第一章 信息技术与计算机文化课件

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1、第一章 信息技术与计算机文化,第一章 信息技术与计算机文化,1、21th，人类进入信息(Information)时代,以计算机为核心的信息技术飞速发展 2、信息、物质、能源成为人类社会物质文明的三大要素 3、信息技术成为衡量一个国家科技实力和综合国力的关键技术之一,1.1信息与信息技术,1.1.1信息与技术 1、掌握两个人 （1）控制论创始人：美国数学家维纳 （2）信息论创始人：美国数学家香农 2、信息：在自然界、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 3、数据：存储在某种媒体上可以加以鉴别的符号资料,文字、字母、数字、图形、图像、音频、视频等,数据与符号的关系： （1）符号是

2、数据的形式 （2）同一信息可以用不同的符号表示 （3)数据是信息的具体表现形式，是信息的载体 （4）信息是数据加工后得到的结果，可以影响人类的活动,1.1信息与信息技术,1.1.2信息技术 1、信息技术随着微电子技术、计算机技术、通信技术的发展，围绕信息的.形成的高技术群 2、传感技术、计算机技术、通信技术和网络技术为主导技术，其中关键是计算机技术,1.1信息与信息技术,1.1.3信息社会 1、人类经历了农业社会、工业社会，目前正进入信息社会 2、几次信息革命： （1）语言产生 （2）造纸和印刷术的应用 （3）广播与电视的发明 （4）全球性电话网络的普及,1.1信息与信息技术,3、信息高速公路

3、 90年代开始，建立高速度、大容量、多媒体的信息传输干线，称为“信息高速公路”。以光缆为主干线。,1.1信息与信息技术,1.1.4“计算机文化”的内涵 1、人类长期以来依靠语言、文字和印刷术作为传播信息的主要手段 2、文化最核心的是观念，特别上这些观念所附着的价值观念和价值是文化的核心部分 3、文化是人类行为的社会化，是人类创造功能和创造成果的最高和最普遍的社会形式。,1.1信息与信息技术,1.1.4“计算机文化”的内涵 4、文化的基本属性 （1）广泛性 （2）传递性 （3）教育性 （4）深刻性,1.1信息与信息技术,5、计算机文化 以计算机为核心，集网络文化、信息文化、多媒体文化为一体，。

4、6、几次人类发展里程碑： 语言的产生、文字的使用、印刷术的发明、计算机文化 计算机文化内涵：具有计算机信息处理能力,1.2 计算机技术概述,1.2.1计算机的起源与发展 1、起源 春秋时代算筹 6世纪，算盘，采用十进制 英国查尔斯.巴贝奇提出“通用数字计算机”的设计思想，并设计了差分机，被称为“计算机之父” 1946，美国宾夕法尼亚大学，电子计算机ENIAC投入运行。把人类推向第三次产业革命新纪元,1.2 计算机技术概述,2、发展： 根据采用的主要元器件不同，分为四代,计算机中最基本的元件是芯片,1.2 计算机技术概述,3、我国计算机发展 （1）1956开始研制 （2）1958研制出第一台电子

5、管计算机 （3）1964研制出第一台晶体管计算机 （4）1971集成电路 （5）1983“银河”.“曙光”“深腾”“神威”等高性能计算机,“联想”、“清华同方”、“方正”、“浪潮”等 金怡濂,缺点：原创技术少、核心技术（cpu、操作系统等）少,1.2 计算机技术概述,4、计算机特点： 运算速度快 存储容量大（或存储性）：是计算机区别于其他计算工具的重要特征 通用性强：是计算机能够应用各种领域的基础 工作自动化 精确度高 逻辑判断能力,1.2 计算机技术概述,5、计算机分类,按处理对象,模拟计算机,数字计算机,混合计算机,很少生产,按用途,专业计算机,通用计算机,嵌入式系统,1.2 计算机技术概

6、述,5、计算机分类,按规模,巨型机,大型机,小型机,微型机,工作站,注意：无中型机,主要用于数值计算：主要应用于国民经济和国家安全 的尖端科技领域,主要用于金融、证券等大中企业数据处理或 用作网络服务器,主要用于中小企业、学校等单位的服务器,简称微机，又叫个人计算机（pc）,主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，主要应用于工程设计、动画制作等专业领域,1.2 计算机技术概述,6、计算机应用： 科学计算 科学和工程中的数值计算 科学计算与理论研究、科学实验一起成为当代科学研究的三种主要方法 信息管理 过程控制:实时控制 计算机辅助系统 计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造

7、CAM、计算机辅助教育CBE、计算机辅助教学CAI 、 计算机辅助教学管理CMI 人工智能 计算机网络与通信 翻到p8,1.2 计算机技术概述,7、发展趋势 巨型化 微型化 网格化 智能化,研制巨型计算机的技术水平是衡量一个国家科技和工业水平的重要标志,1.3 计算机中信息的表示,1、数制及其转换,1数的表示 进制：用进位的方法进行计数的数制 十进制：09 二进制：0和1 基R数制：只采用R个基本符号表示数值， 又称R进制，R称为该数制的基数 基10数制：十进制，基数 R = 10 基2数制 ：二进制，基数 R = 2,1.3 进位计数制及其相互转换,人机交流常用的进位计数制： 十进制 (De

8、cimal)、二进制(Binary) 八进制 (Octal)、十六进制 (Hexadecimal) 写法：（1010）2 相当于 1010 B （A7B3）16 相当于 A7B3 H 思考：为什么十六进制中的10到15分别用A到F表示？ （A7B3）16 （ 107113 ）16,人们使用,计算机使用 只认识0和1,便于描述,注意十六进制中10到15的书写方法,二义性,1.3.1 进位计数制及其相互转换,权 数制中每一固定位置对应的单位值，Rn 同一个数字放在不同的位置，代表的数的大小是不同的 如：1 1 1 = 1*102+1*101+1*100 按权展开式：各位的数值乘以权值再相加 【例】

9、八进制数(123.45)8 R=8,不同进位计数制间的转换,1任意进制数（R进制数）与十进制数的相互转换,（1）,例如： （1001.11）2= 123 + 022 + 021 + 120 + 12-1 + 12-2 = 9.75 （A10B.8）16= 10163 + 1162 + 0161 + 11160 + 816-1 = 41 227.5 在不产生歧义时，可以不注明十进制数的进制,不同进位计数制间的转换,（2）,整数转换与小数转换方法不同，需要分别转换 整数部分：除以R取余，直到商为0，将余数倒排； 小数部分：乘以R取整，直到没有小数或达到指定的精度，将整数正排； 将整数和小数部分连接

10、即可。,除基数取余法,乘基数取整法,举例：100.625 D =,2 1 1,2 6 0,2 12 1,2 25 0,2 100 余数,2 50. 0,2 3 0,0 1,0. 625 2 1.250 整数 1 0.250 2 0.500 整数 0 0.500 2 1.000 整数 1 ,B,1100100,. 101,1100100.101,2.二进制、八进制和十六进制之间的转换,以小数点为界，向两边每3位一组,【例】 001 101 011110 010 B 二进制 O 八进制 即： 1101011.110010B=153.62O,3位二进制数可以组合成几个数？,以小数点为界，向两边每4位

11、一组,不同进位计数制间的转换,【例】 3 4 5 6 7 O 八进制 011 100 101 110 111 B 二进制 重新组合： 1110 0101 1101 1100 B 二进制 E 5 . D C H 十六进制 即： 345.67O=E5.DCH,1.3.2 带符号数的表示,1真值和机器数 把二进制数的最高位定义为符号位，0表示正， 1表示负，称为数符，其余位仍表示数值 真值数：机器外部用正、负号表示的数 机器数：在机器内存放的用0、1表示的数 【例】真值数-0101100B，其机器数为10101100B，存放在机器中如下所示。,数符,1.3.2 带符号数的表示,机器数在运算时，若将符

12、号位和数值同时参加运算，则会产生错误的结果。 (1) 原码 与真值形式相似，区别仅仅是在数值位前加了个符号位。,思考：1-1 = ? +0原=0，0000，-0原=1，0000,-2,1.3.2 带符号数的表示,(2) 反码 正数：同原码一样 负数：把原码的数值位变反，即把原码的1变成反码的0，原码的0则变成反码的1，而符号位不变。,思考：1-1= ? +0反=0，0000，-0反=1，1111,-0,(3) 补码 正数：同原码、反码一样 负数：反码加1,1.3.2 带符号数的表示,思考：1-1= ? +0补=0，0000 -0补=0，0000,0,原码、反码、补码总结,在计算机中，带符号数都

13、用补码表示，运算结果也用补码表示 正数的原码、反码、补码三者相同 负数的反码、补码与原码不同，但三者符号位都是1 将负数的反码加1即得到其补码,小数点在计算机中一般通过隐含规定小数点的位置来表示 根据小数点位置是否固定，数据可分为定点表示法和浮点表示法两种。 1定点表示法,1.3.3 定点数与浮点数,举 例：,8位定点纯整数-111B,8位定点纯小数+0.111B,符号位,.,小数点位置,符号位,.,小数点位置,2浮点表示法,为了能表示特大数或特小数，实数采用“浮点数”或称为“科学计数法”来表示。,浮点数,尾数：0.1尾数的绝对值1，最高位为1,阶码：一个带符号的整数,例如：0.235104，

14、则0.235为尾数，4是阶码。,任意二进制规格化浮点数的表示形式为：N=S2j,数的大小范围,数的精度,1.3.3 定点数与浮点数,举 例 1,设字长为16位，其中阶符1位，阶码4位，尾符1位，尾数10位，阶符、阶码、尾符和尾数都用补码表示。要求写出X=-101101.0101B的规格化浮点表示形式。 X写成规格化的浮点真值数： X=-0.10110101012+110 -0.1011010101的定点纯小数补码=10100101011,举 例 2,设阶码用原码表示，尾数用补码表示，求下列浮点机器数的真值。 10010011001的原码=11101100111 真值= -0.110110011

15、12+0010 = -11.01100111B,1.3 计算机中信息的表示,2、信息编码 单位： 位（bit）:计算机存储数据的最小单位 字节（Byte）：1B=8b存储信息的基本单位 1KB=210B,1MB=220B,1GB=230B,1TB=240B 字（Word) 处理数据时，cpu通过数据总线一次存取、加工和传送的数据成为字，计算机部件能同时处理的二进制数据的位数称为字长。一个字由一个或多个字节组成。字长是衡量计算机性能的一个重要指标,通常说的X位计算机就是指的是“字长”,1.3 计算机中信息的表示,2、信息编码 数值表示 在计算机中，所有数值用二进制表示 0表示正，1代表负 用二进

16、制在计算机中的表示叫机器数或机器码，而与之对应的实际数值为真值 复习一下：原码、补码、反码,1.3.1 进位计数制及其相互转换,计算机为什么使用二进制表示数据 （1）物理上容易实现 二进制数码只有0和1，可以方便地使用电子元件的两个不同状态来表示，如电平的高和低 （2）二进制的运算规则简单 有利于简化运算器的结构，提高运算速度 （3）适合逻辑运算 二进制的0和1正好与逻辑代数中的逻辑量0和1吻合 0和1对应假（False）和真（True） （4）工作可靠：二进制数码只有0和1 ，传输和处理不易出错,1.3 计算机中信息的表示,2、信息编码 文字信息的表示 所有的数据，包括数值、文字、声音、图形在计算机中都用二进制表示,1.3 计算机中信息的表示,1）字