《计算机导论》课程教学资源（授课教案，教材讲义，共六章）.pdf_大学文库

第1章信息技术概述注意：计算机理论概念繁复，不要大段背诵，注意概念中的核心词，注意理论联系实际。本章权重12分，偏差1分；1.2节独占10分，其余加时事题共2-3分，偏差1分。1.2节以理解为主，辅以题解：其余知识点多读几遍即可，不要强背。1.1信息与信息技术1.1.1数据和信息1.信息信息是一个高度概括的抽象概念，控制论创始人维纳认为：1）信息与物质、能量是客观世界并列的三大构成要素。信息是认识世界、改造世界的一种基本资源（不是物质、不是能量）。没有信息，任何事物都没有意义。信息是指事物运动的状态及变化的方式（客观）：信息是认识主体所感知或所表述的事物运动2)及其变化方式的形式、内容和效用。（主观）2.数据ISO（国际标准化组织）对信息的定义是：经过加工后对人们有用的数据。ISO对数据的定义是：数据是对事实、概念或指令的一种特殊表达形式。信息的表现形式就是数据。数字、字符、声音、图像、视频等都是信息的表现形式。信息的载体就是数据。数字、字符、声音、图像、视频等都是信息的载体。信息的符号化表示就是数据。信息只有成为数据，才能被计算机处理。数字、字符、声音、图像、视频等在计算机内部都是编码成二进制形式，这些二进制的形式就是数据。这些二进制的编码方案就是机内码。将这些数字、字符、声音、图像、视频等转化成二进制形式的过程就叫数字化。总结：数据是信息的载体，信息是数据的内涵。1.1.2信息技术与信息处理1．信息技术：信息技术（IT）指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一门技术（注意：不是取代或代替）。信息技术引发了第三次工业革命。2.现代信息技术的三大特征：以数字技术为基础、以计算机及其软件为核心、采用光/电子技术（包括激光技术）进行信息的收集、传递、加工、存储、加工、显示和控制。3.7核心技术（领域）是：微电子技术、通信技术和数字技术（计算机及其软件技术）。包含的领域：通信、广播、计算机、互联网、微电子、自动控制、机器人、遥感遥测等。4.信息处理就是对信息的获取、加工、存储、传递和发布等。计算机的信息处理过程实际上是对人类信息处理过程的模拟。信息处理的典型过程：（对应的信息技术及细节）1）信息的获取/收集（扩展感觉器官功能，极大的提高了感知的范围、精度、灵敏度和方式的感测（获取）与识别技术。例如：输入、感知、测量、收集等。对应：雷达、遥感、各类输入设备、最新的VR/AR）

第 1 章信息技术概述注意：计算机理论概念繁复，不要大段背诵，注意概念中的核心词，注意理论联系实际。本章权重 12 分，偏差 1 分；1.2 节独占 10 分，其余加时事题共 2-3 分，偏差 1 分。1.2 节以理解为主，辅以题解；其余知识点多读几遍即可，不要强背。 1.1 信息与信息技术 1.1.1 数据和信息 1. 信息信息是一个高度概括的抽象概念，控制论创始人维纳认为： 1) 信息与物质、能量是客观世界并列的三大构成要素。信息是认识世界、改造世界的一种基本资源（不是物质、不是能量）。没有信息，任何事物都没有意义。 2) 信息是指事物运动的状态及变化的方式（客观）；信息是认识主体所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用。（主观） 2. 数据 ISO（国际标准化组织）对信息的定义是：经过加工后对人们有用的数据。 ISO 对数据的定义是：数据是对事实、概念或指令的一种特殊表达形式。信息的表现形式就是数据。数字、字符、声音、图像、视频等都是信息的表现形式。信息的载体就是数据。数字、字符、声音、图像、视频等都是信息的载体。信息的符号化表示就是数据。信息只有成为数据，才能被计算机处理。数字、字符、声音、图像、视频等在计算机内部都是编码成二进制形式，这些二进制的形式就是数据。这些二进制的编码方案就是机内码。将这些数字、字符、声音、图像、视频等转化成二进制形式的过程就叫数字化。总结：数据是信息的载体，信息是数据的内涵。 1.1.2 信息技术与信息处理 1. 信息技术：信息技术（IT）指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一门技术（注意：不是取代或代替）。信息技术引发了第三次工业革命。 2. 现代信息技术的三大特征：以数字技术为基础、以计算机及其软件为核心、采用光/电子技术（包括激光技术）进行信息的收集、传递、加工、存储、加工、显示和控制。 3. 核心技术（领域）是：微电子技术、通信技术和数字技术（计算机及其软件技术）。包含的领域：通信、广播、计算机、互联网、微电子、自动控制、机器人、遥感遥测等。 4. 信息处理就是对信息的获取、加工、存储、传递和发布等。计算机的信息处理过程实际上是对人类信息处理过程的模拟。信息处理的典型过程：（对应的信息技术及细节） 1) 信息的获取/收集（扩展感觉器官功能，极大的提高了感知的范围、精度、灵敏度和方式的感测（获取）与识别技术。例如：输入、感知、测量、收集等。对应：雷达、遥感、各类输入设备、最新的 VR/AR）

2）信息的传递（扩展神经系统功能，消除了信息交流的空间障碍的通信技术。例如：邮寄、电报、电话、广播等。对应：电话网络、广播电视网络、计算机网络）3）信息的加工（扩展大脑功能，大大增强了信息处理能力的计算（处理）技术。例如：分类、计算、分析、转换等。对应：计算机、CPU为代表的处理器、超级计算机曙光、银河）4)信息的存储（扩展大脑记忆功能，消除了信息交流的时间障碍的存储技术。例如：书写、摄影、录音、录像等。对应：存储器）信息的施用（扩展效应器官功能，提高控制能力的控制和显示技术。例如：输出、控制、显5)示、指挥、机器人等。对应：机械控制、各种输出设备）5.信息处理系统：辅助人们进行信息收集、传递、存储、加工处理、控制及显示的综合使用各种信息技术的系统（注意：不是取代或代替）。按自动化程度分：人工、半自动、全自动。信息处理系统的实例和特点：6.1）雷达：以感测与识别为主要目的2）电视/广播：以单向、点到多点的信息传递为主要目的3）电话：以双向、点到点的信息交互为主要目的4)图书馆：以信息收藏、检索和管理为主要目的5）因特网：跨越全球的多功能信息处理系统注意：这些系统当中，单向和双向，点到点和广播的信息交互方式在计算机总线和网络的知识点中有结合。1.1.3信息产业、信息化和信息社会1．信息产业：生产、制造信息设备，以及利用这些设备进行信息的采集、存储、加工、传递、处理、制作和服务的所有行业与部门的总和。2.信息产业主要包括三大门类：1）信息设备制造业（如：制造电子产品）2）信息服务业（如：通信、广播电视、互联网服务、电子商务等）3）信息开发业（如：软件产业、电子出版业、游戏与动漫等）。3.信息产业特点：高投入、高风险、增长快、变动大。具有高度的渗透性、带动性、增值性。信息产业是战略性先导产业。已成为全球第一大产业。人类社会正在从工业社会向信息社会转型。信息化就是利用现代信息技术对人类社会的信息和知识的生产与传播进行全面改造，使人类社会生4.产体系结构的组织结构和经济结构发生全面变革的一个过程。符合我国国情的信息化建设道路，既要发挥工业化对信息化的基础和推动作用，又要使信息化成为带动工业化的强大动力。1. 2数字技术部分数字技术指的是用有限个状态（主要是0和1两个数字）表示、处理和传输信息的技术。采用数字技术实现信息处理是电子信息技术的发展趋势。本节分为两个主要部分，数学上的二进制和计算内的二进制，注意最后总结他们的区别

2) 信息的传递（扩展神经系统功能，消除了信息交流的空间障碍的通信技术。例如：邮寄、电报、电话、广播等。对应：电话网络、广播电视网络、计算机网络） 3) 信息的加工（扩展大脑功能，大大增强了信息处理能力的计算（处理）技术。例如：分类、计算、分析、转换等。对应：计算机、CPU 为代表的处理器、超级计算机曙光、银河） 4) 信息的存储（扩展大脑记忆功能，消除了信息交流的时间障碍的存储技术。例如：书写、摄影、录音、录像等。对应：存储器） 5) 信息的施用（扩展效应器官功能，提高控制能力的控制和显示技术。例如：输出、控制、显示、指挥、机器人等。对应：机械控制、各种输出设备） 5. 信息处理系统：辅助人们进行信息收集、传递、存储、加工处理、控制及显示的综合使用各种信息技术的系统（注意：不是取代或代替）。按自动化程度分：人工、半自动、全自动。 6. 信息处理系统的实例和特点： 1) 雷达：以感测与识别为主要目的 2) 电视/广播：以单向、点到多点的信息传递为主要目的 3) 电话：以双向、点到点的信息交互为主要目的 4) 图书馆：以信息收藏、检索和管理为主要目的 5) 因特网：跨越全球的多功能信息处理系统注意：这些系统当中，单向和双向，点到点和广播的信息交互方式在计算机总线和网络的知识点中有结合。 1.1.3 信息产业、信息化和信息社会 1. 信息产业：生产、制造信息设备，以及利用这些设备进行信息的采集、存储、加工、传递、处理、制作和服务的所有行业与部门的总和。 2. 信息产业主要包括三大门类： 1) 信息设备制造业（如：制造电子产品） 2) 信息服务业（如：通信、广播电视、互联网服务、电子商务等） 3) 信息开发业（如：软件产业、电子出版业、游戏与动漫等）。 3. 信息产业特点：高投入、高风险、增长快、变动大。具有高度的渗透性、带动性、增值性。信息产业是战略性先导产业。已成为全球第一大产业。人类社会正在从工业社会向信息社会转型。 4. 信息化就是利用现代信息技术对人类社会的信息和知识的生产与传播进行全面改造，使人类社会生产体系结构的组织结构和经济结构发生全面变革的一个过程。符合我国国情的信息化建设道路，既要发挥工业化对信息化的基础和推动作用，又要使信息化成为带动工业化的强大动力。 1.2 数字技术部分数字技术指的是用有限个状态（主要是 0 和 1 两个数字）表示、处理和传输信息的技术。采用数字技术实现信息处理是电子信息技术的发展趋势。本节分为两个主要部分，数学上的二进制和计算内的二进制，注意最后总结他们的区别

1.2.1比特1．比特（bit）：两种状态的表示。一种状态用0表示，另一种状态用1表示。无好坏、无大小、无高低、无上下之分。比特是组成数字信息的基本（最小）单位，用小写的b表示。（比较：字节（byte）：数字信息的计量单位，用大写的B表示，8个bit=1个byte，主存储器每个存储单元存放一个字节（重点，后述））。任何数据（数值、文字、符号、图像、声音、命令等）都可以使用比特表示（数字化）。2.计算机表示比特的方式存储设备具有两种稳定状态的元器件备注寄存器称为触发器的双稳态电路在CPU中一个比特可用一个触发器完成。一组触发器（如16个）可存储一组比特，称为：“寄存器”（CPU内部的寄存器）半导体存储器需要刷新电容器充电放电磁盘存储器磁介质表面磁化状态光盘存储器盘片表面微小凹坑CD-ROM盘片上：叫坑的边缘表示1，叫坑内部或凹坑外部平坦的地方表示0。注意：CD-R片和CD-RW盘片不是这样表示的。DVD由于可以蚀刻更小的凹坑所以能够存储更多的信息。蓝光DVD更甚。非存储设备传输电信号中电平的高低，CPU或者前端总线中时钟脉冲的上下边沿、门电路中有无电流等等3.比特的传输（数字信号的传输）基带传输：未经调制的数字信号，近距离直接传输，比如USB的差分信号，以太网传输。频带传输：数字信号对载波进行调制后进行传输，远距离传输。辨析：稍远一点的距离就要使用调制解调技术传输速率的度量单位：比特/秒（bps）（网络上的速率单位一般都用bps：特例：计算机内部的总线带宽（前端总线）用的是B/S），以后偶尔遇到很旧的题目出现不符合上述情况的要注意。传输数据时使用额外的比特作为校验（ECC）信息可以发现或纠正错误，提高通信可靠性。这也是使用数字化（二进制表示）通信的优点之一。4.存储和传输比特的计量单位传输速率总线带宽内存储器容量单位（操作系统）辅助存储器容量单位比特用小写b表示.：字节用大写B表示；bps表示比特/秒；B/S表示字节/秒1B=8b1B=8b,bpsB/S1KB=1024B（2的10次方）1KB=1000B（10的3次方）1kbps=1000bps1KB/S=1024B/S1Mbps=1000kbps1MB/S=1024KB/S1MB=1024KB（2的20次方）1MB=1000KB（10的6次方）1GB=1024MB（2的30次方）1Gbps=1000Mbps1GB/S=1024MB/S1GB=1000MB（10的9次方）1TB=1024GB（2的40次方）1Tbps=1000Gbps1TB/S=1024GB/S1TB=1000GB（10的12次方）1PB=1024TB（2的50次方）1PB=1000TB（10的15次方）1Pbps=1000Tbps1PB/S=1024TB/S

1.2.1 比特 1. 比特（bit）：两种状态的表示。一种状态用 0 表示，另一种状态用 1 表示。无好坏、无大小、无高低、无上下之分。比特是组成数字信息的基本（最小）单位，用小写的 b 表示。（比较：字节（byte）：数字信息的计量单位，用大写的 B 表示，8 个 bit=1 个 byte，主存储器每个存储单元存放一个字节（重点，后述））。任何数据（数值、文字、符号、图像、声音、命令等）都可以使用比特表示（数字化）。 2. 计算机表示比特的方式存储设备具有两种稳定状态的元器件备注寄存器称为触发器的双稳态电路在 CPU 中一个比特可用一个触发器完成。一组触发器（如 16 个）可存储一组比特，称为：“寄存器”（CPU 内部的寄存器）半导体存储器电容器充电放电需要刷新磁盘存储器磁介质表面磁化状态光盘存储器盘片表面微小凹坑 CD-ROM 盘片上：凹坑的边缘表示 1，凹坑内部或凹坑外部平坦的地方表示 0。注意：CD-R 片和 CD-RW 盘片不是这样表示的。DVD 由于可以蚀刻更小的凹坑所以能够存储更多的信息。蓝光 DVD 更甚。非存储设备传输电信号中电平的高低， CPU 或者前端总线中时钟脉冲的上下边沿、门电路中有无电流等等 3. 比特的传输（数字信号的传输）基带传输：未经调制的数字信号，近距离直接传输，比如 USB 的差分信号,以太网传输。频带传输：数字信号对载波进行调制后进行传输，远距离传输。辨析：稍远一点的距离就要使用调制解调技术传输速率的度量单位：比特/秒（bps）（网络上的速率单位一般都用 bps；特例：计算机内部的总线带宽（前端总线）用的是 B/S）,以后偶尔遇到很旧的题目出现不符合上述情况的要注意。传输数据时使用额外的比特作为校验（ECC）信息可以发现或纠正错误，提高通信可靠性。这也是使用数字化（二进制表示）通信的优点之一。 4. 存储和传输比特的计量单位内存储器容量单位（操作系统）辅助存储器容量单位传输速率总线带宽比特用小写 b 表示．；字节用大写 B 表示；bps 表示比特/秒；B/S 表示字节/秒 1B=8b 1B=8b, bps B/S 1KB=1024B（2 的 10 次方） 1KB=1000B（10 的 3 次方） 1kbps=1000bps 1KB/S=1024B/S 1MB=1024KB（2 的 20 次方） 1MB=1000KB（10 的 6 次方） 1Mbps=1000kbps 1MB/S=1024KB/S 1GB=1024MB（2 的 30 次方） 1GB=1000MB（10 的 9 次方） 1Gbps=1000Mbps 1GB/S=1024MB/S 1TB=1024GB（2 的 40 次方） 1TB=1000GB（10 的 12 次方） 1Tbps=1000Gbps 1TB/S=1024GB/S 1PB=1024TB（2 的 50 次方） 1PB=1000TB（10 的 15 次方） 1Pbps=1000Tbps 1PB/S=1024TB/S