信息与计算机.pptx
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1、第1章 信息与计算机 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Office(ppt,word,excel)1.1 信息与信息科学 本节主要内容 1.1.1 信息信息 1.1.2 信息技术信息技术 1.1.3 信息科学信息科学 1.1.4 信息化社会与信息素养信息化社会与信息素养 重点难点 信息,信息技术,信息科学的定义 几次信息革命第第1章章1.1节节1.1.1 信息 信息的定义 信息是指音讯,消息,情报 信息是在通讯的任何可逆的重新编码或翻译中那些不变的东西 信息是我们适应外部世界,并且使这种适应为
2、外部世界感觉到的过程 从概率的角度看,信息是以消除不确定性的东西 信息是系统的组织程度或有序程度的标记 信息是数据处理的结果 信息是以物质能量在时空某一不均匀分布的整体形式所表达的物质状态第第1章章1.1节节1.1.11.1.2 信息技术 信息技术的定义 凡是能扩展人的信息功能的技术都是信息技术。包括感测技术,通信技术,计算机技术和控制技术 五次信息革命 语言的使用 文字的创造 印刷术的发明 电报,电话,广播,电视的发明和普及应用 计算机的普及应用及计算机与现代通讯技术的结合第第1章章1.1节节1.1.21.1.3 信息科学 信息科学的定义 信息科学是以信息为主要的研究对象,以信息的运动规律和
3、应用方法为主要的研究内容,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的综合性学科。 信息科学的发展 数学家香农创立信息论,为信息科学奠定初步基础。 信息和控制是信息科学的基础和核心。 知识工程,专家系统,自然语言理解系统,智能机器。 未来研究方向 信源理论和信息的获取,信息的传输,储存,检索,变换和处理,信号测量分析处理显示,模式信息处理,知识信息处理,决策和控制。第第1章章1.1节节1.1.31.1.4 信息化社会与信息素养 1.信息化社会 (1)信息化 (2)信息社会 (3)我国社会的信息化 2.信息素养 三个层面:l文化素养(知识层面),l信息意识(意识层面)l信
4、息技能(技术层面)第第1章章1.1节节1.1.41.2 计算机的发展及应用 本节主要内容 1.2.1 1.2.1 计算机发展概论计算机发展概论 1.2.2 1.2.2 计算机分类及基本特点计算机分类及基本特点 1.2.3 1.2.3 计算机的发展趋势计算机的发展趋势 1.2.4 1.2.4 计算机在信息社会中的应用计算机在信息社会中的应用 重点难点 冯诺依曼计算机的主要特征 按元器件划分,各代电子计算机的特征 计算机分类第第1章章1.2节节1.2.1 计算机发展概论 “图灵机”为计算机的发明奠定了理论基础 “图灵机”不是一种具体的机器,而是一种理论模型,可用来制造一种十分简单但运算能力极强的计
5、算装置。计算机理论之父计算机理论之父 A.M Turing第第1章章1.2节节1.2.11.2.1 计算机发展概论 冯诺依曼型计算机 工作原理:存储程序,顺序控制 基本思想: 计算机可以使用二进制 计算机的指令和数据都可以存储在机内 基本结构 存储器,运算器,控制器,输入设备,输出设备 世界上第一台计算机 1946年2月,世界上第一台计算机于美国宾州大学诞生,取名ENIAC EDVACJohn von Neuman第第1章章1.2节节1.2.11.2.1 计算机发展概论 计算机发展的四个阶段 1.第一代计算机(19461956) 使用电子管作主要元件,耗电多,发热量大,运算速度一般每秒为数千次
6、至数万次。 存储容量小,初期用水银延迟线或静电存储器,容量仅有数千字节,后期采用磁鼓与磁芯,容量有较大提高。 程序设计使用机器语言或汇编语言,输入输出主要用穿孔的纸带或卡片,编程与上机都很费时。 2.第二代计算机(19561964) 用晶体管代替电子管来作开关元件,具有速度快,寿命长,轻、小、省等优点。 普遍使用磁芯存储器为主存储器。 汇编语言更普遍,高级语言也开始投入使用。第第1章章1.2节节1.2.11.2.1 计算机发展概论 3.第三代计算机(19641970 ) 中、小规模集成电路投入使用 系列化、通用化和标准化 4.第四代计算机(1971) 使用大规模集成电路VLSI (Very L
7、arge Scale Integration)和超大规模集成电路ULSI (Ultra Large Scale Integration)制作开关逻辑部件; 性能价格比大幅度跃升; 产品更新的速度加快; 软件配置空前丰富。第第1章章1.2节节1.2.11.2.2 计算机分类及基本特点 1.计算机常见分类方法 (1)主机 (2)小型机 (3)个人计算机 (4)巨型机 (5)小巨型机 (6)工作站 2.基本特点 (1)处理速度快 (2)运算精度高 (3)存储能力强 (4)具有逻辑判断能力 (5)可靠性高第第1章章1.2节节1.2.21.2.3 计算机的发展趋势 发展方向 (1)巨型化 (2)微型化
8、(3)网络化 (4)智能化 (5)多媒体化 (6)未来计算机 生物计算机 光子计算机 量子计算机第第1章章1.2节节1.2.31.2.4 计算机在信息社会中的应用 1.科学计算 2.数据处理 3.实时控制 4.计算机辅助系统 (1)计算机辅助设计(CAD) (2)计算机辅助制造(CAM) (3)计算机集成制造系统(CIMS) (4)计算机辅助测试(CAT) (5)计算机辅助教学(CAI) 5.人工智能(AI) 6.计算机模拟第第1章章1.2节节1.2.41.2.4 计算机在信息社会中的应用 7. 大数据 8. 云计算 9. 3D打印 10.物联网 11.互联网+ 12. 智慧城市第第1章章1.
9、2节节1.2.41.3 信息在计算机中的表示与编码 本节主要内容 1.3.1 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 重点难点 信息存储单位的换算 常用的数字编码 数制之间的转换 定点数和浮点数的表示方法第第1章章1.3节节1.3.1 信息在计算机中的表示 1.信息表示 计算机内部都采用二进制形式来表示 使用二进制的原因 二进制数在物理上最容易实现,如电压的“低”与“高”恰好表示“ 0 ”和“ 1 ” 二进制数运算简单,如采用十进制数,有 55 种求和与求积的运算规则,而二进制数仅有 3 种(0+0=0,0+1=1,1+1=10和00=0,01=0,11=1) 二
10、进制数的“ 0 ”和“ 1 ”正好与逻辑命题的两个值“否”和“是”或称“假”和“真”相对应,为计算机实现逻辑运算和逻辑判断提供了便利的条件第第1章章1.3节节1.3.11.3.1 信息在计算机中的表示 2.信息存储单位 位( bit ),简记为 b ,是计算机内部存储信息的最小单位。一个二进制位只能表示 0 或 1 字节( byte ),简记为 B ,是计算机内部存储信息的基本单位。一个字节由 8 个二进制位组成,即 1 B = 8 b 字( word ),一个字通常由一个字节或若干个字节组成,是计算机进行信息处理时一次存取、加工和传送的数据长度。字长是衡量计算机性能的一个重要指标,字长越长,
11、计算机一次所能处理信息的实际位数就越多,运算精度就越高,最终表现为计算机的处理速度越快 单位换算:1B=8b,1KB=1024B,1MB=1024KB,1GB=1024MB,1TB=1024GB第第1章章1.3节节1.3.11.3.2 信息编码 定义 用按一定规则组合而成的若干位二进制码来表示数或字符 分类 1.数字编码 定义:是指用若干位二进制代码来表示一位十进制数 BCD码用四位权为8421的二进制数来表示等值的一位十进制数 【例1.1】(731)10 =(?) BCD; (731)10 =(011100110001) 2 2.字符编码ASCII码有: 7位(称为标准ASCII码字符集,可
12、表示128个字符,p17表1-2) 8位(称为扩展ASCII码字符集,可表示256个字符)第第1章章1.3节节1.3.21.3.2 信息编码 3.汉字编码 汉字输入码:又称外码,与汉字输入方式有关 汉字交换码(国标码):GB2312-80字符集(p22图1-4) 用两个字节表示一个汉字,每个字节最高位是0。包含6763个汉字和682个非汉字图形符号。 注:扩充后,形成GB18030,有汉字27484个。 汉字机内码:将国标码的两个字节的最高位分别置为1,即: 机内码=国标码+8080H 字形输出码 点阵图形码 汉字字形可以用点阵的形式表示,每一个点用一位二进制数表示。 4.Unicode编码
13、它用两个字节表示一个字符,因此允许表示 65536 个字符,世界上几乎所有的书面语言都能用单一的 Unicode 编码表示。 前 128 个 Unicode 字符是标准 ASCII 字符,接下来的是 128 个扩展的 ASCII 字符,其余的字符供不同的语言使用。 5.信息的内部表示和外部显示第第1章章1.3节节1.3.21.3.3 数制及其转换 1.进制数及表示方法 K进制数的性质 数码数码:在K进制中,具有K个数字符号 进位进位:在K进制中,由低位向高位按“逢K进一”的规则计数; 表示法表示法:K进制的基数是“K”,K进制数的第i位(i=n,2,1,0,-1,-2)的权为“K”,并约定整数
14、最低位的位序号i=0。(86795.13)10(11111.11)2第第1章章1.3节节1.3.31.3.3 数制及其转换 常用的数制 K=10为十进制,可使用0,1,9共10个数字符号; K=2 为二进制,可使用0,1共2个数字符号; K=8 为八进制,可使用0,1,7共8个数字符号; K=16为十六进制,可使用0,1,9,A,B,C,D,E,F共16个数字符号。 数制的书写格式 二进制数可以用后缀B表示,也可以用括号和下标2表示。例如,1010B与(1010)2 八进制用后缀Q,十六进制用后缀H,也可以用括号和下标表示,例如:271Q,(271)8 ,1C2FH,(1C2F) 16第第1章
15、章1.3节节1.3.31.3.3 数制及其转换 2不同数制之间的转换 (1)二、十六、八进制数转换为十进制数 【例1.2】 (11010.101)2=124 +12 3 +022 +12 1 +02 0 +12 -1 +02 -2 +12 -3 =16+80+200.50+0.125 =(26.625)10 (B7A.8) 16=B1627161A160816-1 =11256+716+101+80.0625 =(2938.5)10 (275.04)8=28278158008-1+48-2 =264 + 78 +51+0+0.0625 =(189.0625)10第第1章章1.3节节1.3.31
16、.3.3 数制及其转换 (2)十进制数转换为二(十六、八)进制数 整数转换规则 【例1.3】(13)10=(?)2 例子 十进制整数转换为二进制整数的规则:除2取余,直至商为0,结果为从下向上。 十进制整数转换为八(十六)进制整数的规则为:除8(16)取余,直至商为0,结果为从下向上。 小数转换规则 【例1.4】(0.625)10=(?)2 例子 十进制小数转换为二(十六、八)进制小数的规则为:“乘2(16、8)取整,直至小数为0,结果从上向下”。 将25.25转换为二进制数第第1章章1.3节节1.3.31.3.3 数制及其转换【例1.3】(13)10=(?)2 设:(13)10=(BnBn-
17、1B2B1B0 )2 (1) 其中(1)式Bi=0 或Bi=1 (i=0,1,2,n),右边二进制整数按权展开得十进制整数 (13)10=(BnBn-1 B2B1B0)2 =Bn2n +Bn-12n-1B222B121B020 =2(Bn2n -1+ Bn-12n-2B221B120)B0 即13=2(Bn2n -1+ Bn-12n-2B221B120) B0 由此得出,B0是13除2的余数(为1), 即B0=1 Bn2n -1+ Bn-12n-2B221B120是13除2的商(为6), 即6=Bn2n -1+ Bn-12n-2B221B120 以此类推,B1是6除2的余数(为0), B1=0
18、;B2 是3(6除2的商)除2的余数(为1), B2 =1;B3 是1(3除2的商)除2的余数(为1),B3=1,此时1除2的商为0。 求得: (13)10=(B3B2B1B0)2 =(1101)2第第1章章1.3节节1.3.31.3.3 数制及其转换 【例1.4】(0.625)10=(?)2设:(0.625)10=(0.B-1B-2 B-m)2 -(2)其中(2)式B-i =0 或B-i =1(i=1,2,m),右边二进制小数按权 展开得十进制小数(0.B-1B-2B-m)2= B-12-1+ B-22-2B-m2-m即,十进制小数0.625= B-12-1+ B-22-2 B-m2-m -
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