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1、高一信息科技 统一模块 提要第 1 章 信息与信息技术1.1 信息概念1.1.1 香农认为，“信息是能够用来消除不确定的东西”.信息与物质、能量共同构成了人类社会赖以生存和发展的三大资源.1.1.2 信息有以下几个特征传载性：信息的传载性是指信息可以传递，并且在传递中必须依附于某种载体.共享性：信息可以被共同分享.可处理性：信息是可以被处理的.时效性：信息只有既准确又及时，才具有价值.1.2 信息与数字化1.2.1 数制及数制转换，详细内容请见书 P6-P8.1.2.2 信息编码ASCII 码（ 美国信息交换标准码）是计算机中普遍采用的字符编码，用 7 位二进制数表示一个字符，共可表示 27=
2、128 种不同字符.计算机中用 8 位二进制数即 1 字节表示一个字符，最高位为 0.ASCII 码不一定必须用二进制表示.ASCII 码的大小比较：数字大写字母小写字母，字符类型相同时，按照其排列顺序（09，英文字母表）排列在后面的比排列在前面的大.字符串的大小比较，比较每个字符串的第一个字符的 ASCII 码，ASCII 码大的则该字符串大.若第一个字符相同就继续比较第二个字符，依此类推，直到比较出大小为止.若出现空位时，空位比任何字符都小.汉字编码分为以下几种：输入码：为方便汉字输入而形成的汉字编码称为输入码.不同的输入方法，形成了不同的汉字输入码.常见的有：区位码，音码，形码和音形码.
3、机内码：在计算机内部用来进行汉字的存储、处理的编码叫做机内码或内码.内码是惟一的，由于汉字数量多，所以每个汉字可能占用两个字节、三个字节甚至四个字节来表示.为了与 ACSII 码区分，汉字内码每段（一段是 1 字节即8bit）的最高位都为 “1”.字型码：为显示和打印输出汉字而形成的汉字编码称为字型码.点阵字形分为12 点阵、 16 点阵、24 点阵等，16 点阵意味着此字形用 1616 个像素表示汉字. 点阵字形占用空间大小计算公式是：空间大小字节=点阵横像素位点阵纵像素位8字节/二进制位声音编码声音的编码通过采样和量化两个步骤来实现.每秒钟的采样样本称为采样频率，单位是赫兹 Hz 或者千赫
4、兹 KHz.量化就是把采集到的模拟量值序列转换为一个二进制数序列.一个量化的值用几位二进制数表示，就称该音频为多少位.量化位数越高，所表示声音的动态范围就越广.量化完成后的二进制数序列就是对声音的编码.目前音质最好的是 CD 音频格式和 WAV 格式，最接近上述二者的是 FLAC和 APE 无损格式，MP3 格式和 WMA 格式的音质次之， RA 格式适用于在线播放.WAV 文件计算公式为：文件大小字节= 采样频率赫兹音频位数 位 声道数 个 时间秒8字节/二进制位例 1：有一个 10 分钟无压缩的 16 位立体声波形 WAV 文件，其采样频率是48KHz，其占用空间大小大约为？解：48 00
5、0 赫兹16 位2 个600 秒8 字节/ 二进制位=115 200 000 字节110 兆字节 有关文件大小单位的换算，将在后文提及。图像编码计算机中的图像一般分为两类，即矢量图和位图.矢量图：矢量图是通过数学公式计算获得的，它的数据量较小，优点是无论放大、缩小或是旋转等都不会失真，而缺点是难以表现色彩层次丰富的逼真图像.位图：位图是把一幅图像按照行列分割成许许多多的点，这些点称为像素.例如把一幅图像分成横向 800 个像素点，纵向 600 个像素点，那么这幅图像的像素就是 800600=480 000 个像素.每个像素用多少个二进制数来表示，那么就称这幅图像是多少位.位数决定了图像所含的最
6、大颜色数，位数越多，图像的色彩越丰富，但同时每个像素所占用的空间大小就更大.例如 16 位图可以表现出216=65536 种颜色.位图格式一般有 BMP、TIF 、GIF、JPG.BMP 属于无压缩格式，其文件大小计算公式为：文件大小 字节=图像像素个 颜色位数 位8 字节/二进制位例 2：有一张 16 位 1024x768 的无压缩 BMP 照片，其占用空间大小大约为？解：1024768 个16 位8 字节/ 二进制位= 1 572 864 字节=1.5 兆字节1.2.3 信息的压缩 很多信息经数字化转换后生成的数据量很大，为了尽可能少地占用存储空间，需要对其进行压缩.常见的压缩形式有无损压
7、缩和有损压缩.无损压缩：对压缩后的数据进行还原，还原后的数据与原来的数据完全相同，称为无损压缩.其工作原理是将文件中重复的信息重新编码使文件大小缩小.常见的无损压缩软件有 WinZip 和 WinRAR 等，压缩后所生成的文件称为压缩包.压缩比是指压缩前文件的大小与压缩后的文件大小的比值，例如一个 5MB（兆字节）的文件经无损压缩后的文件大小为 1MB，那么其压缩比是 51=5.文档、程序、工程等文件只能使用无损压缩.有损压缩：图像、视频等数字化后存在大量的冗余信息，损失一些信息并不影响视觉效果，这样的压缩称之为有损压缩.有损压缩后的文件还原后的文件肯定没有原来的精确，但不会造成对原始数据表达
8、的信息产生误解.常见的有损压缩格式有：MP3 音频压缩格式，JPG(JPEG)静态图像压缩格式，MPEG(MPEG1, MPEG2, MPEG2-TS, MPEG4)和 H.264 等属于视频信息压缩格式.1.3 信息技术及发展1.3.1 什么是信息技术信息技术主要是指利用计算机技术和现代通信技术，实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息等的相关技术.感测技术：感测技术就是获取信息的技术.比如：电子体温计、电子血压仪、人脸或指纹识别系统、OCR 字符识别软件等.通信技术：通信技术就是传递信息的技术.如移动通信2G(GSM, CDMA-1X),3G(WCDMA, CDMA-
9、2000, TD-SCDMA)，脑电波等.计算技术：计算技术就是处理信息的技术，包括对信息的编码、运算、判断等.控制技术：控制技术是在对获取的信息进行加工和逻辑判断的基础上作出决策并对操作对象实施控制的技术，比如自动化生产控制技术等.1.3.2 信息处理的过程人们把获取原始信息，对它进行加工处理，使之成为有用信息的过程统称为信息处理，包括对信息的获取、加工、表达、传播、存储、转换和使用等.常用的信息载体有磁盘、光盘、可移动存储设备等.常见的三类信息加工形式有：文本信息、表格信息和多媒体信息.为便于信息交流，信息表达要规范化.信息从输入到输出的过程有：输入存储处理输出或收集存储加工发布1.3.3
10、 信息技术的发展第一次革命：大约 50 00030 000 年前，人类产生了语言.第二次革命：约 5 000 年以前，人类发明了文字，可以使信息更长久地保存下来.第三次革命：纸的发明和印刷术使信息的传递、保存更为便捷.第四次革命：19、20 世纪的电信革命，推动了现代意义上的信息技术发展.第五次革命：1946 年，人类成功研制了世界上第一台计算机 ENIAC.第 2 章 信息技术工具 计算机2.1 计算机硬件系统2.1.1 计算机的硬件组成著名科学家冯诺依曼提出了建议： 计算机应采用二进制运算；程序可以像数据那样存放在存储器中，由计算机自动控制进行.遵循这种结构的计算机称为冯 诺依曼体系结构计
11、算机. 具有冯 诺依曼体系结构的计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五个逻辑部件组成；在计算机内部采用二进制编码的形式表示数据和指令.让计算机执行某个操作的命令，称为指令.为解决一个问题而设计的指令序列，称为程序.运算器和控制器合称为中央处理器（CPU）. 存储器通常分为 内存储器（内存）和外存储器（外存）.输入设备负责信息输入，输出设备用于输出运算结果.输入、输出设备又称 I/O 设备或外部设备 .有时，人们将运算器、控制器和内存储器合称为内设，而外存储器、输入输出设备合称为外设.计算机中各类信息通过总线流向计算机硬件的五大部件.总线就是用来把硬件系统的五大部件连接起来.依据
12、总线上传递信息的不同，总线可分为数据总线、地址总线和控制总线三种.数据总线用于传递数据信息，地址总线用于传递地址信息，控制总线用于传递控制信号.外部信息输入到计算机内和计算机内部信息的输出，都需要由 I/O 接口完成.2.1.2 微型计算机基本配置主板：大多数电子器件，包括 CPU、存储器等都安装在主板上 .主板的性能影响着整个计算机的性能.CPU：CPU 是整台计算机的核心部件，包括运算器和控制器，目前采用超大规模集成电路制成.衡量 CPU CPU：的性能指标主要有：主频（时钟频率），字长（32 位或 64 位等）和 高速缓存（一级、二级和三级等）存储器：存储器分为内存储器和外存储器两类.内
13、存储器：内存储器分为只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）.它们的读取速度与外存储器相比快得多.只读存储器中的数据一般是厂家预先写入的，包括系统引导信息等，其特点是只能读取不能修改其中的数据，断电后数据不会丢失.而随机存取存储器则用于系统运行时存放读取的文件和程序.外存储器中的文件读取时先是载入到内存中，然后再由 CPU 读取.随机存储器容量有 512MB，1GB，2GB 等，存放在其中的数据在断电后会立即丢失，所以未保存在外存储器中的工作文件在来电后无法恢复.外存储器：外存储器种类很多，包括硬盘、软盘、光盘（CD 或 DVD）以及其他可移动磁盘（包括俗称的“U 盘”）.外存储器的读写
14、速度比内存储器慢得多，但其容量比内存储器大的多，比如机械硬盘的容量一般为 320GB 等.外存储器中的内容在断电后依然保存.衡量机械硬盘的标准有：转速（如 7200 转，5400rpm(revolutions per minute)），存储容量（320GB 等）和缓存容量.计算机中文件大小的单位换算如下：1 字节(B)=8 二进制位(bit)1 千字节(KB)=2 10 字节(B)=1 024 字节(B)1 兆字节(MB)=2 10 千字节(KB)=1 024 千字节(KB)1 吉字节(GB)=2 10 兆字节(MB)=1 024 兆字节(MB)1 太字节(TB)=2 10 吉字节(GB)=1
15、 024 吉字节(GB)输入、输出设备常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等；常用的输出设备有显示器、打印机、音响、绘图仪等.有些外部设备需要在主板上安装相应的适配器后才能使用，例如，显示器必须通过显卡与主板连接，才能正常工作.多媒体电脑是指具有处理多媒体信息能力的计算机系统.一般意义上，我们目前使用的计算机大多是多媒体电脑.2.2 计算机软件系统没有安装任何软件的计算机称为“裸机”.2.2.1 软件系统分为系统软件、应用软件和支撑软件.系统软件：包括操作系统（Windows，Mac OS，Unix，Linux 等）、语言处理软件（VB，VC+等）和数据库管理系统.应用软件：应用软件是为
16、完成某种应用或解决某类问题而编制的专用软件.常见的应用软件有：办公软件：Microsoft Office ，WPS 套件等多媒体制作和播放应用软件：图像编辑软件 Photoshop，视频编辑软件 Premiere Pro，媒体播放软件 Media Player 等.网络应用软件：如浏览器 IE, Firefox、电子邮件客户端软件Outlook、网页制作工具等.管理信息软件：例如学生管理信息系统，人事管理信息系统等.生产过程控制系统：能够实时采集生产过程中的数据样本并及时发出控制指令的软件.支撑软件：又被称为软件开发环境，比如 Visual Studio.Net，Android SDK 等.大多数的软件都是商业软件，用户需要付费后才能使用.然而，下列三种软件可以免费获得.公用软件：公用软件是没有版权的软件，可以随意复制，随意使用，不必付费.共享
