第一章信息的数字化(处理文字、声音、图形、图像、动画和视频的前提)1.信息的定义及其特征★世界三大资源:信息、物质、能量★信息的主要特征有:传载性(*依附性)、共享性、可处理性(可加工性)、时效性。
★信息的定义:香农(信息论创始人)——信息是能够用来消除不确定的东西。
教材——信息就是表示事物运动的状态及其变化的方式。
★信息的形式:数据、文字、声音、图片、动画、影像计算机中数据是指程序、文档、图像、声音等,计算机是处理信息的工具。
★信息的获取、储存和加工获取——信息分析:时间范围、地域范围、内容范围储存——信息载体:U盘、硬盘、软盘等三种常见信息加工类型:文本信息加工、表格信息加工、多媒体信息加工2.信息的编码★计算机内部采用二进制(Bin)代码进行运算和储存。
(最关键因素:与逻辑硬件相适应)★计算机用二进制代码处理信息的五大优点:便于识别,运算规则简单(数码少),具有良好逻辑性(二态逻辑),可消除模拟信号失真(便于信息整形),电子元件易实现。
★信息的数字化是指把各种信息(模拟量)转化成二进制数的过程。
★数据:信息可识别的符号形式3.进制进位计数制★标识:二进制Bin,十进制Dec,十六进制Hex,八进制Oct。
数码(S):一组用来表示某种数制的符号。
(如0~9)基数:数制所使用的数码个数位权:数码在不同位置上的倍率值,1 i n二进制(Bin)八进制(Oct)十进制(Dec)十六进制(Hex)标识()B、()2 ()O、()8 ()D、()10、()()H、()16基数 2 8 10 16数码0、1 0~7 0~9 0~F位权(i为位数)2^(i-1) 8^(i-1) 10^(i-1) 16^(i-1)★二进制Σ数值*位权求和,表格法十进制四除以二取余(整数),乘以二取整(小数)位三变位一变位一位十六进制八进制2(n属于*N)或多个-n2组成的和。
二进制小数——有限小数:-n无限小数:+ε为尾数误差★三种基本运算:算术运算——关系运算(运算结果为0或1,六个运算符,大于,大于等于,小于,小于等于,等于,不等于)——逻辑运算(三个运算符)运算顺序:算术——关系——逻辑*数符的大小比较方法不同,数字比较整体,字符从第一位开始逐一比较,在前者优先决定大小。
(如:“中国”>“shanghai”>“2010”)★逻辑运算:“非”(补集)——“与”(交集)——“或”(并集),运算结果为T或F4.文字的编码★编码:数据与代码间的转化规则。
★ASCII编码(美国信息交换标准代码)。
一个字符用七位二进制数表示,存放时占八位即一个字节(byte),该字节的最高位为0。
ASCII码共有128个字符(0~127),其中有94个字符(包括10个数字符号、26个大写字母、26个小写字母、32个标点符号和其他常用符号)和34个控制符。
英文字母的ASCII码大小比较:同样的字母,小写比大写大32;同为大(小)写的字母,在字母表中排在后面的大于前面的。
★国标码(汉字交换码)。
一个汉字用2个ASCII码表示,共包括6763个汉字和682个特殊字符。
每个汉字(图形符号)均用双字节表示,每个字节只用低7位,最高位为0。
判别国标码&机内码:首位和第三位大于等于8为机内码。
★机内码(内码)是将国标GB2312-80交换码的两个字节的最高位分别置为1而得到的,避免二义性。
★国标码和机内码的分辨:国标码左起一、三位小于八,机内码左起一、三位大于等于八。
★汉字输入码(外码),它们是用键盘字符来表示汉字的方法。
有区位码、音码(全拼、简拼、双拼)、形码(五笔字型),音形码(智能ABC)等。
★汉字字型码是汉字字库中储存的汉字字形的数字化信息,用于汉字的显示和打印,分为点阵、矢量和曲线轮廓。
★“模拟量”&“数字量”:前者连续,后者间断“模拟量”→“数字量”称为模数转换(A/D)(采样,量化),反之为数模转换(D/A)(按序连接,平滑过渡)5.声音的编码和图像的编码★波的振幅反映声音的强弱(响度),波的频率反映声音的高低(音调)。
(声波是模拟量)模拟信号转换为数字信号的基本过程是采样(每隔一定时间,读取一次声波模拟电压的数值)和量化(将读取到的物理量用数值来描述)。
一定时间内,读取的数据越多,得到的数据精度越高。
输出的数据量与时间间隔成反比与量化的电压等级数成正比。
S(文件容量大小Byte)=采样频率(Hz)*量化位数/8*声道数(立体声为2,5.1声道记作6)*时间★图像的分类:1.位图:用像素列阵表示的图像优点:可以表现逼真的图像效果缺点:数据量大,缩放易失真像素:图像上的计算数码影像的一种单位,每个像素都包含红、蓝、绿三原色。
,可以用三个字节二进制数据来表示。
分辨率:像素的多少(dpi=dot per inch)单色图像,一个像素用一个字节来表示。
采用这种方法的是位图文件(.bmp)。
256(2^8)色,需要八位二进制数,即8位色,即32位色数据量的三分之一。
2.矢量图(比如字型码),用直线和曲线(用数学公式计算得到)描述图形优点:数据量小,不会失真缺点:无法表现逼真的效果★6.信息的压缩信息能够被压缩是因为有冗余信息的存在★压缩分为无损压缩和有损压缩。
无损压缩,能够完全还原为原来的数据。
程序数据&文档数据要无损压缩。
有损压缩,能够大大压缩数据量,还原的数据没有原来的精确,质量有所损失,但在可接受的限度之内。
有损压缩主要用于音频和视频数据。
(VCD,DVD,卫星电视,IP电话)常用无损压缩工具:WinRAR、WinZIP★图像视频的压缩类型无损BMP(位图)有损JPEG(失真不明显)、GIF(动态图像)、TIF、MPEG(视频信息压缩格式)7。
文件扩展名文本:doc,wps(金山文档),txt压缩文件:无损压缩:rar, zip图片——已压缩:jpg:压缩比高,失真不明显, gif:压缩比高,网页应用,tif:非失真压缩格式,用于图书印刷未压缩:bmp视频:mpeg, rm,asf,wmv,avi,mov,rmvb声音——已压缩:mp3,wma,ra:适用于在线播放,wav未压缩:war,svx 质量好坏:CD音频>WAV>MP3≈WMA网页:html,htm,asp应用程序:exe,com安装程序:install.exe,setup.exe第二章计算机的硬件和软件1.信息技术★信息技术是应用信息科学的原理和方法有效地利用信息资源的技术体系。
现代信息技术是指在电信革命后的信息技术。
信息技术的发展中标志性产物:语言、文字、造纸术、电报机、电话、计算机★信息技术类型(1)感测技术:OCR(字符识别软件)(2)通信技术(3)计算技术(4)控制技术★多媒体技术:利用计算机对文字、声音、图形、图像、动画和视频等多种信息综合处理,建立逻辑关系和人机交互作用的技术。
2.信息处理工具★计算机系统是由硬件和软件两部分组成的,是信息处理的基本工具。
发展:摩尔定律:半导体原件上的晶体管的数量和性能每18个月翻一番★著名科学家冯·诺依曼“存储程序”的设计思想:(1)运算应该采用二进制。
(2)程序也应像数据那样存放在存储器中,由计算机自动控制执行。
★第一台电子计算机是1946年研制的ENIAC(电子数字积分计算机“埃尼阿克”)★摩尔定律:每十八个月半导体原件上的晶体管数量和性能都翻一番(电子管---晶体管---集成电路---超大规模集成电路)3.计算机的组成★冯·诺依曼提出了存储程序的思想,冯·诺依曼体系结构的计算机由运算器(算术运算,逻辑运算)、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大逻辑部件组成。
(1). CPU ——运算器、控制器,计算机的核心。
(2). 存储器——存放程序和数据的地方(存放在同一储存器)。
存储器通常分为:内存储器和外存储器两类。
A. 内存储器又称主存储器,简称“主存”或“内存”,包括RAM(Read access memory随机储存器)和ROM(Read only memory只读存储器)等。
断电后数据全部丢失。
B. 外存——又称辅助存储器,简称“外存”,例如软盘、硬盘、光盘和磁带等。
1.VCD所采用的压缩标准是MPEG-12.CD光盘上的MP3音乐文件是按文件存放信息的,而非轨道。
轨道要求连续,而文件可以断开。
3.CD通常的存储量为700MB4.DVD为4.2GB读写速度:内储存器大于外储存器★存储容量的基本单位是字节(Byte)。
字节由8个二进制位(bit)构成。
1B(字节)= 8bit(二进制位)1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB1TB = 1024GB(3). 输入输出设备——输入输出控制器,简称I(n)/0(ut)控制器,它们负责在CPU或主存与外部设备间传输数据。
常用的输入设备有键盘(紫色接口)、鼠标(PS/2接口,绿色接口)、扫描仪(技术指标:分辨率)等,常用的输出设备有显示器(分类:CRT、LED、LCD)、打印机等。
★让计算机执行某种操作的命令,称为指令。
采用二进制数码表示。
计算机的指令通常由操作码和操纵数(地址码)两部分组成。
操作码规定指令的功能,地址码规定该指令的操作对象。
解决一个问题的指令序列,称为程序。
4.硬件与性能硬件系统用总线互联(即总线为硬件系统的互联部分),总线分为数据总线,地址总线,控制总线。
总线上的分支用于连接:CPU、存储器、外存接口、输入接口、输出接口、其他I/O接口★计算机的性能取决于CPU的性能、内存的容量和速度,以及显卡和主板的性能。
CPU:由超大规模集成电路构成的CPU是计算机的核心。
常见型号(AMP 3000+,AMP 4000+,AMP5000+,INTEL E5200,INTEL E5300)CPU基本性能指标:主频(GHz、G或无单位,如600,2.0G),字长(Bit),高速缓存(KB、MB)随机存储器(内存):数据写入(擦除)和读出速度、每次读写的数据位数和容量直接影响CPU处理数据的速度。
目前主流内存插槽为DDRⅡ,SDRAM。
内存分为:ROM和RAM(即是通常指的内存条)显卡:影响显示的质量&GPU对图形运算结果“等待”时间的长短。
主板:影响计算机各部件的协调运行。
(声卡,网卡(网络适配器):PCI插槽,显卡:PCI-E,AGP插槽,)影响显卡性能的要素:图形处理芯片GPU(运行频率,有效数据位数)鼠标(绿色)、键盘接口(紫色):PS/2打印机接口:LPT,激光打印机是目前输出最快的打印机。
5.计算机软件★软件即为解决计算机管理和各种应用问题所编制的各种程序,以及与此相关的文档资料。
软件安装是从一个载体转移到目标载体,安装顺序为操作系统,驱动程序,应用软件。