第一章 信息技术与计算机文化1.1信息与信息时代1.1.1信息与数据1.信息的定义信息是自然界、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。2.数据的定义所谓数据，是指存储在某种媒体上可以加以鉴别的符号资料。3.信息与数据的关系数据是信息的具体表现形式、信息的载体，而信息是对数据进行加工得到的结果。4.信息的分类（补充）低级信息：不经过加工、处理就能得到的信息，如感知冷暖等。高级信息：经过加工、处理后得到的信息，如天气预报。5.信息的特征（补充）“信息”的基本特征有依附性、共享性、可处理性、时效性和价值性。1.1.2“计算机文化”的内涵所谓“文化”应具有广泛性、传递性、教育性和深刻性等基本属性。1.2计算机技术概念计算机是一种能够接受和存储信息，并按照存储在其内部的程序对输入的信息进行加工、处理，得到人们所期望的结果，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。1.2.1计算机的起源与发展1.计算机的起源a.第一台数字电子计算机英文名为ENIAC(Elcctronic Numerial Integrator And Computer)b.第一台数字电子计算机诞生于1946年2月15日c.第一台数字电子计算机诞生在美国的宾夕法尼亚大学d.第一台数字电子计算机采用十进制计算，运算速度为每秒5000次2.计算机的发展阶段（根据采用的主要元器件分）名称主要元器件时间程序语言主要应用电子管计算机电子管（也叫真空管）19461957机器语言、汇编语言科学计算晶体管计算机晶体管19581964高级语言数据处理集成电路计算机中小规模集成电路19651970高级语言各个领域超大规模集成电路计算机大规模或超大规模集成电路1970现在高级语言计算机网路1.2.2计算机的特点及分类1.计算机的特点运算速度快、存储容量大、通用性强、工作自动化和精确率高。2.计算机的分类根据处理的数据信息类型：模拟计算机、数字计算机和混合计算机。根 据 计 算 机 的 用途：专用计算机和通用计算机两种。根 据 计 算 机 的 规模：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机（个人计算机或PC机）。注意：计算机的规模是用字长、运算速度、存储容量、输入和输出能力、价格高低等计算机的主要技术指标来衡量。1.2.3计算机的应用科 学 计 算：是指科学和工程中的数值计算。（军事、航天、气象、地震探测）数 据 处 理：即非数值计算，是指对大量数据的加工处理。（办公自动化、情报检索等）过 程 控 制：又称实时控制，指用计算机及时采集监测数据，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。（如工业自动化流水线）人 工 智 能：是研究怎样让计算机做一些通常认为需要才能做的事情。计算机网络与通信：利用通信技术，将不同地理位置的计算机互联，可以实现世界范围内的信息资源共享，并能交互式地交流信息。计算机辅助与系统：是指通过人机对话，使计算机辅助人们进行设计、加工、计划和学习等。如：计算机辅助设计（CAD）：是指计算机帮助设计人员进行工业和工程设计等。计算机辅助制造（CAN）：是指利用计算机进行生产设备的管理、控制和操作的过程。计算机辅助教育（CBE）：包括计算机辅助教学（CAI）和计算机辅助教育管理（CNI）。计算机辅助测试（CAT）计算机集成制造（CIMS）1.4.5计算机的发展趋势巨型化、微型化、网络化、智能化补充：计算机信息技术的发展目标是实现所有资源全面共享的网络处理技术，也被称为第三代因特网技术。1.3计算机中信息的表示1.3.1数制及其转换1.进制中的几个名词术语数码：某种数制中用来表示数的一组符号。基数：某种数制中所规定使用的数码的个数称为“基数”。用“R”表示，称R进制。位权：指数码在不同位置上的权值。即以基数为底的位数减一次方。2.计算机中常用进制的规定1）十进制十进制数的数码为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十进制数的基数为10数码在各位上的权值是以10为底的（n-1）次幂。进制规则为逢十进一，借一当十2)二进制二进制数的数码为0、1二进制数的基数为2数码在各位上的权值是以2为底的（n-1）次幂。进制规则为逢二进一，借一当二3）八进制八进制数的数码为0、1、2、3、4、5、6、7八进制数的基数为8数码在各位上的权值是以8为底的（n-1）次幂。进制规则为逢八进一，借一当八4）十六进制十六进制数的数码为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六进制数的基数为16数码在各位上的权值是以16为底的（n-1）次幂。进制规则为逢十六进一，借一当十六3.各种数制的表示方法：把一串数用括号括起来，再加这种数制的下标，如（1101）2、（571）8、（BA3E）16用字母符号B（二进制）、0（八进制）、D（十进制）、H（十六进制）来表示，十进制可省略。4.常用进制间的互换1）二进制、八进制、十六进制数转换为十进制数：按权展开，然后求和。2)十进制数转化为二进制数整数部分采用除2取余法小数部分采用乘2取整法（十进制小数用二进制不能完全准确表示，如0.4）3）二进制数与八进制数的相互转化将二进制数每3位分成一组，然后把每一组二进制数，分别转换成8进制中的对应数码即可。将八进制数中的每一位数码，用3位二进制表示，最后全部连接起来即可。4）二进制与十六进制数的相互转换将二进制数每4位分成一组，然后把每一组二进制数，分别转换成16进制中的对应数码即可。将16进制中的每一个数码，用4位二进制数表示，最后全部连接起来即可。1.3.2信息的编码1.计算机中数码的单位1）位（bit）简记为b，也称为比特，是计算机存储数据的最小单位。2）字节（Byte）简记为Ba.一个字节由8个“位”组成，字节是存储信息的基本单位。（基本单位的意义是，计算机内所有存储器生成储存信息时以“字节”为单位而不是“位”。B微型机存储器是由一个个存储单元构成的，每个存储单元的大小就是一个字节。C存储单位：1KB=210B=1024B,1MB=220B=1024KB,1GB=230B=1024MB,1TB=240B=1024GB.3)字（word）DCPU通过数据总线一次存取，加工和传送的数据多少的能力称为字，而衡量字能力是同时处理的这批数据的总位数来表示，称为字长，一个字由一个字节或多个字节组成，习惯用“位”表示，如32位、64位。E字长是衡量计算机性能的一个重要指标。字长越长，速度越快、精度越高。2.数值的表示1）符号数的定义在计算机中，所有数据都以二进制的形式表示。数的正、负号也用二进制数表示，通常规定：用二进制数的最高位作为符号位，“0”表示正，“1”表示负。把在机器内存放的正、负号数码转化后的数称为机器数把机器外存放的由正、负号表示的数称为真值2）数字编码8421BCD码实际是一种用二进制编码直接表示十进制的编码方法。8421BCD码具体编码方法是将每一位十进制数制直接用4位二进制数表示，没有进位关系，例如，十进制数15的8421BCD码为00010101，而将十进制数15转化成对等的二进制数应该是00001111.3）机器数的三种表示方式（1）原码、反码和补码的定义（重点是要会计算）数的原码：最高位为符号位，“0”表示正，“1”表示负，数值部分是原数的绝对值。数的反码：正数的反码和原码相同，负数的反码是对其原码除符号位外各位求反。数的补码：正数的补码和原码相同，负数的补码是在其反码的最后一位上加1.（2）计算机使用补码进行运算的优点：减法运算可以用加法来实现，即用求和代替求差。数的符号位可以同数值部分作为一个整体参与运算。两数的补码之和(差)等于两数和（差）的补码。（3）现代计算机内部大部分都用补码表示数值，运算结果也用补码表示。（4）定点数和浮点数（补充）定点数：定点数实际是指计算机中用小数形式表示实数的方法。由于一个已确定的小数的小数点的位置是固定不变的，所以称之为定点数。浮点数：浮点数实际是指计算机中用指数形式表示实数的方法。由于指数部分是由一个二进制字节单独表示，它的值不同，所代表的实数的小数点的位置也不同，因此叫浮点数。注意：与定点数相比较，浮点数的表示范围要大得多。3.文字信息的表示1）数据的概念 数值数据：具有数值大小和正负特性的数据叫做数值数据。 非数值数据：不具有数值大小和正负特性的数据叫非数值数据。如符号、文字、声音等，也叫符号数据。2）字符编码 A 计算机中的数字、大小写字母、标点、运算和控制命令符号，均由ASCII码来表示。 B ASCII码，就是美国标准信息交换代码。实际就是用规定的十进制数字表示字符符号。 C ASCII码用一个字节表示符号，实际只用7位二进制，所以最多可以表示128个不同字符。 D ASCII码表示字符的特点： (1) 同一个字母的小写ASCII码值比大写ASCII码值大32. (2)数字的ASCII码值小于大写字母的ASCII码值 (3)大写字母A的ASCII码值为65 (4)空格的ASCII码值为32 (5)字母、数字的ASCII码值随数字、字母的升序增一3）汉字编码 （1）使用计算机处理汉字的4个步骤： A通过汉字输入方法，用英文或其他符号组成输入码 B输入码在转换为由数字组成的交换码 C交换码再转换为能在计算机中存储、处理的机内码。而且该机内码不会与ASCII码冲突 D输出汉字时还要再把机内码转换为字形码送到显示器或打印机打印输出 （2）四种汉字编码 A汉字输入码：汉字输入码是指按照某种规则将汉字转换成字母、符号的编码，键盘输入法中，根据编码规则，主要可分为流水码、音码、形码和音形结合码四种。流水码：没有重码。例如电报码、国际码、区位码。音码：重码率很高。例如微软拼音、智能ABC和紫光输入法等。形码：重码率极低。例如五笔字型码、大众码等。音形码：重码率介于音码和形码之间。例如自然码、首尾码。 B汉字交换码（也叫国标码）l 用连续的两个字节（16个二进制位）来表示一个汉字。l 现在通用的汉字交换码为GB2312-80信息交换用汉字编码字符集基本集，简称国标码。l 国际码收录了6763个汉字以及682个符号，共7445个字符。l 汉字交换码的问题：国标码GB2312不能直接在计算机中使用，因为它没有考虑与基本的信息交换代码ASCII码的冲突。比如，“大”的国标码是3473H，与字符组合“4S”的ASCII码的冲突。 C汉字机内码 为了能区分汉子与ASCII码，在计算机内部把交换码（国标码）两