《计算机文化基础》教案

浙江科技学院教信系计算机基础教学网站： www.Goit.Net《计算机文化基础》教案——张学辉. 1

《计算机文化基础》教案第一讲信息与计算机基础知识 (1)

教学内容

1.1 信息与计算机

1.2 信息数字化的方法与技术

1.3 计算机硬件系统（ 1 ）


§1.1 信息与计算机现代信息技术的发展彻底改变了人们工作、学习和生

活的方式。在这一改变中，计算机起了举足轻重的作用，本节主要讨论信息的基本概念以及计算机的发展和主要应用领域。

•一、信息与信息技术•1 信息人们由于研究目的和角度不同，对信息的理解和解释

也不尽相同。•在信息技术应用领域，一般认为信息是经过加

工、具有一定涵义的且对决策有价值的数据。 (P1 l15)


§1.1 信息与计算机•一、信息与信息技术•1 信息 (P1)•2 信息的基本特征 (P2)

(1) 普遍性和无限性

(2) 寄载性

(3) 时效性

(4) 可处理性

(5) 共享性

(6) 层次性

(7) 传递性


§1.1 信息与计算机•一、信息与信息技术 #•1 信息 (P1)•2 信息的基本特征 (P2)•3 信息技术 (P2)

信息技术，最简单的理解就是人们处理信息的相关技术。我们现在所讲的信息技术一般是指最近几十年刚刚发展起来的现代信息技术，它是指利用电子计算机和现代通信手段实现信息的获取、传递、存储、处理、显示和分配等相关技术。具体来讲，信息技术主要包括以下几方面。 (1) 感测与识别 (2) 信息传递技术 (3) 信息处理与再生技术 (4) 信息施用技术


§1.1 信息与计算机•一、信息与信息技术•二、信息处理的历史与计算机

1 信息处理的历史 (P4) # 人类处理信息的历史大致分为四个阶段 : (1) 信息处理的原始阶段——人类主要是通过语言来传人类主要是通过语言来传播和继承知识及信息。播和继承知识及信息。 (2) 信息处理的手工阶段——文字的产生与使用文字的产生与使用 (3) 信息处理的机电阶段——蒸汽机的出现、工业革命蒸汽机的出现、工业革命 (4) 信息处理的现代阶段——其核心是计算机技术、现其核心是计算机技术、现代通信技术和控制技术代通信技术和控制技术


§1.1 信息与计算机•一、信息与信息技术•二、信息处理的历史与计算机•1 信息处理的历史 (P4)•2 计算机的发展和应用 (P5)

1946 年 2 月 15 日，世界上第一台通用电子数字计算机 ENIAC （ Electronic Numerical Integrator And Calculator ）宣告研制成功。


§1.1 信息与计算机•一、信息与信息技术•二、信息处理的历史与计算机•1 信息处理的历史 (P4)•2 计算机的发展和应用 (P5)(1) 发展根据计算机所用的逻辑元器件的种类不同对计算机进行了分类，大致上分成 4 个发展阶段。 ① 第一代——电子管 ② 第二代——晶体管 ③ 第三代——中小规模集成电路 ④ 第四代——大规模和超大规模集成电路


§1.1 信息与计算机 #

•一、信息与信息技术•二、信息处理的历史与计算机•1 信息处理的历史 (P4)•2 计算机的发展和应用 (P5)(1) 发展(2) 应用最主要的应用有以下几个方面。 ① 科学计算 ② 信息处理 ③ 过程控制 ④ 计算机辅助系统


§1.2 信息数字化的方法与技术•一、数值信息的表示•二、文本信息的表示•三、图像与图形信息处理技术•四、声音信息的处理技术•五、视频信息的处理技术


§1.2 信息数字化的方法与技术•一、数值信息的表示

1 进位计数制所谓进位计数制，就是按进位的方法进行计数。(1) 十进制十进制中使用 0 、 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、 8 、 9这十个符号来计数，称为十个数码，采用的计数规则是：逢十进一。(2) 二进制计算机中的数据是以二进制形式存放的，权为 2n，二进制数的计数规则是：逢二进一。例：十进制数 1 2 3 4 5 6 对应二进制数 1 10 11 100 101 110


§1.2 信息数字化的方法与技术•一、数值信息的表示

1 进位计数制所谓进位计数制，就是按进位的方法进行计数。(1) 十进制十进制中使用 0 、 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、 8 、 9这十个符号来计数，称为十个数码，采用的计数规则是：逢十进一。(2) 二进制 (10110.101)2

=1×24 ＋ 0×23 ＋ 1×22 ＋ 1×21 ＋ 0×20 ＋ 1×2-1 ＋ 0×2-2

＋ 1×2-3

=(22.625)10

—— 按权展开，逐项相加


§1.2 信息数字化的方法与技术•一、数值信息的表示1 进位计数制 P9(3) 十六进制

十六进制数的数码是用 0 、 1 、……、 9 、 A 、 B 、 C 、D 、 E 、 F 十六个符号来表示的。权为 16n （ n=……, 2,1,

0,-1,-1,…… ），十六进制数的计数规则是：逢十六进一。十六进制同样可以表示成按权展开的多项式。例如： (1CB.D8)16

=1×162+12×161+11×160+13×16-1+8×16-2

=256+192+11+0.8125+0.03125 =(459.84375)10


§1.2 信息数字化的方法与技术•一、数值信息的表示1 进位计数制 P92 数制之间的转换 P10

(1) 二进制、十六进制十进制

方法： ——按权展开，逐项相加例 1.1 将二进制数（ 1011.101 ） 2 转换成等值的十进制数。

（ 1011.101 ） 2 = 1 23+0 22+1 21+1 20 +1 2-1 + 0 2-2+

1 2-3

= （ 11.625 ） 10

例 1.2 将十六进制数（ 3D.B ） 16 转换成等值的十进制数。

（ 3D.B ） 16 ＝ 3×161 ＋ 13×160 ＋ 11×16 － 1 ＝（ 61.6875 ） 1

0

思考：八十进制？

相应作业：P1 E1 （ 2 ）



(2) 十进制二进制

方法：整数部分 ——除二取余，从下往上小数部分——乘二取整，从上往下例 1.3 将十进制数 26.8125 转换为等值的二进制数。



(2) 十进制二进制

例 1.3 将十进制数 26.8125 转换为等值的二进制数。整数部分取余值小数部分取整值

问题： (625.25)10=( ? )2 —— 作业

思考：十六十进制？



(3) 二进制 <==> 十六进制例 1.4 将二进制数 11010011010.11101010011 转换为等值的十六进制数。

0110 1001 1010.1110 1010 0110二进制数

补0 补0

十六进制数

转换

6 9 A AE 6.

会了吗？作业：P1(4)

二八转换呢？

整数的转换可用计算器


§1.2 信息数字化的方法与技术•一、数值信息的表示1 进位计数制 P92 数制之间的转换 P103 数据单位 P11

位（ bit ）也称为比特，是计算机存储数据的最小单位，是二进制数据中的一个位，一位表示二进制信息 0 或 1 。例如， 1001001 一共有 8位。字节（ Byte ）简记为 B ，一个字节由 8 个位组成，即 1B ＝ 8bits 。字节是计算机数据处理的基本单位，例如“ 10001100” 是一个字节。通常一个字节可以存放一个 ASCII 码，两个字节可以存放一个汉字机内码。在计算机中，其它经常使用的度量单位主要还有： KB 、 MB 、 GB 和 TB 等，下面是它们之间的换算关系： 1KB=210 Bytes =1024Bytes 1MB=210 KB =1024KB 1GB=210 MB =1024MB 1TB=210 GB =1024GB


§1.2 信息数字化的方法与技术•一、数值信息的表示1 进位计数制 P92 数制之间的转换 P103 数据单位 P114 数值在计算机中的表示 P12*

(1) 整数的表示表示整数的编码方案主要有：原码、反码和补码，现在的计算机基本上采用补码。 [+57] 原 = 00111001 [-57] 原 = 10111001 [+57] 反 = 00111001 [-57] 反 = 11000110 [+57] 补 = 00111001 [-57] 补 = 11000111 (2) 定点数 (3) 浮点数


§1.2 信息数字化的方法与技术•一、数值信息的表示•二、文本信息的表示

文本是文字信息在计算机中表示的统称 1 西文字符的编码 P13 常用字符的集合叫做“字符集”。常用字符的集合叫做“字符集”。西文字符集由英文字母、数字、标点符号和一些特殊符号组成。目前计算机中使用得最广泛的西文字符集是 ASCII字符集，其编码称为 ASCII码。


§1.2 信息数字化的方法与技术•表 1.1 ASCII 码字符编码

b6 b5 b4

b3 b2 b1 b0

000 001 010 011 100 101 110 111

0 0 0 0 NUL DLE SP 0 @ P ` p

0 0 0 1 SOH DC1 ! 1 A Q a q

0 0 1 0 STX DC2 " 2 B R b r

0 0 1 1 ETX DC3 # 3 C S c s

0 1 0 0 EOT DC4 $ 4 D T d t

0 1 0 1 ENQ NAK % 5 E U e u

0 1 1 0 ACK SYN & 6 F V f v

0 1 1 1 BEL ETB ' 7 G W g w

1 0 0 0 BS CAN （ 8 H X h x

1 0 0 1 HT EM ） 9 I Y i y

1 0 1 0 LF SUB * : J Z j z

1 0 1 1 VT ESC + ; K [ k {

1 1 0 0 FF FS ， < L \ l |

1 1 0 1 CR GS - = M ] m }

1 1 1 0 SO RS . > N ^ n ~

1 1 1 1 SI US / ？ O _ o DEL


§1.2 信息数字化的方法与技术•一、数值信息的表示•二、文本信息的表示

文本是文字信息在计算机中表示的统称 1 西文字符的编码 P13 常用字符的集合叫做“字符集”。常用字符的集合叫做“字符集”。西文字符集由英文字母、数字、标点符号和一些特殊符号组成。目前计算机中使用得最广泛的西文字符集是 ASCII 字符集，其编码称为 ASCII码。 2 汉字的编码 P14 (1) 国标码 GB2312-80: 两字节，只用低 7 位，高位为 0 (2) 区位码：国标码汉字排成 94 行 94 列，行号为区码，列号为位码 . 关系为国标码首字节 = 区号 +(32)10 ( 即： 00100000)

(3) 机内码：将国标码的高位置 1 ，以免与 ASCII 码混淆


§1.2 信息数字化的方法与技术•一、数值信息的表示•二、文本信息的表示1 西文字符的编码 P132 汉字的编码 P14

3 汉字字库 P16 对每一个汉字，都要有对应的字的模型（简称字模）储存在计算机内，字模的集合就构成了字模库，简称字库。汉字输出时，需要先根据内码找到字库中对应的字模，再根据字模输出汉字。构造汉字字形有两种方法：向量（矢量）法和点阵法。图 1.6 用点阵组成的

汉字字形


§1.2 信息数字化的方法与技术•一、数值信息的表示•二、文本信息的表示1 西文字符的编码 P132 汉字的编码 P143 汉字字库 P16

点阵方式又称“字模点阵码”。每一个汉字以点阵形式存储在记录介质上，有点的地方为“ 1” ，空白的地方为“ 0” 。例如，可以将“字”字画在图 1.6 所示的 64×64 的方格上，每一行为 64 位（ 8 个字节），共 64 行组成一个汉字的字形码，即共需要 8 （字节） ×64=512 字节。 —— 汉字库存储容量的计算

图 1.6 用点阵组成的汉字字形


§1.2 信息数字化的方法与技术•一、数值信息的表示•二、文本信息的表示•三、图像与图形信息处理技术 P16( 自学 )•四、声音信息的处理技术 P18( 自学 )•五、视频信息的处理技术 P20( 自学 )关于前两节内容了解信息技术的发展历史、社会作用、发展规律和

研究热点，了解信息技术和信息社会的关系。了解计算机的发展历史和发展趋势、计算机的分类和特点；了解计算机中数的表示，掌握常用数制间的相互转化，了解存储器的种类、存储容量计算、地址、位、字节等概念；

课外作业：《实验报告与习题》 P1( 计算机理论基础作业 )

交作业时间：每周四前


§1.3 计算机硬件系统•一、计算机硬件系统的组成 •一个完整的计算机系统由硬件和软件两大部分组成•1 计算机硬件系统结构

控制器运算器

输出设备存储器输入设备

指令流

控制流

数据流

图 1.13 计算机硬件的体系结构


3. 图像与图形信息处理技术计算机中的数字图像按其生成方法可以分

为两大类，一类是从现实世界中通过数字化设备获取的图像，它们称为取样图像（ Sampled Image ）、点阵图像（ Dot Matrix Image ）和位图图像（ Bitmap Image ），以下简称图像（ Image ）；另一类是计算机合成的图像（ Synthetic Image ），它们称为矢量图像（ Vector Image ），以下简称图形（ Graphics ）。


图像的数字化从现实世界中获取数字图像的过程称为图像的获取（ Capturing ），

所使用的设备称为图像获取设备，如扫描仪、数码相机和数字摄像机等。图像获取的过程实质上是模拟信号的数字化过程，如图 1.7所示它的处理步骤大体分为三步：取样、分色和量化。

取样分色

量化

量化

量化

模拟图像

数字图像

R

G

B

图 1.7 　图像的数字化过程


• （ 1 ）取样。将画面划分为 MN 个网格，每个网格称为一个取样点。这样，一幅模拟图像就转换为 MN 个取样点组成的一个阵列。

• （ 2 ）分色。将彩色图像取样点的颜色分解成 3 个基色（如 R、 G、 B三基色），即每个取样点用 3个亮度值来表示，称为 3个颜色分量；如果不是彩色图像（即灰度图像或黑白图像），则每一个取样点只有一个亮度值。

• （ 3 ）量化。对取样点的每个分量进行 A/D转换，把模拟量的亮度值使用数字量（一般是8位到 12 位正整数）来表示。


• 一幅不经压缩的图像数据量可按下面的公式计算（以字节为单位） :

图像数据量 = 图像水平分辨率图像垂直分辨率像素深度 /8

• 所谓像素的深度是指表示每个取样点的颜色值所采用的数据位数。一幅 640480 分辨率（即 640480 采样点）的图像若分成红、绿、蓝三色，并且每一颜色分量的亮度用八位二进制数来表示，则可以计算出图像的数据量。由于每一个采样点有三个颜色分量，而且每个颜色分量用八位来量化，所以每一个采样点的数据位数为 8+8+8=24bits ，这就是像素深度。再根据以上公式，此图像数据量为 64048024/8=900KB 。表 1.2 列出了若干不同参数图像的数据量。


上机实验内容与作业

•实验：实验一熟悉计算机系统和英文指法练习

•作业：计算机理论基础作业 P1

《 计算机文化基础 》 教案

Documents

《计算机文化基础》教案