信息技术原理概述.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,内容,2,计算机的分类及应用,1,信息技术与计算机概述,3,计算机的信息表示,1,信息技术与计算机概述,一、信息概述,关于信息（,information,），至今并没有统一的定义,信息是用某些符号传送的报道，而报道的内容是接受符号者预先不知道的。,日常生活中比较笼统和模糊的几种解释是：,语言、文字、图画、照片等表示的内容（新闻、消息或知识）,读书、上课、交谈等所学习和了解的知识、方法、事实和情况,为了做判断、订计划或求解问题等所需要的数据、资料,1,信息技术与计算机概述,二、信息的表示与传播,信息是一种无心的东西，它必须记载于某种物质上（该物体称为媒体），任何信息都不能离开具体的符号及其物质载体。,信息通过不同的载体传递时，表述信息的符号可能不同。,信息的表示与传播有以下几种媒体形式：,（,1,）传统形式的媒体,（,2,）模拟形式的媒体,（,3,）数字形式的媒体,1,信息技术与计算机概述,1.,信息技术与信息科学,（,1,）信息技术主要是信息的获取、加工（处理）、传递、存储、表示和应用等技术。,1,）狭义上的信息技术,2,）广义上的信息技术,（,2,）信息科学的定义,1,信息技术与计算机概述,2.,人类信息技术革命历程,（,1,）第一次信息技术革命是以语言的产生和应用为特征的。,（,2,）第二次信息技术革命是以文字的使用为特征。,（,3,）第三次信息技术革命是以印刷术的应用为特征。,（,4,）第四次信息技术革命是以电信传播技术的发明为特征的。,（,5,）第五次信息技术革命是以电子计算机的普及、应用及计算机和现代通信技术的结合为特征的。,2,计算机的分类及应用,2.1,计算机及其产生,2.2,计算机的分类与应用,2.1,计算机及其产生,一、计算机的概念,计算机是一种能够按照人们编写的程序连续、自动地工作，对输入的数据信息进行加工、存储、传送处理的，有电子的、机械的部件组成的电子设备。,1.,计算机的主要特点,快速的运算能力、足够高的计算精度、存储容量大、按程序自动工作的能力,2.,计算机应用,科学计算、过程检控、信息管理、辅助系统、人工智能、语言翻译,2.1,计算机及其产生,二、电子计算机的产生与发展,1.,世界范围内计算机技术的发展,1946,年、世界上第一台数字电子计算机,ENIAC,（,Electronic Numerical Integrator And Calculator,，电子数字积分计算机）在美国宾夕法尼亚大学诞生。,2.,计算机技术在中国的发展,逻辑元件,数据处理方式,运算速度,应用领域,第一代电子计算机,1946,1957,年,电子管,汇编语言、代码程序,几千次每秒,国防及高科技,第二代电子计算机,19581964,年,晶体管,高级程序设计语言,几十万次每秒,工程设计、数据处理,第三代电子计算机,19651971,年,中、小规模集成电路,结构化、模块化程序设计、实时处理,百万次每秒,工业控制、数据处理,第四代电子计算机,1971,大规模或超大规模集成电路,分时、实时数据处理、计算机网络,几百万亿次每秒,工业、生活等各个方面,第五代智能化计算机正在研制之中，使计算机具有人工智能，可像人一样能看、能听、能说、能思考，具有学习功能，能自动进行逻辑判断等,计算机的发展的四个阶段,2.2,计算机的分类与应用,一、计算机的分类,1.,巨型机,超级计算机通常是指最大、最快、最贵的计算机。,2.,小,巨型机,使巨型机缩小成个人机的大小，或者使个人机具有超级计算机的性能。,3.,中型机,能够支持成千上万种应用和输入输出设备，并同时为成千上万的用户提供服务的计算机。,4.,小型机,规模较小、结构简单、成本较低、操作简便、维护容易，从而得以广泛推广应用。,5.,个人计算机,有没有没用过的？,6.,工作站,使用大屏幕、高分辨率的显示器；有大容量的内外存储器，而且大都具有网络功能。,二、计算机的应用,1.,科学计算,在自然科学中，诸如数学、物理、化学、天文、地理等领域；在工程技术中，诸如航天、汽车、造船、建筑等领域，计算工作量是非常大的,2.,数据处理,已广泛地应用于办公室自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、电影电视动画设计、会计电算化、图书管理、医疗诊断等各行各业,3.,实时控制,微机控制系统除了应用于工业生产外，还广泛应用于交通、邮电、卫星通信等,4.,计算机辅助系统,(1),计算机辅助设计,(CAD),。已广泛应用于服装、机械、飞机、船舶、水坝、集成电路等设计中,(2),计算机辅助制造,(CAM),。直接控制产品的加工和生产,(3),计算机辅助教学,(CAI),。,CAI,课件的,CAI,；利用计算机网络的远程教育,5.,人工智能,利用计算机模拟人的智能，用于机器人、医疗诊断专家系统、推理证明等各方面,3,计算机的信息表示,3.1,进位计数制,3.2,字符信息编码,3.3,数值的表示,3.1,进位计数制,一、十进制,10,个记数符号，,0,、,1,、,2,、,、,9,。每一个数码符号根据它在这个数中所在的位置,(,数位,),，按,“,逢十进一,”,来决定其实际数值。基数为,10,。,3.1,进位计数制,二、二进制,1.,二进制数的,“,权展开式,”,由两个不同的数字符号组成，即,0,和,1,；,逢二进位；,基数,2,。,3.1,进位计数制,计算机中只使用二进制一种计数制的原因：,（,1,）电路简单,二进制中只有“,1”,和“,0”,两个符号用有两个稳定状态的电子器件就可以分别表示。,（,2,）工作可靠,（,3,）运算简单,二进制数的运算规则简单易于进行高速运算。,（,4,）逻辑性强,“真”和“假”可以分别用“,1”,和“,0”,来表示，把逻辑运算与算术运算联系了起来。,3.1,进位计数制,2.,二进制数的运算计算,加法运算,10,减法运算,-1,乘法,1=10=0 11=1,除法,01=0 11=1,3.1,进位计数制,3.,二进制数的逻辑运算,逻辑变量有两个值：“,True”or“False”.,刚好对应二进制符号（,1,，,0,），基本的逻辑运算有“与”、“或”、“非”。,与：,a.b ab a AND b,或：,a+b ab a OR b,非：,a NOT a,3.1,进位计数制,三、八进制,基数,8,低位与高位的关系,逢,8,进,1,每位可用的数字符号（数码）,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,3.1,进位计数制,四、十六进制,基数,16,低位与高位的关系,逢,16,进,1,每位可用的数字符号（数码）,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,、,9,、,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,数,十 进 制,二 进 制,八 进 制,十 六 进 制,零,0,0,0,0,一,1,1,1,1,二,2,10,2,2,三,3,11,3,3,四,4,100,4,4,五,5,101,5,5,六,6,110,6,6,几种进位制数对照表,几种进位制数对照表,数,十 进 制,二 进 制,八 进 制,十 六 进 制,七,7,111,7,7,八,8,1000,10,8,九,9,1001,11,9,十,10,1010,12,A,十一,11,1011,13,B,十二,12,1100,14,C,十三,13,1101,15,D,十四,14,1110,16,E,十五,15,1111,17,F,十六,16,10000,20,10,3.1,进位计数制,五、各种进制的转换,（,1,）二进制数转换成十进制数,只需将每一位数字乘以它的,2,n-1,、,8,n-1,、,16,n-1,，再以十进制的方法相加就可以得到它的十进制的值。,例,1:,(10110101.11),2,=12,7,+02,6,+12,5,+12,4,+02,3,+12,2,+02,1,+12,0,+12,-1,+12,-2,=(181.75),10,(265.7),8,=28,2,+68,1,+58,0,+78,-1,=(181.875),10,(B5.1),16,=1116,1,+516,0,+116,-1,=(181.0625),10,3.1,进位计数制,（,2,）十进制转换成二进制,A,）整数,十进制整数转换为,R,进制整数的方法是：“除以,R,取余逆序”,（,11,）,10,=,（？）,2,11,2,5,余,1,2,2,2,1,余,余,1,0,书写顺序,因此有：（,11,）,10,=,（,1011,）,2,例,2:,3.1,进位计数制,十进制小数转换为,R,进制小数的方法是：“乘以,R,取整顺序”,0.375,）,2,1,.000,整数取走,1,0,因此有：（,0.357,）,10,=,（,0.011,）,2,（,0.375,）,10,=,（？）,2,0,.750,）,2,1,.500,整数取走,）,2,整数取走,1,书写顺序,B,）小数,例,3:,3,、转换后，将整数部分和小数部分组合起来即可,3.1,进位计数制,（,3,）二进制与八进制、十六进制数之间的转换,1,）二进制与八进制之间的转换,2,）二进制与十六进制之间的转换,三位二进制数有八种不同的形式，因此定义了三位二进制数和一位八进制数,之间的对应关系：,二进制数,000 001 010 011 100 101 110 111,八进制数,0 1 2 3 4 5 6 7,（,10110110111.0111011,）,2,=,（,010,110,110,111,.,011,101,100,）,2,=,（,2 6 6 7.354,）,8,(,1 7 3.5 6,）,8,=,（,00,1,111,011,.,101,11,0,）,2,=,（,1111011.10111,）,2,方法：,整数部分从右到左，每三位（不够,补零）为一段对应于一个八进制数；,方法：,小数部分从左到右，每三位（不够,补零）为一段对应于一个八进制数。,例,4:,例,5:,（,43B.E5,）,16,=010000111011.11100101,四位二进制数有十六种不同的形式，因此定义了四位二进制数和一位十六进制,数之间的对应关系：,二进制数,0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111,十六进制数,0 1 2 3 4 5 6 7,二进制数,1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111,十六进制数,8 9 A B C D E F,（,10110110111.0111011,）,2,=,（,5,B7,.76,）,16,方法：,小数部分从左到右，每四位（不够,补零）为一段对应于一个十六进制数。,方法：,整数部分从右到左，每四位（不够,补零）为一段对应于一个十六进制数；,=,（,010110110111.01110110,）,2,=,例,6:,例,7:,八进制,十六进制,十进制,二进制,四位二进制表示一位十六进制,一位十六进制表示四位,三位二进制表示一位八进制,按照权展开，再按照十进制相加,整数部分除以,2,取余小数部分乘以,2,取整,一位八进制表示三位二进制,二进制数据进制之间相互转换示意图,3.1,进位计数制,六、数据单位,计算机中最小的数据单位是二进制的一个数位，简称为位,(,英文名称为,bit,，读音为比特,),。计算机中最直接、最基本的操作就是对二进制位的操作。,字节是计算机中用来表示存储空间大小的最基本的容量单位。,1,个字节由,8,个二进制数位组成。可用千字节,(KB),、兆字节,(MB),以及十亿字节,(GB),等表示存储容量。,2.,字节,(Byte),1.,位,(bit),3.1,进位计数制,1KB=1024B=2,10,B,1MB=1024KB=2,10,KB=2,20,B=1024B1024B,1GB=1024MB=2,10,MB=2,20,KB=2,30,B=1024,3,B,1TB=1024GB=2,10,GB=2,20,MB=2,30,KB=2,40,B=1024,4,B,位是计算机的最小,数据单位，字节是,计算机中的基本信,息单位。,1B=8bit,3,.,字节换算关系,3.1,进位计数制,计算机处理数据时，,CPU,通过数据总线一次存取、加工和传送的数据长度称为字长。由于字长是计算机一次所能处理的实际位数长度，它决定了计算机数据处理的速度，所以字长是衡量计算机性能的一个重要标志，字长越大，性能越强。,3.,字长,(Word),3.2,字符信息编码,信息是包含在数据里面，数据要以规定好的二进制形式表示才能被计算机加以处理。计算机除了进行数值计算外，还要处理各种非数值信息，,字符、汉字、图形、图像、语言以及逻辑数据统称为非数值数据。这就需要对字符数据进行编码，并由机器转换为二进制形式存入计算机。,信息编码就是把不同的媒体信息转换为机器能够识别的代码。,3.2,字符信息编码,一、字符信息编码（,ASCII,码）,西文是表音文字（拼音文字），它由拉丁字母、数字、标点符号以及一些特殊符号所组成,美国标准信息交换码（,American Standard Code for Information Interchange,简称,ASCII,码）,目前计算机中使用得最广泛的西文字符集及其编码是,ASCII,字符集和,ASCII,码，它已被国际标准化组织（,ISO,）定为国际标准，在全世界通用。,计算机中使用,1,个字节存储,1,个,ASCII,字符，采用,7,个二进位进行编码，每个字节中多余出来的一位（最高位）为“,0”,或用作数据传输时错误检测的奇偶校验位。,3.2,字符信息编码,二、汉字信息编码,汉字在计算机内如何表示呢？当然，也只能采用二进制的数字化信息编码。英文字符用,1,个字节表示,1,个字符，汉字采用,2,个字节来表示,1,个汉字。,汉字信息在系统内传送的过程就是汉字编码转换的过程。在这其中又有集中编码形式：汉字交换码、区位码、机内码、汉字输入码、汉字字形码。,3.2,字符信息编码,1.,汉字交换码,汉字信息处理系统之间或通信系统之间传输信息时，对每个汉字所规定的统一编码。我国已指定了汉字交换码的国家标准代号,GB2321-80,，又称,“,国标码,”,。每个汉字占两个字节，国标码最高位为,0,，其余七位用于表示汉字信息。,3.2,字符信息编码,2.,区位码,它是将,GB2312-80,构成一个二维平面，分成,94,行和,94,列，行号称为区号，列号称为位号。每个汉字对应表中惟一的位置号，采用区位图的未来来表示的汉字编码，称为区位码。区号在前位号在后，用四位数字来表示。,3.2,字符信息编码,3.,机内码,为了将汉字编码与,ASCII,码区别开来，将,国标码的双字节高位置,1,，作为国标码码在计算机内的编码，这种双字节高位置,“,1,”,的编码叫机内码。,3.2,字符信息编码,汉字机内码、国际码、区位码三者之间的关系：,（,1,）区位码的区号和位号分别加上,20H,，得到国标交换码。,（,2,）机内码是汉字交换码两个字节的最高位分别加,1,，即是汉字交换码的两个字节分别加,80H,得到对应的机内码。,（,3,）区位码的两个字节分别转换为十六进制数后加,A0H,得到对应的机内码。,区位码、国标码、机内码转换小结（十六 进制）,国标码,机内码,区位码,每字节加,20H,每字节减,20H,每字节加,80H,每字节减,80H,每字节加,A0H,每字节减,A0H,区位码、国标码、机内码转换小结（十进制）,国标码,机内码,区位码,每字节加,32,每字节减,32,每字节减,128,每字节加,160,每字节减,160,每字节加,128,即,2,7,3.2,字符信息编码,4.,汉字输入码（外码）,汉字输入法主要有键盘输入、文字识别和语音识别。,通常将其分为四类：流水码、音码、形码、音形码。,3.2,字符信息编码,5.,汉字字形码,它把汉字排成点阵。也称字模。每个点在存储器中用一个二进制数存储。各种代码之间的关系如下图所示：,3.3,数值的表示,一、原码、反码和补码,用二进制数表示符号的数称为机器码。常用的机器码有原码、反码和补码。,1.,原码,原码就是最高位为符号位，,“,0,”,表示正，,“,1,”,表示负，其余位表示数值的大小。,求原码的方法：设,X,；若,X0,，则符号位为,0,，,X,其余各位照抄；若,X0,，则符号位为,1,，,X,其余各位照抄。,X1=+1011010,则,X1,原,=,0,1011010,X2=-1011010,则,X2,原,=,1,1011010,3.3,数值的表示,2.,反码,因为在两个整数的加法运算中是没有问题的，于是就发现问题出现在带符号位的负数身上。,正整数的反码就是其自身，而负整数的反码可以通过对其绝对值逐位求反来求得。,求反码的方法：设,X,；若,X0,，则符号位为,0,，,X,其余各位照抄；若,X0,，则符号位为,1,，,X,其余各位取反。,X1=+1011010,则,X1,反,=,0,1011010,X2=-1011010,则,X2,反,=,1,0100101,3.3,数值的表示,3.,补码,反码的问题出现在,(+0),和,(-0),上,在人的计算概念中零是没有正负之分的。于是就引入了补码概念。,机器数的补码可由原码得到。如果机器数是正数，则该机器数的补码与原码一样；如果机器数是负数，则该机器数的补码是对它的原码（除符号位外）各位取反，并在未位加,1,而得到的。,求补码的方法：设,X,；若,X0,，则符号位为,0,，,X,其余各位照抄；若,X,0,，则符号位为,1,，,X,其余各位取反，最低位加,1,。,3.3,数值的表示,4.,补码加、减运算,（,1,）补码加运算,X+Y,补,=X,补,+Y,补,（,2,）补码减运算,X-Y,补,=X,补,-Y,补,=X,补,+-Y,补,3.3,数值的表示,5.,关于零的表示,（,1,）在原码系统中，零有,+0,、,-0,两种表示方法：,+0,原,=00000000 -0,原,=10000000,（,2,）在补码系统中，零只有一种表示方法：,+0,补,=00000000 -0,补,=00000000,（,3,）在反码系统中，零有,+0,、,-0,两种表示方法：,+0,反,=00000000 -0,反,=11111111,3.3,数值的表示,二、定点数和浮点数,1.,定点数,定点数是指数据中小数点的位置固定不变。小数点定点位置有两种，一种是小数点固定在最低位右边，这种定点数称为整数；一种是小数点固定在符号位与有效位之间。,2.,浮点数,一个浮点数,a,由两个数,m,和,e,来表示：,a=m be,。在任意一个这样的系统中，我们选择一个,基数,b,（记数系统的基）和精度,p,（即使用多少位来存储）。,m,（即尾数）是形如,d.ddd.ddd,的,p,位数（每一位是一个介于,0,到,b-1,之间的,整数,，包括,0,和,b-1),。,