大學(xué)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程講義課件

1、大學(xué)信息技術(shù)基礎(chǔ)計算機教研室第一章 信息技術(shù)基礎(chǔ)知識【教學(xué)目的與要求】 了解信息的概念及特征，掌握計算機系統(tǒng)的組成，計算機的特點、應(yīng)用、分類和發(fā)展趨勢,信息的表示、存儲,多媒體的基礎(chǔ)知識，了解信息安全的基礎(chǔ)知識。第一章 信息技術(shù)基礎(chǔ)知識【教學(xué)重點】 1.計算機基礎(chǔ)知識 2.信息表示及編碼基礎(chǔ)知識 3.信息存儲基礎(chǔ)知識【教學(xué)難點】信息表示及編碼基礎(chǔ)知識 第一章 信息技術(shù)基礎(chǔ)知識信息與信息技術(shù)1計算機基礎(chǔ)知識2信息表示及編碼知識3信息存儲的基礎(chǔ)知識4多媒體信息處理15信息安全基礎(chǔ)知識61.1 信息與信息技術(shù)信息的定義（1）信息是不確定性的減少或消除。香農(nóng)（Shannon）1948年（2）信息是控制

2、系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)活動時，與外界相互作用、相互交換的內(nèi)容。維納（NWiener）1950年（3）信息是事物運動的狀態(tài)和狀態(tài)變化的方式。 鐘義信信息在空間中的傳遞被稱為通信。信息在時間上的傳遞被稱為存儲。信息的主要特征真正意義上的信息離不開社會。 社會性不滅性傳載性共享性信息不因為被使用而消失。信息源發(fā)出信息后，自身信息量不減少。信息作為一種資源，在同一時間或不同時間可以共同享用。時效性能動性如果不能反映事物的最新變化狀態(tài)，信息的效用就會降低。 信息的分類 按內(nèi)容分 社會信息與非社會信息 按存在形式分 內(nèi)儲信息和外化信息 按狀態(tài)分 動態(tài)信息和靜態(tài)信息 按外化結(jié)果分 記錄信息和無記錄信息信息的分類 按符

3、號種類 語言信息和非語言信息。 按信息流通方式 可傳遞的和不作傳遞信息。 按信息論方法 未知信息和冗余信息。 按價值觀念 有害信息和無害信息。信息在現(xiàn)代社會中的作用認(rèn)知作用管理作用控制作用交流作用娛樂作用信息技術(shù)信息技術(shù)(簡稱IT)就是能夠提高或擴展人類信息能力的方法和手段的總稱。完成信息產(chǎn)生、獲取、檢索、識別、變換、處理、控制、分析、顯示及利用的技術(shù)。 信息技術(shù)信息技術(shù)的發(fā)展時期古代信息技術(shù)-以人工為主要特征近代信息技術(shù)-以電信為主要特征現(xiàn)代信息技術(shù)-以網(wǎng)絡(luò)為主要特征信息技術(shù)的體系主體層次應(yīng)用層次外圍層次核心部分延伸部分基礎(chǔ)部分 直接地、具體地增強或延長人類信息器官，提高或擴展人類信息能力的

4、技術(shù)，包括信息獲取技術(shù)、信息存儲技術(shù)、信息處理技術(shù)、信息傳輸技術(shù)、信息控制技術(shù)。 指主體層次的信息技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科學(xué)研究、文化教育等各個領(lǐng)域應(yīng)用時生成的具體的實用信息技術(shù)。主要是指與信息技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展相關(guān)的各類技術(shù)。信息化社會的技術(shù)構(gòu)架現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計算機技術(shù)通信技術(shù)電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)信 息 化 社 會信息技術(shù)的特點數(shù)字化中0011 10100011 0101信息技術(shù)的特點網(wǎng)絡(luò)化信息技術(shù)的特點個人化無論何人(who)任何地方（where）任何時候(when)與其他任何人（whom)任何通信（what）信息技術(shù)的特點數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化個人化智能化高速化信息技術(shù)的功能協(xié)同功能醫(yī)生會診信息技術(shù)的功

5、能增效功能天氣預(yù)報信息技術(shù)的功能輔人功能開發(fā)功能協(xié)同功能開發(fā)功能增效功能先導(dǎo)功能信息技術(shù)的影響（積極影響）對科研的影響電子郵件、網(wǎng)上交談交流，提高科研工作效率。對經(jīng)濟的影響如金融無紙化交易，促進票證及時傳輸?shù)取芾淼挠绊懭缣摂M辦公、電子商務(wù)等，加強管理科學(xué)化。信息技術(shù)的影響（積極影響）對教育的影響電化教學(xué)、輔助教學(xué)、遠程教育等，促進教學(xué)改革對文化的影響如電子文化、傳媒文化等。對生活的影響如電子購物、電子金融、電子書刊、遠程醫(yī)療等。信息技術(shù)的影響（積極影響）對科研的影響對經(jīng)濟的影響對管理的影響對教育的影響對文化的影響對思維的影響對思維的影響對政府的影響信息技術(shù)的影響（負(fù)面影響）信息污染信息泛濫

6、信息病毒信息犯罪信息滲透1.2 計算機基礎(chǔ)知識計算機發(fā)展史計算機的發(fā)展ENIAC1642 Blaise Pascal加法器Charles Babbage1822 差分機計算機 時代第一臺計算機第一臺電子計算機（ENIAC）18000個電子管占地170平方米重達30噸耗電150千瓦保存80個字節(jié)5000次加/秒價值40萬美元第一代：電子管計算機（4657)邏輯元件 電子管工作速度 幾千幾萬次秒軟 件 機器語言或匯編語言應(yīng) 用 科學(xué)計算代表機型 ENIAC特 點 體積龐大，運算速度低，成本高計算機發(fā)展階段第二代：晶體管計算機(5864)邏輯元件 晶體管工作速度 幾十萬次秒軟 件 高級算法語言應(yīng) 用

7、 事務(wù)管理及工業(yè)控制代表機型 IBM 7000 系列優(yōu) 點 體積小，壽命長，速度快能耗少，可靠性高計算機發(fā)展階段第三代：集成電路計算機(6470)邏輯元件 中小規(guī)模集成電路（硅）工作速度 幾十萬幾千萬次/秒軟 件 高級算法語言、操作 系統(tǒng)應(yīng) 用 計算、管理及控制代表機型 IBM System /360優(yōu) 點 體積更小、速度更快、能耗更小、壽命更長計算機發(fā)展階段第四代：大規(guī)模集成電路計算機邏輯元件 （超）大規(guī)模集成電路內(nèi) 存 半導(dǎo)體存儲器外 存 磁盤和光盤工作速度 幾百萬幾千萬次秒軟 件 操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件應(yīng) 用 以計算機網(wǎng)絡(luò)為特征微型計算機屬于第四代計算機 IntelPENTIUM計算機發(fā)展階

8、段計算機發(fā)展趨勢巨型化微型化網(wǎng)絡(luò)化智能化多媒體多極化Altair 8800 計算機發(fā)展微型化計算機不再是單一的計算機器，而是一種信息機器，一種個人的信息機器。計算機發(fā)展巨型化超級計算機 運算速度可達每秒幾百億次運算應(yīng)用領(lǐng)域天氣預(yù)報、地震機理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計算的高科技領(lǐng)域。實例1975年世界上第一臺超級計算機“Cray-I”國防科技大學(xué)研制 “銀河1號”、 “銀河2號” 、“銀河3號”CRAY-銀河計算機發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化計算機網(wǎng)絡(luò) 計算機技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展動力 使用遠程資源，共享程序、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶的通訊和合作。 計算機發(fā)展智能化“總有一天

9、，人類會造出一些舉止跟人一樣的沒有靈魂的機械來”。 笛卡爾（1637）第一代機器人機械手（1962年出現(xiàn)）第二代機器人具有“感覺”的機器人第三代機器人裝有啟發(fā)式計算機的“智能機器人”DeepblueGarry Kasparov 計算機的特點 運算速度快每秒幾百億次幾千億次計算精度高可使用足夠多的二進制位 數(shù)來獲得所要求的數(shù)據(jù)精度具有邏輯判斷能力這是區(qū)別于其它任 何機器的一個特點計算機的特點存儲容量大提供大容量的存儲器來存儲程序和數(shù)據(jù)自動化程度高可以按照人們事先編制好的程序自動連續(xù)地進行各種操作 計算機分類按規(guī)模按應(yīng)用按工作原理計算機可從這些方面分類按工作原理分類 分為：電子數(shù)字計算機和電子模擬

10、計算機按應(yīng)用分類 分為：通用計算機和專用計算機計算機分類國外較流行的分法：巨型機、小巨型機、大型機、小型機、工作站和個人計算機（PC）六大類。我國的分法：巨型機、大型機、中型機、小型機、單片機和微型機六大類計算機分類按規(guī)模劃分計算機的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計算(數(shù)值計算) 計算機在處理計算量大、時間性強的數(shù)值計算中尤其表現(xiàn)出巨大威力。傳統(tǒng)領(lǐng)域計算機的應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)處理(非數(shù)值計算) 對大批量的信息進行收集、分類、排序、傳送、存儲以及打印報表和圖形等。在辦公自動化、事務(wù)管理和情報檢索等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。傳統(tǒng)領(lǐng)域計算機的應(yīng)用領(lǐng)域過程控制 在生產(chǎn)過程中對現(xiàn)場數(shù)數(shù)據(jù) 進行巡回檢測并由計算機進行自動調(diào)節(jié)和控制。（工

11、業(yè)自動化及現(xiàn)代化的武器系統(tǒng)等）傳統(tǒng)領(lǐng)域計算機的應(yīng)用領(lǐng)域計算機輔助系統(tǒng) 計算機輔助設(shè)計 Computer Aided Design 利用計算機的圖形功能做各種設(shè)計工作。 計算機輔助制造 Computer Aided Manufacture 利用計算機管理、控制生產(chǎn)設(shè)備及其操作。 計算機輔助教學(xué) Computer Assisted Instruction 利用多媒體計算機的圖、文、聲功能實施教學(xué)現(xiàn)代領(lǐng)域計算機的應(yīng)用領(lǐng)域計算機輔助系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng) Computer Integrated Manufacturing System 計算機輔助測試 Computer Aided Test計算機模擬

12、Computer Simulation現(xiàn)代領(lǐng)域計算機的應(yīng)用領(lǐng)域辦公自動化 OA休閑娛樂人工智能 用計算機來模擬人的智能，包括：模式識別、景物分析、自然語言理解和生成、專家系統(tǒng)、博弈、機器人?，F(xiàn)代領(lǐng)域計算機系統(tǒng)組成與工作原理系統(tǒng)組成工作原理計算機系統(tǒng)組成計算機硬件系統(tǒng)馮.諾依曼提出 “存儲程序” 方案。1. 采用二進制數(shù)的形式表示數(shù)據(jù)和指令。2. 將指令和數(shù)據(jù)存放在存儲器中。3. 由控制器、運算器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5大部分組成計算機。 （外）存儲器（內(nèi)）存儲器中央處理器（CPU）控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)流地 址控制流運算器計算機硬件組成計算機工作原理計算機的兩個基本能力：存儲程序自動

13、執(zhí)行程序 計算機工作原理計算機利用“存儲器”（內(nèi)存）來存放所要執(zhí)行的程序，CPU依次從存儲器中取出程序中的每一條指令，并加以分析和執(zhí)行，直至完成全部指令任務(wù)為止。 計算機軟件系統(tǒng)軟件是微機的靈魂。應(yīng)用軟件各類系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)裸機計算機軟件？軟件系統(tǒng)的分類軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)語言處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件包用戶程序軟件 系統(tǒng)？信息表示及編碼基礎(chǔ)知識計算機信息表示計算機的語言基數(shù) 在一種數(shù)制中，只能使用一組固定大數(shù)字符號表示數(shù)目的大小，這種數(shù)字符號稱為該數(shù)制的數(shù)碼。每種數(shù)制中數(shù)碼的個數(shù)稱為基數(shù)。 二進制基數(shù)：2十進制基數(shù)：10 計算機的語言十進制 12.341101 2100 31

14、0-1 410-2二進制 101.1每一個數(shù)位賦予的值，稱為“權(quán)”，位權(quán)的值等于基數(shù)的若干次冪。位權(quán)值122 021 120 12-1 二進制概念128瓦32瓦64瓦16瓦8瓦4瓦1瓦2瓦11111000信息復(fù)制的精確性運算規(guī)則簡單（R(R+1)/2）電子線路制造計算機成為可能計算機的數(shù)制數(shù) 制基 數(shù)數(shù) 碼二進制20 1八進制80 1 2 3 4 5 6 7十進制100 1 2 3 4 5 6 7 8 9十六進制160 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F計算機常見的數(shù)制數(shù)制基權(quán)表示數(shù)碼特點10，10，10，十進制數(shù)0910逢十進一二進制數(shù)0122，2，2，逢二進一八進制

15、數(shù)0788，8，8，逢八進一十六進制數(shù)09,AF,af1616，16，16，逢十六進一十進制：4956= 410+910 +510+610二進制：1011=12+02 +12+12十六進制：81AE=816+116 +1016+1416八進制：4275=48+28 +78+58計算機的數(shù)制十進制 二進制計算機的數(shù)制5922921427232120(59)10=(111011)21101111 1 1 0 1 1余余余余余余 二進制 八進制 從右向左，每3位一組(不足3位左補0) 八進制 二進制 用3位二進制數(shù)代替每一位八進制數(shù)例 (1101001)2=(001,101,001)2=(151)8

16、例 (246)8=(010,100,110)2=(10100110)2000 0001 1010 2011 3100 4101 5110 6111 7計算機的數(shù)制 二進制 十六進制 從右向左，每4位一組(不足4位左補0)計算機的數(shù)制例 (11010101111101)2 =(0011,0101,0111,1101)2 =(357D)160000 00001 10010 20011 30100 40101 50110 60111 71000 81001 91010 A1011 B1100 C1101 D1110 E1111 F十六進制 二進制 用4位二進制數(shù)代替每一位十六進制數(shù)計算機的數(shù)制例 (

17、4B9E)16 =(0100,1011,1001,1110)2 =(100101110011110)20000 00001 10010 20011 30100 40101 50110 60111 71000 81001 91010 A1011 B1100 C1101 D1110 E1111 F字符編碼ASCII碼是美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼。(American Standard Code for Information Interchange)包括09十個數(shù)字，大小寫英文字母及專用符號等95種可打印字符。Computer01000011 01101111 0110110101110000 01110

18、101 0111010001100101 011100107 6 5 4 3 2 1國標(biāo)碼：國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼。國標(biāo)碼采用雙字節(jié)的編碼方式。國標(biāo)碼收入6763個漢字，682個西文字符、圖符，構(gòu)成 9494 的矩陣。（每一行為“區(qū)”，每一列為“位”：國標(biāo)區(qū)位碼）機內(nèi)碼1 國標(biāo)碼第一字節(jié)1 國標(biāo)碼第二字節(jié)輸入碼輸出碼（字形碼）漢字編碼顯示輸出打印輸出機內(nèi)碼向字形碼轉(zhuǎn)換機內(nèi)碼輸入碼向機內(nèi)碼轉(zhuǎn)換字符代碼化（輸入）數(shù)字碼拼音碼字形碼漢字編碼數(shù)的編碼 計算機中的數(shù)據(jù)都以二進制形式表示，這個二進制數(shù)稱作“機器數(shù)”。 機器數(shù)相關(guān)因素“范圍”、“符號”、“小數(shù)點位”數(shù)的編碼機器數(shù)的范圍：由硬件（CPU中

19、的寄存器）決定。機器數(shù)的符號：機器數(shù)最高位為符號位。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0符號位小數(shù)點位數(shù)的編碼定點數(shù)：小數(shù)點位置不變浮點數(shù)：用科學(xué)計數(shù)法表示階符階碼尾符尾數(shù)1.4 信息存儲的基礎(chǔ)知識文件系統(tǒng)計算機的信息存儲概念文件：存放在某種外部存儲介質(zhì)（軟盤、硬盤、光盤）、具有名字的一組相關(guān)信息的有序集合。 文件名由主文件名和擴展名兩部分組成，且兩部分之間用圓點“.”分隔，其一般格式是：.擴展名計算機的信息存儲 文件系統(tǒng)的特點所有的磁盤文件都是按磁盤存放的每一磁盤都有一個惟一的根結(jié)點在根結(jié)點下可存放文件或文件夾（目錄）每個文件夾（目錄）下可存放文件或文件夾文件是層次結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)的

20、末端多媒體信息處理多媒體技術(shù)集文字、聲音、圖形、圖象、事像及計算機技術(shù)于一體的綜合技術(shù)。多媒體信息處理媒體感覺媒體語言、聲音、音樂、圖形、圖象、文字等。表示媒體將感覺媒體數(shù)字化，如語言編碼、文本編碼、數(shù)字編碼表現(xiàn)媒體感覺媒體與計算機之間的界面，如鍵盤、打印機等多媒體信息處理媒體存儲媒體磁盤、磁帶、光盤、半導(dǎo)體材料等。傳輸媒體雙絞電纜、同軸電纜、光纖電纜、微波、紅外線等。多媒體信息處理集成性交互性數(shù)字化多媒體多媒體計算機計算機領(lǐng)域中的感覺媒體對多媒體進行綜合處理的計算機多媒體信息處理媒體元素文本圖形、靜態(tài)圖象視頻音頻動畫多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)大容量光盤存儲技術(shù)多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)超大規(guī)模

21、集成電路制造技術(shù)多媒體的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域電子出版技術(shù)多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)可視通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)虛擬顯示技術(shù)多媒體的應(yīng)用市場領(lǐng)域娛樂與家庭教育與培訓(xùn)辦公與協(xié)作電子商務(wù)信息安全我的東西丟失了！信息安全信息安全的基本特征完整性可用性保密性可控性信息安全信息安全實體安全計算機設(shè)備、設(shè)施等信息資產(chǎn)安全文件、程序、數(shù)據(jù)等人員安全使用人員安全意識等運行安全一套安全措施信息安全機制與安全服務(wù)安全機制加密機制數(shù)字簽名訪問控制信息安全機制與安全服務(wù)安全機制數(shù)據(jù)完整認(rèn)證交換路由控制公證機制信息安全機制與安全服務(wù)安全服務(wù)對象認(rèn)證訪問控制數(shù)據(jù)保密數(shù)據(jù)完整抗抵賴性網(wǎng)絡(luò)黑客與防火墻黑客（Hack）利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、非法侵入、干擾、破壞他人的計算機系統(tǒng)，或擅自操作、使用、竊取他人計算機資源，對網(wǎng)絡(luò)實體安全具有不同程度的威脅性和危害習(xí)慣的人。網(wǎng)絡(luò)黑客與防火墻防火墻內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(Intranet)外部網(wǎng)絡(luò)(In