第1章-信息技术概论-(2)课件

大学计算机信息技术基础中国药科大学

刘鑫朝

E-mail:lxc_favorite@163.com主要教学内容第1章信息技术概论第2章计算机硬件系统第3章计算机软件系统第4章计算机网络第5章数字媒体及应用第6章数据库原理第7章医院信息系统第8章医药数据挖掘与分析附录MATLAB第1章

信息技术概论

学习要求了解信息、信息科学和信息社会的概念通信技术、微电子技术计算机的发展阶段和计算机应用信息技术在医药领域的应用掌握二进制，以及二进制的计算各种进制的转换数的二进制表示（原码、反码、补码）数的表示范围信息存储单位，数字信息的传输单位主要内容1.1信息与信息技术1.2计算机的发展及应用（课外阅读）1.3数字技术基础1.4通信技术基础（课外阅读）1.5微电子技术基础（课外阅读）1.6信息标准化（课外阅读）1.1信息与信息技术1.1.1数据与信息1.1.2信息技术与信息技术产业1.1.3医药信息化及其发展（课外阅读，调查）1.1.2信息技术与信息技术产业信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动：信息的收集(如信息的感知、测量、获取、输入等)信息的传递(如邮寄、电报、电话、广播等)信息的加工(如信息的分类、计算、分析、转换等)信息的存储(如书写、摄影、录音、录像等)信息的施用(如控制、显示、指挥、管理等)信息处理与人的行为信息技术（InformationTechnology，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。内容包括：扩展感觉器官功能的感测(获取)技术扩展神经系统功能的通信技术扩展大脑功能的计算与存储技术扩展效应器官功能的控制与显示技术扩展神经系统功能的通信技术外部世界事物信息产业是指信息设备生产制造，以及利用这些设备进行信息采集、储存、传递、处理、制作与服务的所有行业与部门的总和。信息技术产业信息内容产业信息服务产业芯片,计算机,手机,通信设备,数字电视,软件,电子器件等内容数字化,数字文化,教育科技,知识产业,数字娱乐,电子游戏等信息基础设施电子政务,商务,金融,物流,教育,医疗,社区,认证,娱乐,游戏等电信网络,广播电视网络,互联网络等信息产业1.3

数字技术基础1.3.1比特与二进制数及运算1.3.2信息在计算机中的表示1.3.1比特与二进制数及运算比特（bit，binarydigit的缩写）中文翻译为“二进位数字”、“二进位”或简称为“位”比特只有2种取值：0和1，一般无大小之分如同DNA是人体组织的最小单位、原子是物质的最小组成单位一样，比特是组成数字信息的最小单位数值、文字、符号、图像、声音、命令······都可以使用比特来表示存储容量的计量单位8个比特＝1个字节（Byte，用大写B表示）计算机内存储器容量的计量单位：KB:1KB=210字节=1024B（千字节）MB:1MB=220字节=1024KB（兆字节）GB:1GB=230字节=1024MB（吉字节、千兆字节）TB:1TB=240字节=1024GB（太字节、兆兆字节）外存储器容量经常使用10的幂次来计算：1MB＝103KB

＝1000KB1GB＝106KB

＝1000000KB1TB＝109

KB

=1000000000KB传输速度计量单位信息是可以传输的，信息只有通过传输和交流才能发挥它的作用在数字通信技术中，信息的传输是通过比特的传输来实现的近距离传输时：直接将用于表示“0/1”的电信号或光信号进行传输（称为基带传输），例如：计算机读出或者写入移动硬盘中的文件使用打印机打印某个文档的内容远距离传输或者无线传输时：需要使用调制技术（参见第4章）传输速率表示每秒钟可传输的二进位数目，常用单位是：比特/秒(b/s)，也称“bps”。如2400bps(2400b/s)千比特/秒(kb/s)，1kb/s=103比特／秒=1000b/s兆比特/秒(Mb/s)，1Mb/s=106比特／秒=1000kb/s吉比特/秒(Gb/s)，1Gb/s=109比特／秒=1000Mb/s太比特/秒(Tb/s)，1Tb/s=1012比特／秒=1000Gb/s比特的三种逻辑运算比特的取值“0”和“l”可表示两种不同的状态（例如电位的高/低、开关的断开/接通）比特的运算使用逻辑代数，它有3种基本逻辑运算：逻辑加（也称“或”运算，用符号“OR”、“∨”或“＋”表示）逻辑乘（也称“与”运算，用符号“AND”、“∧”或“·”）取反（也称“非”运算，用符号“NOT”或上横杠“¯”表示）逻辑运算的规则逻辑加：F=A∨

BA:00 11B:∨0

∨1

∨0

∨1F:011 1逻辑乘：F=A·BA:0 011B:∧0

∧1

∧0

∧1F:000 1取反：F=NOTAA:NOT0

NOT 1

F: 1 0两个多位的二进制信息进行逻辑运算时，按位独立进行，即每一位都不受其它位的影响：例1 A: 0110 B:∨ 1010

F: 1110例2 A: 0110 B:∧1010

F: 0010EFABEFABAEFR十进制数每一位可使用十个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）低位与高位的关系是：逢10进1各位的权值是10的整数次幂（基数是10）标志：尾部加“D”或缺省例：204.96=2×102＋0×101＋4×100＋9×10－1＋6×10－2二进制数每一位使用两个不同数字表示（0、1），即每一位使用1个“比特”表示低位与高位的关系是：逢2进1

各位的权值是2的整数次幂（基数是2）标志：尾部加B例：101.01B=1×22＋0×21＋1×20

＋0×2－1＋1×2－2＝5.25八进制数每一位使用八个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7）低位与高位的关系是：逢8进1

各位的权值是8的整数次幂（基数是8）标志：尾部加Q例：

365.2Q=3×82+6×81+5×80+2×8－1=245.25十六进制数每一位使用十六个数字和符号表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F）逢16进1,基数为16各位的权值是16的整数次幂（基数是16）标志：尾部加H例：

F5.4H=15×161+5×160+4×16－1=245.25不同进位制数的比较十进制二进制八进制十六进制零0000000壹1000111贰2001022叁3001133肆4010044伍5010155陆6011066柒7011177捌81000108玖91001119拾10101012A拾壹11101113B拾贰12110014C拾叁13110115D拾肆14111016E拾伍15111117F十进制转换为二进制转换方法： 整数和小数分开开转换整数部分：除以2逆序取余小数部分：乘以2顺序取整例如：29.6875

11101.1011B

注意：十进制小数（如0.63）在转换时会出现二进制无穷小数，这时只能取近似值129371421222200111余数低位高位整数部分小数部分0.6875×21.37500.75001.50001.0000×2×2×2高位低位二进制数十进制数转换方法：二进制数的每一位乘以其相应的权值，然后累加即可得到它的十进制数值例：11101.1011B=1×24＋1×23＋1×22＋0×21＋1×20

＋1×2－1＋0×2－2＋1×2－3＋1×2－4

=29.6875

不同进制数的相互转换问题如何实现八进制与十进制之间转换？如何实现十六进制与十进制之间转换？如何实现二进制与八进制与十六进制之间转换？讨论为什么使用八进制和十六进制？比特的基本运算二进制数的加、减法运算规则：被加数加数和进位

0000011010101101（a）加法规则被减数减数差借位

0000011110101100（b）减法规则多位二进制数的加、减法运算举例：01011001+0100－010010010101由低位到高位逐位进行,低位向高位进(借)位！1.3.2信息在计算机中的表示数据是信息的载体数据有多种表示形式数值文字图像声音视频符号……在计算机中,所有数据都以二进制表示1.数值信息在计算机中的表示采用“自然码”表示无符号整数：取值范围由位数决定：8位： 可表示0～255(28-1)范围内的所有正整数16位： 可表示0～65535(216-1)范围内的所有正整数n位： 可表示0～2n-1范围内的所有正整数。十进制数8位无符号整数

00000000010000000120000001030000001140000010050000010125211111100253111111012541111111025511111111······带符号整数的表示（1）表示方法：用一位表示符号，其余用来表示数值部分符号用最高位表示：“0”表示正号(+),“1”表示负号(-)数值部分有两种表示方法： (1)原码表示： 整数的绝对值以二进制自然码表示 (2)补码表示： 正整数：绝对值以二进制自然码表示 负整数：绝对值使用补码表示···符号位数值部分最低位最高位原码表示举例：

[+43]的8位原码为：00101011[-43]的8位原码为：

10101011带符号整数的表示（2）负数的绝对值如何用补码表示？先表示为自然码将自然码的每一位取反码在最低位加“1”例1:[-43]用8位补码表示所以：[-43]

的8位补码为：11010101例2：[-64]用8位补码表示所以：[-64]

的8位补码为：1100000043=>0101011取反：1010100加1：101010164=>1000000取反：0111111加1：1000000带符号整数的表示（3）优缺点分析：原码表示法优点：与日常使用的十进制表示方法一致，简单直观缺点：加法与减法运算规则不统一，增加了成本；整数0有“00000000”和“10000000”两种表示形式，不方便补码表示法优点：加法与减法运算规则统一，没有“-0”,可表示的数比原码多一个缺点：不直观，人使用不方便结论：带符号整数在计算机内不采用“原码”而采用“补码”的形式表示！带符号整数的表示（4）原码可表示的整数范围8位原码：-27+1～27-1（-127～127）16位原码：-215+1～215-1（-32767～32767）n位原码：-2n-1+1～2n-1-1补码可表示的整数范围

8位补码：-27～27-1

（-128～127)

n位补码：-2n-1～2n-1-1-128表示为10000000+127表示为011111113种整数的比较8位二进制码表示无符号整数时的数值表示带符号整数(原码)时的值表示带符号整数(补码)时的值0000000000000000001111……………………0111111112712712710000000128-0-12810000001129-1-127……………………11111111255-127-1计算机中整数有多种，同一个二进制代码表示不同类型的整数时，其含义（数值）可能不同一个代码它到底代表哪种整数（或其它东西），是由指令决定的实数的特点与表示方法特点：既有整数部分又有小数部分，小数点位置不固定整数和纯小数是实数的特例任何一个实数总可以表达成一个乘幂和一个纯小数之积例如：

56.725=0.56725×102－0.0034756=-0.34756×10－2实数的表示方法（记阶法）：用3个部分表示乘幂中的指数：表示实数中小数点的位置纯小数部分(尾数)：表示实数中的有效数字部分数的正负(符号)二进制实数的浮点表示与十进制实数一样，二进制实数也可以用记阶法表示例如：+1001.011B=+0.1001011B×2100

－0.0010101B=－0.10101B×2－10可见，任一个二进制实数N均可表示为： N=±S×2P（其中，±是该数的符号；S是N的尾数；P是N的阶码）因此，32位的单精度浮点数在计算机中可表示为：尾数符号位8位23位阶码2.文字符号在计算机中的表示日常使用的书面文字由一系列称为“字符”(character)的书写符号所构成计算机中常用字符的集合叫做“字符集”西文字符集中文(汉字)字符集（参见第5章）最常用的西文字符集是ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)字符集包含96个可打印字符和32个控制字符每个字符采用7个二进位进行编码计算机中使用1个字节存储1个ASCII字符

标准ASCII字符集及其码表

b6b5b4b3b2b1b0

012345670123456789ABCDEFb6b5b4b3b2b1b0011010011010113.图像在计算机中如何表示？把图像离散成为M列、N行，这个过程称为图像的取样经过取样之后，图像就分解成为M×N个取样点，每个取样点称为图像的一个“像素”如果是黑白图像，每个像素只有2个值：黑(0)/白(1)，所以每个像素用一个二进位表示因此，一幅黑白图像可使用一个矩阵表示灰度图像和彩色图像的表示比较复杂些(参见第5章)举例：黑白图像的表示每个像素使用1个比特表示：0=黑；1=白01010101010101010101011010110100100100011111000001101010101010101010100101101001011001010000011010010101010101010101011011000101000010100101010010110110101101101011010110011001011010001000100101101001011010010110101000100110010010110101001010010110110010101101010111011001100101001010110001101001001101011001001000100110011010101001000101010110110010110010010111011001100101010010010101010101010101001101101000100110001010000101010010101010101010110001001011001000110100111010000101010101010101000100010100010110100001000000110111011010101001010011010001101001001110010