信息科技基础作业册1.docx
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信息科技基础作业册1.docx
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信息科技基础作业册1
第一章信息与信息技术
一、学习内容和学习要求
(一)基本要求(了解和识记)
1.常见的信息技术
2.信息的处理过程
3.信息科技的发展及影响
(二)中等要求(理解和应用)
1.信息的概念和特征
2.信息的数字化
3.字符的编码
4.声音的编码
5.图像的编码
6.数据的压缩
(三)较高要求(拓展和迁移)
1.数制及不同数制之间的转换
二、知识要点
1、什么是信息技术
信息技术(InformationTechnology,IT)是应用信息科技的原理和方法有效利用信息资源的技术体系。
它包括由微电子和光电子技术组成的基础技术,由计算机和通信(communication)技术组成的支撑技术,以及作为主体的信息处理(informationprocessing)技术。
信息处理技术,是指在信息的获取、表达、加工、转换、存储、传播和使用过程中所采用的技术和方法。
从本质上说,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、分配信息等方面的相关技术,其作用是代替、扩展和延伸人的信息功能。
信息技术主要包括感测技术(获取信息的技术),通信技术(传递信息的技术),计算技术(处理信息的技术),控制技术(决策和操控技术)等四大基本技术。
2、现代信息技术
现代信息技术包括微电子技术、计算机技术、通信技术、控制技术、网络技术、存储技术等等,其中微电子技术是基础,计算机技术是核心。
信息技术课是让我们掌握获取、整理、加工、存储、传递和利用信息的技能和方法,最终提高信息素养。
3、信息技术的五次革命
自从人类诞生以来,信息技术已经经历了五次革命。
(1)第一次信息技术革命是语言的产生
人类最初只能通过手势、表情、肢体动作、嗓音来表达和传递信息,因此只能在人的听觉和视觉所能及的范围内传递信息。
是信息表达和交流手段的一次关键性革命,产生信息获取、信息传递技术(但是受时空的限制)
(2)第二次信息技术革命是文字的发明
可以长期存储信息,跨时间、跨地域地传递和交流信息,产生了信息存储技术。
(3)第三次信息技术革命是造纸术和印刷术的发明
造纸术和印刷术的发明,把信息的记录、存储、传递和使用扩大到更广阔的空间,使知识的积累和传播有了可靠的保证,是人类信息存储与传播手段的一次重要革命。
产生了更为先进的信息获取、存储技术和传递技术。
(4)第四次信息技术革命是电报、电话、广播、电视的发明和普及应用
1837年莫尔发明了电报,使信息可以实时传送,40年后,贝尔发明了电话,可以直接对话,信息传递技术有了更大的自由,广播、电视的出现与发展打破了交流信息的时空界限,提高了信息传播效率,是信息存储和传播的又一次重要革命。
(5)第五次信息技术革命是电子计算机的普及使用和计算机与通信技术的结合
始于20世纪60年代,这是一次信息传播和信息处理手段的革命,对人类社会产生了空前的影响,使信息数字化成为可能,信息产业应运而生。
4、信息技术的发展趋势
现代通信技术将趋向数字化、智能化、网络化和个性化,信息的数字转换处理技术将进一步走向成熟;网络技术将向高速快捷、多网合一、安全保密方向发展;计算机技术将向网络化、智能化发展;计算机硬件将更加微型化,并具有超强性能;软件将向自动化、构件化、集成化方向发展,成倍地扩展信息技术的应用范围和功能,以帮助人们突破信息交流屏障,实现即时的虚拟现实,为全球化虚拟制造、服务、流通、研究与发展、终身学习和娱乐提供新的平台。
5.信息的概念和特征
(1)信息是表示事物运动的状态及其变化方式。
(2)信息、物质和能量为人类社会赖以生存和发展的三大资源。
(3)信息的特征:
●信息必须依附于某种载体(信息的传载性)。
信息的载体就是承载信息的物体。
空气、声音、符号、文字、图像、生物、电磁波以及纸张、胶片、磁带、磁盘、光盘等,甚至人的大脑,都是信息的载体。
比如,你从电台听到的气象预报是通过声音、语言和电磁波告诉你的,你从报纸看到的新闻是通过纸张、油墨和文字告诉你的。
不存在没有载体的信息。
●信息是可以共享的(信息的共享性)。
比如,中央电视台每晚播放的新闻,全国可能有好几亿的人都在观看、共享着,而播报人员却不会因为播放这些信息而失去了它们。
物质和能源一旦被人占有,其他人就得不到了,而信息则不然。
●信息是可以处理的(信息的可处理性)。
信息可以加工、传输、储存,特别是经过人的分析、综合和提炼等加工,可以增加它的使用价值。
比如,一个商场每天卖出许多商品,如果分析一下这个信息,就可以知道哪些商品畅销,哪些商品滞销,哪些柜台营业额高,哪些柜台营业额低。
另外,人们还能够利用各种信息技术,把信息从一种形态变为另一种形态。
例如,打电话时,需要把发话人的信息从声音的形态变成电信号的形态,通过电话线路传送,在受话端再把信息从电信号的形态便回到声音的形态送回给受话人。
如果不能进行着两种转换,也就没有今天的电话了。
●信息有时效性(信息的时效性)。
比如,上个月的气象预报对于明天的出行通常是没有用的。
所以,人们总是要及时掌握最新的、有用的信息。
为此,需要有能力识别信息,能够判定什么是过时的信息,什么是虚假的信息。
(4)所有信息在计算机内部都采用二进制代码进行运算和储存。
6.信息的数字化
信息可识别的符号形式称为数据,数据是信息的载体,数据可以是数值型的,也可以是非数值型的,非数值型数据包括文字、声音、图片、动画和影像等。
计算机可识别的编码形式称为代码,数据和代码之间必须具有一定的对应关系,人们才能有效地同计算机交换各种信息。
建立数据与代码间对应关系的统一规则称为编码。
把要处理的信息用二进制代码来表示(这是信息能输入计算机进行处理的前提条件),这就是信息的数字化。
模拟量和数字量:
现实世界中各种信息的变化是“模拟量”,把某一物理量用与它相当的数值来表示,其值就是“数字量”。
模数转换与数模转换:
从“模拟量”转换成“数字量”,称为模数转换(A/D)。
人的眼睛、耳朵只能接受模拟信息,因此计算机加工好的“数字量”,往往也需要转换为“模拟量”,这就是数模转换(D/A)。
采样和量化:
采样:
就是采集模拟信号的样本。
每秒钟能采集的样本数量称为采样频率。
采样的过程就是以一定的采样频率来逐次测得测量对象模拟数据量值的序列。
量化:
就是将采集到的模拟数据量值序列用一定范围的二进制数据系列来表示。
通过采样和量化才能使信息状态从连续变化的模拟信号形式转换成间断取值的二进制数据序列形式。
采样频率越高,量化级数越多,得到的二进制数据信息失真度就越小,但数据所需的存储空间就越大。
7.ASCll码:
即美国信息交换标准码。
在该码中,用 7位二进制数编码来表示字符或控制符,共有27=128种不同的组合,表示128个字符,其中包括94个字符(l0个数字、26个英文大写字母、26个英文小写字母及标点符号和其他常用符号)和34个控制符(空格、回车、换行等)。
英文字母、数字、符号和控制字符通常采用ASCII编码(美国信息交换标准码)。
一个字符用七位二进制数表示,存放时占八位(其最高位为0),即一个字节(byte)。
8.汉字编码:
汉字编码信息在计算机内部以二进制方式存放,称为内码(又称机内码),由于汉字数量庞大,必须使用多个字节来表示一个汉字。
通过键盘将汉字输入到计算机内的编码称为输入码。
将汉字字形信息进行存放的编码(汉字点阵编码)称为字形码(用于不同汉字字体的屏幕显示和打印等)。
每个汉字的机内码是唯一的,
汉字编码的国家标准:
1980年,我国颁布《信息交换用汉字编码字符集基本集》(即国家标准GB2312-80),规定用两个字节表示一个汉字,包括6763个常用汉字和682个特殊符号。
1993年,我国开始使用新的国家标准GB1300,它采用国际通用多八位编码字符集(UCS)标准,按不同国家的不同文字采用四个字节来进行编码,是跨国度、跨地区使使用的标准,它的两个高字节位用来区分不同国家、地区的不同文字(对于主要文字规定放在0组0平面,又称基本多文种平面(BMP),其两个高字节都为0),它的两个低字节位能表示65536个符号,其中有汉字20902个。
2000年,我国又颁布《信息交换用汉字编码字符集基本集的扩充》(即国家标准GB18030—2000),共收录了27484个汉字,它支持我国少数民族文字,解决了生僻的人名和地名等问题。
9.声音编码
最常用的是脉冲编码调制(PCM),它需经过采样、量化与编码两个步骤。
将声波信息输入计算机称为A/D转换(即完成声音信息数字化),将二进制数序列表示的声音信息还原为声音称为D/A转换,在计算机中这些工作一般是通过计算机的硬件声卡来完成的。
10.图像的编码
一幅彩色图像可以看成是由许许多多个彩色的点(像素)组成的。
像素点分割得越精细,图像清晰度就越高。
每个点有深浅不同的颜色,任何一种颜色均可用红、绿、蓝三种原色调配出来,如果每种(RGB)原色从浅到深分为0-255共256个等级,则构成通常所说的24位彩色图像,每个像素用三个字节(24位)的二进制数据来表示。
用一个字节二进制数据来表示一个像素的,是具有256级灰度的灰度图像。
黑白图像,每个像素只需要用0或1来表示,即一个二进制位就可以表示了。
位图文件是一种存储图像的文件,它的扩展名为.bmp。
电视和电影是由连续的图像帧(根据人类的视觉暂留功能,要达到连续的影视动作效果,必须每秒钟显示24帧以上的图像)组成的,所以,播放视频的计算机需要有处理速度较高的CPU和容量较大的存储器。
11.数据的压缩
数据可以压缩是有冗余信息存在的缘故。
数据压缩就是采用特殊的编码方式来保持数据,使数据占用的存储空间较少。
声音、图像和视频的信息通过信息数字化后信息量一般都比较大,所以经常要采用数据压缩技术。
对文件进行压缩和解压缩常用的软件有:
WinRAR、WinZip。
有损压缩和无损压缩:
无损压缩是指能够完全还原为原来数据的压缩方式,适合于普通数据文件和程序文件的压缩,是通用的压缩方式;有损压缩,通常为专用压缩方式,通过较小的信息损失,换取较大压缩率的压缩方式,解压后还原的数据没有原来的精确,质量有所损失,但在可接受的范围内,主要用于音频和视频数据的压缩。
MP3是音乐信息压缩标准;JPG是静态图像信息的压缩标准;MPEG和RM是视频信息的压缩标准,这些标准都有很高的压缩比。
12.数制及数制之间的转换
(1)进位计数制
用一组统一的符号、规则和进位方法来表示数值。
(2)数码、基数和位权
数值由若干个“数码”组成,每个数码都按照一定的位置排列。
而这个“位”表示了在该位上的数码所代表的具体值,即这个“位”是代表着某个倍率,这就是“位权”,如万位数的位权是104。
十进制数的各个位权都是10的乘幂项。
数码的个数称为基数,如十进制的基数是10,二进制的基数是2。
(3)各进位制的字母标识
为了区别不同的数制,通常可以用一个下标来表示该数采用的进位制。
如十进制数(47)10,二进制数(10101)2,十六进制数(3F5)16等。
数的下标也常常用字母来表示,十进制数一般用“D”,二进制数用“B”,十六进制用“H”,如10101B,3F5H,47D(或47)
因为通常默认的数制形式是十进制,所以十进制数一般可以省略“D”标识。
(4)二进制的运算
二进制用0和 1两个数字及其组合来表示任何一个数值,进位的规则是“逢二进一”。
数字在不同的位上具有不同的权值,按从右至左的次序,以2的相应次幂的形式递增,最右边的第一位为20。
二进制的运算包括算术运算、关系运算和逻辑运算。
算术运算是计算机最基本的运算功能,包括加、减、乘、除四则运算,它的基础是二进制的加法,运算规则是“逢二进一”。
关系运算就是比较两个数据是否相同或不相同,若不相同,再区分大小。
关系运算包括“>”(大于)、“<”(小于)、“>=”(大于等于)、“<=”(小于等于)、“=”(等于)、“<>”(不等于)六种。
对逻辑数据的操作称为逻辑运算。
基本的逻辑运算包括“AND”(与)、“OR”(或)、“NOT”(非)三种。
其运算真值可记忆为:
与:
有0得0(全1得1);
或:
有1得1(全0得0);
非:
取反,0与1互取反。
关系运算的结果:
关系运算的结果同逻辑运算一样,只有两种取值T(True,真)及F(False,假),或者相应地用“1”和“0”来表示。
逻辑运算的优先级依次为:
NOT,AND,OR。
(5)数制转换
十进制整数转换成二进制数:
一般使用“除以二取余”法。
二进制整数转换成十进制数:
一般可将每位二进制数和其对应的2的相应次幂权值相乘,再求它们的和。
(可简化为将数字1所在位的权位值相加求和)
二进制整数转化为十六进制数:
从右起第一位起,每四位二进制数用一个十六进制数字代替,不足四位前补0。
二进制整数转化为八进制数:
从右起第一位起,每三位二进制数用一个八进制数字代替,不足三位前补0。
三、典型例题分析
例1:
把(10011)2转换为十进制数
解1:
(10011)2=1×24+0×23+0×22+1×21+1×20
=16+0+0+2+1
=19
解2:
(10011)2=24+21+20=16+2+1=19(即将数字1对应位的权值相加)
例2:
把(23)10转换为二进制数
解:
把十进制数表示为二进制数可以使用“除以二取余数”法:
把十进制数除以2,余数作为二进制数的末位,所得的商再除以2,余数依次作为二进制数的值,如此反复直到商为0为止。
将所得的余数依次从后向前排,最后的余数作为最高位。
(23)10
将余数依次从后向前排,最后的余数作为最高位:
(23)10=(10111)2
例3:
将十六进制数5AB转换为十进制数
解:
十六进制是计算机中常用的数制,基数是16,有16个数字符号,它们是0-9、A、B、C、D、E、F。
其中:
A表示数10;B表示数11;C表示数12;D表示数13;E表示数14;F表示数15,并且是“逢十六进一”。
(5AB)16=5×162+10×161+11×160
=(1451)10
例4:
将二进制数10011001101011.001111转换为十六进制数
解:
四位二进制数正好对应一位十六进制数。
把二进制数与十六进制数只要从小数点开始,每四位二进制数对应一位十六进制数,如果不足四位,整数部分,则在最左边添零补足四位(前加0);小数部分,则在最右边添零补足四位(后加0)。
10011001101011.001111
0010011001101011.00111100
266B.3C
∴(10011001101011.001111)2=(266B.3C)16
例5:
把十六进制数C65B转换为二进制数。
解:
把十六进制数转换为二进制数,只要把十六进制数每一位用对应四位二进制数表示即可。
(如整数部分存在高位0,或小数部分存在尾部0,则应去除这些0)
C65B
1100011001011011
∴(C65B)16=(110001*********1)2
四、巩固练习
(一)填充题
1.人类的生存、发展除了与外界有物质的交换,能量的交换外还必须要有__________的交换。
2.同样的信息可以由广播、电视或报纸等手段通过声音、图形、图像或文字进行表现与传播,这些声音、图形、图像或文字都是信息的___________________。
3.计算机内部处理的信息都是___________________形式,而现实世界中的信息(包括数字、字母、声音、图像等)大多不是,所以要使用计算机处理信息必须先进行_____________________。
4.计算机的数制基础是____________________。
5.我们常用特定的字母标于后尾来标识数制,其中“B”是_____________的特定字母,“D”是_____________、“H”是_____________的特定字母。
数制标识省略时,通常是指_____________进制。
6.把十进制数的整数部分表示为二进制数可以使用“_________________”法。
7.计算机的三种最基本的运算是___________运算、___________运算和___________运算。
8.逻辑数据与算术数据不同,逻辑数据只有两种取值T(_________)及F(_________),或者相应地用“_________”和“_________”来表示。
9.二进制加法运算规则是“__________________”;十六进制加法运算规则是“___________________”。
10.数制转换
①(1001)2 =()10 ②(101010)2=( )8
③(10.11)2=( )10 ④(11000011)2=( )16
⑤(15)10 =()2 ⑥(24)10 =( )2
⑦(123)8=( )10 ⑧(123)16=( )10
11.对逻辑数据的操作称为逻辑运算。
基本的逻辑运算包括“_________”(AND)、“_________”(OR)、“_________”(NOT)三种。
12.“与”运算:
P=aANDb,当a、b均为“真”时,P才为“___________”。
13.“或”运算:
P=aORb,当a、b均为“假”时,P才为“___________”。
14.“非”运算:
P=NOTa,当a为“真”时,P为“___________”。
15.和算术运算一样,逻辑运算也有优先级别,请说明它们的优先级别(由先到后排序):
___________________________________________________________________________
16.现实世界中各种各样的信息,通常是连续变化的“模拟量”;“数字化”过程就是将它转换成“_______________”。
17.图像的数字化处理的基本思想是把一幅图像看成是由纵横分割的许多图像元素组成,对每个图像元素进行_________并_________,这些图像元素称作_________。
18.像素的数量就是图像的_________率,通常是以水平方向上的像素数量乘以垂直方向上的像素数量来表示的。
例如,分辨率为640×480的图像表示,水平方向的像素数量为________个,垂直方向的像素数量为________个。
19.一个黑白像素只要_______位二进制代码就可以表示,而一个“24位颜色”彩色像素则需要_______个字节来表示。
20.信息可识别的符号形式,称为数据。
数据可以是__________型的,即可以以数学方式进行比较、运算的,也可以是____________型的,如图像、声音等。
21.建立字符数据与代码间的对应关系,需要有统一的规则,这种规则称为编码。
目前计算机中广泛采用的编码规则的简称是____________码。
22.二进制位(bit)是计算机存储信息的基本单位,代表_______个二进制数位,其值为_______或_______。
23._______个连续的二进制数位为一个字节(Byte),它是描述计算机_________的基本单位。
一个字节可以存放_______个西文字符的编码,可以表示一个0—_______之间的数值。
24.n位二进制数能够表示_______个不同的代码。
25.ASCII码用_________位二进制代码表示,共有_________种不同的组合,存储时占用一个字节。
其中有_________个字符(数字符号、大小写英文字母、标点符号等)和_________个控制符。
每个ASCII码字节的最高位为“_______”。
26.在汉字信息交换码(GB2312-80)的标准中,容纳了_________个常用汉字,每个汉字(图形符号)采用_________字节表示。
每个字节只用低7位,最高位恒为_________。
27.使用不同的输入法输入同一个汉字,该汉字在计算机内部的表示形式是__________的。
28.对声音的编码常有_______________和_________________ ,前者是用数字记录声波的波形即音乐本身,后者是用数字描述乐谱。
29._____________ 是将声音变换为数字化信息,又将数字化信息变换为声音的设备。
30.存储画面为640×480点阵,黑白二色的位图图像文件至少需要________字节。
31.画面的分辨率为800×600,其中每一像素用24位颜色来显示,在每秒25帧的速率下,一分钟视频信号要占用______________兆字节空间。
32.为了在有限的容量中存储更多的信息,为了提高信息的传输效率,一般都要对数字化信息进行___________处理。
不同的数据都有不同的数据压缩标准,MP3是___________压缩标准,JPG是_______________压缩标准,MPEG、RM是________________压缩标准。
33.一般对保存文档数据的文件的压缩都属于____________压缩。
34.JPEG格式的图片,就是在微小的损失图片质量的情况下对图片文件中的相同或相似数据进行大量压缩,这是一种____________。
35.对于一些程序数据和文档数据压缩而言,___________压缩是行不通的,为此需要具有严格校验功能的_________________进行压缩操作,以使数据可以完整地还原。
(二)选择题
1.不属于信息的主要特征 。
A.时效性
B.科学性
C.传载性
D.共享性
2.现代社会中,人们把 称为人类不可缺少的三大资源。
A.物质、知识、信息
B.能量、知识、信息
C.物质、能量、知识
D.物质、能量、信息
3.信息技术已经经历了 次革命。
A.2
B.3
C.4
D.5
4.信息是“能够用来消除不确定性”的东西。
这是 提出的。
A.香农
B.维纳
C.钟义信
D.比尔·盖茨
5.最近一次信息技术革命的一个重要标志是 的应用。
A.计算机
B.电报
C.电视
D.电话
6.中国古代四大发明中的造纸术和印刷术与第 次信息技术革命有密切联系。
A.一
B.二
C.三
D.四
7.以下对信息特征的描述, 是不正确的。
A.只要有物质存在,有事物运动,就会有他们的运动状态和方式,就会有信息存在
B.所有的信息都必须依附于某种载体,但是,载体本身并不是信息
C.同一信息能同时或异时、同地或异地被多个人所共享
D.信息不但能直接满足人们的物质需求,还能满足人们的精神需求
8.信息技术的英文全称是 ,简称IT。
A.InformationTechnology
B.InformationTechnique
C.Communication Transmit
D.Information Transmit
9.现代信息技术是以 为基础,以 为核心,以 为支柱,以 应用为目的的科学技术群。
A.计算机技术 微电子技术 通信技术 信息技术
B.通信技术 微电子技术 信息技术 计算机技术
C.微电子技术 计算
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