最新大学IT信息科技ppt课件

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1、大学IT信息科技第第1章章 IT概论概论信息与知识、信号、消息的联系信息与知识、信号、消息的联系信息与知识、信号、消息等有密信息与知识、信号、消息等有密切的联系，但它们又不是等价的切的联系，但它们又不是等价的概念。概念。知识与信息知识与信息 信息不同于知识，但可以说知识是信息，信息是信息不同于知识，但可以说知识是信息，信息是所有知识的来源。信息作为资源，未必都有用，所有知识的来源。信息作为资源，未必都有用，只有把各种有用的信息进行系统地组织，才能成只有把各种有用的信息进行系统地组织，才能成为知识。而这些知识经过反复实践、完善、提高，为知识。而这些知识经过反复实践、完善、提高，才形成科学知识。才

2、形成科学知识。信息与知识两者具有极其密切的联系，又有重要信息与知识两者具有极其密切的联系，又有重要的区别。信息是知识的原材料；知识是由信息提的区别。信息是知识的原材料；知识是由信息提炼出来的抽象产物。这既是知识与信息之间的本炼出来的抽象产物。这既是知识与信息之间的本质联系，也是它们之间的本质区别。质联系，也是它们之间的本质区别。信号与信息信号与信息 就就狭狭义义而而言言，在在通通信信中中对对信信息息的的表表达达分分为为三三个个层层次次：信信号、信息、消息。信号携带着消息，信号中蕴涵着信息。号、信息、消息。信号携带着消息，信号中蕴涵着信息。信号是信息的物理表达层，是三个层次中最具体的层次。信号是

3、信息的物理表达层，是三个层次中最具体的层次。它是一个物理量，是一个载荷信息的实体，可测量、可描述、它是一个物理量，是一个载荷信息的实体，可测量、可描述、可显示。信息是更高层次哲学上的抽象，是信号与消息的更可显示。信息是更高层次哲学上的抽象，是信号与消息的更高表达层次。三个层次中，信号最具体，信息最抽象。它们高表达层次。三个层次中，信号最具体，信息最抽象。它们三之是哲学上的内涵与外延的关系。三之是哲学上的内涵与外延的关系。要选用某种信号来表示信息，一个重要的原因是这种信要选用某种信号来表示信息，一个重要的原因是这种信号比较容易处理。因此，利用信号来表示信息以后，对信息号比较容易处理。因此，利用信

4、号来表示信息以后，对信息的处理也就可以通过对信号的处理来实现。信息信号化便于的处理也就可以通过对信号的处理来实现。信息信号化便于信息的存储、传输和处理。信息的存储、传输和处理。消息与信息消息与信息 消息是语义层面上的信息，是信息的消息是语义层面上的信息，是信息的应用效果。应用效果。信息是消息的内核，是能给人带来新信息是消息的内核，是能给人带来新知识的消息；对特定的接收者，一则消息知识的消息；对特定的接收者，一则消息能包含丰富的信息，也可能没有信息。能包含丰富的信息，也可能没有信息。消息是信息的笼统概念，信息则是消消息是信息的笼统概念，信息则是消息的精确概念。息的精确概念。消息是信息的载体，得到

5、消息，从而消息是信息的载体，得到消息，从而获得信息。信息与消息既有严格区别又有获得信息。信息与消息既有严格区别又有密切联系。密切联系。数据与信息数据与信息 信息与数据之间存在着固有的联系：数据（信息与数据之间存在着固有的联系：数据（datadata）是）是反映客观事物属性的记录，是信息的载体；信息则是数据反映客观事物属性的记录，是信息的载体；信息则是数据的内涵，是对数据语义的解释。数据表示信息，而信息只的内涵，是对数据语义的解释。数据表示信息，而信息只有通过数据形式表示出来才能被人们理解和接受。从计算有通过数据形式表示出来才能被人们理解和接受。从计算机的角度看，数据泛指那些可以被计算机接受并能

6、够被计机的角度看，数据泛指那些可以被计算机接受并能够被计算机处理的符号。算机处理的符号。数据与信息在概念上是有区别的。信息是有用的数据，数据与信息在概念上是有区别的。信息是有用的数据，数据是信息的表现形式。数据是信息的表现形式。用数据符号表示信息，其形式通常有三种：数值型数用数据符号表示信息，其形式通常有三种：数值型数据、字符型数据、特殊型数据。据、字符型数据、特殊型数据。情报与信息情报与信息 情报，是对某人或某集团具有特殊意义的情况报道。情报，是对某人或某集团具有特殊意义的情况报道。最早的情报概念出现在军事斗争领域，情报对于斗争双方最早的情报概念出现在军事斗争领域，情报对于斗争双方的胜败有十

7、分重要的作用。后来，情报的概念拓展到了其的胜败有十分重要的作用。后来，情报的概念拓展到了其他许多领域，如外交领域、技术领域、科学研究领域等。他许多领域，如外交领域、技术领域、科学研究领域等。可以说情报也是一种可以说情报也是一种“信息信息”，但并非任何信息都是，但并非任何信息都是情报。情报。1.1.2 信息世界信息世界 从哲学的角度来看，我们知道世界的本原是物质，从哲学的角度来看，我们知道世界的本原是物质，物质的存在形式是运动。物质是无所不在的；物质的物质的存在形式是运动。物质是无所不在的；物质的运动是无所不在的。信息是物质运动的反映，这决定运动是无所不在的。信息是物质运动的反映，这决定了信息是

8、无所不在的，这个世界是信息的，我们的世了信息是无所不在的，这个世界是信息的，我们的世界是信息世界。界是信息世界。人类和其他生物的生存不仅仅需要物质元素，还人类和其他生物的生存不仅仅需要物质元素，还需要能量，这个世界不仅是物质的还是能量的。需要能量，这个世界不仅是物质的还是能量的。这个世界不仅是物质的、能量的，也是信息的。这个世界不仅是物质的、能量的，也是信息的。1.1.3 信息社会信息社会 科学技术的发展使人类正在进入一个新的时代，这个科学技术的发展使人类正在进入一个新的时代，这个时代的主要特征之一是对信息的需求和利用，因此有人称时代的主要特征之一是对信息的需求和利用，因此有人称它为信息时代。

9、我们现在所处的社会则被称为信息社会或它为信息时代。我们现在所处的社会则被称为信息社会或信息化社会。信息化社会。信息科技的发展是信息社会发展的主线。信息科技的发展是信息社会发展的主线。在漫长的人类社会发展的历史长河中，曾经历了四次在漫长的人类社会发展的历史长河中，曾经历了四次信息技术革命：语言的形成，文字的创造，造纸术和印刷信息技术革命：语言的形成，文字的创造，造纸术和印刷技术的发明，电报、电话、广播电视的普及应用。技术的发明，电报、电话、广播电视的普及应用。信息社会信息社会信息作为一种资源自古就有，人类也是自古以来就在利用信息作为一种资源自古就有，人类也是自古以来就在利用信息。信息。信息处理技

10、术，被人们称之为信息处理技术，被人们称之为“第五次信息技术革命第五次信息技术革命”。它以电子计算机的普及应用和计算机与现代通信技术有机它以电子计算机的普及应用和计算机与现代通信技术有机结合而产生的因特网为主要特征。结合而产生的因特网为主要特征。由上可见，信息的重要性不言而喻。因而人们把我们的社由上可见，信息的重要性不言而喻。因而人们把我们的社会叫做信息社会，我们的时代叫做信息时代。会叫做信息社会，我们的时代叫做信息时代。我们虽然已经处于信息社会，但世界各国社会的信息化程我们虽然已经处于信息社会，但世界各国社会的信息化程度还不尽相同。度还不尽相同。1.1.4 信息的特点信息的特点信息具有共享性、

11、独立性、多样性、本质性、普遍信息具有共享性、独立性、多样性、本质性、普遍性和无限性。性和无限性。信息的特点信息的特点1.1.共享性共享性 信息的传播过程是一个完整的系统，由信源、信信息的传播过程是一个完整的系统，由信源、信宿和信道等组成。信息的共享性是指同一信源可供宿和信道等组成。信息的共享性是指同一信源可供给多个信宿，信源发出信息后，其自身的信息并不给多个信宿，信源发出信息后，其自身的信息并不减少，也就是说，信息可以被多次使用而不会损耗减少，也就是说，信息可以被多次使用而不会损耗和消失。信息的这种特性是信息不同于物质和能量和消失。信息的这种特性是信息不同于物质和能量的最重要的特征。的最重要的

12、特征。信息的特点信息的特点2.2.独立性独立性 信信息息可可以以脱脱离离它它所所反反映映的的事事物物而而被被保保存存和和传传播播。信信息息可可以以与与它它所所反反映映的的事事物物分分离离而而独独立立存存在在。我我们们也也可可以以保保存存信信息息，使使它它摆摆脱脱产产生生它它的的时时间间和和空空间间的的限限制制。当当然然，我我们们讲讲信信息息的的独独立立性性，并并不不意意味着信息可以凭空产生。味着信息可以凭空产生。信息的特点信息的特点3.3.形式多样性形式多样性 信息的保存、表现与传播必须有一定的载信息的保存、表现与传播必须有一定的载体，载体的形式可以是多样的，信息的形式可体，载体的形式可以是多

13、样的，信息的形式可用其载体形式表征。但是不存在没有载体的信用其载体形式表征。但是不存在没有载体的信息。信息是物质运动的反映，它也必须依附于息。信息是物质运动的反映，它也必须依附于物质运动而存在。这注定了信息必须借助于某物质运动而存在。这注定了信息必须借助于某种载体而存在、传播和表现。种载体而存在、传播和表现。信息的特点信息的特点4.4.本质性本质性 相相对对于于物物质质和和能能量量，信信息息更更能能表表现现事事物物的的内内在在规规律律和和本本质质内内涵涵。信信息息的的获获取取、传传播播与与保保存存更更有有利利于于人人们们认认识识和和掌掌握握客客观观事事物物的的规规律律。信信息息的的交交流流对对

14、人人类类的的认认知知，对对人人类类依依据据客客观观条条件做出科学决策等起着至关重要的作用。件做出科学决策等起着至关重要的作用。信息的特点信息的特点5.5.普遍性普遍性 宇宙中所有事物都有信息。宇宙中所有事物都宇宙中所有事物都有信息。宇宙中所有事物都是物质，都在运动着。信息是物质运动的反映，是物质，都在运动着。信息是物质运动的反映，因而所有事物都有信息。因而所有事物都有信息。信息的特点信息的特点6.6.无限性无限性 信息是可以无限增长的资源。信息也是无穷无信息是可以无限增长的资源。信息也是无穷无尽的。地球上的物质和能源是有限的，尽的。地球上的物质和能源是有限的，1.1.5 信息网络平方律信息网络

15、平方律简简单单地地讲讲，信信息息网网络络平平方方律律就就是是指指：一一个个信信息息网网络络可可以以交交流的信息数与网络节点数之间存在着平方函数关系。流的信息数与网络节点数之间存在着平方函数关系。用用一一个个通通俗俗的的例例子子可可以以说说明明该该关关系系：电电话话网网络络效效应应与与电电话话网网络络规规模模是是平平方方关关系系，若若开开发发充充分分，理理论论上上讲讲还还是是一一种种指指数数关关系系。例例如如，1 1部部电电话话的的信信息息网网络络1 1个个电电话话也也不不能能通通；两两部部电电话话的的信信息息网网络络可可以以通通1 1个个电电话话；三三部部电电话话的的网网络络最最多多可可以以通

16、通4 4个个电电话话（含含三三人人同同时时通通话话状状态态）；4 4部部电电话话的的信信息息网网络络最最多多可可以以通通1111个个电电话话。某某一一时时刻刻最最多多可可以以通通的的电电话话数数是是网络中电话数目的指数函数。网络中电话数目的指数函数。1.2 信息的数据表示信息的数据表示 信息可以用各种合适的方式加以表示和传输。信息可以用各种合适的方式加以表示和传输。信息表示与传输首先需要对信息进行编码，编信息表示与传输首先需要对信息进行编码，编码就是有目的的信息变换。码就是有目的的信息变换。信息可以有不同的表示。在计算机中，是用信息可以有不同的表示。在计算机中，是用“0”“0”和和“1”“1”

17、进行编码和存储的。进行编码和存储的。信息的数据表示信息的数据表示1.2.1 数制及其表示数制及其表示 1.2.2 数据的有效表示数据的有效表示 1.2.3 图形和视频表示图形和视频表示 1.2.4 声音表示声音表示 1.2.5 数据压缩数据压缩 1.2.6 数据传输数据传输 1.2.1 数制及其表示数制及其表示1.1.比特比特 比比特特（bitbit），比比特特代代表表一一个个位位，只只有有两两个个可可能能值值“0”“0”或或“1”“1”，比比特特是是计计算算机机能能处处理理的的数数据据的的最最小小单单位，数据和信息在计算机内部都是用比特表示的。位，数据和信息在计算机内部都是用比特表示的。2.

18、2.二进制二进制 所所谓谓进进制制就就是是数数的的表表示示规规则则。比比如如常常用用的的十十进进制制，钟钟表表的的六六十十进进制制等等。它它们们的的共共同同点点是是，对对于于任任一一数数制制r r进进制制，即即逢逢r r进进位位。二二进进制制即即逢逢二二进进位位，计计算算机机中中使使用二进制。用二进制。一一个个数数制制所所包包含含的的数数字字符符号号的的个个数数称称为为基基数数。如如十十进进制制含含0 09 9十十个个数数字字符符号号，其其基基数数为为1010；二二进进制制基基数数为为2 2，只有，只有0 0、1 1两个数字。两个数字。数制及其表示数制及其表示3.3.进制的表示进制的表示 为为

19、区区分分不不同同数数制制的的数数，约约定定对对于于任任一一r r进进制制的的数数n n，记记作作(n)(n)r r。如如、(1001)(1001)2 2、(70)(70)8 8，(15)(15)1616分分别别表表示示二二进进制制数数、八八进进制制数数和和十十六六进进制制数数。不不用用括括号号及及下下标标的的数数，默默认认为为十十进进制制数数，如如1515。人人们们也也习习惯惯在在数数后后面面加加上上对对应应进进制制英英文文的的首首字字母母D D（十十进进制制）、B B（二二进进制制）、O O（八八进进制制）、H H（十十六六进进制制）来来表表示示其前面的数所采用的数制。其前面的数所采用的数制

20、。数制及其表示数制及其表示 由由于于二二进进制制书书写写比比较较繁繁琐琐，所所以以计计算算机机有有时时也也采采用用八八进进制制或或十十六六进进制制。在在一一定定数数值值范范围围内内直直接接写写出出它它们们之之间间的的对对应应表表示示，是是经经常常遇遇到到的的。表表1-11-1列列出出了了0 01515这这十十六六个个十十进进制制数数与与其其他他三三种种数数制制的的对对应应表表示。示。表1-1 四种数制的对应表示十进制二进制八进制十六进制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B1211

21、0014C13110115D14111016E15111117F数制及其表示数制及其表示 计算机在存储数据时，常常把计算机在存储数据时，常常把8 8位二进制数看作一位二进制数看作一个存储单元，或称作一个字节。用来计算存储容量，个存储单元，或称作一个字节。用来计算存储容量，把把2 21010（即（即1 0241 024）个存储单元称为）个存储单元称为1 KB1 KB；把；把2 21010 K K（即（即1 1 024 K024 K）个存储单元称为）个存储单元称为1 MB1 MB；把；把2 21010 M M（即（即1 024 M1 024 M）个存储单元称为个存储单元称为1 GB1 GB。1.2

22、.2 数据的有效表示数据的有效表示 1.1.信息的二进制表示法信息的二进制表示法 比比特特数数与与信信息息单单元元数数之之间间的的数数量量关关系系：一一个个比比特特，0 0和和1 1代代表表两两个个信信息息单单元元；两两个个比比特特，0000、0101、1010、1111则则代代表表四四个个信信息息单单元元；三三个个比比特特，000000、001001、010010、011011、100100、101101、110110和和111111代代表表八八个个信信息息单单元元。依依此此类类推推，n n个个比比特特就就代代表表2 2n n个个信信息息单单元元，即即n n个个比比特特能能传传递的信息单元数

23、为递的信息单元数为n n个个0 0和和1 1的全排列数。的全排列数。我我们们知知道道了了n n个个比比特特能能传传输输的的信信息息单单元元数数，反反过过来来也也就就知知道道表表示示n n个个信信息息单单元元数数所所需需的的最最小小比比特特数数，即即最小比特数为大于等于最小比特数为大于等于loglog2 2n n的最小整数。的最小整数。数据的有效表示数据的有效表示2.2.数值数据的编码表示数值数据的编码表示 由由前前面面的的分分析析我我们们知知道道，可可以以用用二二进进制制表表示示十十进进制制。烽烽火火台台点点燃燃我我们们可可以以用用1 1表表示示，反反之之用用0 0表表示示，那那么么，0000

24、0000表表示示没没有有敌敌人人，00010001表表示示一一队队敌敌人人，00100010表表示示两两队队敌敌人人11111111表表示示1515队敌人。队敌人。在在计计算算机机内内用用于于存存储储数数据据的的逻逻辑辑部部件件有有两两种种可可能能状状态态，即即高高电电位位和和低低电电位位两两种种状状态态，我我们们不不妨妨把把它它们们看看成成是是0 0状状态态和和1 1状状态态，那那么么十十进进制制数数字字在在计计算算机机中中存存储储，实实际际上上也也是是用用二二进进制制存存储储。但但二二进进制制无无法法表表示示负负数数，人人们们找找到到了了替替代代方方案案，用用0 0和和1 1的序列来表示负

25、数。因而称为二进制编码。的序列来表示负数。因而称为二进制编码。数据的有效表示数据的有效表示3.3.字符数据的编码表示字符数据的编码表示 在计算机中，人们同样用一系列在计算机中，人们同样用一系列0 0和和1 1串表示字符，这串表示字符，这称为字符编码。计算机的字符编码是公开的，便于计算机称为字符编码。计算机的字符编码是公开的，便于计算机之间共享和通信。英语有之间共享和通信。英语有2626个字符，这需要个字符，这需要5 5个比特，因为，个比特，因为，再加上英语中使用的标点符号共有再加上英语中使用的标点符号共有9595个字符，这需要个字符，这需要8 8个比个比特。这种编码中使用最广的是特。这种编码中

26、使用最广的是ASCIIASCII编码。而人们使用的各编码。而人们使用的各种语言、标点和字符远远超过种语言、标点和字符远远超过9595个，个，UnicodeUnicode是是1616个比特的个比特的字符编码，可以表示字符编码，可以表示65 00065 000多个字符，理论上可以表示任多个字符，理论上可以表示任何在使用的语言字符，这对于通信和商业非常有用。何在使用的语言字符，这对于通信和商业非常有用。1.2.3 图形和视频表示图形和视频表示 图图形形不不同同于于数数字字和和字字符符，但但它它在在计计算算机机中中也也必必须须表示成表示成0 0和和1 1串，才能存储和传输。串，才能存储和传输。图图形形

27、分分为为两两种种：位位图图和和矢矢量量图图。我我们们知知道道计计算算机机屏屏幕幕是是由由一一个个个个像像素素组组成成的的，像像素素的的白白、黑黑不不同同组组成成了了一一幅幅幅幅计计算算机机黑黑白白画画面面。可可以以用用“1”“1”代代表表白白，“0”“0”代代表表黑黑。屏屏幕幕的的水水平平分分辨辨率率即即表表示示屏屏幕幕有有多多少少像像素素列列，垂垂直直分分辨辨率率表表示示有有多多少少像像素素行行，将将屏屏幕幕的的垂垂直直和和水水平平分分辨辨率率相相乘乘就就得得出出了了像像素素总总数数。分分辨辨率率800600800600的的屏屏幕幕有有480 480 000000个个像像素素，即即需需要要4

28、80 480 000000个个存储单元来存储一个黑白位图。存储单元来存储一个黑白位图。图形和视频表示图形和视频表示 黑白位图由黑白像素组成，看起来不太真实，人们用不黑白位图由黑白像素组成，看起来不太真实，人们用不同程度的灰色来表示位图，这种图像看起来像黑白照片，同程度的灰色来表示位图，这种图像看起来像黑白照片，比黑白位图真实。灰度的级别越多，图像越真实。计算机比黑白位图真实。灰度的级别越多，图像越真实。计算机常用常用256256级灰度显示图像，但是这增加了存储所需的容量。级灰度显示图像，但是这增加了存储所需的容量。每个像素可以选择每个像素可以选择256256级灰度中的任何一种，计算机传输级灰度

29、中的任何一种，计算机传输256256级灰度需要级灰度需要8 8比特，而传输黑白图像仅需一个比特，因比特，而传输黑白图像仅需一个比特，因此计算机存储此计算机存储256256级灰度的图像所需容量是同样大小黑白图级灰度的图像所需容量是同样大小黑白图像的像的8 8倍。现在图像更多是彩色的，有倍。现在图像更多是彩色的，有1616色、色、256256色和色和2424位位图像（真彩色图像），像素分别可以选择图像（真彩色图像），像素分别可以选择1616种、种、256256种和种和224224种色彩，每个像素需要种色彩，每个像素需要4 4个比特、个比特、8 8个比特和个比特和2424个比特来个比特来存储，因而所

30、需存储容量分别是黑白图像的存储，因而所需存储容量分别是黑白图像的4 4倍、倍、8 8倍和倍和2424倍。这样彩色图像的存储空间和传输时间都比较大。倍。这样彩色图像的存储空间和传输时间都比较大。图形和视频表示图形和视频表示人人们们采采用用许许多多技技术术来来减减少少图图像像的的传传输输时时间间和和存存储储容容量量。一一种种方方法法是是压压缩缩文文件件大大小小；另另一一种种方方法法采采用用“抖抖动动”技技术术。位位图图使使用用一一系系列列比比特特表表示示，因因而而可可以以修修改改和和编编辑辑单单个个像像素素。如如图图1-11-1所所示示，就就是是利利用用微微软软的的PaintPaint编编辑辑位位

31、图图。其其他他常常 用用 的的 工工 具具 有有PhotoshopPhotoshop和和PaintbrushPaintbrush等等。它它们们都都提提供供了了一一系系列列工工具具，如如剪切、复制和粘贴等等。剪切、复制和粘贴等等。图1-1 位图表示示例 图1-1 位图表示示例 图形和视频表示图形和视频表示 矢矢量量图图由由一一系系列列可可重重构构图图像像的的指指令令组组成成。在在创创建建矢矢量量图图时时，计计算算机机把把不不同同颜颜色色的的线线和和图图形形转转换换成成能能够够重重构构的的指指令令，计计算算机机存存储储的的是是指指令令而而非非真真正正的的图图像像。矢矢量量图图的的结结构构决决定定了

32、了它它的的优优点点：矢矢量量图图的的存存储储空空间间比比位位图图小小，矢矢量量图图的的存存储储空空间间的的大大小小决决定定于于图图像像的的复复杂杂性性。图图像像越越复复杂杂，指指令令越越多多，存存储储空空间间就就越越大大。使使用用矢矢量量图图像像软软件件可可以以方方便地修改图像。便地修改图像。图形和视频表示图形和视频表示 矢矢量量图图实实际际上上是是由由多多个个“对对象象”构构成成的的，每每个个对对象象都都可可以以单单独独地地拉拉伸伸、拖拖动动、变变形形和和删删除除。另另外外，位位图图放放大大后后，细细节节就就会会令令人人感感觉觉很很“粗粗”，而而矢矢量量图图放放大大后后细细节节仍仍然然精精细

33、细，如如图图1-21-2所所示示的的卡卡通通狗狗，中中图图为为位位图图放放大大，下下图图为为矢矢量量图图放放大大。包包含含矢矢量量图图的的文文件件扩扩展展名名为为wmfwmf、dxfdxf、mgxmgx和和cgmcgm。图1-2 矢量图示例 图形和视频表示图形和视频表示 数数字字视视频频是是由由一一系系列列的的帧帧组组成成，每每一一帧帧都都是是一一幅幅静静止止的的位位图图图图片片，视视频频每每秒秒钟钟显显示示3030帧帧图图片片。位位图图是是静静止止的的，而而视视频频是是动动态态的的，这这是是由由于于人人眼眼看看到到每每一一幅幅图图像像，会会产产生生视视觉觉暂暂留留。如如果果在在视视觉觉暂暂留

34、留退退去去之之前前，显显示示下下一一幅幅图图片片，人人们们就就会会感感觉觉到到动动态态的的效效果果，而而不不是是静静止止的的图图片片。要要保保证证这这种种效效果果，两两帧帧间间的的时时间间要要小小于于视视觉觉暂暂留留时时间间，这这与与电电影影的的原原理理相相同同。图图1-31-3所所示示的的是是一一架架飞飞机机在穿越音障。在穿越音障。图1-3 数字视频示例 1.2.4 声音表示声音表示 人人们们不不仅仅将将计计算算机机用用于于科科学学计计算算，也也用用于于听听歌歌曲曲等等娱娱乐乐。我我们们处处理理声声音音的的方方式式有有两两种种：模模拟拟方方式和数字方式。式和数字方式。当当声声音音传传递递到到

35、话话筒筒时时，话话筒筒就就将将声声音音引引起起的的振振动动转转换换为为电电信信号号，并并用用不不同同的的电电压压值值表表示示声声音音的的大大小小，即即用用电电压压波波动动来来模模拟拟声声波波，这这种种表表示示声声音音的的电电信信号号称称为为模模拟拟音音频频，如如图图1-41-4所所示示。模模拟拟音音频频的的录录制制就就是是将将代代表表声声音音波波形形的的音音频频信信号号存存储储到到适适当当的的媒媒体体上上，如如磁磁带带或或唱唱片片，播播放放时时再再将将其其转转换换为为声音信号。声音信号。图1-4 模拟音频 声音表示声音表示音音频频信信号号是是一一种种模模拟拟量量，而而在在计计算算机机中中，所所

36、有有的的信信息息都都是是以以二二进进制制的的数数字字形形式式表表示示的的，因因此此，声声音音在在存存储储到到计计算算机机中中时时必必须须要要经经过过模模拟拟量量到到数数字字量量的的转转换换（即即A/DA/D转转换换），这这就就是是音音频频媒媒体体的的数数字字化化，转转换换成成数数字字量量的的音音频频就就称称为为数数字字音频，如图音频，如图1-51-5所示。所示。图1-5 音频数字化 1.2.5 数据压缩数据压缩 现在文件越来越大，一幅位图可能需要现在文件越来越大，一幅位图可能需要10 000个字节，个字节，45分钟的波形文件需要分钟的波形文件需要475 M空间，大的文件既耗费空间，空间，大的文

37、件既耗费空间，又不便于传输。数据压缩技术可以减小文件存储占用空间，又不便于传输。数据压缩技术可以减小文件存储占用空间，减轻这些问题。数据压缩后，文件变小的幅度称为压缩比，减轻这些问题。数据压缩后，文件变小的幅度称为压缩比，如图如图1-6所示。对于图像、声音和视频都可以压缩，但对所示。对于图像、声音和视频都可以压缩，但对于不同的压缩软件，一个文件的压缩比不一定相同。于不同的压缩软件，一个文件的压缩比不一定相同。图1-6 压缩软件Winzip操作界面 数据压缩数据压缩 数数据据压压缩缩有有两两种种：磁磁盘盘压压缩缩和和文文件件压压缩缩。磁磁盘盘压压缩缩是是把把文文件件压压缩缩后后放放到到磁磁盘盘的

38、的一一个个特特定定部部分分，当当作作一一个个分分离离的的磁磁盘盘。当当使使用用被被压压缩缩的的文文件件时时，计计算算机机会会自自动动处处理理，将将文文件件打打开开并并释释放放到到原原始始大大小小。当文件存储到这个部分时，计算机会自动压缩文件。当文件存储到这个部分时，计算机会自动压缩文件。文文件件压压缩缩是是把把一一个个或或多多个个文文件件压压缩缩成成一一个个单单独独的的较较小小文文件件。文文本本文文件件的的压压缩缩是是因因为为文文本本文文件件中中有有大大量量的的空空格格和和重重复复的的词词组组，采采用用自自适适应应模模式式替替换换等等方方法法就就可可以以大大幅幅度度减减少少文文本本的的大大小小

39、。图图像像通通常常也也包包括括可可以以压压缩缩的的数数据据，如如大大块块同同一一种种颜颜色色的的区区域域。游游程程编编码码是是一一种种寻寻找找字字节节模模式式并并用用一一个个可可以以描描述述这这个个模模式式的的消消息息进进行行替替代代的的压压缩缩技技术术，以以tif和和pcx为为后后缀缀的的文文件件是是压压缩缩了了的的图图形形文文件件。视视频频压压缩缩可可以以通通过过减减少少每每秒秒钟钟播播放放的的帧帧数数来来减减少少数数据据存存储储的的量量，但但这这会会影影响响视视频频播播放放的的平平滑滑程程度度。视视频频也也可可通通过过缩缩小小播播放放帧帧的的窗窗口口，来来减减少少数数据据量量。另另外外，

40、我我们们可可以以压压缩缩每每一一帧帧，从从而而使使视视频频数数据据总总量量减少。减少。文文件件被被压压缩缩后后，一一般般需需解解压压后后才才能能使使用用。WinRAR和和Winzip是是常常用的压缩和解压缩软件。用的压缩和解压缩软件。1.2.6 数据传输数据传输在计算机领域，总线是将信在计算机领域，总线是将信息从一个或多个源部件传送息从一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一到一个或多个目的部件的一组电子线路，它是多个部件组电子线路，它是多个部件间的公共通路。总线示意图间的公共通路。总线示意图如图如图1-7所示。计算机内部信所示。计算机内部信息的传送是通过总线进行的，息的传送是通过总线进行

41、的，各功能部件通过总线连在一各功能部件通过总线连在一起。总线将不同来源和去向起。总线将不同来源和去向的信息分时传送，可减少传的信息分时传送，可减少传输线的数量，简化控制和提输线的数量，简化控制和提高可靠性，便于扩充和更新高可靠性，便于扩充和更新部件。部件。图1-7 总线示意图 数据传输数据传输计计算算机机中中的的总总线线一一般般分分为为数数据据总总线线、地地址址总总线线和和控控制制总总线线，地地址址总总线线传传输输数数据据的的地地址址信信息息，计计算算机机按按照照这这个个地地址址信信息息来来寻寻找找需需要要处处理理的的数数据据；数数据据总总线线则则把把从从数数据据源源中中找找到到的的数数据据取

42、取出出，传传送送到到目目的的位位置置；而而控控制制总总线线传传送送各各种种控控制制信信号，使计算机各部件协调一致地工作。号，使计算机各部件协调一致地工作。按总线接口类型来划分，有按总线接口类型来划分，有ISAISA总线、总线、PCI总线和总线和AGP总总线等。例如线等。例如ISA总线共有总线共有98条线（即条线（即ISA插槽有插槽有98个引脚）个引脚）；其中数据线有；其中数据线有16条（构成数据总线），地址线条（构成数据总线），地址线24条（构条（构成地址总线），其余各条为控制信号线（构成控制总线）、成地址总线），其余各条为控制信号线（构成控制总线）、接地线和电源线。接地线和电源线。1.3 信

43、息科技信息科技 信信息息科科技技指指的的是是包包括括计计算算机机科科学学在在内内的的，信信息息获获取取、信信息息传传播播、信信息息处处理理、信信息息存存储储和和信信息息利利用用所所涉涉及及的的，以以信信息息为为主主要要研研究究对对象象的的所有科学和技术。所有科学和技术。每一个时代的存在都要以相称的生产力来每一个时代的存在都要以相称的生产力来支撑，能代表这些生产力的就是相应的科学和支撑，能代表这些生产力的就是相应的科学和技术。技术。信息科技信息科技1.3.1 信息科学信息科学 1.3.2 信息技术信息技术 1.3.1 信息科学信息科学 信息科学是以信息为基本研究对象，以信信息科学是以信息为基本研

44、究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要研究内容，这是息的运动规律和应用方法为主要研究内容，这是信息科学有别于一切传统科学最基本的特征。信信息科学有别于一切传统科学最基本的特征。信息科学主要包括信息论和计算科学两部分，二者息科学主要包括信息论和计算科学两部分，二者奠定了整个信息科技大厦的基石。奠定了整个信息科技大厦的基石。信息科学信息科学1.1.信息论信息论 信息论源于统计理论和电信技术的发展，信息论源于统计理论和电信技术的发展，主要研究信息属性、信息度量、信息表示和主要研究信息属性、信息度量、信息表示和信息传输。信息传输。20 20世纪世纪4040年代，香农（年代，香农（C.E.Shanno

45、nC.E.Shannon）提）提出了信息的统计定义，于出了信息的统计定义，于19481948年发表了信息年发表了信息论的奠基性论文通信的数学理论。由于论的奠基性论文通信的数学理论。由于香农对信息论的发展作出了巨大贡献，被认香农对信息论的发展作出了巨大贡献，被认为是信息论的创始人。为是信息论的创始人。信息科学信息科学信息论主要研究的问题：信息论主要研究的问题：(1)(1)信源的描述，信息的定量度量、分析与计算；信源的描述，信息的定量度量、分析与计算；(2)(2)信信道道的的描描述述，信信道道传传输输的的定定量量度度量量、分分析析与与计计算；算；(3)(3)信源、信道与信宿之间的统计匹配以及通信系

46、信源、信道与信宿之间的统计匹配以及通信系统的优化。统的优化。信源是产生信息的源泉，可选择性是信源的信源是产生信息的源泉，可选择性是信源的特征。信道是信息传输的通道，如同道路是车辆特征。信道是信息传输的通道，如同道路是车辆通行、水管是水流的渠道一样。信道传输信息的通行、水管是水流的渠道一样。信道传输信息的有效性和抗干扰性是其主要指标。有效性和抗干扰性是其主要指标。通通信信系系统统是是由由信信源源、信信道道和和信信宿宿等等组组成成的的有有机机系系统统，其其有有效效性性、可可靠靠性性和和安安全全性性需需要要系系统统的的匹配和优化作保证。匹配和优化作保证。信息科学信息科学2.2.计算科学计算科学 计计

47、算算科科学学是是对对描描述述和和变变换换信信息息的的算算法法过过程程，包包括括其其理理论论、分分析析、设设计计、效效率率分分析析、实实现现和和应应用用的的系系统统的的研研究究，是是整整个个计计算算机机技技术术、工工程程与与应应用用的的理理论论基基础础。从从计计算算机机角角度度讲讲，计计算科学的本质就是数据变换。算科学的本质就是数据变换。计计算算科科学学与与数数学学的的关关系系很很密密切切，数数学学是是计计算算科科学学的的主主要要基基础础，数数学学与与电电子子科科学学构构成成了了我我们们今今天天计计算算机机系系统统的的基基础础，也也构构成成了了计计算算科科学学的的基基础础。但但是是，与与数数学学

48、相相比比，电电子子技技术术基基础础地位的重要性不及数学，地位的重要性不及数学，1.3.2 信息技术信息技术 信信息息技技术术(Information(Information TechnologyTechnology，简简称称IT)IT)是是包包括括信信息息的的采采集集、传传递递、处处理理、再再生生和和使使用用等等功功能能的的技技术术。感感测测技技术术、通通信信技技术术、计计算算技技术术和和控控制制技技术术是是它它的的核核心心和和支支撑撑技技术术。信信息息技技术术包包括括：信信息息获获取取技技术术、信信息息处处理理技技术术、信信息传输技术、信息控制技术和信息应用技术。息传输技术、信息控制技术和信

49、息应用技术。目前，人们把通信技术、计算机技术和控制技术合称目前，人们把通信技术、计算机技术和控制技术合称为为3C(Communication3C(Communication、ComputeCompute，和，和Control)Control)技术。技术。3C3C技技术是信息技术的主体。图术是信息技术的主体。图1-81-8所示为信息过程模型。所示为信息过程模型。图1-8 信息过程模型信息技术信息技术1.1.信息获取信息获取 信信息息获获取取是是指指根根据据不不同同的的目目的的收收集集不不同同的的原原始始数数据据，是是信信息息利利用用的的前前提提。信信息息获获取取包包括括信信息息发发现现、信信息息

50、采采集集与与信信息息优优选选；由由于于信信息息的的质质量量在在很很大大程程度度上上取取决决于于原原始始数数据据的的完完整整性性、准准确确性性和和真真实实性性，因因此此必必须须十十分分重重视视原原始始数数据据的的收收集集。数据收集包括两项基本活动：观测数据和记录数据。数据收集包括两项基本活动：观测数据和记录数据。信信息息获获取取主主要要靠靠的的是是信信息息获获取取技技术术。许许多多信信息息只只能能由由仪仪器器获获得得：录录音音摄摄像像技技术术、数数字字照照相相机机技技术术、传传感感器器技技术术、遥遥感感技技术术、测测量量技技术术、光光电电子子技技术术和和雷雷达达技技术术等等都都是是信信息息获获取

51、取技术。技术。目目前前信信息息获获取取的的理理论论、方方法法和和手手段段还还处处于于相相对对落落后后的的状状态态，成成为为制制约约2121世世纪纪信信息息科科学学技技术术发发展展的的瓶瓶颈颈。因因此此，“信信息息获获取取科科学学与与技技术术”学学科科的的提提出出和和推推进进，将将使使传传统统的的传传感感技技术、检测技术在信息化时代得到学科的升华。术、检测技术在信息化时代得到学科的升华。信息技术信息技术2.2.信息传输信息传输 信信息息传传输输是是把把各各种种形形式式的的信信息息从从一一处处传传递递到到另另一一处处的的过过程程，包包括括发发送送、传传输输、接接受受等等环环节节。现现代代信信息息传

52、传输输除除包包括括传传统统的的有有线线、无无线线通通信信外外，还还包包括括卫卫星星通通信信和和光光纤纤通通信信等等新新兴兴技技术术，信信息息传传输输要要将将信信息息产产品品分分离离成成信信号号，再再成成功功地地将将信信号号还还原原。信信息息传传输输也也涉涉及及信信息息传传输输媒媒介介的的转转换换技技术术，如如从从一一种种数数据据形形式式转转换换为为另另一一种种数数据据形形式式。这这方方面面内内容容包包括括各各种种通信技术和计算机网络技术。通信技术和计算机网络技术。信息技术信息技术3.3.信息处理信息处理 信信息息处处理理的的本本质质是是信信息息形形态态变变换换和和信信息息提提炼炼；信信息息处处

53、理理的的目目的的便便于于信信息息应应用用；信信息息处处理理的的主主要要技技术术是人脑的延伸是人脑的延伸计算机。计算机。通通过过信信息息获获取取和和信信息息传传输输后后，绝绝大大部部分分信信息息无无法法直直接接利利用用，需需对对其其进进行行加加工工处处理理，以以便便提提取取需需要要的的信信息息加加以以利利用用。这这如如同同一一些些食食物物，人人无无法法直直接接吸吸取取其其营营养养，需需要要对对其其进进行行烹烹调调，使使营营养养便便于于人人体体吸吸收收。信信息息的的加加工工可可以以使使用用人人工工方方式式，但但现现在在主主要要借借助助计计算算机机来来完完成成。它它涉涉及及统统计计科科学学、科科学学

54、计计算算以以及及程程序序设计和图像处理等技术。设计和图像处理等技术。信息技术信息技术4.4.信息与控制信息与控制 自自动动控控制制技技术术与与信信息息有有着着密密切切的的联联系系，事事实实上上，一一切切自自动动控控制制系系统统都都是是信信息息反反馈馈作作用用机机制制。如如交交通通路路口口的的自自适适应应控控制制系系统统，通通过过采采集集到到的的流流量量信信息息，及及时时调调整整交交叉叉路路口口的的红红绿绿灯灯信信号号，使使整整个个路路口口的的交交通通安全畅通。安全畅通。5.5.信息利用信息利用 信信息息的的利利用用是是信信息息流流程程的的最最终终目目的的。一一部部分分信信息息可可直直接接流流出

55、出系系统统被被使使用用，另另一一部部分分可可被被系系统统的的效效应应器器所所消消费费。流流出出系系统统的的许许多多信信息息是是可可被被人人们们直直接接利利用用的的，如如人人们们通通过过天天气气预预报报来来确确定定是是否否出出行行。信信息息的的利利用用也也意意味味着着信信息息成成为为其其他他的的系系统统的的输输入入部部分分，如如数数据据报报表表成成为为企企业业、政政府府决决策策系系统统的的信信息息源源；实实时时数数据据成成为为控控制制系系统统的的信信息息输输入入源源。这这方方面的技术往往和其他技术结合使用，难以区分。面的技术往往和其他技术结合使用，难以区分。1.4 信息应用信息应用 计计算算机机

56、与与通通信信技技术术的的结结合合是是信信息息技技术术的的核核心心与与灵灵魂魂，亦亦是是信信息息高高速速公公路路的的技技术术综综合合趋趋势势。信信息息技技术术在在社社会会各各领领域域有有着着广广泛泛而而深深入入的的应应用用。信信息息在在通通信信、控控制制、计计算算和和管管理理中中占占有有核核心心地地位位。信信息息技技术术的的应应用用正正沿沿着着两两个个重重要要的的方方向向发发展展：一一个个是是信信息息技技术术和和信信息息系系统统产产品品，另另一一个个是是这这些些信信息息技技术术产产品品和和社会各个具体领域的结合。社会各个具体领域的结合。信息应用信息应用1.4.1 信息科技在通信领域中的应用信息科

57、技在通信领域中的应用 1.4.2 信息科技在计算领域中的应用信息科技在计算领域中的应用 1.4.3 信息科技在控制领域中的应用信息科技在控制领域中的应用 1.4.4 信息科技在管理领域中的应用信息科技在管理领域中的应用 1.4.1 信息科技在通信信息科技在通信领域中的应用领域中的应用 数数据据通通信信是是通通过过某某种种类类型型介介质质（如如电电话话线线）从从一一个个地地点点向向另另一一个个地地点点传传送送数数据据（数数字字和和字字符符）。数数据据既既可可以以在在模模拟拟通通信信网网上上传传输输，也也可可以以在在数数字字通通信信网网上上传传输输。也也就就是是说说，数数据据通通信信既既可可以以借

58、借助助于于模模拟拟通通信信手手段段，也也可可以借助于数字通信手段。以借助于数字通信手段。1.1.移动通信移动通信 所谓移动通信就是移动体之间的通信，或移动体与所谓移动通信就是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。移动体可以是人，也可以是汽车、固定体之间的通信。移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮船、飞机等在移动状态中的物体。火车、轮船、飞机等在移动状态中的物体。移动通信系统由于综合利用了有线和无线的传输方移动通信系统由于综合利用了有线和无线的传输方式，解决了人们在活动中与固定终端或其他移动载体上式，解决了人们在活动中与固定终端或其他移动载体上的对象进行通信联系的问题。的对象进行通信联

59、系的问题。信息科技在通信领域中的应用信息科技在通信领域中的应用2.2.卫星通信卫星通信 自自19571957年前苏联发射第一颗人造地球卫星以来，人造年前苏联发射第一颗人造地球卫星以来，人造卫星即被广泛应用于通信、广播、电视等领域。卫星即被广泛应用于通信、广播、电视等领域。19651965年年第一颗商用国际通信卫星被送入大西洋上空同步轨道，第一颗商用国际通信卫星被送入大西洋上空同步轨道，开始了利用静止卫星的商业通信。开始了利用静止卫星的商业通信。近年来，由于信息技术的发展与业务的需求，卫星通近年来，由于信息技术的发展与业务的需求，卫星通信业务已从单纯的广播、话音业务向话音、数据、文本、信业务已从

60、单纯的广播、话音业务向话音、数据、文本、图像、视频等多媒体业务发展。卫星宽带接入、卫星远图像、视频等多媒体业务发展。卫星宽带接入、卫星远程教育、卫星远程医疗等正逐步兴起。尤其是程教育、卫星远程医疗等正逐步兴起。尤其是InternetInternet业务的广泛应用，使卫星通信又有了一片新的广阔的用业务的广泛应用，使卫星通信又有了一片新的广阔的用武之地。武之地。信息科技在通信领域中的应用信息科技在通信领域中的应用3.3.因特网因特网 社会的信息化、数据的分布处理以及各种计算机资源共社会的信息化、数据的分布处理以及各种计算机资源共享等，推动着计算机技术向网络化发展，使当代计算机技术与享等，推动着计算

61、机技术向网络化发展，使当代计算机技术与现代通信技术紧密结合起来，形成了一个崭新的技术领域现代通信技术紧密结合起来，形成了一个崭新的技术领域计算机网络。计算机网络的发展几乎是和计算机的发展一同起计算机网络。计算机网络的发展几乎是和计算机的发展一同起步的。当世界上第一台计算机产生后，以计算机为主体的各种步的。当世界上第一台计算机产生后，以计算机为主体的各种远程信息处理技术也随之产生并发展起来，计算机与通信技术远程信息处理技术也随之产生并发展起来，计算机与通信技术的结合在不断地发展。的结合在不断地发展。2020世纪世纪8080年代以来，随着计算机技术的年代以来，随着计算机技术的发展和完善，全世界越来

62、越多的计算机采用各种方式连接起来，发展和完善，全世界越来越多的计算机采用各种方式连接起来，组成一个超级的组成一个超级的“网络网络”，就是今天的，就是今天的“Internet”“Internet”。现在，。现在，“Internet”“Internet”从发源地美国迅速扩展到世界各地，已经连接从发源地美国迅速扩展到世界各地，已经连接170170多个国家，网上用户超过数亿，并且还在迅速增长。因特多个国家，网上用户超过数亿，并且还在迅速增长。因特网已经渗入到人们生活的方方面面。网已经渗入到人们生活的方方面面。信息科技在通信领域中的应用信息科技在通信领域中的应用 互联网络有许多用途。利用它可向全球的互互

63、联网络有许多用途。利用它可向全球的互联网络用户发送电子邮件，发送开会通知或简报等，联网络用户发送电子邮件，发送开会通知或简报等，可召开分散于世界各地有关人员的电子会议，建立可召开分散于世界各地有关人员的电子会议，建立电子信箱。在互联网络上发布新闻，可以迅速传播电子信箱。在互联网络上发布新闻，可以迅速传播到世界各地。研究人员可以快速进行论文、报告和到世界各地。研究人员可以快速进行论文、报告和计算机源程序的交换。用户可以自由地、高速地检计算机源程序的交换。用户可以自由地、高速地检索出分布于不同网络上的信息。用户还可以通过远索出分布于不同网络上的信息。用户还可以通过远程进行登录，使用连接于互连网络上

64、的软件硬件资程进行登录，使用连接于互连网络上的软件硬件资源，利用各种商用数据服务。企业还可以利用互联源，利用各种商用数据服务。企业还可以利用互联网络发布广告。网络发布广告。信息科技在通信领域中的应用信息科技在通信领域中的应用 另外，另外，综合业务数字网综合业务数字网ISDNISDN（Integrated Service Integrated Service Digital NetworkDigital Network，简称，简称ISDNISDN），通俗称为），通俗称为“一线通一线通”，其实现使电话局和用户之间采用一对铜线，就能够，其实现使电话局和用户之间采用一对铜线，就能够做到数字化，并向用户

65、提供多种业务，如除了拨打电做到数字化，并向用户提供多种业务，如除了拨打电话外，还可以提供诸如可视电话、数据通信、会议电话外，还可以提供诸如可视电话、数据通信、会议电视等，从而将电话、传真、数据、图像等多种业务综视等，从而将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。ISDNISDN具具有普通电话无法比拟的优势：综合的通信业务、高速有普通电话无法比拟的优势：综合的通信业务、高速的数据传输、高传输质量、使用灵活方便等。的数据传输、高传输质量、使用灵活方便等。ISDNISDN的的其他相关内容将在其他相关内容将在4.2.34.2.3

66、节中作进一步介绍。节中作进一步介绍。1.4.2 信息科技在计算信息科技在计算领域中的应用领域中的应用 1.计算工具计算工具 知识经济时代，数据成为宝贵的经济资源。人们借助计算工知识经济时代，数据成为宝贵的经济资源。人们借助计算工具具计算机、计算分析软件（如计算机、计算分析软件（如Matlab、SPSS等）分析、处等）分析、处理数据。在国外，电信、医疗、银行、证券、保险、制造、商理数据。在国外，电信、医疗、银行、证券、保险、制造、商业、科研、教育等行业已广泛采用先进的计算分析技术从数据业、科研、教育等行业已广泛采用先进的计算分析技术从数据中提取有价值的信息和知识。中提取有价值的信息和知识。2.科学计算科学计算 科学计算（如加、减、乘、除、微积分、逻辑推理等）是计科学计算（如加、减、乘、除、微积分、逻辑推理等）是计算机应用的主要内容之一，并已经与实验研究、理论计算并列算机应用的主要内容之一，并已经与实验研究、理论计算并列为三大科学方法。为三大科学方法。一般说来，科学计算系统针对的都是某个独特的领域，比如一般说来，科学计算系统针对的都是某个独特的领域，比如数值天气预报、石油勘探领域的油气层模