位）：10-2小数点后的权是10的负次幂小数点后第3位（千分位）：10-3小数点后第n位：10-n⑶其数值可用一个多次式表示。二进制也是位值计数制，按照这样的分析方法来类推，二进制有如下特点：⑴逢2进1，只有０和１两个数码⑵各位的权是：第1位：20=1第2位：21=2小数点前的权是2的正次幂第3位：22=4第n位：2n-1小数点后第1位：2-1=0.5小数点后第2位：2-2=0.25小数点后的权是2的负次幂小数点后第3位：2-3=0.125小数点后第n位：2-n⑶其数值可用一个代数表达式表示（按权展开），例如：(111011)2=1×25+1×24+1×23+0×22+1×21+1×20=1×32+1×16+1×8+0×4+1×2+1×1=(59)10(0.101)2=1×2-1+0×2-2+1×2-3=0.5+0.125=(0.625)10(1101.111)2=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2+1×2-3=1×8＋1×4＋1×1＋1×0.5＋1×0.25＋1×0.125=(13.875)10由于二进制只有两个数码０和１，所以它的每位数都可用任何具有两个不同稳定状态的元器件来表示，如晶体管的截止和导通，分利用０和１表示。数的存储和传递也可用简单可靠的方法进行，如脉冲的有无，电位的高低等。同理，十六进制数：有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六个数码。十六进制数的一位相当于二进制数的四位：（12F）16=1*162+2*161+15*160=（303）10=（000100101111）2（AF。16C）16=（10101111.00010110）2二进制十进制把二进制数转换成十进制数很容易，只要把数按权展开，再把各项相加即可（见上文）。十进制数转换成二进制数的方法如下：⑴十进制整数转换为二进制整数—除２取余法例如，把十进制数１３转换成二进制数的过程如下：１３÷２，商６余１，余数应为第１位上的数字；６÷２，商３余０，第２位上应为０；３÷２，商１余１，第３位上应为１；１÷２，余１，第４位上应为１上述过程可简写如下：商数：１３６１３┃２━━━━━━━━━━┛余数：１１０１这时，从左到右读出余数就是相应的二进制整数，即(13)10=(1101)2⑵十进制小数转换为二进制小数—乘２取整法例如，把十进制数0.6875转换成二进制数：0.6875×2＝1.3750→整数位为10.3750×2＝0.7500→整数位为00.7500×2＝1.5000→整数位为10.5000×2＝1.0000→整数位为1这时，只要从上往下读出整数部分，就是相应的二进制数，即(0.6875)10=(0.1011)2如果一个数即有整数又有小数，可以分别转换后再合并。二、信息的数字化表示字符的数字化ASCII码汉字表示方法GB码图形数字化编码点阵法声音的数字化采样图形信息的机内表示一幅图画在计算机中有两种表示方法。一种称为“图像”(image)，另一种称为“图形”(graphics)。图像(Image)：把画面离散成m×n个像素点所组成的矩阵，黑白画面像素点用一个二进制位来表示亮度，彩色画面用三个分量表示（R、G、B）。汉字字形的点阵描述就是一种图像表示（黑白图像）。图形（Graphics）：根据画面中包含的内容，分别利用几何要素（如点、线、面、体）和物体表面的材料与性质进行描述。汉字字形的轮廓描述法就属于图形表示法。图像和图形两种表示方法各有其优缺点，它们互相补充、互相依存，在一定条件下还能互相转换，它们在许多计算机应用领域中起着非常重要的作用。声音表示的两种方法数字波形法和合成法声音数字波形法处理的步骤•采样（采样率越高，声音越好，数据量越大）•量化（模-数转化，位数越多，噪声越小）•压缩Windows98操作