信息技術(shù)基礎(chǔ)課件

1、31 七月 2022第1章信息技術(shù)基礎(chǔ)第一章 信息技術(shù)基礎(chǔ)1.1 信息技術(shù)基本知識1.1.1 信息的概念、特征和分類1.信息的基本概念和解釋信息目前還未有一個比較確切、統(tǒng)一的定義，影響較大的有以下幾種：（1）信息是不確定性的減少或消除；（2）信息是控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)活動時，與外界相互作用、相互交換的內(nèi)容；（3）信息是事物運(yùn)動的狀態(tài)和狀態(tài)變化的方式。1.1.1 信息的概念、特征和分類2.信息的特征（1）社會性（2）傳載性（3）不滅性（4）共享性（5）時效性（6）能動性1.1.1 信息的概念、特征和分類3.信息的分類（1）按內(nèi)容分：社會信息與非社會信息（2）按存在形式分：內(nèi)儲信息和外化信息（3）按狀

2、態(tài)分：動態(tài)信息和靜態(tài)信息（4）按外化結(jié)果分：記錄信息和無記錄信息（5）按符號種類分：語言信息和非語言信息（6）按信息流通方式分：可傳遞的信息和不可傳遞的信息（7）按信息論方法分：未知信息和冗余信息（8）按價值觀念分：有害信息和無害信息1.1.2 信息在現(xiàn)代社會中的作用1.認(rèn)知作用2.管理作用3.控制作用4.交流作用5.娛樂作用1.1.3 信息技術(shù)的概念、特點1.信息技術(shù)的概念信息技術(shù)就是能夠提高或擴(kuò)展人類信息能力的方法和手段，主要指完成信息的生產(chǎn)、獲取、檢索、識別、變換、處理、控制、分析、顯示及利用技術(shù)。1.1.3 信息技術(shù)的概念、特點2.信息技術(shù)的特點 （1）數(shù)學(xué)化（2）網(wǎng)絡(luò)化（3）高速化（

3、4）智能化（5）個人化1.1.4 信息技術(shù)的體系及其社會作用1.信息技術(shù)的體系（1）主體層次信息存儲技術(shù)；信息處理技術(shù)；信息傳輸技術(shù)；信息控制技術(shù)；（2）應(yīng)用層次（3）外圍層次1.1.4 信息技術(shù)的體系及其社會作用2.信息技術(shù)的社會作用及影響信息技術(shù)對人類社會的作用和影響是廣泛而深刻的，主要體現(xiàn)在科研、經(jīng)濟(jì)、管理、教育、文化、思維、生活、政府等方面。信息技術(shù)在給人類社會帶來巨大促進(jìn)的同時，也給社會帶來一些負(fù)面影響，主要表現(xiàn)在信息泛濫、信息污染、信息病毒、信息犯罪、信息滲透等方面。1.1.5 信息化與信息化社會1.信息化信息化是指在國民經(jīng)濟(jì)各部門和社會活動各領(lǐng)域普遍地、大量地采用現(xiàn)代信息技術(shù)，從

4、而大大提高社會勞動生產(chǎn)率、工作效率、學(xué)習(xí)效率、創(chuàng)造能力和生活質(zhì)量的過程，也是培養(yǎng)和發(fā)展一代全新的高度發(fā)展的社會生產(chǎn)力的過程。1.1.5 信息化與信息化社會2.信息化社會及其主要特征信息化社會，主要包括四個方面，即社會的信息化、工廠的信息化、辦公自動化和家庭自動化。1.1.5 信息化與信息化社會信息化社會的基本特征如下：（1）信息、知識和科技成為社會發(fā)展的決定力量；（2）信息技術(shù)、信息產(chǎn)業(yè)、信息經(jīng)濟(jì)日益成為科技、經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的主導(dǎo)因素；（3）信息勞動者、腦力勞動者、知識分子的作用日益增大；（4）信息網(wǎng)絡(luò)成為社會發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。1.1.5 信息化與信息化社會3.我國信息化的建設(shè)1984年 鄧小平

5、“開發(fā)信息資源，服務(wù)四化建設(shè)”。1990年 江澤民“四個現(xiàn)化無一不和電子信息有緊密聯(lián)系，要把信息化提到戰(zhàn)略地位上來，要把信息化列為國民經(jīng)濟(jì)的重要方針。”1991年 建立了國家經(jīng)濟(jì)信息化聯(lián)度會議制度。1993年 重新組建了電子信息系統(tǒng)推廣辦公室。1996年 成立國務(wù)院信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組。1.1.5 信息化與信息化社會當(dāng)前我國信息化建設(shè)已取得很大的成績，如：（1）通信產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。（2）計算機(jī)產(chǎn)業(yè)持續(xù)增長，規(guī)模不斷擴(kuò)大。（3）信息化應(yīng)用迅速擴(kuò)展，“金字系列”工程先后起步，有的已經(jīng)有成效，取得實質(zhì)性進(jìn)展。（4）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用迅速普及，目前已用有國際Internet出口5個，它們是中國公用計算機(jī)；中國

6、金橋信息網(wǎng)；中國教育和科研計算機(jī)網(wǎng)；中國科技網(wǎng)；中國聯(lián)系互聯(lián)網(wǎng)。（5）廣播電視基礎(chǔ)建設(shè)已經(jīng)形成相當(dāng)規(guī)模。1.2 計算機(jī)基礎(chǔ)知識1.2.1 計算機(jī)系統(tǒng)組成馮諾依曼“存儲程序”計算機(jī)方案的要點：（1）采用二進(jìn)制的形式表示數(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(yùn)算器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成。1.2.1 計算機(jī)系統(tǒng)組成其中核心工作原理是“順序存儲”和“程序控制”，就是通常所說的“順序存儲程序”的概念。我們把按照這一原理設(shè)計的計算機(jī)統(tǒng)稱為“馮諾依曼型計算機(jī)”。馮諾依曼型計算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。1.2.2 計算機(jī)硬件系統(tǒng)計算機(jī)硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計算

7、機(jī)系統(tǒng)和各種物理設(shè)備的總和。如圖所示：輸入設(shè)備存儲器輸出設(shè)備運(yùn)算器控制器控制流數(shù)據(jù)流1.2.2 計算機(jī)硬件系統(tǒng)（1）運(yùn)算器運(yùn)算器也稱算術(shù)邏輯單元（Arithmetical and Logical Unit）運(yùn)算器的主要功能是對數(shù)據(jù)進(jìn)行各種運(yùn)算。這些運(yùn)算除了常規(guī)的加、減、乘、除等基本的算術(shù)運(yùn)算之外，還包括能進(jìn)行“邏輯判斷”的邏輯處理能力，即“與”、“或”、“非”這樣的基本邏輯運(yùn)算以及數(shù)據(jù)的比較、移位等操作。1.2.2 計算機(jī)硬件系統(tǒng)（2）控制器（Control Unit）控制器是整個計算機(jī)系統(tǒng)的控制中心，它指揮計算機(jī)各部分協(xié)調(diào)地工作，保證計算機(jī)按照預(yù)先規(guī)定的目標(biāo)和步驟有條不紊地進(jìn)行操作及處理。通

8、常把控制器與運(yùn)算器合稱為中央處理器，簡稱CPU（Central Processing Unit-CPU）。1.2.2 計算機(jī)硬件系統(tǒng)（3）存儲器（Memory unit） 存儲器的主要功能是存儲程序和各種數(shù)據(jù)信息，并能在計算機(jī)運(yùn)行過程中高速、自動地完成程序或數(shù)據(jù)的存取。存儲器分為內(nèi)存儲器和外存儲器兩類。內(nèi)存儲器也稱為內(nèi)存，外存儲器也稱為外存。1.2.2 計算機(jī)硬件系統(tǒng)（4） 輸入設(shè)備(Input device) 用來向計算機(jī)輸入各種原始數(shù)據(jù)和程序的設(shè)備叫輸入設(shè)備。輸入設(shè)備把各種形式的信息，如數(shù)字、文字、圖像等轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的“編碼”，即計算機(jī)能夠識別的用1和0表示的二進(jìn)制代碼（實際上是電信號）

9、，并把它們“輸入”（INPUT）到計算機(jī)內(nèi)存儲起來。鍵盤是必備的輸入設(shè)備、常用的輸入設(shè)備還有鼠標(biāo)器、圖形輸入板、視頻攝像機(jī)等。 1.2.2 計算機(jī)硬件系統(tǒng)（5） 輸出設(shè)備(Output device) 從計算機(jī)輸出各類數(shù)據(jù)的設(shè)備叫做輸出設(shè)備。輸出設(shè)備把計算機(jī)加工處理的結(jié)果（仍然是數(shù)字形式的編碼）變換為人或其它設(shè)備所能接收和識別的信息形式如文字、數(shù)字、圖形、聲音、電壓等。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。1.2.3 計算機(jī)軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件語言處理程序操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)工具軟件軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件用戶程序單用戶操作系統(tǒng)多用戶操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)匯編程序解釋程序編譯程序診斷與維護(hù)程序

10、調(diào)試程序編輯程序裝配鏈接程序1.2.4 計算機(jī)工作原理開始結(jié)束程序指令1指令2指令n取出指令指令譯碼指令執(zhí)行操作數(shù)讀出（地址碼）取指執(zhí)指操作碼 操作數(shù)指令格式（地址碼）存儲器中存儲的一系列指令指令周期1.2.5 計算機(jī)的分類1.個人計算機(jī)2.工作站3.小型計算機(jī)4.主機(jī)5.小巨型計算機(jī)6.巨型計算機(jī)1.2.6 計算機(jī)的特點1.運(yùn)算速度快2.計算精度高3.記憶能力強(qiáng)4.復(fù)雜的邏輯判斷能力5.具有執(zhí)行程序的能力1.2.7 計算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域1.科學(xué)計算2.信息處理3.過程控制4.計算機(jī)輔助工程 如：CADCAMCATCAECIMSCAI5.人工智能6.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用1.2.8 計算機(jī)的發(fā)展階段 第一臺

11、電子計算機(jī)（ENIAC）于1946年，在美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功。ENICA基本概況：5000次加法/秒；體重約30噸占地170m2 ；18800只電子管1500個繼電器；功率150KW。1.2.8 計算機(jī)的發(fā)展階段從第一臺計算機(jī)的誕生到現(xiàn)在計算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了4個階段，習(xí)慣上稱為4代。第一代 計算機(jī)4650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1.2.8 計算機(jī)的發(fā)展階段第一代計算機(jī)（19461958），其基本特征：以電子管為基本電子器件；使用機(jī)器語言和匯編語言；應(yīng)用領(lǐng)域主要為科學(xué)計算；運(yùn)算速度每秒幾千幾萬次；體積大，功耗大，價格昂貴且可靠性

12、差。1.2.8 計算機(jī)的發(fā)展階段 第二代計算機(jī)（19581964），其基本特征：晶體管取代電子管；軟件技術(shù)上出現(xiàn)算法語言及操作系統(tǒng)；應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計算擴(kuò)展到數(shù)據(jù)處理；運(yùn)算速度每秒幾萬幾十萬次；體積縮小，功耗降低，可靠性提高。1.2.8 計算機(jī)的發(fā)展階段第三代計算機(jī)（19641971），其基本特征：采用集成電路；運(yùn)算速度每秒幾十萬幾百萬次；體積，功耗顯著減小，可靠性大大提高；出現(xiàn)向大型和小型化兩極發(fā)展趨勢；軟件技術(shù)與計算機(jī)外圍設(shè)備發(fā)展迅速；應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。1.2.8 計算機(jī)的發(fā)展階段第四代計算機(jī)（1971至今），其基本特征：中、大及超大規(guī)模集成電路(VLSI)成為計算機(jī)的主要器件；運(yùn)算速度從M

13、IPS級提高到GIPS級乃至TIPS級；采用了多機(jī)并行處理與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)；系統(tǒng)軟件的發(fā)展正向工程化及智能化發(fā)展。1.2.8 計算機(jī)的發(fā)展階段元器件技術(shù)對計算機(jī)更新?lián)Q代的影響代時間硬件技術(shù)速度（次/秒）一19461957電子管40 000二19581964晶體管200 000三19651971中小規(guī)模集成電路1000 000四19721977大規(guī)模集成電路10 000 0001978現(xiàn)在超大規(guī)模集成電路100 000 0001.2.9 計算機(jī)的發(fā)展趨勢1.微型化2.巨型化3.網(wǎng)絡(luò)化4.智能化5.多媒體技術(shù)6.非馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)的計算機(jī)1.3 信息的表示及編碼基礎(chǔ)知識1.3.1 計算機(jī)中的數(shù)制用一組

14、默認(rèn)的數(shù)字和一套統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)據(jù)的方法稱為數(shù)制。數(shù)制有進(jìn)位與非進(jìn)位數(shù)制之分。按照進(jìn)位方式計數(shù)的數(shù)制叫進(jìn)位計數(shù)制。進(jìn)位計數(shù)制涉及基數(shù)與各數(shù)的位權(quán)。1.3.1 計算機(jī)中的數(shù)制1.基數(shù)在一種數(shù)制中，只能使用一組固定的數(shù)字符號來表示數(shù)目的大小，這種數(shù)字符號被稱為該數(shù)制的數(shù)碼。每種數(shù)制中數(shù)碼的個數(shù)稱為該數(shù)制的基數(shù)。2.進(jìn)制在數(shù)制中有一個規(guī)則，就是N進(jìn)制一定是“逢N進(jìn)一”。1.3.1 計算機(jī)中的數(shù)制3. 位權(quán)值每一種進(jìn)制都有固定的數(shù)目的計數(shù)符號。不同位置上的數(shù)字所代表的值是確定的，這個固定位置上的值通常稱為位權(quán)，簡稱權(quán)。各進(jìn)位制中位權(quán)的值恰巧是基數(shù)的若干次冪。某一位數(shù)碼代表的數(shù)值的大小是該位數(shù)碼與位權(quán)

15、的乘積。1.3.1 計算機(jī)中的數(shù)制4.計算機(jī)常用的數(shù)制計算機(jī)科學(xué)中經(jīng)常使用十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制。但在計算機(jī)內(nèi)部，不管什么樣的數(shù)都使用二進(jìn)制編碼形式來表示，因為我們的計算機(jī)能直接識別的只有二進(jìn)制數(shù)。使用二進(jìn)制的原因：（1）物理上容易實現(xiàn)（2）運(yùn)算簡單（3）邏輯計算方便1.3.1 計算機(jī)中的數(shù)制常用計數(shù)制的基數(shù)和數(shù)碼進(jìn)制基數(shù)數(shù)碼符號二進(jìn)制20、1八進(jìn)制80、1、2、3、4、5、6、7十進(jìn)制100、1、2、3、4、5、6、7、8、9十六進(jìn)制160、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F1.3.1 計算機(jī)中的數(shù)制為了滿足不同的運(yùn)算要求，各進(jìn)制之間可以相互轉(zhuǎn)換。常用計數(shù)制

16、的表示方法如下表：十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F7111771610000201081000108171000121111.3.1 計算機(jī)中的數(shù)制5.書寫規(guī)則為了區(qū)分各種計數(shù)制采用如下書寫方法：（1）在數(shù)字后面加寫相應(yīng)的英文字母作為標(biāo)識B（Binary）表示二進(jìn)制數(shù)，如二進(jìn)制的100可寫成100B；O（Octonary）表示八進(jìn)制數(shù)，如八進(jìn)制的100可寫成100O；D（Decim

17、al）表示十進(jìn)制數(shù)，如十進(jìn)制的100寫成100D，一般D可以省略；H（Hexadecimal）表示十六進(jìn)制數(shù)，如十六進(jìn)制的100可寫成100H。1.3.1 計算機(jī)中的數(shù)制（2）在括號外面加數(shù)字下標(biāo)（1101）2表示二進(jìn)制1101（2753）8表示八進(jìn)制2753（3658）10表示十進(jìn)制3658（3EF7）16表示十六進(jìn)制3EF71.3.2 二進(jìn)制的常用單位計算機(jī)中數(shù)據(jù)的常用單位為：位、字節(jié)和字。1、位（bit）：位是計算機(jī)中存儲數(shù)據(jù)的最小單位，指二進(jìn)制數(shù)中的一個位數(shù)，其值是0或1，也稱為比特。計算機(jī)最直接、最基本的操作就是對二進(jìn)制位的操作。2、字節(jié)（byte):字節(jié)簡寫為B，是計算機(jī)用來表示存

18、儲空間大小的最基本的單位，一個字節(jié)包括8個二進(jìn)制位。1.3.2 二進(jìn)制的常用單位字節(jié)的單位還有KB（千字節(jié)）、MB（兆字節(jié)）或GB（吉字節(jié)）。通常用這些單位來表示存儲器（內(nèi)存、硬盤、軟盤）的存儲容量或文件的大小。存儲單位、KB、MB、與GB的換算關(guān)系如下：BbitKB1024B1MB1024KB1GB1024MB1.3.2 二進(jìn)制的常用單位3. 字字是指計算機(jī)一次存取、加工、運(yùn)算和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度。一個字一般由一個或幾個字節(jié)組成，它是衡量計算機(jī)性能的一個重要指標(biāo)。一個字所含的二進(jìn)制的位數(shù)稱為字長。字長越長，計算機(jī)的運(yùn)算速度越快、計算精度越高。1.3.3 字符編碼字符是人與計算機(jī)通信的重要媒介，是

19、計算機(jī)中使用最多的信息形式之一，將字符轉(zhuǎn)變?yōu)橹付ǖ亩M(jìn)制符號稱為編碼。一個編碼就是一組二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”的組合，這組二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)就決定了該編碼所能處理的符號個數(shù)。如要對一個由128個符號構(gòu)成的符號集進(jìn)行編碼，就需要用7位二進(jìn)制數(shù)。1.3.3 字符編碼1.ASCII碼最常用的字符編碼是ASCII編碼。ASCII碼包括32個通用控制字符、10個十進(jìn)制數(shù)碼、52個英文大小寫字母和34個專用符號，共128個元素，故需要用7位二進(jìn)制編碼。通常使用一個字節(jié)的第7位來表示，規(guī)定其最高位為0。d3 d2 d1d0位0 d6 d5d4位0000010100111001011101110000NULDELS

20、P0Pp0001SOHDC1！1AQaq0010STXDC22BRbr0011ETXDC33CScs0100EOTDC44DTdt0101ENQNAK5EUeu0110ACKSYN6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN8HXhx1001HTEM9IYiy1010LFSUB：JZjz1011VTESCKk1100FFFS，Ll1101CRGSMm1110SORSNn1111SIHSOoDEL1.3.3 字符編碼7位ASCII碼編碼表1.3.3 字符編碼例：分別用二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)寫出“GOOD！”的ASCII編碼。用二進(jìn)制數(shù)表示：01000111B 01001111B 01

21、001111B 01000100B 00100001B用十六進(jìn)制數(shù)表示：47H 4FH 4FH 44H 21H1.3.3 字符編碼2. BCD碼BCD（Binary Coded Decimal）又稱為“二十進(jìn)制編碼”，專門解決用二進(jìn)制表示十進(jìn)制數(shù)的問題。二十進(jìn)制編碼方法很多，最常用的是8421編碼，其方法是用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)，從左至右每一位對應(yīng)的位權(quán)是8、4、2、1。應(yīng)該指出的是，4位二進(jìn)制數(shù)有00001111共16種狀態(tài)，而十進(jìn)制數(shù)09只取00001001前10種狀態(tài)，其余6種不用。1.3.3 字符編碼8421BCD編碼十進(jìn)制數(shù)8421編碼十進(jìn)制數(shù)8421編碼0000081000

22、100019100120010100001 000030011110001 000140100120001 001050101130001 001160110140001 010070111150001 01011.3.3 字符編碼例：寫出十進(jìn)制數(shù)5803的8421BCD編碼十進(jìn)制數(shù)5803的8421編碼：0101 1000 0000 0011由于需要處理的數(shù)字符號越來越多，為此又出現(xiàn)：“標(biāo)準(zhǔn)六位BCD碼”和八位的擴(kuò)展BCD碼。1.3.4 漢字編碼1.國標(biāo)碼和漢字機(jī)內(nèi)碼2. 漢字輸入碼（1）數(shù)字編碼（2）拼音碼（3）形碼（4）音型碼3.漢字字型碼1.3.4 漢字編碼4、各種編碼之間的關(guān)系輸入設(shè)

23、備漢字輸入管理模塊漢字庫輸出設(shè)備漢字漢字輸入碼漢字機(jī)內(nèi)碼漢字輸出碼漢字1.3.5 數(shù)的編碼1、機(jī)器數(shù)的范圍當(dāng)使用的是8位寄存器時，機(jī)器數(shù)的范圍是0255。當(dāng)使用的是16位寄存器時，機(jī)器數(shù)的范圍是065535。1.3.5 數(shù)的編碼2、機(jī)器數(shù)符號通常規(guī)定最高位為符號位，并用0表示正，用1表示負(fù)。這時一個8位字長的計算機(jī)中，數(shù)據(jù)的格式如下表所示：01D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0正數(shù)負(fù)數(shù)1.3.5 數(shù)的編碼3.定點數(shù)和浮點數(shù)（1）定點數(shù)在定點數(shù)中，小數(shù)點位置一旦固定，就不再改變。定點數(shù)中又有定點整數(shù)和定點小數(shù)。對于定點整數(shù)，小數(shù)點的位置約定在最低位的右邊，用來表示整

24、數(shù)。對于定點上數(shù)，小數(shù)點的位置約定在符號位之后。用來表示小于1的純小數(shù)。00000000110000101101100000000000符號位數(shù)值部分小數(shù)點位置符號位數(shù)值部分小數(shù)點位置機(jī)器內(nèi)的定點整數(shù)機(jī)器內(nèi)的定點小數(shù)1.3.5 數(shù)的編碼例1：設(shè)機(jī)器的定點數(shù)長度為兩個字節(jié)，用定點整數(shù)表示194D因為194D=11000010B，故機(jī)器內(nèi)表示形式如圖所示：0000000011000010符號位數(shù)值部分小數(shù)點位置1.3.5 數(shù)的編碼例2：用定點小數(shù)表示-0.6875D。因為-0.6875D=-0.101100000000000B，其機(jī)器內(nèi)表示如圖所示：1101100000000000符號位數(shù)值部分小

25、數(shù)點位置1.3.5 數(shù)的編碼（2）浮點數(shù)如果處理數(shù)既有整數(shù)部分，又有小數(shù)部分，則采用定點數(shù)便會遇到麻煩，為此引出浮點數(shù)，即小數(shù)點位置固定?，F(xiàn)在將十進(jìn)制數(shù)66.37、-6.637、0.6637、-0.06637用指數(shù)來表示為0.6637*102、-0.6637*101、0.6637*100、-0.6637*10-1。1.3.5 數(shù)的編碼一個二進(jìn)制N也可以表示為： N=S*2P式中N、P、S均為二進(jìn)制。S稱為N的尾數(shù)，即全部有效數(shù)字（數(shù)值小于1），S前面的是尾數(shù)符號；P稱為階碼（通常 是整數(shù)），即指明小數(shù)點的實際位置，前面的是階碼的符號。在計算機(jī)中一般浮點數(shù)的存放形式如圖所示：階符階碼尾符尾數(shù)1.

26、4 信息存儲的基礎(chǔ)知識1.4.1 文件計算機(jī)管理著大量的信息，如程序、數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖像等，這些信息都是以文件的形式存放在我們的計算機(jī)中的。為了對這些文件進(jìn)行有效的管理，計算機(jī)操作系統(tǒng)都提供了文件管理功能。1.4.1 文件1.文件的概念文件就是存放在某種外部存儲介質(zhì)上，具有名字一組相關(guān)有序集合，這個名字就是我們常說的文件名。文件可分為兩大類：一類是通常意義上的文件 ，它們存放在外存儲器上；另一類文件指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，稱為設(shè)備文件。1.4.1 文件2.文件的命名每個文件都必須有一個唯一的由符號構(gòu)成的名字，以便“按名存取”。文件名由主文件名和擴(kuò)展名兩部分組成，且兩部分間用圓點分隔，其一般

27、格式為： .擴(kuò)展名。主文件名和擴(kuò)展名由字符組成。使用擴(kuò)展名是希望從文件的名字上直接區(qū)別文件的類型或文件的格式。1.4.1 文件（1）MS-DOS中文件名的規(guī)定主文件名允許包含8個字符，擴(kuò)展中允許包含3個字符，稱為“8.3”規(guī)約。允許使用漢字，一個漢字占兩個字符?？捎糜诿淖址ǎ河⑽淖帜福篈Z和az，共52個數(shù)字符號：09特殊符號：$、#、&、（、）、-、|、等正確的文件名：CHAP1.DOC、ch1錯誤的文件名：A12345678.BAT、CHAP3.best、chap. doc、$1，000.txt1.4.1 文件（2）Windows文件名的規(guī)定支持長文件名?？蛇_(dá)255個西文字符，不能

28、有空格?？梢允褂枚喑苑N字符。但不能使用/、:、*、?。英文字母不區(qū)分大小寫?？梢允褂脻h字。擴(kuò)展名可以超過3個字符。不能使用系統(tǒng)保留的設(shè)備名。1.4.1 文件保留設(shè)備名代表的設(shè)備CON控制臺。輸入是鍵盤，輸出是顯示器AUX串行端口COM1COM4串行端口PRN打印機(jī)端口LPT1LPT4打印機(jī)端口NUL虛擬設(shè)備。代表實際不存在的設(shè)備系統(tǒng)保留文件名1.4.1 文件（3）文件名中的通配符在實際操作，往往需要時指定一批文件，這些文件名具有某些共同的特征，這時我們可以指定某一類的文件，用到兩個通配符：星號“*”和問號“？”，其中“*”在文件名中代表若干個不確定的字符，“？”在文件名中代表個不確定的字符。如

29、：*.doc m*.xls a?.bmp1.4.1 文件需要強(qiáng)調(diào)說明的有兩點：第一，通配符只用于指定已有名字文件，不能用于為一個文件命名；第二，Windows95/98中通配符“*”的用法與MS-DOC中的用法有所不同：在MS-DOC中凡是“*”后面的字符都不起作用，而Windows中可以使用幾個“*”。1.4.1 文件（4）長文件名向“8.3”文件名的轉(zhuǎn)換規(guī)則如果該文件名本身就符合“8.3”規(guī)則，則不變。如果其長度大于 “8.3”規(guī)則，則使用長文件名的前6個非空格字符為“8.3”文件名的前6個字符，而7、8個字符則以“”和一個數(shù)字代替。如果前6個字符相同的文件存在多個，系統(tǒng)用第8位數(shù)字區(qū)分，

30、保證不發(fā)生沖突。如果文件名中有多個句點，則將最后一個句點后面的前3個字符作為擴(kuò)展名。1.4.2 文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)文件是由文件系統(tǒng)所管理的，一個文件系統(tǒng)所管理的文件可以是成千上萬的，如果沒有良好的管理，文件的使用將是十分困難的。一般的操作系統(tǒng)都采用層次結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)來管理文件。1.4.2 文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)示意圖1.4.2 文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)1.層次型文件系統(tǒng)特點（1）所有的磁盤文件都是按磁盤存放的。（2）每個磁盤都有一個唯一的根節(jié)點，稱為根文件夾（MS-DOC操作系統(tǒng)稱為根目錄）。（3）在根文件夾下可以直接存放文件。1.4.2 文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)（4）根文件夾下有若干文件夾，這些文件

31、夾可以是系統(tǒng)自動生成的，也可以是用戶自己創(chuàng)建的。（5）每個文件夾下可以再建立文件夾，也可以直接存放文件。（6）文件是層次結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)的末端，不論哪個層次文件之下都不會再有分支了。1.4.2 文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)2.層次型文件系統(tǒng)優(yōu)點（1）用戶在磁盤上可以存放任意個目標(biāo)文件（2）用戶可以合理地組織和管理自己的文件（3）不同文件夾下的文件可以重名1.4.2 文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)3.路徑和文件標(biāo)識（1）磁盤和盤符為了說明文件在層次結(jié)構(gòu)中的具體位置，首先要說明該文件被保存在哪個磁盤上。磁盤用一個英文字母來表示。軟磁盤一般用字母A，硬盤稱為C盤，也可能有D盤、E盤、F盤。磁盤名加上一個“：”，就成為盤符。盤符加

32、上文件名就表示在某個磁盤的文件。1.4.2 文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)（2）路徑定位一個文件，只用盤符和文件名是不夠的，還需要說明文件所存放的文件夾。因此引進(jìn)了“路徑”的概念。所謂的路徑，就是當(dāng)從某一文件夾出發(fā)，去定位另一個文件夾或文件夾中的一個文件時，中間可能要經(jīng)過若干層次的文件夾才能到達(dá)，所經(jīng)過的這些文件夾名的順序序列，就稱為“路徑”。各文件夾后面要加上一個“”符號。1.5 多媒體信息處理基礎(chǔ)知識1.5.1 多媒體技術(shù)的概念早期的計算機(jī)只能處理文字，然而現(xiàn)實生活中，信息的載體除了文字外，還有包含更大信息量的聲音、圖形、圖象等。為了使計算機(jī)具有更強(qiáng)的處理能力，20世紀(jì)90年代人們研究出了能處理多種信息

33、載體的計算機(jī)，稱為“多媒體計算機(jī)”。1.5.1 多媒體技術(shù)的概念1. 媒體及其分類（1）感覺媒體（2）表示媒體（3）表現(xiàn)媒體（4）存儲媒體（5）傳輸媒體1.5.1 多媒體技術(shù)的概念2. 多媒體及其主要特征多媒體是指計算機(jī)領(lǐng)域中的感覺媒體，主要包括文字、聲音、圖形、圖像、視像、動畫等。多媒體計算機(jī)是指能對多媒體進(jìn)行綜合處理的計算機(jī)，它除了具有傳統(tǒng)的計算機(jī)配置外，還必須增加大容量存儲器、聲音、圖像等多媒體的輸入輸出接口和設(shè)備以及相應(yīng)的多媒體處理軟件。1.5.1 多媒體技術(shù)的概念多媒體技術(shù)是典型的媒體系統(tǒng)。多媒體系統(tǒng)三大特征：集成性、交互性和數(shù)字化。集成性是指可對文字、圖形、圖像、聲音、視像、動畫等

34、信息媒體進(jìn)行綜合處理、達(dá)到各種媒體的協(xié)調(diào)一致。交互性是指人能方便地與系統(tǒng)進(jìn)行交流，以便對系統(tǒng)的多媒體處理功能進(jìn)行控制。數(shù)字化是指各種媒體的信息，都以數(shù)字形式進(jìn)行存儲處理和傳輸，而不是傳統(tǒng)的模擬信號方式。1.5.2 多媒體應(yīng)用中的媒體元素目前主要包括：文本、超文本、圖形、圖像、聲音、動畫和視像等。1.文本文本是指各種文字，包括字體、尺寸、格式及色彩的文字。文本是計算機(jī)文字處理的基礎(chǔ)，也是媒體應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。文本的多樣化主要是通過文字的屬性而表現(xiàn)出來的。1.5.2 多媒體應(yīng)用中的媒體元素2. 圖形和靜態(tài)圖像（1）圖形圖形是指從點、線、面到三維空間的黑白或彩色幾何圖，也稱矢量圖。圖形主要是由直線和弧

35、線等線條實體組成，直線和弧線比較容易用數(shù)學(xué)的方法來表示。圖形有二維圖形和三維圖形之分。二維圖形是指只有X、Y兩個坐標(biāo)的平面，三維圖形是指具有X、Y、Z三個坐標(biāo)的立體圖形。圖形的繪制要用專門的軟件。1.5.2 多媒體應(yīng)用中的媒體元素（2）靜態(tài)圖像靜態(tài)圖像不像圖形那樣有明顯規(guī)律的線條，因此在計算中難以用矢量來表示，基本上只能用點陣來表示，其元素代表空間的一個點，稱之為像素，這種圖像也稱為位圖。位圖中的位用來定義圖像中每個像素點的顏色和亮度。（3）圖形與靜態(tài)圖像的區(qū)別與聯(lián)系1.5.2 多媒體應(yīng)用中的媒體元素圖像處理一般考慮四個因素：分辨率分辨率影響圖像質(zhì)量，分辨率包括3個方面的內(nèi)容：屏幕分辨率、圖像

36、分辨率和像素分辨率。圖像灰度圖像灰度是指每個圖像的最大顏色數(shù)，屏幕上每個像素都用一個或多個二進(jìn)制位描述其顏色信息。1.5.2 多媒體應(yīng)用中的媒體元素圖像文件的大小圖像文件的大小用字節(jié)數(shù)來表示，其描述方法：（水平像素*垂直像素數(shù)*灰度位數(shù)）/8例：一幅VGA（分辨率為640*480）顯示屏上作全屏顯示的真彩色圖像（即以24位表示），其所占存儲空間接近一張軟盤的存儲容量。640像素/行480行24位8位/字節(jié)921600B1.5.2 多媒體應(yīng)用中的媒體元素圖像文件類型BMP：是Bitmap的縮寫，即位圖文件。JPG：JPEG，代表一種圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，這個壓縮標(biāo)準(zhǔn)算法用來處理靜態(tài)圖像，去掉冗余信息，比

37、較適合用來存儲自然景物的圖像。GIF：GIF適合在網(wǎng)上傳輸交換。TIF：是一個作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的文件格式，應(yīng)用也較普遍。1.5.2 多媒體應(yīng)用中的媒體元素3. 視頻視頻圖像是一種活動影像，它與電影和電視原理是一樣的，都是利用人眼的視覺暫留現(xiàn)象，將足夠的畫面連續(xù)播放，只要能夠達(dá)到每秒20幀以上，人的眼睛就察覺不出畫面之間的不連續(xù)性。電影是以每秒24幀的速度播放，而電視則依視頻標(biāo)準(zhǔn)的不同，播放速度有25幀每秒和30幀每秒。活動影像如果幀率在25幀/秒以下，則將會產(chǎn)生明顯的閃爍甚至停頓；相反提高至50幀/秒甚至100幀/秒，則感覺到圖像極為穩(wěn)定。1.5.2 多媒體應(yīng)用中的媒體元素視像的每一幀，實際上是一

38、幅靜態(tài)圖像，所以圖像的存儲量大的問題，在視頻中就顯得更加嚴(yán)重。因為播放一秒鐘視像就需要2030幅靜態(tài)圖像。這就跟圖像的壓縮技術(shù)有關(guān)了，即MPEG動態(tài)圖像壓縮技術(shù)。視頻影像文件主要有三種格式：AVI、MPG和ASF1.5.2 多媒體應(yīng)用中的媒體元素4. 音頻音頻除包括音樂、語音外，還包括各種音響效果。聲音數(shù)字化的質(zhì)量與采樣頻率、采樣精度和聲音數(shù)密切相關(guān)。常見的聲音文件有以下幾種：波形音頻文件：WAV數(shù)字音頻文件：MIDI光盤數(shù)字音頻文件：CDDA壓縮存儲音頻文件：MP3、MP41.5.2 多媒體應(yīng)用中的媒體元素5. 動畫動畫也是一種活動影像，最典型的是卡通片。它與視頻影像不同的是：視頻影像一般是

39、指生活上所發(fā)生的事件的記錄，而動畫通常指人工創(chuàng)作出來的連續(xù)圖形所組合成動態(tài)影像。動畫也需要每秒20個以上畫面。每個畫面的產(chǎn)生可以是逐幅繪制出來的，也可以是實時“計算”出來的。常用的有FCI/FLC、MPG、AVI。1.5.2 多媒體應(yīng)用中的媒體元素6. 超文本現(xiàn)實生活中的知識與知識之間、信息與信息之間的相互關(guān)聯(lián)和交叉引用的，這種聯(lián)想式的網(wǎng)狀關(guān)系用普通的文本文件無法表示，為實現(xiàn)這樣的信息表示，引出了超文本的概念。超文本是一種非純性的信息組織與表達(dá)方式，這種方式類似人類的思維“聯(lián)想”，超文本所建立的連接，往往是網(wǎng)狀連接，一個文本可以直接跳轉(zhuǎn)到另一個文本或第三個文本，也可以被別的文本所調(diào)用。1.5.

40、3 多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)1.數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮分為無損壓縮和有損壓縮。（1）無損壓縮：用于要求重構(gòu)的信號與原始信號完全相同的場合。（2）有損壓縮：用于重構(gòu)信息不一定非要與原始信號完全相同的場合。壓縮標(biāo)準(zhǔn)：（1）壓縮靜止圖像的JPEG標(biāo)準(zhǔn)（2）壓縮運(yùn)動圖像的MPEG標(biāo)準(zhǔn)1.5.3 多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)2. 大容量光盤存儲技術(shù)（1）光盤存儲原理數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)只有和大容量光盤、大容量的硬盤相結(jié)合，才能被逐步解決語音、圖像和視頻的存儲問題。光盤的存儲原理很簡單，在其螺旋形的光道上，刻上代表“0”和“1”的一些凹坑，讀取數(shù)據(jù)時，用激光去照射旋轉(zhuǎn)著的光盤片，從凹坑和非凹坑處得到的反射光，其強(qiáng)弱是不

41、同的，根據(jù)這樣的差別就可以判斷出存儲的是“0”和“1”。1.5.3 多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)（2）常用光盤標(biāo)準(zhǔn)CDROM光盤。光盤在10多年的發(fā)展過程中，制定了許多標(biāo)準(zhǔn)。目前常用的CDROM光盤，其存儲容量達(dá)650MB。VCD光盤。VCD光盤可存儲70分鐘的MPEG1影視節(jié)目。DVD光盤。MPEG2的成熟，促使具有更高密度、更大容量的DVD光盤的產(chǎn)生?？刹翆懝獗PCDR和一次寫光盤CDWO。1.5.3 多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)（3）光盤的讀出速度光盤的讀出速度也是光盤技術(shù)的重要部分。光盤從最早的150KB/S讀出速度，發(fā)展到2倍速、4倍速、8倍速，至今已達(dá)56倍速。即8MB/s。它已從原來的與軟

42、盤相當(dāng)?shù)淖x出速度，發(fā)展到現(xiàn)在與硬盤的速度接近，這對多媒體的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用至關(guān)重要。1.5.3 多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)3. 多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)目前，多媒體單機(jī)系統(tǒng)已相當(dāng)成熟，但是多媒體網(wǎng)絡(luò)通信還有許多問題需要解決。早期的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要用來在用戶間傳送文本，為了傳輸多媒體，對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求帶寬要高，以解決多媒體信息量大的問題；延時要小，以滿足多媒體信息中聲像同步實時播放的要求。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)一些比較合適于傳輸多媒體數(shù)據(jù)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，比如環(huán)形網(wǎng)絡(luò)FDDI（光纖分布式數(shù)據(jù)接口）、基于信息元交換的ATM（異步傳輸模式）技術(shù)、千兆以太網(wǎng)技術(shù)和全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。1.5.3

43、 多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)4. 超大規(guī)模集成電路制造技術(shù)音頻和視頻信號的壓縮處理需要進(jìn)行大量的計算和處理；輸入和輸出往往要實時完成，要求計算機(jī)有很高的處理速度，因此要求有高速運(yùn)算的CPU和大容量內(nèi)在儲器以及多媒體專用的數(shù)據(jù)采集和還原電路，對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和解壓縮等高速數(shù)字信號處理器DSP，這些都依賴于超大規(guī)模集成電路VLSI制造技術(shù)的發(fā)展支持。1.5.3 多媒體信息處理的關(guān)鍵技術(shù)5. 媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)隨著多媒應(yīng)用需求的迅速擴(kuò)大，對傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，這是因為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與多媒體數(shù)據(jù)庫之間有很大的差別。如下表：比較內(nèi)容傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫多媒體數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)類型主要是數(shù)值型和字符型。類型單一，長度確定

44、的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括圖、文、聲、像和視頻。類型復(fù)雜、長度不一的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀模型、層次模型和關(guān)系模型還沒有完善的多媒體數(shù)據(jù)模型檢索方法處理精確的概念和查詢，通過字符進(jìn)行查詢非精確匹配和相似查詢，通過語義進(jìn)行查詢，即進(jìn)行其于內(nèi)容的檢索1.5.4 多媒體的應(yīng)用1. 多媒體應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域（1）電子出版技術(shù)（2）多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)（3）可視通信技術(shù)（4）網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)（5）虛擬現(xiàn)實技術(shù)1.5.4 多媒體的應(yīng)用2. 多媒體應(yīng)用市場領(lǐng)域（1）娛樂與家庭（2）教育與教訓(xùn)（3）辦公與協(xié)作多媒體辦公環(huán)境視像會議（4）電子商務(wù)1.6 信息安全基礎(chǔ)知識1.6.1 信息安全的基本概念信息安全的根本目標(biāo)是使一個國家的社會信息化狀態(tài)不受外來的威脅和侵害，使一個國家的信息技術(shù)體系不受外來的威脅和侵害。1.6.1 信息安全的基本概念1.信息安全的基本特征（1）完整性（2）可用性（3）保密性（4）可控性2.信息安全的意義1.6.2 信息安全的基本內(nèi)容1.實體安全（1）環(huán)境安全：指對計算機(jī)信息系統(tǒng)把在環(huán)境的安全保護(hù)。（2）設(shè)備安全：指對計算機(jī)信息系統(tǒng)設(shè)備的安全保護(hù)。（3）媒體安全：指對計算機(jī)的安全保管，目的是保護(hù)存儲在媒體的信息。其安全功能可歸納為：一是媒體的防盜，二是媒體的防毀。1.