《计算机基础知识与应用案例教程》中职全套教学课件

0计算机基础知识与应用案例教程全套可编辑PPT课件项目一计算机概述项目二信息与数据项目三计算机硬件系统项目四计算机软件系统项目五多媒体技术全课导航项目六Windows操作系统计算机概述项目一目录认识计算机任务1了解计算机的应用及未来发展趋势任务2了解新一代信息技术任务3项目导读如今，计算机的应用越来越广泛，无论是科学研究、工业制造、商业交易，还是日常娱乐、社交通信，到处都能看到计算机的身影。计算机不仅推动着社会的不断发展和进步，同时也为人们的日常工作、学习和生活提供了巨大便利。本项目将带领大家全面了解计算机的基本概念、发展历程、分类和特点、应用领域和未来发展趋势，以及新一代信息技术等知识。学习目标知识目标了解计算机的概念、发展及各阶段的特点。了解计算机的分类和特点。了解我国计算机的发展历程。了解计算机的应用领域及未来发展趋势。了解人工智能、大数据、虚拟现实、云计算等新一代信息技术。能力目标能根据自身兴趣、计算机技术的发展现状和未来趋势做好未来职业生涯规划。素质目标理解计算机在当代社会中的作用与价值，发展计算思维和提升信息素养。了解计算机行业的最新动态，不断开阔视野，增强科学兴趣、创新意识和创新能力。认识计算机任务一任务描述从重达30余吨的庞然大物到可随身携带的掌上电脑，计算机经历了怎样的发展历程？从最初的数值计算到办公、学习、娱乐……计算机给我们的工作、学习和生活带来了哪些变化？本任务将带领大家了解计算机的概念、诞生和发展，计算机的分类和特点，以及我国计算机的发展历程。任务准备计算机诞生不足百年，却始终发展迅猛，可谓日新月异。如今，每秒以亿次计的运算速度和纳米级工艺制程的CPU已是计算机的标配。与此同时，量子计算机、生物计算机等先进的新型计算机相继问世，人工智能、3D打印等新技术也在不断取得突破。未来，相信计算机还会给人类社会带来更多的改变和进步。请扫码观看“神奇的计算机”视频，然后思考以下问题。（1）截至目前，计算机都给人类社会带来了哪些影响？（2）日常生活中有哪些常见的计算机类型？它们各自有什么特点？计算机（computer），俗称“电脑”，是20世纪人类最伟大的发明之一。它是一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算和逻辑计算，且具有存储记忆功能，能够按照程序自动、高速处理海量数据，是现代化的智能电子设备。一、计算机的诞生和发展1946年2月，世界上第一台通用电子计算机——ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。ENIAC占地约170平方米，重量达30余吨，功率约为150千瓦，主要元器件是电子管，采用十进制计算，每秒可进行5000次加法运算。第一台通用电子计算机ENIAC一、计算机的诞生和发展ENIAC的诞生奠定了电子计算机的发展基础，开辟了信息时代。自ENIAC诞生以来，计算机技术获得了飞速发展。根据所用电子元器件的不同，计算机的发展已历经以下4个阶段：电子管晶体管中小规模集成电路大规模及超大规模集成电路一、计算机的诞生和发展发展阶段起止时间主要元器件主存储器特点主要应用第一阶段1946—1957年电子管水银延迟线或磁鼓体积庞大、功耗大、运算速度慢、可靠性差、价格昂贵科学计算第二阶段1958—1964年晶体管磁芯体积、功耗减小，可靠性及运算速度提高，价格下降，出现了高级语言科学计算、工业控制等第三阶段1965—1970年中小规模集成电路半导体体积、功耗进一步减小，可靠性及运算速度进一步提高，操作系统逐渐成熟，出现了多种应用软件科学计算、文字处理、图形图像处理等第四阶段1971年至今大规模及超大规模集成电路集成度更高的半导体性能大幅度提高，价格大幅度下降，编程语言和软件更加丰富多样应用渗透到社会各个领域计算机的发展阶段及其特点一、计算机的诞生和发展在计算机发展到第四阶段时，最重要的成就之一微处理器的体积不断减小集成度不断提高运算速度越来越快计算机逐渐向微型机方向发展，从而使计算机逐渐走进办公室、学校和普通家庭。二、计算机的分类和特点1．计算机的分类计算机按照性能、规模和处理能力的不同分类巨型机大型机小型机微型计算机二、计算机的分类和特点1．计算机的分类类型优点缺点应用巨型机（超级计算机）是运算速度最快、处理能力最强的计算机规模庞大，造价昂贵适用于解决诸如气象、太空、能源、医药等尖端科学研究中的复杂计算问题。大型机有很快的运算速度和很大的存储容量在量级上不及巨型机适用于政府部门或大型企业（如银行），其主要用于进行复杂事务处理、海量信息管理、大型数据库管理和数据通信等拓展阅读超级计算机的研制水平是一个国家科技实力的重要体现。我国是世界上少数几个能研制超级计算机的国家之一，已经成功研制出“银河”“曙光”“神威”“天河”等超级计算机。在2023年5月公布的全球超级计算机500强榜单中，我国共有134台超级计算机上榜。其中，榜单前10名中有两台超级计算机来自我国，分别是“神威·太湖之光”和“天河二号”。二、计算机的分类和特点1．计算机的分类类型优点缺点应用小型机结构简单、可靠性高和维护费用低性能和价格介于微型计算机和大型机之间已逐渐被微型计算机取代微型计算机“微型机”“微机”体积小、功耗低、功能多、性价比高，是如今最普及的一类计算机是如今最普及的一类计算机二、计算机的分类和特点1．计算机的分类工作站具有比PC更大的存储容量、更快的运算速度，通常应用于图形图像处理和计算机辅助设计等领域。微型机按结构和性能划分单片机单板机个人计算机（PC）台式计算机笔记本电脑一体机平板电脑工作站服务器个人计算机是人们最熟悉的一类计算机二、计算机的分类和特点1．计算机的分类巨型机（超级计算机）

大型机台式计算机

笔记本电脑二、计算机的分类和特点1．计算机的分类计算机按照用途的不同划分专用计算机指为某种特殊需要而设计的计算机如地质勘探专用计算机、自动化控制专用计算机等通用计算机指各行业、各种工作环境都能使用的计算机目前，市场上销售的计算机大多数都是通用计算机二、计算机的分类和特点1．计算机的分类计算机按照所处理的数据类型的不同数字计算机模拟计算机混合计算机二、计算机的分类和特点2．计算机特点特点具体内容（1）运算速度快运算速度决定了计算机处理数据的效率，它通常用计算机每秒执行加法运算的次数或平均每秒执行指令的条数来衡量。运算速度快是计算机的突出特点，目前，世界上运算速度最快的计算机已可完成每秒百亿亿次运算。（2）计算精度高计算精度决定了计算机处理数据的准确性和可靠性。一般来说，计算机机器码的二进制位数（称为“字长”）越长，计算精度就越高。目前，通用计算机的字长通常为32位或64位。较高的计算精度使得计算机广泛应用于科学计算领域。例如，如今的计算机可轻易计算出圆周率π小数点后的数百万位。二、计算机的分类和特点2．计算机特点特点具体内容（3）存储功能强计算机强大的存储功能主要体现在：计算机可存储文本、图像、音频、视频、网页等多种类型的数据；一台计算机可轻易存储一座大型图书馆的所有资料；计算机可以保存数据数年乃至数十年；计算机可通过移动存储设备（如U盘）、文件传输协议（FTP）、超文本传输协议（HTTP）等，以有线或无线方式快速存取大量数据。二、计算机的分类和特点2．计算机特点特点具体内容（4）具有逻辑判断能力计算机不仅能进行快速、精准的计算，还能进行各种逻辑判断，并根据判断结果自动选择下一步要执行的命令。这使得计算机能够实现比较、分类、合并、检索等功能，乃至进行推理、诊断和联想等模拟人类思维的行为，且这些行为可以达到很高的准确性，并可确保客观性。（5）具有自动执行能力计算机内部的操作和运算都是根据预先编制的程序自动控制执行的，人们只需把需要计算机处理的问题编写成程序并存储到计算机中，计算机就能够根据程序的指令进行工作，工作过程完全自动化，不需要人的干预。此外，程序可在计算机中反复执行，这使得计算机可以非常高效地处理重复性工作。三、我国计算机的发展历程早期使用电子管、晶体管使用中小规模集成电路使用超大规模集成电路作为核心电子元器件我国的计算机事业起步于20世纪50年代这个过程伴随着各种艰辛与挑战，但一直以来，一代又一代的科研人员坚持不懈地努力奋斗，终于使中国的计算机在众多研究领域走在了国际前沿。三、我国计算机的发展历程1．电子管计算机1952年著名数学家华罗庚组织闵乃大、夏培肃和王传英等学者建立了中国首个计算机科研小组，他们作为我国计算机技术的奠基人和最主要的开拓者，开始设计和研制中国自己的电子计算机，我国的计算机事业就此拉开序幕。1953年计算机科研小组提出了制造一台电子管串行计算机的设想。根据这个设想，小组成员分为两组：一组负责设计计算机的存储器，由吴几康担任负责人；另一组负责设计计算机的基本逻辑电路、运算器和控制器，由夏培肃担任负责人。1956年吴几康负责的小组成功研制出阴极射线管存储器，这是中国研制成功的首个计算机部件，它可以存储32×32个二进制位信息，并可组合成汉字。夏培肃负责的小组完成了首台电子计算机运算器和控制器的设计工作，并编写了中国第一本电子计算机原理讲义。同年，我国首个专门从事计算机科学技术综合性研究的学术机构——中国科学院计算技术研究所成立。三、我国计算机的发展历程1．电子管计算机1958年由中国科学院计算技术研究所研制的103机交付使用，这是我国研制出的首台通用数字电子计算机。1959年中国科学院计算技术研究所成功研制出了我国首台大型通用数字电子计算机——104机。1964年中国科学院计算技术研究所研制的119机交付使用。这是我国第一台自行设计的大型通用电子管计算机，每秒可进行5万次浮点计算，它在我国研制首颗氢弹、勘探大型油田等重大科研项目中发挥了重要的作用。103机拓展阅读103机和104机的问世不仅填补了我国计算机技术的空白，还解决了大量过去无法计算的经济和国防等领域的难题，是中国计算机事业起步阶段的重要里程碑。三、我国计算机的发展历程2．晶体管计算机1962年国防科技大学（原中国人民解放军军事工程学院）研制的“隔离—阻塞振荡器”成功解决了晶体管性能不稳的问题，为晶体管计算机的成功问世创造了条件。1964年国防科技大学成功研制出我国第一台晶体管计算机——441B机。该机采用国产晶体管，每秒可进行8000次运算，样机连续工作268小时未发生任何故障。1965年中国科学院计算技术研究所成功研制出大型晶体管计算机——109乙机。该机所用器材全部为国产，每秒可完成9万次定点运算，6万次浮点运算，且性能稳定，损坏率和耗电量较低。1967年中国科学院计算技术研究所成功研制出109乙机的升级版本——109丙机。该机具有分时系统和管理程序，使用时间长达15年，在我国的“两弹一星”实验中发挥了重要作用，被誉为“功勋机”。在研制电子管计算机的同时，我国就已经启动了晶体管计算机的研究工作。在晶体管计算机研制时期，中国计算机研制进入高速追赶国际先进水平的阶段。三、我国计算机的发展历程3．集成电路计算机我国集成电路计算机的发展始于20世纪70年代，这一时期，我国在不同计算机领域均取得了累累硕果。典型代表小型计算机111机150机DJS系列机微型计算机长城曙光联想巨型计算机银河神威天河三、我国计算机的发展历程3．集成电路计算机1971年中国科学院计算技术研究所成功研制出111机。这是我国第一台采用小规模集成电路为核心电子元器件的计算机，为日后国产计算机走向集成化、微型化、高速化和智能化奠定了重要基础。1973年北京大学与“738厂”等联合研制的150机问世，它不仅在当时国产计算机中运算速度最高（每秒可完成100万次48位浮点数运算），同时也是中国第一台配有多道程序和自研操作系统的集成电路计算机。1974年清华大学等单位联合设计和研制出采用集成电路的DJS-130小型计算机，其运算速度也达到了每秒100万次。1983年“银河-Ⅰ”巨型计算机研制成功，运算速度达每秒1亿次，这是我国高速计算机研制的一个重要里程碑。三、我国计算机的发展历程3．集成电路计算机1985年我国成功研制出“长城0520CH”微型计算机，它是我国首台中文化、工业化、规模化生产的微型计算机，是我国计算机产业取得重大突破和成功的重要标志。1992年“银河-Ⅱ”巨型计算机研制成功，其数字仿真能力是“银河-Ⅰ”的10倍。1995年中国科学院计算技术研究所推出了“曙光1000”并行机，它包括36个可并行运行的处理机，是国内首台具有大规模并行处理机结构的高性能计算机。曙光1000的理论峰值速度可达每秒25.6亿次，实际运算速度可达每秒15.8亿次。1997年“银河-Ⅲ”巨型计算机研制成功，这标志着我国高性能计算技术实现了从“跟跑”到“领跑”的历史跨越。“银河-Ⅲ”巨型计算机采用可扩展分布共享存储并行处理体系结构，由130多个处理节点组成，峰值运算速度可达每秒130亿次，是我国第一台运算速度达百亿次级的计算机。三、我国计算机的发展历程3．集成电路计算机2000年中国科学院计算技术研究所与曙光公司推出了每秒可进行4032亿次浮点运算的“曙光3000”超级服务器。2002年中国科学院计算技术研究所成功研制出我国首款通用CPU“龙芯1号”。我国第一台拥有完全自主知识产权的“龙腾”服务器诞生。2006年中国科学院计算技术研究所成功研制出我国首个拥有自主知识产权的通用高性能CPU“龙芯2号”。2010年曙光公司研制出运算速度高达每秒千万亿次的“星云”超级计算机，在当时排名世界第二。同年，“天河一号”超级计算机以峰值速度每秒4700万亿次、持续速度每秒2566万亿次的性能，成为当时世界上最快的超级计算机。三、我国计算机的发展历程3．集成电路计算机2013年“天河二号”超级计算机正式投入运行，它以峰值速度每秒5.49亿亿次、持续速度每秒3.4亿亿次的性能，在每半年公布一次的世界超级计算机排名榜单TOP500中位居榜首，并在2013—2015年间持续霸榜，获得了“六连冠”的优异成绩。2016年“神威·太湖之光”超级计算机以峰值速度每秒12.54亿亿次、持续速度每秒9.3亿亿次的性能，斩获世界超级计算机排名榜单TOP500第一名。2018年历经两年多的持续研发和关键技术攻关，我国自主研发的“天河三号”E级原型机研制成功并完成课题验收，组成系统的6个机柜达到了与我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”120个机柜相当的计算能力。2023年工业和信息化部宣布，近年来，我国算力产业年增长率近30%，算力总规模位居全球第二。截至2022年底，我国算力总规模达到每秒1.8万亿亿次，算力核心产业规模达到1.8万亿元。三、我国计算机的发展历程3．集成电路计算机一路走来，中国计算机的发展历程充满了坎坷和挫折，但一次次的跌倒并没有阻止我们前行的步伐，无数科学家和工程师在这条道路上前赴后继，默默耕耘，用汗水和智慧铸就了中国计算机现在的辉煌。如今，中国的计算机尤其是超级计算机已成为世界了解中国的一张名片。未来，相信我国计算机技术还会不断取得突破，迈向一个又一个新台阶，创造更多的辉煌，为人类的进步和发展做出重要贡献。任务实施如今的人类科学，特别是生物制药、宇宙探索、气候预测等尖端科学研究工作非常依赖计算机的算力。但是，传统计算机受到工艺制程、能耗等因素的制约，已很难在算力上产生飞跃式发展，在面对复杂问题时也显得力不从心。为此，众多国家早早开始了新型计算机的研究工作。例如，基于量子力学原理的量子计算机算力极高，短时间内即可完成传统计算机数百年的计算量；基于生物学原理的生物计算机能耗较低，可以在某些特定的计算任务中表现出更高的效率。此外，人们还在积极探索光学计算机、神经网络计算机等新型计算机。我国高度重视新型计算机的研究和发展，经过坚持不懈的努力，我国目前已在新型计算机领域取得了举世瞩目的成就。请查阅资料，了解我国近年来在新型计算机领域的先进研究成果，并针对搜集到的资料以小组为单位进行交流或开展“我国新型计算机‘黑科技’探秘”主题班会。了解我国在新型计算机领域的研究成果任务实施下面以我国在量子计算机领域取得的成果为例进行介绍。2020年12月4日，中国科学技术大学宣布，经过20多年的研究攻关，该校研究团队成功研制出76个光子（量子比特）的量子计算原型机“九章”并将这一成果发表在了国际学术期刊《科学》上。“九章”处理特定问题的速度比当时排名世界第一的超级计算机“富岳”快100万亿倍，比2019年发布的53个量子比特的量子计算机“悬铃木”快100亿倍。“九章”的问世，意味着我国实现了量子计算研究的第一个里程碑——量子计算优越性。量子计算原型机“九章”了解计算机的应用及未来发展趋势任务二任务描述如今，计算机已经全面融入人类社会的方方面面，持续推动着社会进步，让人们的生活和工作更加智能、便捷和高效。未来，计算机将继续向各个领域延伸，并不断创新和发展，给人类生产与生活带来广泛而深刻的影响。本任务将带领大家了解计算机的应用领域和未来发展趋势。任务准备作为学生，我们几乎每天都在和计算机打交道。在学校，计算机是提高效率的工具，老师会用计算机进行多媒体教学，让我们更好地理解知识，我们也时常会去机房上实践课，或者去图书馆上机查资料；在家里，计算机是学习和娱乐的好伙伴，我们可以利用它查资料、学习在线课程、阅读电子书等，随时随地获取知识，也可以在计算机上看电影、听音乐，放松身心……请结合自己的生活经历，思考以下问题。（1）生活中的哪些地方离不开计算机？（2）未来，计算机会是什么样子？生活如何因它而更加美好？一、计算机的应用领域计算机问世之初，主要用于数值计算，但随着计算机技术的迅猛发展，它的应用已渗透到社会的各个领域，正在改变着人们的工作、学习和生活方式，推动着社会的发展。归纳起来，计算机的应用领域主要有以下几个方面。应用领域定义优点举例（1）科学计算是计算机最早的应用领域。计算机不仅具有非常高的运算速度和精度，而且具有强大的信息存储能力，使人们能够既快速又准确地完成各类复杂的运算，从而大大提高工作效率。例如，气象预报需要求解描述大气运动规律的微分方程，交通部门需要根据城市通勤大数据的分析结果来规划新线路的建设工作，这些都要通过计算机高速而精确的计算才能完成。一、计算机的应用领域应用领域定义优点举例（2）数据处理。是对各种数据的收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称如企业的生产管理、学校的学籍管理、奥运会上的成绩统计、气象数据的采集与分析等。（3）过程控制。是指利用计算机检测生产过程或其他过程，并自动控制设备的运行状态。利用计算机进行过程控制，无须人工干预，可以有效提高生产的自动化水平，从而改善劳动条件、提高产品质量及合格率等。例如，在汽车制造领域，利用计算机控制机床，进而控制整个生产流水线，可以实现高精度、复杂形状零件的自动化加工。一、计算机的应用领域应用领域定义优点举例（4）计算机辅助。主要包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助教学（CAI），分别用于帮助人们进行工程设计、管理生产过程和完成教学计划等。可提高设计速度、缩短设计周期、保证设计质量，从而更好地节省人力、物力、财力，进一步解放生产力。例如，利用计算机进行高速铁路的效果图设计、产品模具设计、服装设计、三维动画设计等某城市的空气质量数据分析图利用计算机设计的建筑效果图一、计算机的应用领域应用领域定义优点举例（5）多媒体应用。是文本、图形、图片、音频、动画和视频等各种媒体的组合物。-多媒体技术被广泛应用于医疗、教育、商业、军事和出版等领域。（6）人工智能。指让计算机模拟人类的某些智力能力，使其具有人的感知能力和思维能力。是计算机应用的新领域，这方面的研究和应用正处于发展阶段，在医疗诊断、定理证明、语言翻译、机器人等方面已有显著成效。一、计算机的应用领域利用多媒体技术制作的广告利用人工智能技术研制的机器人一、计算机的应用领域应用领域定义优点举例（7）计算机网络。是现代计算机技术与通信技术高度发展和密切结合的产物。它利用通信设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统互连起来，实现网络中的资源共享和信息传递。例如，世界上最大的计算机网络——因特网（Internet）把整个地球变成一个小小的“村落”，让人们可以方便地在网上查询信息、下载资源、通信、学习、娱乐和买卖东西等。二、计算机的发展趋势从技术和应用的角度来看，未来的计算机会朝着巨型化、微型化、智能化、网络化和多媒体化的方向发展。1．巨型化指计算机将朝着高速度、大存储量和功能强大的巨型机发展。随着天文、气象、地质、核反应、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学的不断发展，计算机需要拥有更快的速度、更大的存储容量和更高的可靠性，这也是巨型化这一计算机发展趋势产生的原因。二、计算机的发展趋势2．微型化指进一步提高集成度，利用高性能的超大规模集成电路研制性能更加优良、运行更加稳定、价格更加低廉、整机更加小巧便携、有更多应用场景的微型计算机。如今流行的笔记本电脑、平板电脑等类型的计算机都是这种发展趋势的重要体现。二、计算机的发展趋势3．智能化指让计算机能够模拟人的感觉能力和思维能力。尽管人们常称微型计算机为“电脑”，但它尚未具有人脑的智慧。为此，人们期待未来能够开发出智能计算机，使其可以像人类一样，具有自主获取新知识的学习能力、表示知识的逻辑思维能力和得出新知识的推理能力等。目前，人们在知识库、知识推理、知识获取、机器学习、神经网络等人工智能研究领域取得了很大进展，这些进展将为日后智能计算机的诞生奠定基础。二、计算机的发展趋势4．网络化指用通信线路把计算机连接成彼此间可以相互通信并共享资源的网络系统。网络化能够使计算机的软硬件资源得到充分利用并扩大计算机的使用范围，为用户提供方便、及时、可靠的信息服务，它是计算机当下和未来发展的重要趋势。二、计算机的发展趋势5．多媒体化是20世纪80年代中后期兴起的一门跨学科的新技术。采用这种技术，可以使计算机具有处理文本、图像、音频、视频等多种媒体的能力，从而使计算机的功能更加完善，扩大了计算机的应用范围。因此，多媒体技术又称多媒体计算机技术。随着生活水平的不断提高，人们对休闲娱乐的需求也日益增加，融合多媒体技术的计算机可为用户打造出视听盛宴，故多媒体化成为计算机发展的重要趋势。素养之窗为适应不断进步的科学技术和不断扩展的应用场景，未来计算机的发展必然不是一维化、对立化的，而会是多元化、综合化、智能化的。因此，计算机相关行业的从业者必须具备与时俱进的创新能力，树立终身学习的意识，具备终身学习的能力，不断地学习和成长，以适应计算机行业日新月异的发展，从而在职业生涯中立于不败之地。任务实施如今，从家庭到社会，从医疗到教育，计算机技术已经成为人们生活中不可或缺的部分。请以小组为单位，探讨计算机技术在生活领域的应用场景。举例如下。（1）信息存储技术。只需一块小巧便携的U盘或移动硬盘，人们就可以存储上千张照片、上百首音乐和数十部视频。（2）信息管理技术。从前，学校、医院等公共场所通常需要设立专门的资料馆来存放人员档案、物资、财务等信息，且信息的查询往往不太方便。如今，只需在计算机上安装信息管理系统，就可以轻松将各种信息整理得井井有条，并快速、准确地查询出需要的信息。探讨计算机技术在生活领域的应用场景信息存储技术信息管理技术任务实施（3）办公自动化技术。如今，几乎所有公司都会在计算机上安装办公自动化软件，从而完成编写文档、制作图表等工作，以提高办公效率、降低办公成本。（4）数字媒体技术。通过平板电脑，人们不仅可以方便地阅读资讯、听音乐、看电影、玩游戏，还可以随时随地拍照、录像，记录生活的美好瞬间。办公自动化技术数字媒体技术了解新一代信息技术任务三任务描述近年来，我们常常能听到“大数据”“云计算”“AI”等新词，而且能明确地感觉到，它们正离我们的生活越来越近。本任务将带领大家了解新一代信息技术。任务准备周末，小伟和爸爸去参观市里新建成的科技馆。进门时，小伟忽然听到一个声音：“周×伟，欢迎你！祝你参观愉快！”小伟环顾四周，没有发现人影，不禁大吃一惊。爸爸笑着解答道：“不用害怕！刚刚欢迎你的是科技馆的门禁。”小伟不解地问：“门禁怎么会知道我的名字呢？”爸爸继续答道：“因为它集成了很多高科技！我在网上预约入馆时登记了你的身份证信息，这些信息被存储在了云端的大数据平台中。刚刚你一进门，门禁就获取了你的人脸扫描图像，并通过物联网上传给了大数据平台。随后，大数据平台就会利用云计算和AI技术识别你的人脸图像并与数据库里的游客信息进行匹配，成功后，门禁也就‘认出’了你。”小伟听完不禁感叹：“哇，这真是太神奇了！”请结合上述文字，思考以下问题。（1）上述情景中的物联网、大数据、云存储、AI技术分别是什么？（2）这些新技术在你身边有哪些具体的应用？（3）你还知道哪些类似的新技术？一、信息技术概述信息技术（informationtechnology,IT）是指获取、传递、存储、处理和应用信息的过程中所采用的技术总和。它的研究与发展，极大地提高了人类的信息应用能力，使信息成为人类生存和发展过程中不可缺少的一种资源。1．信息技术的概念一、信息技术概述（1）语言的使用人类最初只能通过手势、表情、肢体动作、嗓音等表达和传递信息，因此只能在人的听觉和视觉所能及的范围内传递信息。语言的产生和使用是信息表达和交流手段的一次关键性发展，产生了信息获取和信息传递技术（但受时空的限制）。（2）文字的创造文字可以长期存储信息，也可以跨时间、跨地域地传递信息，从而促进了信息存储技术的产生与发展。2．信息技术的发展历程一、信息技术概述（3）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发展。（4）电报、电话、广播、电视的发明和普及应用1837年，世界上第一台有线电报机的诞生使信息可以实时传送。1876年，电话的发明使人类实现了远距离通话。它们和广播、电视等发明的出现打破了信息交流的时空界限，使信息可以传播得更快、更远，是信息技术的又一次重要发展。2．信息技术的发展历程一、信息技术概述（5）计算机、网络等现代信息技术的综合使用20世纪50—60年代，计算机的应用、网络的出现大大促进了信息传播和处理手段的发展，对人类社会产生了空前的影响，使信息数字化成为可能，现代信息技术和信息产业应运而生，人类开始步入信息社会。2．信息技术的发展历程二、新一代信息技术新一代信息技术人工智能大数据虚拟现实云计算云存储物联网区块链工业互联网二、新一代信息技术人工智能（artificialintelligence,AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术科学，其目标是让人所创造的机器或人工系统模拟人类智能，包括模拟人类计划、学习、语言、感知、情感、意念表述等方面的能力，从而更好地为人类服务。“人工智能”一词最早提出于1956年，在经历了数十年的发展后1．人工智能人工智能的研究领域模式识别智能机器人语言识别图像识别专家系统自然语言处理智能搜索模式识别技术是人工智能最为基础和重要的技术之一智能机器人的发展在很大程度上解决了劳动力短缺的问题专家系统存在无限的商业价值，其与各大行业的深度结合对人们的工作、生活都产生了重要的影响。二、新一代信息技术如今，人工智能已进入爆发式增长期，成为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力和推动行业智能化发展的关键力量。事实上，人工智能离我们并不遥远，甚至可以说已深深地融入我们的生活。科技产品自动驾驶汽车无人机智能音箱早教机器人软件应用指纹识别人脸识别实时导航美颜拍照新闻推荐智能搜索语音助手自动翻译垃圾邮件过滤都属于人工智能在生活中的典型应用。1．人工智能二、新一代信息技术自动驾驶汽车无人机智能音箱早教机器人1．人工智能二、新一代信息技术大数据（bigdata）也称“海量数据”或“巨量数据”，是指数据量大到无法利用传统数据处理技术在合理的时间内获取、存储、管理和分析的数据集合。“大数据”一词除用来描述信息时代产生的海量数据外，也被用来命名与之相关的技术、创新与应用。大数据具有的特征海量的数据规模（volume）快速的数据流转（velocity）多样的数据类型（variety）真实的数据来源（veracity）较低的价值密度（value）简称“5V”2．大数据二、新一代信息技术（1）海量的数据规模。据统计，全球数据总量2004年为30EB，2005年达到50EB，2015年达到7

900

EB，2021年已达到84.5

ZB。预计到2025年，全球数据总量将达到惊人的175ZB。（2）快速的数据流转。指数据产生、流转速度快，而且越新的数据价值越大。这就要求对数据的处理速度也要快，以便能够及时从数据中发现、提取有价值的信息。2．大数据提示1ZB=210EB=220PB=270B。若1块2.5英寸的机械硬盘的容量为1TB，大概要10亿块这样的硬盘才能装得下1ZB数据，这些硬盘连起来可以绕地球约2.5圈。二、新一代信息技术（3）多样的数据类型。指数据的来源及类型多样。大数据的数据类型除包括二维表结构的数据外，还包括大量无法用传统二维表存储的非结构化数据。（4）真实的数据来源。指数据不是凭空捏造的，而是由现实世界的真实事物产生的，可以准确反映出事物的特征、发展规律和趋势。（5）较低的价值密度。指数据的量大但价值密度相对较低，挖掘数据中蕴藏的价值犹如沙里淘金。2．大数据二、新一代信息技术大数据广泛应用的各个领域科学计算金融社交网络医疗互联网搜索天文学大气科学生物和其他复杂或跨学科的科研军事侦察大规模的电子商务活动不同领域的大数据应用具有不同的特点，其对响应时间、稳定性、精确性的要求各不相同，解决方案也层出不穷解决方案InformaticaCloud解决方案IBM战略Microsoft战略京东框架结构2．大数据二、新一代信息技术虚拟现实（virtualreality,VR）是指利用数字媒体技术和专业的VR设备模拟出一个逼真的三维空间虚拟环境，在其中的用户可以获得与真实环境相近乃至相同的感知和交互体验。3．虚拟现实二、新一代信息技术常见的VR设备建模设备3D扫描仪显示设备3D眼镜3D投影仪头戴式3D显示器（又称“VR头盔”“VR头显”“VR眼镜”交互设备触觉反馈设备3D控制设备（如3D手柄、操纵杆）位置追踪设备动作捕捉设备力觉反馈设备数据手套头戴式3D显示器和触觉反馈设备

数据手套3．虚拟现实二、新一代信息技术特点定义具体内容沉浸性指虚拟环境的逼真程度。理想的虚拟环境应该使用户获得与真实环境相同的视觉、听觉、触觉、嗅觉等感官体验。交互性指用户可以与虚拟环境中的元素进行交互并得到与现实环境相同的响应或反馈。例如，用户用手直接抓取虚拟环境中的物体时，手会实时感知到物体的重量、温度、质地等信息。客观性指虚拟环境中的物体遵循物理学规律。例如，当用户推动虚拟环境中的某个球体时，球体的运动轨迹、速度、距离等均会遵循力学定律。想象性指用户在虚拟环境中可构思和创造在现实环境中不存在的条件、物体、场景等，从而充分发挥自身想象力，激发创新思维。VR技术打造的虚拟环境具有沉浸性、交互性、客观性和想象性等特点。3．虚拟现实二、新一代信息技术目前，VR技术已发展得较为成熟，且在多个行业和领域均有一定应用常见的应用方向演示实验（如教学实验）模拟训练（如飞机驾驶模拟训练）仿真设计（如汽车仿真设计）艺术与娱乐（如VR游戏）3．虚拟现实二、新一代信息技术VR教学实验VR飞机驾驶模拟训练VR汽车仿真设计VR游戏3．虚拟现实二、新一代信息技术例如，在汽车专业教学领域，当学生学习发动机的组成、结构和工作原理时，3．虚拟现实传统教学方法是利用图示或播放录像的方式向学生展示相关知识，无法使学生直观地理解和运用利用VR技术，老师不仅可以直观地向学生展示发动机的3D结构、工作原理及工作时各个部件的运行状态，而且可以让学生在虚拟环境中完成拆装和维修发动机等实验，从而使教学和实验效果事半功倍。目前，许多学校都建立了虚拟仿真实验室。高手点拨人们探讨VR时，往往还会提起AR。增强现实（augmentedreality,AR）是一种在现实的环境中叠加虚拟内容，实现“虚实结合”的技术。与致力于为用户提供以假乱真的虚拟环境体验的VR不同，AR致力于在现实环境的基础上为用户提供增强性、补充性的信息展示形式。二、新一代信息技术从服务的角度来讲云计算（cloudcomputing）是一种基于互联网的服务交付模式，它为用户提供可用的、便捷的、按需的网络访问和虚拟化的、高响应的、易扩展的、按使用量付费的计算资源，如算力、存储、服务器、带宽、现成的服务等。从技术的角度来讲云计算是分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡、冗余热备份等计算机和网络技术发展融合的产物。4．云计算二、新一代信息技术云计算的原理可简单概括为，将超大规模的数据处理任务分解成大量小任务然后通过由多台服务器组成的系统（即分布式系统）对其进行处理和分析并将各自得到的结果汇总、合并后返回给用户。利用云计算，用户只需花费较小的成本即可享受强大的网络服务。4．云计算二、新一代信息技术云计算的主要特征如下。（1）资源配置动态化。根据消费者的需求动态划分或释放不同的物理和虚拟资源，当增加一个需求时，可通过增加可用的资源进行匹配，实现资源的快速弹性提供；当用户不再使用这部分资源时，可释放这些资源。云计算为用户提供的这种能力可视为无限，实现了IT资源利用的可扩展性。（2）需求服务自助化。云计算为用户提供自助化的资源服务，用户无须同提供商交互就可自动得到自助的计算资源。同时云计算为用户提供一定的应用服务目录，用户可采用自助方式选择满足自身需求的服务项目和内容。4．云计算二、新一代信息技术（3）以网络为中心。云计算的组件和整体构架由网络连接在一起并存在于网络中，同时通过网络向用户提供服务。而用户可借助不同的终端设备，通过标准的应用实现对网络的访问，从而使得云计算的服务无处不在。（4）资源池化、透明化。对云服务的提供商而言，各种底层资源（计算、存储、网络、资源逻辑等）的异构性（如果存在某种异构性）被屏蔽，边界被打破，所有的资源可以被统一管理和调度，成为所谓的“资源池”，从而为用户提供按需服务；对用户而言，这些资源是透明的，无限大的，用户无须了解内部结构，只关心自己的需求是否得到满足即可。4．云计算二、新一代信息技术云计算根据所提供资源集成度的不同划分IaaS（基础设施即服务）硬件基础设施PaaS（平台即服务）资源管理平台SaaS（软件即服务）定制化应用软件4．云计算二、新一代信息技术云存储（cloudstorage）是云计算概念的延伸和发展，是指通过集群应用、网格技术和分布式文件系统等，将网络中大量不同类型的存储设备通过虚拟化软件集合起来协同工作，实现共同对外提供数据存储和业务访问功能。当云计算系统处理的核心是大量数据的存储和管理时，云计算系统就需要配置大量的存储设备，那么云计算系统就转变成云存储系统，所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。5．云存储与传统存储服务相比云存储的资源配给更加灵活企业可按需选择增加、缩减云存储的使用规模。企业使用云存储建立数据中心可节省大量建造、管理和维护成本，实现资源的集中共享。云存储服务具有规模经济性包括更低的硬件成本、电力价格、管理费用和更高的资源利用率等。二、新一代信息技术物联网（internetofthings,IoT）即“万物相连的互联网”，是在互联网的基础上延伸和扩展的网络，它是将各种信息传感设备与网络结合起来而形成的一个巨大网络，可实现随时随地的“人—机—环境”的互联互通。物联网的基本特征全面感知感知层可靠传递网络层智能处理应用层6．物联网二、新一代信息技术（1）感知层。物联网的感知层利用射频识别（RFID）、传感器、摄像头、全球定位系统（GPS）等传感技术和设备，随时随地获取物体的属性信息并传输给网络层。物体属性静态静态属性可以存储在电子标签中，使用阅读器读取动态动态动态属性（如温度、湿度、速度、位置等）则需要使用传感器、摄像头或全球定位系统等实时探测。6．物联网提示射频识别（RFID）是物联网感知层中的重要技术，它是20世纪90年代兴起的一种自动识别技术。RFID系统主要由3部分组成：电子标签（tag）、阅读器（reader）和天线（antenna）。其中，电子标签用于存储物体的标识信息；阅读器用于以射频信号方式读取电子标签中的信息（有的阅读器也具有写入信息功能）；天线用于发射和接收射频信号，往往内置在电子标签和阅读器中。二、新一代信息技术（2）网络层。向上传输感知层采集的数据，向下传输应用层发出的控制指令。（3）应用层。应用层有一个信息处理中心，用来处理从感知层得到的信息，以实现物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。物联网的应用智能家居智慧医疗智慧交通环境保护政府工作公共安全智能消防工业监测环境监测老人护理个人健康花卉栽培食品溯源情报搜集物联网的生活应用火车站刷身份证进站ETC不停车收费系统用校园一卡通在图书馆借书6．物联网二、新一代信息技术智能家居

智慧医疗6．物联网二、新一代信息技术区块链（blockchain）是一种在对等网络环境下，通过透明和可信规则，构建不可伪造、不可篡改和可追溯的块链式数据结构，从而实现和管理可信数据的产生、存取和使用的技术。区块链是计算机、分布式系统、密码学等不同领域的理论和技术在互联网时代组合创新的应用模式。区块链特征分布式对等数据块链式不可伪造防篡改透明可信可靠性高7．区块链二、新一代信息技术区块链包括以下3个基本要素。（1）交易（transaction）对账本的一次操作，导致账本状态的一次改变，如添加一条转账记录。（2）区块（block）记录一段时间内发生的所有交易和状态结果，是对当前账本状态达成的一次共识。（3）链（chain）由区块按照发生顺序串联而成，是整个账本状态变化的日志记录。7．区块链二、新一代信息技术简单来讲，可将区块链视为一个需要时刻保持同步的账本系统，一笔交易必须由所有系统成员达成共识并记录下来后方可生效，多笔成功的交易就构成了区块，多个区块首尾相连就构成了区块链。区块链应用场景金融服务征信和权属管理资源共享贸易管理区块链核心架构为主分布式系统P2P网络密码学为辅多种改良技术7．区块链二、新一代信息技术工业互联网（industrialinternet）是新一代信息技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，它通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径，是第四次工业革命的重要基石。工业互联网及平台构建在智能机器之上，提倡的是人、物和数据的连接，这样智能机器之间的网络化连接和它们所组成的系统才能创造更大的价值。工业互联网的核心是互联，是制造企业实现智能制造的关键使能技术之一。8．工业互联网任务实施科技的发展日新月异。短短数年时间，人工智能、大数据、物联网等新一代信息技术就由“不识庐山真面目”的未来科技变为“至今已觉不新鲜”的普惠科技。这些技术不仅与传统产业深度融合，深刻改变了各行各业的面貌、生产方式等，也走进了千家万户的日常生活，成为人们习以为常的普通事物。请通过观察、思考、查阅资料等方式，探寻新一代信息技术在周围环境或日常生活中的应用场景，有条件的同学可亲身体验一番。具体举例如下。体验新一代信息技术在日常生活中的应用任务实施1．智能识图智能识图通常基于人工智能技术，可较为准确地识别出事物的名称、类型等，是如今智能手机上不少App都提供的一项功能。任务实施2．个性化推荐个性化推荐基于大数据技术，可根据用户购买的物品、浏览的内容等信息分析其喜好，从而给用户精准推送商品或内容，实现“千人千面”的精准营销。3．网盘网盘又称“网络U盘”“网络硬盘”，它基于云计算和云存储技术，可为用户提供多设备文件同步、存储、访问、备份、共享、协作等服务。目前，国内较知名的网盘包括百度网盘、阿里云盘、腾讯微云、和彩云等。任务实施4．共享单车如今，共享单车在大街小巷随处可见，用户可以通过手机应用程序定位附近的共享单车，并通过扫描车身二维码自动开启或输入密码开启智能锁等方式解锁车辆，骑行结束后将车辆停放在指定区域，系统会根据自动记录的骑行时间和里程结算费用。共享单车基于物联网技术，可为用户提供短途出行服务，解决城市中人们的“最后一公里”出行难题。项目实训1．实训目的（1）了解计算机行业的发展现状和未来发展趋势。（2）根据计算机行业的发展现状和未来发展趋势制订职业生涯规划。2．实训内容了解计算机行业发展现状。（1）发展迅速，成就显著。我国计算机行业发展时间并不长，但已成为一个包含多个子行业，对各行各业的技术进步均起到重要推动作用，在国民经济中占据举足轻重地位的重要行业，产生了一大批具有国际竞争力的知名企业，如华为、联想、腾讯、阿里巴巴等。（2）岗位薪资待遇较高。计算机行业聚集了大量高素质、高水平的技能型人才，行业内的薪资普遍较丰厚。在人工智能、云计算、大数据等前沿领域，高端人才的年薪高达数十万乃至上百万元。此外，我国经济的快速发展也为计算机行业较高的薪资水平提供了有利条件。（3）行业人才缺口较大。我国计算机行业发展速度非常快，故行业对人才的需求量非常大。尽管各大院校都在源源不断地为行业培养和输送人才，然而计算机行业仍然存在着较大的人才缺口，高端人才更是一直处于供不应求的状态。项目实训了解计算机行业的未来发展趋势。（1）新一代信息技术在行业中的应用占比持续扩大。未来，人工智能、大数据、云计算、物联网、区块链等技术将成为计算机行业的重要发展方向。这些技术不仅会给计算机行业带来更多创新和变革，也会成为企业提高效率、降低成本、增强创新能力，提高市场竞争力和占有率的重要砝码。（2）行业对人才素质的要求不断提高。未来，计算机行业的人才不仅需要具备计算机相关知识和技能，还需要具有良好的综合素质，如创新能力、团队协作能力、新知识学习能力等。这意味着计算机行业从业者必须不断提升自身素质，以适应行业的发展需求。（3）成本、规模不再是制约公司发展的主要因素。过去，大公司可以通过规模优势和强大的资金实力垄断市场，很多有想法、有创意的创业公司因此举步维艰。但新一代信息技术可以让创业公司通过较少的成本获得不逊于大公司的资源，从而拥有更多的市场机会。换句话说，未来，创新和创意将成为计算机行业的制胜法宝，创业者只要具备足够的创新能力和市场敏锐度，就有可能在行业中获得成功。项目实训3．实训小结请根据实训内容，结合自身情况制订职业生涯规划，并分阶段记录在下表中。个人职业生涯规划序号阶段规划（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

项目总结项目评价评价项目评价内容分值评价得分自评互评师评知识

（50%）计算机的概念、诞生和发展10分

计算机的分类和特点10分

计算机的应用领域和未来发展趋势15分

信息技术的概念、发展历程，以及信息技术与计算机技术的关系5分

新一代信息技术10分

技能

（20%）能够描述计算机行业的发展现状和未来趋势，并据此制订清晰的职业生涯规划20分

素养

（30%）课前做好准备，上课精神饱满，听讲专心10分

善于思考，积极参与教学活动，勇于提出问题10分

富有团队合作精神，出色完成实践任务10分

总评综合得分：______100分

综合等级：______教师签字：___________总结提高

（创新、进步及不足）全班同学每3～5人为一组，各组成员结合课前、课中和课后的学习情况，按照表1-3中的评价标准对本项目的学习效果进行自评和互评，并请老师进行总体评价。0谢谢观看信息与数据项目二目录了解计算机中信息的表示任务1了解计算机中信息的存储与编码任务2项目导读在日常生活中，我们经常使用计算机获取和管理文字、图像、声音、视频、动画等各种形式的信息，但计算机只能识别和处理二进制代码，故计算机需要使用信息编码技术完成各种信息与二进制代码之间的转换。本项目将带领大家了解计算机中信息的表示、存储与编码等的基本概念、基本原理和基本方法。学习目标知识目标理解信息与数据的概念。理解数制的概念及常用数制之间的转换方法。熟悉数字在计算机中的表示方法和处理过程。理解数据在计算机中的存储方法。了解计算机中字符和汉字的编码。能力目标能进行二进制数、八进制数、十进制数、十六进制数之间的转换。能进行不同数据存储单位之间的换算。素质目标感受中国文化的博大精深，增强民族自信心和自豪感。培养一丝不苟、精益求精的工作作风。了解计算机中信息的表示任务一任务描述在计算机科学中，数制是一个重要概念。人类习惯使用十进制，而计算机则是一种基于二进制的计算机器。本任务将带领大家了解信息、数据和数制的概念，常用数制及其转换方法，以及计算机与二进制的相关知识。任务准备《周易•系辞上》记载：“是故《易》有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦。”相传，人文始祖伏羲观察天地间变化之理，创立了“太极”思想，该思想认为宇宙最初是浑然一体、混沌无形的，从无形中生出的有形就是“两仪”——阴阳，“两仪”又演化出了“四象”“八卦”，乃至宇宙万物。18世纪，著名数学家莱布尼茨在偶然接触“太极”思想后大受启发，迅速将其与数学联系起来：“阴”可视作0，“阳”可视作1，将0和1进行排列组合后，即可表示各种数据信息。随后，莱布尼茨在一篇名为《论单纯使用0与1的二进制算术——兼论二进制用途及伏羲所使用的古代中国符号的意义》的论文中，详细论述了二进制算术原理及用途，这篇论文标志着二进制的诞生，也为现代电子计算机的发明奠定了理论基础。请结合上述文字查阅相关资料，思考以下问题。（1）什么是数制？不同数制之间有什么关系？（2）为什么计算机不采用十进制，而采用二进制？一、信息与数据概述1．信息信息是对客观事物的属性及其相互之间联系的描述，反映了客观事物的存在形式或运动状态，同时也泛指人类社会传播的一切内容。在计算机科学中，信息通常是指能够被计算机处理，并由通信系统传输的内容，它们通常以数据的形式存在。信息具有以下5个基本特性（1）载体依附性。信息的表现必须借助媒介或载体方可实现。（2）价值性。信息的价值性体现在它可以满足人们某些方面的需要。（3）时效性。信息会随着客观事物的变化而变化，且随着时间的推移，信息可能会失去价值。（4）共享性。信息可以供多人浏览和使用。（5）传递性。信息的传播可以打破时间和空间的限制。一、信息与数据概述数据是人们利用文字、数字及其他符号对客观事物信息的抽象描述和符号表示。在计算机科学中，人们将所有能输入到计算机中并被计算机处理的信息称为“数据”。2．数据数据信息载体内在含义或解释二、常用数制及其转换数制也称“计数制”“进位计数制”，是用一组固定的计数符号和统一的规则来表示数值的方法，其核心规则可概括为“逢r进一”（r代表r进制，如十进制的计数规则是“逢十进一”）。二、常用数制及其转换1．数制的要素要素定义举例基数指一种数制所使用的计数符号的个数〔r进制的基数为r，可供使用的计数符号有r个，为0～（r−1）〕。例如，十进制的计数符号为阿拉伯数字0～9，故其基数为10；二进制的计数符号为0和1，故其基数为2。数位是计数符号在某个数字中的位置，通常小数点左侧第1个计数符号的数位序号为0，其他数位的序号自右向左依次递增。例如，十进制数385.26中，整数部分，5的数位序号为0，8的数位序号为1，3的数位序号为2；小数部分，2的数位序号为−1，6的数位序号为−2。位权简称“权”，它是数制中每个数位对应的单位值（即该数位计数符号为1时的值）。位权通常表示为幂运算（即an）的形式，其中底数a为数制的基数，指数n为数位序号。例如，二进制数0.1中，0的位权为20，1的位权为2−1。二、常用数制及其转换1．数制的要素不同数位的计数符号所代表的数值等于计数符号乘以相应的位权（称作“按位展开”），所有计数符号的数值相加就得到了数字的值。例如，将十进制数385.26按权展开后求和，为3×102+8×101+5×100+2×10−1+6×10−2。常用的数制二进制是目前计算机普遍使用的数制，计算机中所有的文本、图形、图像、音频、视频等数据均以二进制形式存储八进制十进制是人们最熟悉的数制十六进制二、常用数制及其转换2．常用的数制为了区分多种数制，人们通常在一个数的后面用下标数字（如2、8、10、16）或特定的字母（B为二进制；O为八进制；D为十进制，可省略；H为十六进制）表示该数的进制。例如，二进制数101100可表示为(101100)2或101100B。主要用于弥补计算机中二进制数在书写和读取方面的不足，可看作二进制的压缩形式。二、常用数制及其转换2．常用的数制常用数制的计数符号、对同一数值的表示和标记方法数制计数符号对同一数值的表示标记方法二进制0、111011(11011)2或11011B八进制0、1、2、3、4、5、6、733(33)8或33O十进制0、1、2、3、4、5、6、7、8、927(27)10、27D或27十六进制0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F1B(1B)16或1BH二、常用数制及其转换3．数制的转换二进制数转换为十进制数：1×24+1×23+0×22+1×21+1×20=27八进制数转换为十进制数：3×81+3×80=27十六进制数转换为十进制数：1×161+11×160=27（1）其他进制数转换为十进制数。首先将其他进制数各数位的计数符号用十进制数表示，然后将其按权展开，最后各项相加，即可得到相应的十进制数。二、常用数制及其转换3．数制的转换（2）十进制数转换为其他进制数（假设基数为r）。整数部分的转换采用“除r取余倒排法”，即整数部分不断除以r，并记下每次所得余数，直到商为0为止，然后将所有余数按倒序排列，即为相应的r进制数整数部分；小数部分的转换则采用“乘r取整顺排法”，即小数部分不断乘以r，并记下每次所得整数，直到满足精度要求或纯小数部分为0为止，然后将所有整数按顺序排列，即为相应的r进制数小数部分。二、常用数制及其转换3．数制的转换采用“乘2取整顺排法”将十进制小数0.125转换为二进制数的过程。除2取余倒排法乘2取整正排法采用“除2取余倒排法”将十进制整数27转换为二进制数的过程。二、常用数制及其转换3．数制的转换（3）二进制数、八进制数、十六进制数之间的转换。由于二进制数、八进制数、十六进制数之间存在特殊的关系：81=23，161=24，即1位八进制数相当于3位二进制数，1位十六进制数相当于4位二进制数，因此它们之间的转换比较容易，对照下表进行转换即可。各种进制的数码对照表十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制0000810001081111910011192102210101012A3113311101113B41004412110014C51015513110115D61106614111016E71117715111117F高手点拨二进制数转换为八进制数时，以小数点为中心，整数部分自右向左，每3位为一组，最后一组不满3位时高位补0；小数部分自左向右，每3位为一组，最后一组不满3位时低位补0。二进制数转换为十六进制数时，每4位为一组，原理同上。三、计算机与二进制1．计算机采用二进制的原因尽管十进制是人们最熟悉、最常用的数制，但计算机采用的数制却是二进制，原因如下。（1）容易实现。信息在计算机中是以核心电子元器件的物理状态来表示的。二进制只有0和1两个计数符号，可以分别用两种不同的稳定状态（如低电平和高电平、通电和不通电）来表示，计算机的核心电子元器件容易实现；而十进制具有10个计数符号，计算机若想采用十进制，就需要制造出具有10种稳定状态的电子元器件，这无疑是十分困难的。（2）运算简单。二进制的运算规则十分简单，操作实现简便，运算效率较高。（3）工作可靠。计算机采用两种状态来表示数字，这两种状态不仅容易识别，而且稳定性较高，故计算机中数据的存储、传送和处理等工作均十分可靠。（4）逻辑运算方便。二进制的计数符号0和1正好代表逻辑运算中的“假”和“真”，由于计算机的很多工作需要以逻辑运算为基础，因此逻辑运算方便是计算机采用二进制的另一个重要原因。三、计算机与二进制2．二进制的算术运算计算是计算机最基本的功能，也是计算机实现其他一切功能的基础。由于计算机中的信息都是以二进制代码的形式存在的，因此了解二进制的算术运算很有必要。（1）加法运算。二进制的加法运算法则为“逢二进一”，类似于十进制的加法运算法则“逢十进一”。0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10（逢二进一）（2）减法运算。二进制的减法运算法则为“借一当二”，类似于十进制的减法运算法则“借一当十”。0−0=0 10−1=1（借一当二） 1−0=1 1−1=0（3）乘法运算。0×0=0 0×1=0 1×0=0 1×1=1（4）除法运算。0÷0（无意义）

0÷1=0 1÷0（无意义）

1÷1=1三、计算机与二进制3．机器数机器数是数字在计算机中的二进制表示形式。计算机使用的机器数长度通常为8的整数倍，如8位、16位、32位、64位等。机器数最高位0表示数字的正号1表示数字的负号其余各位表示数值称为“符号位”称为“数值位”也就是说，机器数是由最高位的符号位和数值位两部分组成的。小数点不占位数。三、计算机与二进制3．机器数数字的表示方法定点数定点整数定点小数浮点数指小数点位置固定不变的数。指小数点的位置不固定的数对于既有整数部分又有小数部分的数，一般用浮点数表示。由于浮点数的存储规则较为复杂，本书不做过多介绍。规定小数点的位置固定在数据的最低位之后，但不占一个二进制位规定小数点的位置固定在符号位之后，但不占一个二进制位三、计算机与二进制3．机器数数字的形式原码反码补码正数的原码、反码和补码均相同，负数的原码、反码和补码通常不同，但存在一定的转换关系。三、计算机与二进制3．机器数下面以8位机器数（共256个）为例，分别讲解原码、反码和补码。（1）原码。在机器数中，原码的最高位用0或1分别表示该数的正号、负号，后面数值部分不变。例如：X1=+85=(+1010101)2 [X1]原=(01010101)2X2=−85=(−1010101)2 [X2]原=(11010101)20的原码有两种表达方式：[+0]原=(00000000)2 [−0]原=(10000000)2由于0占用了两个编码，因此8位机器数的原码用十进制表示为−127～−0，+0～127。三、计算机与二进制3．机器数（2）反码。在机器数中，正数的反码与原码相同；负数的反码符号位为1，数值位为原码的数值位逐位求反。例如：X1=+85=(+1010101)2 [X1]反=(01010101)2X2=−85=(−1010101)2 [X2]反=(10101010)20的反码也有两种表达方式：[+0]反=(00000000)2 [−0]反=(11111111)2因此，8位机器数的反码用十进制表示也为−127～−0，+0～127。三、计算机与二进制3．机器数（3）补码。在机器数中，正数的补码与原码相同；负数的补码为它的正数原码（带符号位）按位取反后末位加1，也就是该负数的反码的末位加1。例如：X1=+85=(+1010101)2 [X1]补=[X1]原=[X1]反=(01010101)2X2=−85=(−1010101)2 [X2]补=[X2]反+1=(10101011)20的补码只有一种表达方式：[+0]补=(00000000)2=[−0]补而(10000000)2则用来表示−128的补码。因此，8位机器数的补码用十进制表示为−128～127。任务实施Windows10操作系统自带的“计算器”应用软件功能十分强大，它不仅可以实现常规的计算器功能，还支持数制转换、日期计算、汇率换算、体积换算、存储单位换算等。本任务实施就带领大家使用该软件进行不同数制的转换。步骤1启动并登录一台安装有Windows10操作系统的计算机。步骤2按“Windows+S”组合键，在展开的搜索栏中输入“计算器”并按“Enter”键，打开“计算器”程序窗口。步骤3单击窗口左上方的“打开导航”按钮，在展开的列表中选择“程序员”选项进入数制转换窗口。步骤4选择二进制类型“BIN”，然后输入二进制数10100100，即可看到程序自动将该二进制数转换为其他数制相应的值。步骤5参考步骤4的操作，选择其他数制类型进行转换。使用Windows计算器进行数制转换课堂互动请根据前面学习的知识将下方的一组数字分别转换为其他数制（二、八、十、十六进制）的数字，然后使用“计算器”应用软件验证自己的计算结果。(10101111)2

(107)8

(255)10 (4F2)16了解计算机中信息的存储与编码任务二任务描述人类熟悉的信息需要编码为二进制代码后方可由计算机存储和处理。本任务将带领大家了解计算机存储和编码信息的相关知识。任务准备周末，表弟来小赵家做客，闲聊时，表弟好奇地问：“表哥，一台小小的笔记本电脑里怎么存得下那么多照片、音乐和视频啊？”小赵回答道：“笔记本电脑虽然看起来小，但它硬盘的存储空间非常大，比如我的笔记本电脑就足足有512GB的存储空间呢！1张普通照片通常也就3MB～4MB大小，我的电脑存十几万张