第1章信息技术基础

1.3.1 计算机中的数制
• 1.基数 • 在一种数制中，只能使用一组 固定的数字符号来表示数目的大小 ，这种数字符号被称为该数制的数 码。每种数制中数码的个数称为该 数制的基数。 • 2.进制 • 在数制中有一个规则，就是N进 制一定是“逢N进一”。
1.3.1 计算机中的数制
• 3. 位权值 • 每一种进制都有固定的数目的 计数符号。不同位置上的数字所代 表的值是确定的，这个固定位置上 的值通常称为位权，简称权。各进 位制中位权的值恰巧是基数的若干 次幂。某一位数码代表的数值的大 小是该位数码与位权的乘积。
1.1.3 信息技术的概念、特点
• 2.信息技术的特点 • （1）数学化 • （2）网络化 • （3）高速化 • （4）智能化 • （5）个人化
1.1.4 信息技术的体系及其社会作用
• 1.信息技术的体系 • （1）主体层次 ①信息存储技术； ②信息处理技术； ③信息传输技术； ④信息控制技术； • （2）应用层次 • （3）外围层次
• 常用计数制的基数和数码
进制
基数
数码符号
二进制
2
0、1
八进制
8
0、1、2、3、4、5、6、7
十进制
10
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9
十六进制
16
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、 A、B、C、D、E、F
1.3.1 计算机中的数制
• 为了满足不同的运算要求，各进
制之间可以相互转换。常用计数 十进制 二进制 八进制 十六进制 十进制 二进制 八进制 十六进制
1.2.2 计算机硬件系统
• （2）控制器（Control Unit） • 控制器是整个计算机系统的控 制中心，它指挥计算机各部分协调 地工作，保证计算机按照预先规定 的目标和步骤有条不紊地进行操作 及处理。通常把控制器与运算器合 称为中央处理器，简称CPU（ Central Processing Unit-CPU） 。
第1章信息技术基础
2020年7月23日星期四
第一章 信息技术基础
1.1 信息技术基本知识
1.1.1 信息的概念、特征和分类
• 1.信息的基本概念和解释 • 信息目前还未有一个比较确切 、统一的定义，影响较大的有以下 几种： • （1）信息是不确定性的减少或 消除； • （2）信息是控制系统进行调节 活动时，与外界相互作用、相互交 换的内容；
1.2.2 计算机硬件系统
• 计算机硬件系统是指构成计算
机系统和输入各设备种物存理储设器 备的输出总设备和。如
图所示： 运算器
控制器
控制流
数据流
1.2.2 计算机硬件系统
• （1）运算器 • 运算器也称算术逻辑单元（ Arithmetical and Logical Unit） 运算器的主要功能是对数据进行各 种运算。这些运算除了常规的加、 减、乘、除等基本的算术运算之外 ，还包括能进行“逻辑判断”的逻 辑处理能力，即“与”、“或”、 “非”这样的基本逻辑运算以及数
1.2.3 计算机软件系统
单用户操作系统
操作系统 多用户操作系统
网络操作系统
汇编程序
系统软件 语言处理程序
解释程序 编译程序
数据库管理系统
诊断与维护程序
工具软件
调试程序 编辑程序
应用软件 装配链接程序 应用软件 用户程序
软件系统
1.2.4 计算机工作原理
存储器中存储的一系列指令
开始 程序
指令1 指令2
1978~现在 超大规模集成电路 100 000 000
1.2.9 计算机的发展趋势
• 1.微型化 • 2.巨型化 • 3.网络化 • 4.智能化 • 5.多媒体技术 • 6.非冯诺依曼体系结构的计算机
1.3 信息的表示及编码基础知识
1.3.1 计算机中的数制
• 用一组默认的数字和一套统一 的规则来表示数据的方法称为数制 。数制有进位与非进位数制之分。 按照进位方式计数的数制叫进位计 数制。 • 进位计数制涉及基数与各数的 位权。
1.3.1 计算机中的数制
• 4.计算机常用的数制 • 计算机科学中经常使用十进制 、二进制、八进制和十六进制。但 在计算机内部，不管什么样的数都 使用二进制编码形式来表示，因为 我们的计算机能直接识别的只有二 进制数。 • 使用二进制的原因： • （1）物理上容易实现
1.3.1 计算机中的数制
1.2.2 计算机硬件系统
• （3）存储器（Memory unit） • 存储器的主要功能是存储程序 和各种数据信息，并能在计算机运 行过程中高速、自动地完成程序或 数据的存取。存储器分为内存储器 和外存储器两类。内存储器也称为 内存，外存储器也称为外存。
1.2.2 计算机硬件系统
• （4） 输入设备(Input device) • 用来向计算机输入各种原始数 据和程序的设备叫输入设备。输 入设备把各种形式的信息，如数 字、文字、图像等转换为数字形 式的“编码”，即计算机能够识 别的用1和0表示的二进制代码（ 实际上是电信号），并把它们“ 输入”（INPUT）到计算机内存
； • 体积，功耗显著减小，可靠性大
大提高； • 出现向大型和小型化两极发展趋
势；
1.2.8 计算机的发展阶段
• 第四代计算机（1971至今）， 其基本特征：
• 中、大及超大规模集成电路 (VLSI)成为计算机的主要器件；
• 运算速度从MIPS级提高到GIPS 级乃至TIPS级；
• 采用了多机并行处理与网络化技 术；
1.1.5 信息化与信息化社会
• 信息化社会的基本特征如下： • （1）信息、知识和科技成为社
会发展的决定力量； • （2）信息技术、信息产业、信
息经济日益成为科技、经济、社 会发展的主导因素； • （3）信息劳动者、脑力劳动者 、知识分子的作用日益增大； • （4）信息网络成为社会发展的
1.1.5 信息化与信息化社会
1.1.4 信息技术的体系及其社会作用
• 2.信息技术的社会作用及影响 • 信息技术对人类社会的作用和 影响是广泛而深刻的，主要体现在 科研、经济、管理、教育、文化、 思维、生活、政府等方面。信息技 术在给人类社会带来巨大促进的同 时，也给社会带来一些负面影响， 主要表现在信息泛滥、信息污染、 信息病毒、信息犯罪、信息渗透等
• （1）通信产业迅猛发展。 • （2）计算机产业持续增长，规
模不断扩大。 • （3）信息化应用迅速扩展，“
金字系列”工程先后起步，有的 已经有成效，取得实质性进展。 • （4）计算机网络应用迅速普及
1.2 计算机基础知识
1.2.1 计算机系统组成
• 冯·诺依曼“存储程序”计算机 方案的要点：
• （1）采用二进制的形式表示数 据和指令；
• （2）将指令和数据存放在存储 器中；
• （3）由控制器、运算器、存储 器、输入设备和输出设备五大部 分组成。
1.2.1 计算机系统组成
• 其中核心工作原理是“顺序存 储”和“程序控制”，就是通常所 说的“顺序存储程序”的概念。我 们把按照这一原理设计的计算机统 称为“冯·诺依曼型计算机”。 • 冯·诺依曼型计算机系统由硬件 系统和软件系统两大部分组成。
• 系统软件的发展正向工程化及智
1.2.8 计算机的发展阶段
• 元器件技术对计算机更新换代的
代
时间
硬件技术
速度（次/秒）
影响 一
1946~1957 电子管
40 000
二
1958~1964 晶体管
200 000
三
1965~1971 中小规模集成电路 1000 000
四
1972~1977 大规模集成电路 10 000 000
1.2.2 计算机硬件系统
• （5） 输出设备(Output device) • 从计算机输出各类数据的设备 叫做输出设备。输出设备把计算机 加工处理的结果（仍然是数字形式 的编码）变换为人或其它设备所能 接收和识别的信息形式如文字、数 字、图形、声音、电压等。常用的 输出设备有显示器、打印机、绘图
态信息 • （4）按外化结果分：记录信息
和无记录信息
1.1.2 信息在现代社会中的作用
• 1.认知作用 • 2.管理作用 • 3.控制作用 • 4.交流作用 • 5.娱乐作用
1.1.3 信息技术的概念、特点
• 1.信息技术的概念 • 信息技术就是能够提高或扩展 人类信息能力的方法和手段，主要 指完成信息的生产、获取、检索、 识别、变换、处理、控制、分析、 显示及利用技术。
指令格式
操作码（地址操码作数 ）
…
结束
指令n
指令周期
取出指令 取 指令译码 指
操作数读出 （地址码 指令）执行
执 指
1.2.5 计算机的分类
• 1.个人计算机 • 2.工作站 • 3.小型计算机 • 4.主机 • 5.小巨型计算机 • 6.巨型计算机
1.2.6 计算机的特点
• 1.运算速度快 • 2.计算精度高 • 3.记忆能力强 • 4.复杂的逻辑判断能力 • 5.具有执行程序的能力
1.1.1 信息的概念、特征和分类
• 2.信息的特征 • （1）社会性 • （2）传载性 • （3）不灭性 • （4）共享性 • （5）时效性 • （6）能动性
1.1.1 信息的概念、特征和分类
• 3.信息的分类 • （1）按内容分：社会信息与非
社会信息 • （2）按存在形式分：内储信息
和外化信息 • （3）按状态分：动态信息和静
1ห้องสมุดไป่ตู้2.8 计算机的发展阶段
• 第一代计算机（1946～1958） ，其基本特征：
• 以电子管为基本电子器件； • 使用机器语言和汇编语言； • 应用领域主要为科学计算； • 运算速度每秒几千～几万次； • 体积大，功耗大，价格昂贵且可
靠性差。
1.2.8 计算机的发展阶段
• 第二代计算机（1958～1964） ，其基本特征：
1.1.5 信息化与信息化社会
• 1.信息化 • 信息化是指在国民经济各部门 和社会活动各领域普遍地、大量地 采用现代信息技术，从而大大提高 社会劳动生产率、工作效率、学习 效率、创造能力和生活质量的过程 ，也是培养和发展一代全新的高度 发展的社会生产力的过程。
1.1.5 信息化与信息化社会
• 2.信息化社会及其主要特征 • 信息化社会，主要包括四个方 面，即社会的信息化、工厂的信息 化、办公自动化和家庭自动化。
• 5000次加法/秒；体重约30吨
• 占地170m2 ；18800只电子管
• 1500个继电器；功率150KW。
1.2.8 计算机的发展阶段
• 从第一台计算机的诞生到现在 计算机的发展经历了4个阶段，习 惯上称为4代。 • 第一代 计算机46~50年代末 • 第二代 50年代末~60年代初 • 第三代 60年代中期~70年代 初 • 第四代 70年代中期以后
• 晶体管取代电子管； • 软件技术上出现算法语言及操作
系统； • 应用领域从科学计算扩展到数据
处理； • 运算速度每秒几万～几十万次； • 体积缩小，功耗降低，可靠性提
1.2.8 计算机的发展阶段
• 第三代计算机（1964～1971） ，其基本特征：
• 采用集成电路； • 运算速度每秒几十万～几百万次
8
17 10001 21
11
1.3.1 计算机中的数制
• 5.书写规则 • 为了区分各种计数制采用如下书 写方法： • （1）在数字后面加写相应的英 文字母作为标识 • B（Binary）——表示二进制数 ，如二进制的100可写成100B； • O（Octonary）——表示八进制 数，如八进制的100可写成100O；
• 3.我国信息化的建设 • 1984年 邓小平“开发信息资源
，服务四化建设”。 • 1990年 江泽民“四个现化无一
不和电子信息有紧密联系，要把 信息化提到战略地位上来，要把 信息化列为国民经济的重要方针 。” • 1991年 建立了国家经济信息化
1.1.5 信息化与信息化社会
• 当前我国信息化建设已取得很大 的成绩，如：
0
0
0
0
9
1001 11
9
1
1
1
1
10 1010 12
A
制2 的1表0 示方2 法如2 下表11： 1011 13
B
3
11
3
3
12 1100 14
C
4
100
4
4
13 1101 15
D
5
101
5
5
14 1110 16
E
6
110
6
6
15 1111 17
F
7
111
7
7
16 10000 20
10
8
1000 10
1.2.7 计算机的主要应用领域
• 1.科学计算 • 2.信息处理 • 3.过程控制 • 4.计算机辅助工程 如：CAD＼
CAM＼CAT＼CAE＼CIMS＼ CAI • 5.人工智能 • 6.网络应用
1.2.8 计算机的发展阶段
• 第一台电子计算机（ENIAC） 于1946年，在美国宾夕法尼亚大 学研制成功。 • ENICA基本概况：