粵教版(2019)高中信息技術(shù)必修一第一章-數(shù)據(jù)與信息

教師：XXX第1章數(shù)據(jù)與信息1、數(shù)據(jù)的基本概念2、數(shù)據(jù)的基本特征3、模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)4、編碼的基本方式5、信息的概念6、信息的基本特征本章主要內(nèi)容第1章數(shù)據(jù)與信息2本章學(xué)習(xí)知識(shí)地圖第1章數(shù)據(jù)與信息3信息技術(shù)涵蓋了獲取、表示、傳輸、存儲(chǔ)和加工信息在內(nèi)的各種技術(shù)。數(shù)據(jù)是信息的表示形式，信息是數(shù)據(jù)所表達(dá)的含義，數(shù)據(jù)是具體的物理形式，信息是抽象出來的邏輯意義。本章主要包括數(shù)據(jù)與信息的基礎(chǔ)概念，數(shù)據(jù)與信息的特征，知道數(shù)據(jù)編碼的基本方式，掌握應(yīng)用數(shù)字化工具解決問題。通過本章的學(xué)習(xí)，考生可以對(duì)信息技術(shù)有更深入的了解，為后面的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。前言第1章數(shù)據(jù)與信息41.1數(shù)據(jù)及其特征第1章數(shù)據(jù)與信息5【了解】數(shù)據(jù)的概念數(shù)據(jù)是現(xiàn)實(shí)世界客觀事物的符號(hào)記錄，是信息的載體，是計(jì)算機(jī)加工的對(duì)象。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，數(shù)據(jù)是對(duì)所有輸入計(jì)算機(jī)并被計(jì)算機(jī)識(shí)別、存儲(chǔ)和處理的符號(hào)的總稱，是聯(lián)系現(xiàn)實(shí)世界和計(jì)算機(jī)世界的途徑。數(shù)據(jù)符號(hào)：包括圖形、圖像、視頻、音頻、文本（文字、數(shù)字、數(shù)值、字符）等數(shù)值性和非數(shù)值性符號(hào)。二進(jìn)制：計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)用兩個(gè)不同的符號(hào)0和1來表示。如數(shù)字“180”在計(jì)算機(jī)中表示為10110100，字符“cm”在計(jì)算機(jī)中表示為0110001101101101。1.1.1數(shù)據(jù)6第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)及其特征【例】下列不能用作存儲(chǔ)容量單位的是（）。A、ByteB、GBC、MIPSD、KB【解析】本題考核的是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的單位。位（bit，又稱比特）是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的最小單位。存儲(chǔ)器中所包含存儲(chǔ)單元的數(shù)量稱為存儲(chǔ)容量，其計(jì)量基本單位是字節(jié)（Byte，B），8個(gè)二進(jìn)制位稱為1個(gè)字節(jié)。此外，還有KB、MB、GB、TB等。MIPS，MillionInstructionPerSecond，計(jì)算機(jī)每秒鐘執(zhí)行的百萬(wàn)指令數(shù)，是衡量計(jì)算機(jī)速度的指標(biāo)?！敬鸢浮緾1.1.1數(shù)據(jù)7第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)及其特征【了解】數(shù)據(jù)記錄方式發(fā)展的基本歷程數(shù)據(jù)記錄方式發(fā)展的基本歷程從語(yǔ)言的產(chǎn)生應(yīng)用、文字的發(fā)明和使用、印刷術(shù)和造紙術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用、電報(bào)、電話、廣播等電信技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用、電子計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通信技術(shù)的應(yīng)用。1.1.1數(shù)據(jù)8第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)及其特征

【理解】數(shù)據(jù)采集的基本方法和過程

數(shù)據(jù)采集的基本方法可以通過事物本身觀察、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、體驗(yàn)，也可以聽講座、請(qǐng)教專家、討論、網(wǎng)上交流、問卷調(diào)查，還可以閱讀專刊、收聽廣播、收看電視、檢索光盤、觀看電子音像制品、搜索網(wǎng)頁(yè)。

數(shù)據(jù)采集的過程：確定需求、確定來源、采集數(shù)據(jù)、保存數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)采集的一般工具：掃描儀、攝像機(jī)、照相機(jī)、錄音設(shè)備和計(jì)算機(jī)等。1.1.1數(shù)據(jù)9第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)及其特征

【理解】數(shù)據(jù)的基本特征在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，數(shù)據(jù)具有如下基本特征：（1）二進(jìn)制。在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)以二進(jìn)制的形式存儲(chǔ)、加工。（2）語(yǔ)義性。語(yǔ)義是將數(shù)據(jù)符號(hào)解釋為客觀世界的事物。（3）分散性。數(shù)據(jù)是分散的記錄，分別記錄不同客觀事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。（4）多樣性與感知性。數(shù)據(jù)記錄的形式是多樣的、可看的、可聽的、可感知的，如圖形、圖像、視頻、音頻、文本等。1.1.2數(shù)據(jù)的基本特征10第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)及其特征1.2數(shù)據(jù)編碼第1章數(shù)據(jù)與信息11【了解】信號(hào)的基礎(chǔ)概念信號(hào)是表示消息的物理量。比如：聲、光信號(hào)是人的感官所能識(shí)別和接收的信號(hào)。采用計(jì)算機(jī)完成事物符號(hào)化、數(shù)據(jù)化的過程包含理解、抽象、推理。計(jì)算機(jī)將它們處理轉(zhuǎn)換成0和1組成的二進(jìn)制編碼，進(jìn)而采用基于二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算進(jìn)行處理。1.2.1模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)12第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼【了解】模擬信號(hào)

模擬信號(hào)是指用連續(xù)變化的物理量所表達(dá)的信息。1.2.1模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)13第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼模擬信號(hào)是傳導(dǎo)能量的一種方式，其幅度、頻率或相位隨時(shí)間作連續(xù)變化。常見的模擬信號(hào)應(yīng)用：有線相連的電話和無線發(fā)送的廣播電視?！纠斫狻繑?shù)字信號(hào)

數(shù)字信號(hào)是離散時(shí)間信號(hào)的數(shù)字化表示。其信號(hào)的自變量、因變量都是離散的。1.2.1模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)14第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼在計(jì)算機(jī)中，數(shù)字信號(hào)的大小常用有限位的二進(jìn)制數(shù)表示。常見的數(shù)字信號(hào)應(yīng)用：開關(guān)電路中輸出電壓和電流脈沖的信號(hào)。【理解】模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比1.2.1模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)15第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)模擬信號(hào)簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)保密性差，抗干擾能力弱數(shù)字信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，保密性、可靠性強(qiáng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，占用頻帶寬進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)哪種信號(hào)比較好？模擬信號(hào)，因?yàn)樵谶h(yuǎn)距離傳送時(shí)，為防止信號(hào)畸變，一般采用頻帶傳輸，即將數(shù)字信號(hào)變換成便于在通信線路中傳輸?shù)慕涣餍盘?hào)進(jìn)行傳輸?！纠吭谟?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用MODEM時(shí)，它的功能是()。A、實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的編碼B、把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)C、把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)D、實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換【解析】在遠(yuǎn)距離傳送時(shí)，為防止信號(hào)畸變，一般采用頻帶傳輸，即將數(shù)字信號(hào)變換成便于在通信線路中傳輸?shù)慕涣餍盘?hào)進(jìn)行傳輸。此時(shí)在發(fā)送端由直流變成交流稱為調(diào)制，在接收端由交流變成直流稱為解調(diào)，兼有這兩種功能的裝置稱為調(diào)制解調(diào)器(MODEM)。【答案】D1.2.1模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)16第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼【了解】編碼的概念信號(hào)處理中將文字、圖像、聲音等類型的數(shù)據(jù)，通過編碼將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。【理解】文字編碼文字（字符）編碼是效率相對(duì)較低的編碼方式，有單字節(jié)碼和雙字節(jié)碼兩種。其中，ASCII碼、莫爾斯碼屬于單字節(jié)碼，國(guó)標(biāo)碼（GBK）、統(tǒng)一碼（Unicode）屬于雙字節(jié)碼。1.2.2編碼的基本方式17第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼（1）ASCII碼。用7位二進(jìn)制碼為所有的英文字母（大小寫52個(gè)）、阿拉伯?dāng)?shù)字（10個(gè)）和常用的不可見控制符（33個(gè)）以及標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、運(yùn)算符號(hào)等（33個(gè)）建立了轉(zhuǎn)換碼。英文字母A和a的編碼分別為01000001（十進(jìn)制數(shù)65）和01100001（十進(jìn)制數(shù)97）。1.2.2編碼的基本方式18第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼1.2.2編碼的基本方式19第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼ASCII碼表（2）國(guó)標(biāo)碼。目的為了使每個(gè)漢字有一個(gè)全國(guó)統(tǒng)一的代碼而頒布了漢字編碼的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)漢字有個(gè)二進(jìn)制編碼，叫漢字國(guó)標(biāo)碼。每個(gè)漢字使用2個(gè)字節(jié)，主要分為兩部分：編號(hào)127之前的符號(hào)跟ASCII碼所表示的意義相同，屬于單字節(jié)碼；編號(hào)127之后的符號(hào)統(tǒng)一用兩個(gè)字節(jié)表示，包含了幾乎所有的簡(jiǎn)體中文字（中文編碼高字節(jié)的最高位不為0）。1.2.2編碼的基本方式20第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼國(guó)標(biāo)碼=區(qū)位碼+2020H；機(jī)內(nèi)碼=國(guó)標(biāo)碼+8080H；a.將區(qū)位碼中的區(qū)碼和位碼分別轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)；b.區(qū)位碼的十六進(jìn)制數(shù)+2020H=國(guó)標(biāo)碼；c.國(guó)標(biāo)碼+8080H=機(jī)內(nèi)碼PS：2020H表示的是十六進(jìn)制數(shù)2020。1.2.2編碼的基本方式21第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼【例】：以“大”字為例，它的區(qū)位碼為2083，求國(guó)標(biāo)碼和機(jī)內(nèi)碼?解：20轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)為14，83轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)為53，則區(qū)位碼=1453H；國(guó)標(biāo)碼=1453H+2020H=3473H機(jī)內(nèi)碼=8080H+3473H=B4F3H1.2.2編碼的基本方式22第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼（3）統(tǒng)一碼（Unicode）統(tǒng)一碼，也叫萬(wàn)國(guó)碼、單一碼（Unicode）是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域里的一項(xiàng)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，包括字符集、編碼方案等。Unicode是為了解決傳統(tǒng)的字符編碼方案的局限而產(chǎn)生的，它為每種語(yǔ)言中的每個(gè)字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進(jìn)制編碼，以滿足跨語(yǔ)言、跨平臺(tái)進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換、處理的要求1.2.2編碼的基本方式23第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼【理解】圖像編碼（1）圖像編碼是指在滿足一定保真度的條件下，對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、編碼和壓縮，以較少比特?cái)?shù)表示圖像或圖像中所包含的信息的技術(shù)。（2）位圖，最小單位為光柵點(diǎn)（或稱像素），也叫作點(diǎn)陣圖（或像素圖）。（3）位圖文件所占用的空間，可按以下公式計(jì)算：文件的大小=文件頭+信息頭+顏色表項(xiàng)+圖像分辨率×圖像量化位數(shù)÷8其中，圖像分辨率=圖像x方向的像素?cái)?shù)×圖像y方向的像素?cái)?shù)。因?yàn)槲募^14個(gè)字節(jié)，位圖信息頭40個(gè)字節(jié)，顏色表項(xiàng)占4個(gè)字節(jié)，占用空間相對(duì)較小，很多時(shí)候計(jì)算的位圖大小僅僅指的是數(shù)據(jù)文件的大小。位圖數(shù)據(jù)文件大小=圖像分辨率×圖像量化位數(shù)÷81.2.2編碼的基本方式24第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼【例】有一幅24位的位圖圖像，像素為1024×800。其數(shù)據(jù)文件的大小為位圖數(shù)據(jù)文件大小=1024×800×24÷8=2.34MB若將上述圖像另存為256色位圖圖像，則文件大小為多大？因?yàn)?56=28，所以位圖數(shù)據(jù)文件大小=1024×800×8÷8=0.78MB1.2.2編碼的基本方式25第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼【理解】聲音編碼聲音編碼的三部曲：采樣、量化、編碼。（1）采樣。采樣就是把輸入的模擬信號(hào)按適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔得到各個(gè)時(shí)刻的樣本值，使其轉(zhuǎn)換為時(shí)間上離散、幅度上連續(xù)的脈沖信號(hào)。常用的采樣頻率有三種：44.1kHz、22.05kHz和11.025kHz。（2）量化。量化是把樣值信號(hào)的無限多個(gè)可能的取值，近似地用有限個(gè)數(shù)的數(shù)值來表示。國(guó)標(biāo)聲音量化等級(jí)分為256個(gè)，即28

個(gè)。1.2.2編碼的基本方式26第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼（3）編碼。編碼是將量化后的采樣值用二進(jìn)制數(shù)碼表示，并轉(zhuǎn)換為由二進(jìn)制編碼0和1組成的數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)采樣后可用8位二進(jìn)制數(shù)表示，最高位表示符號(hào)，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1。例如，采樣值48的二進(jìn)制編碼為00110000，-100的二進(jìn)制編碼為11100100。以聲音信息為例，其存儲(chǔ)空間遵循如下公式：聲音存儲(chǔ)空間=采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)×?xí)r間÷8【例】采樣頻率為44.1kHz、量化位數(shù)為16位的立體聲，1秒聲音所需字節(jié)數(shù)為44.1×1000×16×2×1÷8=176.4（KB）。1.2.2編碼的基本方式27第1章數(shù)據(jù)與信息\數(shù)據(jù)編碼1.3信息及其特征第1章數(shù)據(jù)與信息28【了解】信息的概念信息是經(jīng)過加工處理的、具有意義的數(shù)據(jù)。信息是對(duì)客觀世界中各種事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和變化的反映，是客觀事物之間相互聯(lián)系和相互作用的表征。

香農(nóng)：認(rèn)為信息是“用來消除不確定性的東西”，指的是有新內(nèi)容或新知識(shí)的消息。

維納：信息就是信息，不是物質(zhì)，也不是能量。

鐘義信：信息是“事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式，也就是事物內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部聯(lián)系的狀態(tài)和方式”。1.3.1信息29第1章數(shù)據(jù)與信息\信息及其特征信息的概念：信息的載體是實(shí)物，是信息賴以附載的物質(zhì)基礎(chǔ)，即用于記錄、傳輸、積累和保存信息的實(shí)體。利用文字、符號(hào)、聲音、圖形、圖像等形式作為載體，通過各種渠道傳播的信號(hào)、消息、情報(bào)或報(bào)道等內(nèi)容，都可以稱之為信息。1.3.1信息30第1章數(shù)據(jù)與信息\信息及其特征

【了解】信息呈現(xiàn)的基本方法和過程

信息呈現(xiàn)的基本方法：同一種信息內(nèi)容可以采用不同的呈現(xiàn)方式,以滿足信息接收者的實(shí)際需要.最常用的信息呈現(xiàn)方式有：文字、語(yǔ)言、圖形、圖像、聲音和形體動(dòng)作等。1.3.1信息31第1章數(shù)據(jù)與信息\信息及其特征

信息呈現(xiàn)的過程：為了進(jìn)行正常的信息交流,信息呈現(xiàn)要遵照一定的標(biāo)準(zhǔn),以避免引起交流雙方的誤解。比如利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交流時(shí),事先必須對(duì)各類信息制定統(tǒng)一的“編碼“標(biāo)準(zhǔn),使得通過計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)交流信息成為可能。1.3.1信息32第1章數(shù)據(jù)與信息\信息及其特征

【理解】信息的基本特征（1）普遍性。信息不是虛無縹緲的事物，只要有事物運(yùn)動(dòng)，有數(shù)據(jù)存在，就會(huì)有信息存在。信息普遍存在于自然界和人類社會(huì)發(fā)展的始終，可以被人們感知、獲取、傳遞和利用。（2）傳遞性。信息的傳遞打破了時(shí)間和空間的限制。通過衛(wèi)星電視，世界各地的人們足不出戶就能觀賞到精彩的世界杯比賽。1.3.2信息的基本特征33第1章數(shù)據(jù)與信息\信息及其特征（