專升本考試-應(yīng)試指導(dǎo)-計(jì)算機(jī) 節(jié)選

　　　　**章 信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)文化 一、信息與數(shù)據(jù) 信息是現(xiàn)代社會(huì)中廣泛使用的一個(gè)概念，關(guān)于信息的定義眾說紛紜。 一般認(rèn)為：信息是在自然界、人類社會(huì)和人類思維活動(dòng)中普遍存在的一切物質(zhì)和事物的屬性。 所謂數(shù)據(jù)，是指存儲(chǔ)在某種媒體上可以加以鑒別的符號(hào)資料。這里所說的符號(hào)，不僅指文字、字母、數(shù)字，還包括了圖形、圖像、音頻與視頻等多媒體數(shù)據(jù)。由于描述事物的屬性必須借助于一定的符號(hào)，所以這些符號(hào)就是數(shù)據(jù)的形式。同一個(gè)信息也可以用不同形式的數(shù)據(jù)表示，例如，同樣是星期日，英文用“Sunday”表示。 在一般用語中，信息與數(shù)據(jù)并沒有嚴(yán)格的區(qū)分。但是，從信息科學(xué)的角度來看，它們是不等同的。數(shù)據(jù)是信息的具體表現(xiàn)形式，是信息的載體，而信息是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工得到的結(jié)果，它可以影響到人們的行為、決策，或?qū)陀^事物的認(rèn)知。 二、信息技術(shù) 信息技術(shù)是指人們獲取、存儲(chǔ)、傳遞、處理、開發(fā)和利用信息資源的相關(guān)技術(shù)。 在現(xiàn)代信息處理技術(shù)中，傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主導(dǎo)技術(shù)。計(jì)算機(jī)在其中起到了關(guān)鍵作用，它首先是一種信息處理機(jī)，通過計(jì)算機(jī)可以高速度、高質(zhì)量地完成信息的整理、加工、分析和存儲(chǔ)等工作；其次，通常計(jì)算機(jī)也是其他技術(shù)中的關(guān)鍵設(shè)備。 在使用計(jì)算機(jī)處理信息時(shí)，必須將要處理的有關(guān)信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的符號(hào)。信息的符號(hào)化就是數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)是信息的具體表示形式。 三、信息社會(huì) 在信息社會(huì)中，信息成為與物質(zhì)和能源同等重要的第三資源，網(wǎng)絡(luò)已成為人們生活的基礎(chǔ)條件。以信息的收集、加工、傳播為主要經(jīng)濟(jì)形式的信息經(jīng)濟(jì)在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)主導(dǎo)地位，并構(gòu)成社會(huì)信息化的物質(zhì)基礎(chǔ)。 在信息社會(huì)中，信息經(jīng)濟(jì)為主導(dǎo)經(jīng)濟(jì)形式，信息技術(shù)為物質(zhì)和精神產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)基礎(chǔ)。 一、計(jì)算機(jī)的起源與發(fā)展 （一）計(jì)算機(jī)的起源 19世紀(jì)，英國數(shù)學(xué)家查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）先提出通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的基本設(shè)計(jì)思想，并于1822年設(shè)計(jì)了一臺(tái)差分機(jī)；他于1832年開始設(shè)計(jì)一種基于計(jì)算自動(dòng)化的程序控制的分析機(jī)，在該機(jī)的設(shè)計(jì)中，他提出了幾乎是完整的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方案，被稱為“計(jì)算機(jī)之父”。 ENIAC：**臺(tái)真正意義上的電子計(jì)算機(jī)，是Electronic Numerical Integrator And Calculator的縮寫，于1946年2月在美國的賓夕法尼亞大學(xué)正式投入運(yùn)行。ENIAC用十進(jìn)制計(jì)算。ENIAC的誕生奠定了電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展基礎(chǔ)，開辟了信息時(shí)代，把人類社會(huì)推向了第三次產(chǎn)業(yè)革命的新紀(jì)元。 （二）計(jì)算機(jī)的發(fā)展 表1-1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展 我國先后自主開發(fā)了“銀河”“曙光”“深騰”和“神威”等系列高性能計(jì)算機(jī)，取得了令人矚目的成果。在2013年11月公布的國際超級(jí)計(jì)算機(jī)前500強(qiáng)中，中國的“天河二號(hào)”排名**。以“聯(lián)想”“清華同方”“方正”和“浪潮”等為代表的計(jì)算機(jī)制造業(yè)非常發(fā)達(dá)，我國已成為世界計(jì)算機(jī)主要制造中心之一。我國也是重要的計(jì)算機(jī)軟件生產(chǎn)國家。但我國在計(jì)算機(jī)的軟硬件生產(chǎn)領(lǐng)域存在原創(chuàng)技術(shù)少，一些計(jì)算機(jī)核心技術(shù)（如CPU、操作系統(tǒng)等）仍掌握在西方發(fā)達(dá)國家手中等問題，這些都是亟待解決的。 二、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及分類 （一）計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 1. 運(yùn)算速度快 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算部件采用的是電子器件，其運(yùn)算速度遠(yuǎn)非其他計(jì)算工具所能比擬，而且運(yùn)算速度還在以每隔幾個(gè)月提高一個(gè)數(shù)量級(jí)的速度快速發(fā)展。 2. 計(jì)算精度高 計(jì)算機(jī)的可靠性很高，差錯(cuò)率極低，一般來講只在那些人工介入的地方才有可能發(fā)生錯(cuò)誤。 3. 存儲(chǔ)容量大 計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量大是計(jì)算機(jī)區(qū)別于其他計(jì)算工具的重要特征。 4. 具有邏輯判斷能力 借助于邏輯運(yùn)算，可以讓計(jì)算機(jī)作出邏輯判斷，分析命題是否成立，并可根據(jù)命題成立與否采取相應(yīng)的對(duì)策。 5. 工作自動(dòng)化 計(jì)算機(jī)內(nèi)部的操作運(yùn)算是根據(jù)人們預(yù)先編制的程序自動(dòng)控制執(zhí)行的。 6. 通用性強(qiáng) 通用性是計(jì)算機(jī)能夠應(yīng)用于各種領(lǐng)域的基礎(chǔ)，任何復(fù)雜的任務(wù)都可以分解為大量基本的算術(shù)運(yùn)算和邏輯操作。 （二）計(jì)算機(jī)的分類 1. 根據(jù)處理的對(duì)象劃分——模擬計(jì)算機(jī)、數(shù)字計(jì)算機(jī)和混合計(jì)算機(jī)。 2. 根據(jù)用途劃分——專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。 3. 根據(jù)規(guī)模劃分——巨型機(jī)、大中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和工作站。 三、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 1. 科學(xué)計(jì)算 科學(xué)計(jì)算是指科學(xué)和工程中的數(shù)值計(jì)算。它與理論研究、科學(xué)實(shí)驗(yàn)一起稱為當(dāng)代科學(xué)研究的三種主要方法。 2. 信息管理 信息管理是指非數(shù)值形式的數(shù)據(jù)處理，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，形成有用的信息。 3. 過程控制 過程控制又稱實(shí)時(shí)控制，是指用計(jì)算機(jī)及時(shí)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，按佳值迅速地對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制或自動(dòng)調(diào)節(jié)。 4. 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)是指通過人機(jī)對(duì)話，使計(jì)算機(jī)輔助人們進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、計(jì)算和學(xué)習(xí)等工作，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD、計(jì)算機(jī)輔助制造CAM、計(jì)算機(jī)輔助教育CBE以及計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)CAI等。 5.人工智能 人工智能（AI，Artificial Intelligence）是研究怎樣讓計(jì)算機(jī)做一些通常認(rèn)為需要智能才能做的事情，又稱機(jī)器智能。人工智能是計(jì)算機(jī)當(dāng)前和今后相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)的重要研究領(lǐng)域。 6. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信 利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將不同地理位置的計(jì)算機(jī)互聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)世界范圍內(nèi)的信息資源共享，并能交互式地交流信息。 7. 多媒體技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng) 多媒體系統(tǒng)一般由計(jì)算機(jī)、多媒體設(shè)備和多媒體應(yīng)用軟件組成。 8. 嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件能靈活變化以適應(yīng)所嵌入的應(yīng)用系統(tǒng)。 【總結(jié)】 科學(xué)計(jì)算——大量的數(shù)值計(jì)算。 信息管理——以O(shè)ffice為代表的非數(shù)據(jù)處理。 過程控制——一般用于對(duì)時(shí)間反饋比較及時(shí)的情景，如流水線。 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)——記住對(duì)應(yīng)的單詞，如D-Design，M-Manufacturing，E-Education，I-Instruction，可以用來輔助記憶。 人工智能——與新興科學(xué)相結(jié)合，如無人駕駛、智能機(jī)器人、圍棋棋手大戰(zhàn)阿爾法狗。 四、計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 1. 巨型化——指不斷研制速度更快的、存儲(chǔ)量更大的和功能更強(qiáng)大的巨型計(jì)算機(jī)。 2. 微型化——指利用微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成電路技術(shù)，把計(jì)算機(jī)的體積進(jìn)一步縮小，價(jià)格進(jìn)一步降低。 3. 網(wǎng)格化——網(wǎng)格（Grid）技術(shù)是指將計(jì)算機(jī)和相關(guān)裝置連接起來，形成網(wǎng)絡(luò)。 4. 智能化——計(jì)算機(jī)智能化是指使計(jì)算機(jī)具有模擬人的感覺和思維過程的能力。 一、信息的表示 信息的表示廣義來說泛指信息的獲取、描述、組織全過程，狹義來說指其中的信息描述過程。 用于信息表示的符號(hào)系統(tǒng)有三個(gè)基本特點(diǎn)： **，存在一個(gè)基本的有限符號(hào)集，符號(hào)集中符號(hào)的數(shù)目多于一個(gè)。 第二，不同符號(hào)有明顯的差別，便于人們識(shí)別和感知這些符號(hào)。 第三，存在一組規(guī)則，按照規(guī)則可以將基本符號(hào)組成更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如符號(hào)串。 二、數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 用進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡(jiǎn)稱數(shù)制。它是人類自然語言和數(shù)學(xué)中廣泛使用的一類符號(hào)系統(tǒng)。在介紹各種數(shù)制之前，首先介紹數(shù)制中的幾個(gè)名詞術(shù)語。 數(shù)碼：一組用來表示某種數(shù)制的符號(hào)。如：1、2、3、4、A、B、C、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等。 基數(shù)：數(shù)制所使用的數(shù)碼個(gè)數(shù)稱為“基數(shù)”或“基”，常用“R”表示，稱為R進(jìn)制。如二進(jìn)制的數(shù)碼是0、1，基是2。 位權(quán)：指數(shù)碼在不同位置上的權(quán)值。在進(jìn)位計(jì)數(shù)制中，處于不同數(shù)位的數(shù)碼代表的數(shù)值不同。如十進(jìn)制數(shù)111，個(gè)位數(shù)上的1的權(quán)值為100，十位數(shù)上的1的權(quán)值為101，百位數(shù)上的1的權(quán)值為102。 （一）常見的幾種進(jìn)位計(jì)數(shù)制 1. 十進(jìn)制（DecimalSystem）：由0、1、2、…、8、9十個(gè)數(shù)碼組成，即基數(shù)為10。特點(diǎn)為：逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十。用字母D表示。 2. 二進(jìn)制（BinarySystem）：由0、1兩個(gè)數(shù)碼組成，即基數(shù)為2。二進(jìn)制的特點(diǎn)為：逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二。用字母B表示。 3. 八進(jìn)制（OctalSystem）：由0、1、2、3、4、5、6、7八個(gè)數(shù)碼組成，即基數(shù)為8。八進(jìn)制的特點(diǎn)為：逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八。用字母O表示。 4. 十六進(jìn)制（HexadecimalSystem）：由0、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F十六個(gè)數(shù)碼組成，即基數(shù)為16。十六進(jìn)制的特點(diǎn)為：逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六。用字母H表示。 各種進(jìn)制之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表。 表1-2 十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 （二）數(shù)制的轉(zhuǎn)換 1. 二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù) 對(duì)于任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)，均可以先寫出它的位權(quán)展開式，然后再按十進(jìn)制進(jìn)行計(jì)算，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。 例： （1111.11）2=1×23+1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=15.75 (AB.8)16=10×161+11×160+8×16-1=171.5 【注意】在不會(huì)產(chǎn)生歧義時(shí)，可以不注明十進(jìn)制數(shù)的進(jìn)制，如上例。 2. 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù) 十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分在轉(zhuǎn)換時(shí)需作不同的計(jì)算，分別求值后再組合。 整數(shù)部分采用除2取余法，即逐次除以2，直至商為0，得出的余數(shù)倒排，即為二進(jìn)制各位的數(shù)碼。小數(shù)部分采用乘2取整法，即逐次乘以2，從每次乘積的整數(shù)部分得到二進(jìn)制數(shù)各位的數(shù)碼。（參見下例） 例：將十進(jìn)制數(shù)100.375轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù) 步驟一：先對(duì)整數(shù)100進(jìn)行轉(zhuǎn)換： 由上得出，100D=1100100B。 步驟二：對(duì)于小數(shù)部分0.375的轉(zhuǎn)換 0.375×2=0.75 ……… a-1=0 0.75×2=1.5…………… a-2=1 0.5×2=1 ……………… a-3=1 由上得出，0.375D=0.011B。 將整數(shù)和小數(shù)部分組合，得出：100.375D=1100100.011B。 3. 二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)的方法：將二進(jìn)制數(shù)從小數(shù)點(diǎn)開始，對(duì)二進(jìn)制整數(shù)部分向左每3位分成一組，不足3位的向高位補(bǔ)0湊成3位；對(duì)二進(jìn)制小數(shù)部分向右每3位分成一組，不足3位的向低位補(bǔ)0湊成3位。每一組有3位二進(jìn)制數(shù)，分別轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)碼中的一個(gè)數(shù)字，全部連接起來即可。 表1-3 將二進(jìn)制數(shù)1111101.1轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制數(shù) 所以，1111101.1B=175.4O。 將八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，只要將每一位八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的3位二進(jìn)制數(shù)，依次連接起來即可。 4. 二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，只要把每4位分成一組，再分別轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)碼中的