0計算機基礎知識與應用案例教程全套可編輯PPT課件項目一計算機概述項目二信息與數據項目三計算機硬件系統項目四計算機軟件系統項目五多媒體技術全課導航項目六Windows操作系統計算機概述項目一目錄認識計算機任務1了解計算機的應用及未來發展趨勢任務2了解新一代信息技術任務3項目導讀如今，計算機的應用越來越廣泛，無論是科學研究、工業制造、商業交易，還是日常娛樂、社交通信，到處都能看到計算機的身影。計算機不僅推動著社會的不斷發展和進步，同時也為人們的日常工作、學習和生活提供了巨大便利。本項目將帶領大家全面了解計算機的基本概念、發展歷程、分類和特點、應用領域和未來發展趨勢，以及新一代信息技術等知識。學習目標知識目標了解計算機的概念、發展及各階段的特點。了解計算機的分類和特點。了解我國計算機的發展歷程。了解計算機的應用領域及未來發展趨勢。了解人工智能、大數據、虛擬現實、云計算等新一代信息技術。能力目標能根據自身興趣、計算機技術的發展現狀和未來趨勢做好未來職業生涯規劃。素質目標理解計算機在當代社會中的作用與價值，發展計算思維和提升信息素養。了解計算機行業的最新動態，不斷開闊視野，增強科學興趣、創新意識和創新能力。認識計算機任務一任務描述從重達30余噸的龐然大物到可隨身攜帶的掌上電腦，計算機經歷了怎樣的發展歷程？從最初的數值計算到辦公、學習、娛樂……計算機給我們的工作、學習和生活帶來了哪些變化？本任務將帶領大家了解計算機的概念、誕生和發展，計算機的分類和特點，以及我國計算機的發展歷程。任務準備計算機誕生不足百年，卻始終發展迅猛，可謂日新月異。如今，每秒以億次計的運算速度和納米級工藝制程的CPU已是計算機的標配。與此同時，量子計算機、生物計算機等先進的新型計算機相繼問世，人工智能、3D打印等新技術也在不斷取得突破。未來，相信計算機還會給人類社會帶來更多的改變和進步。請掃碼觀看“神奇的計算機”視頻，然后思考以下問題。（1）截至目前，計算機都給人類社會帶來了哪些影響？（2）日常生活中有哪些常見的計算機類型？它們各自有什么特點？計算機（computer），俗稱“電腦”，是20世紀人類最偉大的發明之一。它是一種用于高速計算的電子計算機器，可以進行數值計算和邏輯計算，且具有存儲記憶功能，能夠按照程序自動、高速處理海量數據，是現代化的智能電子設備。一、計算機的誕生和發展1946年2月，世界上第一臺通用電子計算機——ENIAC在美國賓夕法尼亞大學誕生。ENIAC占地約170平方米，重量達30余噸，功率約為150千瓦，主要元器件是電子管，采用十進制計算，每秒可進行5000次加法運算。第一臺通用電子計算機ENIAC一、計算機的誕生和發展ENIAC的誕生奠定了電子計算機的發展基礎，開辟了信息時代。自ENIAC誕生以來，計算機技術獲得了飛速發展。根據所用電子元器件的不同，計算機的發展已歷經以下4個階段：電子管晶體管中小規模集成電路大規模及超大規模集成電路一、計算機的誕生和發展發展階段起止時間主要元器件主存儲器特點主要應用第一階段1946—1957年電子管水銀延遲線或磁鼓體積龐大、功耗大、運算速度慢、可靠性差、價格昂貴科學計算第二階段1958—1964年晶體管磁芯體積、功耗減小，可靠性及運算速度提高，價格下降，出現了高級語言科學計算、工業控制等第三階段1965—1970年中小規模集成電路半導體體積、功耗進一步減小，可靠性及運算速度進一步提高，操作系統逐漸成熟，出現了多種應用軟件科學計算、文字處理、圖形圖像處理等第四階段1971年至今大規模及超大規模集成電路集成度更高的半導體性能大幅度提高，價格大幅度下降，編程語言和軟件更加豐富多樣應用滲透到社會各個領域計算機的發展階段及其特點一、計算機的誕生和發展在計算機發展到第四階段時，最重要的成就之一微處理器的體積不斷減小集成度不斷提高運算速度越來越快計算機逐漸向微型機方向發展，從而使計算機逐漸走進辦公室、學校和普通家庭。二、計算機的分類和特點1．計算機的分類計算機按照性能、規模和處理能力的不同分類巨型機大型機小型機微型計算機二、計算機的分類和特點1．計算機的分類類型優點缺點應用巨型機（超級計算機）是運算速度最快、處理能力最強的計算機規模龐大，造價昂貴適用于解決諸如氣象、太空、能源、醫藥等尖端科學研究中的復雜計算問題。大型機有很快的運算速度和很大的存儲容量在量級上不及巨型機適用于政府部門或大型企業（如銀行），其主要用于進行復雜事務處理、海量信息管理、大型數據庫管理和數據通信等拓展閱讀超級計算機的研制水平是一個國家科技實力的重要體現。我國是世界上少數幾個能研制超級計算機的國家之一，已經成功研制出“銀河”“曙光”“神威”“天河”等超級計算機。在2023年5月公布的全球超級計算機500強榜單中，我國共有134臺超級計算機上榜。其中，榜單前10名中有兩臺超級計算機來自我國，分別是“神威·太湖之光”和“天河二號”。二、計算機的分類和特點1．計算機的分類類型優點缺點應用小型機結構簡單、可靠性高和維護費用低性能和價格介于微型計算機和大型機之間已逐漸被微型計算機取代微型計算機“微型機”“微機”體積小、功耗低、功能多、性價比高，是如今最普及的一類計算機是如今最普及的一類計算機二、計算機的分類和特點1．計算機的分類工作站具有比PC更大的存儲容量、更快的運算速度，通常應用于圖形圖像處理和計算機輔助設計等領域。微型機按結構和性能劃分單片機單板機個人計算機（PC）臺式計算機筆記本電腦一體機平板電腦工作站服務器個人計算機是人們最熟悉的一類計算機二、計算機的分類和特點1．計算機的分類巨型機（超級計算機）

大型機臺式計算機

筆記本電腦二、計算機的分類和特點1．計算機的分類計算機按照用途的不同劃分專用計算機指為某種特殊需要而設計的計算機如地質勘探專用計算機、自動化控制專用計算機等通用計算機指各行業、各種工作環境都能使用的計算機目前，市場上銷售的計算機大多數都是通用計算機二、計算機的分類和特點1．計算機的分類計算機按照所處理的數據類型的不同數字計算機模擬計算機混合計算機二、計算機的分類和特點2．計算機特點特點具體內容（1）運算速度快運算速度決定了計算機處理數據的效率，它通常用計算機每秒執行加法運算的次數或平均每秒執行指令的條數來衡量。運算速度快是計算機的突出特點，目前，世界上運算速度最快的計算機已可完成每秒百億億次運算。（2）計算精度高計算精度決定了計算機處理數據的準確性和可靠性。一般來說，計算機機器碼的二進制位數（稱為“字長”）越長，計算精度就越高。目前，通用計算機的字長通常為32位或64位。較高的計算精度使得計算機廣泛應用于科學計算領域。例如，如今的計算機可輕易計算出圓周率π小數點后的數百萬位。二、計算機的分類和特點2．計算機特點特點具體內容（3）存儲功能強計算機強大的存儲功能主要體現在：計算機可存儲文本、圖像、音頻、視頻、網頁等多種類型的數據；一臺計算機可輕易存儲一座大型圖書館的所有資料；計算機可以保存數據數年乃至數十年；計算機可通過移動存儲設備（如U盤）、文件傳輸協議（FTP）、超文本傳輸協議（HTTP）等，以有線或無線方式快速存取大量數據。二、計算機的分類和特點2．計算機特點特點具體內容（4）具有邏輯判斷能力計算機不僅能進行快速、精準的計算，還能進行各種邏輯判斷，并根據判斷結果自動選擇下一步要執行的命令。這使得計算機能夠實現比較、分類、合并、檢索等功能，乃至進行推理、診斷和聯想等模擬人類思維的行為，且這些行為可以達到很高的準確性，并可確保客觀性。（5）具有自動執行能力計算機內部的操作和運算都是根據預先編制的程序自動控制執行的，人們只需把需要計算機處理的問題編寫成程序并存儲到計算機中，計算機就能夠根據程序的指令進行工作，工作過程完全自動化，不需要人的干預。此外，程序可在計算機中反復執行，這使得計算機可以非常高效地處理重復性工作。三、我國計算機的發展歷程早期使用電子管、晶體管使用中小規模集成電路使用超大規模集成電路作為核心電子元器件我國的計算機事業起步于20世紀50年代這個過程伴隨著各種艱辛與挑戰，但一直以來，一代又一代的科研人員堅持不懈地努力奮斗，終于使中國的計算機在眾多研究領域走在了國際前沿。三、我國計算機的發展歷程1．電子管計算機1952年著名數學家華羅庚組織閔乃大、夏培肅和王傳英等學者建立了中國首個計算機科研小組，他們作為我國計算機技術的奠基人和最主要的開拓者，開始設計和研制中國自己的電子計算機，我國的計算機事業就此拉開序幕。1953年計算機科研小組提出了制造一臺電子管串行計算機的設想。根據這個設想，小組成員分為兩組：一組負責設計計算機的存儲器，由吳幾康擔任負責人；另一組負責設計計算機的基本邏輯電路、運算器和控制器，由夏培肅擔任負責人。1956年吳幾康負責的小組成功研制出陰極射線管存儲器，這是中國研制成功的首個計算機部件，它可以存儲32×32個二進制位信息，并可組合成漢字。夏培肅負責的小組完成了首臺電子計算機運算器和控制器的設計工作，并編寫了中國第一本電子計算機原理講義。同年，我國首個專門從事計算機科學技術綜合性研究的學術機構——中國科學院計算技術研究所成立。三、我國計算機的發展歷程1．電子管計算機1958年由中國科學院計算技術研究所研制的103機交付使用，這是我國研制出的首臺通用數字電子計算機。1959年中國科學院計算技術研究所成功研制出了我國首臺大型通用數字電子計算機——104機。1964年中國科學院計算技術研究所研制的119機交付使用。這是我國第一臺自行設計的大型通用電子管計算機，每秒可進行5萬次浮點計算，它在我國研制首顆氫彈、勘探大型油田等重大科研項目中發揮了重要的作用。103機拓展閱讀103機和104機的問世不僅填補了我國計算機技術的空白，還解決了大量過去無法計算的經濟和國防等領域的難題，是中國計算機事業起步階段的重要里程碑。三、我國計算機的發展歷程2．晶體管計算機1962年國防科技大學（原中國人民解放軍軍事工程學院）研制的“隔離—阻塞振蕩器”成功解決了晶體管性能不穩的問題，為晶體管計算機的成功問世創造了條件。1964年國防科技大學成功研制出我國第一臺晶體管計算機——441B機。該機采用國產晶體管，每秒可進行8000次運算，樣機連續工作268小時未發生任何故障。1965年中國科學院計算技術研究所成功研制出大型晶體管計算機——109乙機。該機所用器材全部為國產，每秒可完成9萬次定點運算，6萬次浮點運算，且性能穩定，損壞率和耗電量較低。1967年中國科學院計算技術研究所成功研制出109乙機的升級版本——109丙機。該機具有分時系統和管理程序，使用時間長達15年，在我國的“兩彈一星”實驗中發揮了重要作用，被譽為“功勛機”。在研制電子管計算機的同時，我國就已經啟動了晶體管計算機的研究工作。在晶體管計算機研制時期，中國計算機研制進入高速追趕國際先進水平的階段。三、我國計算機的發展歷程3．集成電路計算機我國集成電路計算機的發展始于20世紀70年代，這一時期，我國在不同計算機領域均取得了累累碩果。典型代表小型計算機111機150機DJS系列機微型計算機長城曙光聯想巨型計算機銀河神威天河三、我國計算機的發展歷程3．集成電路計算機1971年中國科學院計算技術研究所成功研制出111機。這是我國第一臺采用小規模集成電路為核心電子元器件的計算機，為日后國產計算機走向集成化、微型化、高速化和智能化奠定了重要基礎。1973年北京大學與“738廠”等聯合研制的150機問世，它不僅在當時國產計算機中運算速度最高（每秒可完成100萬次48位浮點數運算），同時也是中國第一臺配有多道程序和自研操作系統的集成電路計算機。1974年清華大學等單位聯合設計和研制出采用集成電路的DJS-130小型計算機，其運算速度也達到了每秒100萬次。1983年“銀河-Ⅰ”巨型計算機研制成功，運算速度達每秒1億次，這是我國高速計算機研制的一個重要里程碑。三、我國計算機的發展歷程3．集成電路計算機1985年我國成功研制出“長城0520CH”微型計算機，它是我國首臺中文化、工業化、規模化生產的微型計算機，是我國計算機產業取得重大突破和成功的重要標志。1992年“銀河-Ⅱ”巨型計算機研制成功，其數字仿真能力是“銀河-Ⅰ”的10倍。1995年中國科學院計算技術研究所推出了“曙光1000”并行機，它包括36個可并行運行的處理機，是國內首臺具有大規模并行處理機結構的高性能計算機。曙光1000的理論峰值速度可達每秒25.6億次，實際運算速度可達每秒15.8億次。1997年“銀河-Ⅲ”巨型計算機研制成功，這標志著我國高性能計算技術實現了從“跟跑”到“領跑”的歷史跨越?！般y河-Ⅲ”巨型計算機采用可擴展分布共享存儲并行處理體系結構，由130多個處理節點組成，峰值運算速度可達每秒130億次，是我國第一臺運算速度達百億次級的計算機。三、我國計算機的發展歷程3．集成電路計算機2000年中國科學院計算技術研究所與曙光公司推出了每秒可進行4032億次浮點運算的“曙光3000”超級服務器。2002年中國科學院計算技術研究所成功研制出我國首款通用CPU“龍芯1號”。我國第一臺擁有完全自主知識產權的“龍騰”服務器誕生。2006年中國科學院計算技術研究所成功研制出我國首個擁有自主知識產權的通用高性能CPU“龍芯2號”。2010年曙光公司研制出運算速度高達每秒千萬億次的“星云”超級計算機，在當時排名世界第二。同年，“天河一號”超級計算機以峰值速度每秒4700萬億次、持續速度每秒2566萬億次的性能，成為當時世界上最快的超級計算機。三、我國計算機的發展歷程3．集成電路計算機2013年“天河二號”超級計算機正式投入運行，它以峰值速度每秒5.49億億次、持續速度每秒3.4億億次的性能，在每半年公布一次的世界超級計算機排名榜單TOP500中位居榜首，并在2013—2015年間持續霸榜，獲得了“六連冠”的優異成績。2016年“神威·太湖之光”超級計算機以峰值速度每秒12.54億億次、持續速度每秒9.3億億次的性能，斬獲世界超級計算機排名榜單TOP500第一名。2018年歷經兩年多的持續研發和關鍵技術攻關，我國自主研發的“天河三號”E級原型機研制成功并完成課題驗收，組成系統的6個機柜達到了與我國首臺千萬億次超級計算機“天河一號”120個機柜相當的計算能力。2023年工業和信息化部宣布，近年來，我國算力產業年增長率近30%，算力總規模位居全球第二。截至2022年底，我國算力總規模達到每秒1.8萬億億次，算力核心產業規模達到1.8萬億元。三、我國計算機的發展歷程3．集成電路計算機一路走來，中國計算機的發展歷程充滿了坎坷和挫折，但一次次的跌倒并沒有阻止我們前行的步伐，無數科學家和工程師在這條道路上前赴后繼，默默耕耘，用汗水和智慧鑄就了中國計算機現在的輝煌。如今，中國的計算機尤其是超級計算機已成為世界了解中國的一張名片。未來，相信我國計算機技術還會不斷取得突破，邁向一個又一個新臺階，創造更多的輝煌，為人類的進步和發展做出重要貢獻。任務實施如今的人類科學，特別是生物制藥、宇宙探索、氣候預測等尖端科學研究工作非常依賴計算機的算力。但是，傳統計算機受到工藝制程、能耗等因素的制約，已很難在算力上產生飛躍式發展，在面對復雜問題時也顯得力不從心。為此，眾多國家早早開始了新型計算機的研究工作。例如，基于量子力學原理的量子計算機算力極高，短時間內即可完成傳統計算機數百年的計算量；基于生物學原理的生物計算機能耗較低，可以在某些特定的計算任務中表現出更高的效率。此外，人們還在積極探索光學計算機、神經網絡計算機等新型計算機。我國高度重視新型計算機的研究和發展，經過堅持不懈的努力，我國目前已在新型計算機領域取得了舉世矚目的成就。請查閱資料，了解我國近年來在新型計算機領域的先進研究成果，并針對搜集到的資料以小組為單位進行交流或開展“我國新型計算機‘黑科技’探秘”主題班會。了解我國在新型計算機領域的研究成果任務實施下面以我國在量子計算機領域取得的成果為例進行介紹。2020年12月4日，中國科學技術大學宣布，經過20多年的研究攻關，該校研究團隊成功研制出76個光子（量子比特）的量子計算原型機“九章”并將這一成果發表在了國際學術期刊《科學》上?！熬耪隆碧幚硖囟▎栴}的速度比當時排名世界第一的超級計算機“富岳”快100萬億倍，比2019年發布的53個量子比特的量子計算機“懸鈴木”快100億倍。“九章”的問世，意味著我國實現了量子計算研究的第一個里程碑——量子計算優越性。量子計算原型機“九章”了解計算機的應用及未來發展趨勢任務二任務描述如今，計算機已經全面融入人類社會的方方面面，持續推動著社會進步，讓人們的生活和工作更加智能、便捷和高效。未來，計算機將繼續向各個領域延伸，并不斷創新和發展，給人類生產與生活帶來廣泛而深刻的影響。本任務將帶領大家了解計算機的應用領域和未來發展趨勢。任務準備作為學生，我們幾乎每天都在和計算機打交道。在學校，計算機是提高效率的工具，老師會用計算機進行多媒體教學，讓我們更好地理解知識，我們也時常會去機房上實踐課，或者去圖書館上機查資料；在家里，計算機是學習和娛樂的好伙伴，我們可以利用它查資料、學習在線課程、閱讀電子書等，隨時隨地獲取知識，也可以在計算機上看電影、聽音樂，放松身心……請結合自己的生活經歷，思考以下問題。（1）生活中的哪些地方離不開計算機？（2）未來，計算機會是什么樣子？生活如何因它而更加美好？一、計算機的應用領域計算機問世之初，主要用于數值計算，但隨著計算機技術的迅猛發展，它的應用已滲透到社會的各個領域，正在改變著人們的工作、學習和生活方式，推動著社會的發展。歸納起來，計算機的應用領域主要有以下幾個方面。應用領域定義優點舉例（1）科學計算是計算機最早的應用領域。計算機不僅具有非常高的運算速度和精度，而且具有強大的信息存儲能力，使人們能夠既快速又準確地完成各類復雜的運算，從而大大提高工作效率。例如，氣象預報需要求解描述大氣運動規律的微分方程，交通部門需要根據城市通勤大數據的分析結果來規劃新線路的建設工作，這些都要通過計算機高速而精確的計算才能完成。一、計算機的應用領域應用領域定義優點舉例（2）數據處理。是對各種數據的收集、存儲、整理、分類、統計、加工、利用、傳播等一系列活動的統稱如企業的生產管理、學校的學籍管理、奧運會上的成績統計、氣象數據的采集與分析等。（3）過程控制。是指利用計算機檢測生產過程或其他過程，并自動控制設備的運行狀態。利用計算機進行過程控制，無須人工干預，可以有效提高生產的自動化水平，從而改善勞動條件、提高產品質量及合格率等。例如，在汽車制造領域，利用計算機控制機床，進而控制整個生產流水線，可以實現高精度、復雜形狀零件的自動化加工。一、計算機的應用領域應用領域定義優點舉例（4）計算機輔助。主要包括計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）和計算機輔助教學（CAI），分別用于幫助人們進行工程設計、管理生產過程和完成教學計劃等?？商岣咴O計速度、縮短設計周期、保證設計質量，從而更好地節省人力、物力、財力，進一步解放生產力。例如，利用計算機進行高速鐵路的效果圖設計、產品模具設計、服裝設計、三維動畫設計等某城市的空氣質量數據分析圖利用計算機設計的建筑效果圖一、計算機的應用領域應用領域定義優點舉例（5）多媒體應用。是文本、圖形、圖片、音頻、動畫和視頻等各種媒體的組合物。-多媒體技術被廣泛應用于醫療、教育、商業、軍事和出版等領域。（6）人工智能。指讓計算機模擬人類的某些智力能力，使其具有人的感知能力和思維能力。是計算機應用的新領域，這方面的研究和應用正處于發展階段，在醫療診斷、定理證明、語言翻譯、機器人等方面已有顯著成效。一、計算機的應用領域利用多媒體技術制作的廣告利用人工智能技術研制的機器人一、計算機的應用領域應用領域定義優點舉例（7）計算機網絡。是現代計算機技術與通信技術高度發展和密切結合的產物。它利用通信設備和線路將地理位置不同、功能獨立的多個計算機系統互連起來，實現網絡中的資源共享和信息傳遞。例如，世界上最大的計算機網絡——因特網（Internet）把整個地球變成一個小小的“村落”，讓人們可以方便地在網上查詢信息、下載資源、通信、學習、娛樂和買賣東西等。二、計算機的發展趨勢從技術和應用的角度來看，未來的計算機會朝著巨型化、微型化、智能化、網絡化和多媒體化的方向發展。1．巨型化指計算機將朝著高速度、大存儲量和功能強大的巨型機發展。隨著天文、氣象、地質、核反應、航天飛機和衛星軌道計算等尖端科學的不斷發展，計算機需要擁有更快的速度、更大的存儲容量和更高的可靠性，這也是巨型化這一計算機發展趨勢產生的原因。二、計算機的發展趨勢2．微型化指進一步提高集成度，利用高性能的超大規模集成電路研制性能更加優良、運行更加穩定、價格更加低廉、整機更加小巧便攜、有更多應用場景的微型計算機。如今流行的筆記本電腦、平板電腦等類型的計算機都是這種發展趨勢的重要體現。二、計算機的發展趨勢3．智能化指讓計算機能夠模擬人的感覺能力和思維能力。盡管人們常稱微型計算機為“電腦”，但它尚未具有人腦的智慧。為此，人們期待未來能夠開發出智能計算機，使其可以像人類一樣，具有自主獲取新知識的學習能力、表示知識的邏輯思維能力和得出新知識的推理能力等。目前，人們在知識庫、知識推理、知識獲取、機器學習、神經網絡等人工智能研究領域取得了很大進展，這些進展將為日后智能計算機的誕生奠定基礎。二、計算機的發展趨勢4．網絡化指用通信線路把計算機連接成彼此間可以相互通信并共享資源的網絡系統。網絡化能夠使計算機的軟硬件資源得到充分利用并擴大計算機的使用范圍，為用戶提供方便、及時、可靠的信息服務，它是計算機當下和未來發展的重要趨勢。二、計算機的發展趨勢5．多媒體化是20世紀80年代中后期興起的一門跨學科的新技術。采用這種技術，可以使計算機具有處理文本、圖像、音頻、視頻等多種媒體的能力，從而使計算機的功能更加完善，擴大了計算機的應用范圍。因此，多媒體技術又稱多媒體計算機技術。隨著生活水平的不斷提高，人們對休閑娛樂的需求也日益增加，融合多媒體技術的計算機可為用戶打造出視聽盛宴，故多媒體化成為計算機發展的重要趨勢。素養之窗為適應不斷進步的科學技術和不斷擴展的應用場景，未來計算機的發展必然不是一維化、對立化的，而會是多元化、綜合化、智能化的。因此，計算機相關行業的從業者必須具備與時俱進的創新能力，樹立終身學習的意識，具備終身學習的能力，不斷地學習和成長，以適應計算機行業日新月異的發展，從而在職業生涯中立于不敗之地。任務實施如今，從家庭到社會，從醫療到教育，計算機技術已經成為人們生活中不可或缺的部分。請以小組為單位，探討計算機技術在生活領域的應用場景。舉例如下。（1）信息存儲技術。只需一塊小巧便攜的U盤或移動硬盤，人們就可以存儲上千張照片、上百首音樂和數十部視頻。（2）信息管理技術。從前，學校、醫院等公共場所通常需要設立專門的資料館來存放人員檔案、物資、財務等信息，且信息的查詢往往不太方便。如今，只需在計算機上安裝信息管理系統，就可以輕松將各種信息整理得井井有條，并快速、準確地查詢出需要的信息。探討計算機技術在生活領域的應用場景信息存儲技術信息管理技術任務實施（3）辦公自動化技術。如今，幾乎所有公司都會在計算機上安裝辦公自動化軟件，從而完成編寫文檔、制作圖表等工作，以提高辦公效率、降低辦公成本。（4）數字媒體技術。通過平板電腦，人們不僅可以方便地閱讀資訊、聽音樂、看電影、玩游戲，還可以隨時隨地拍照、錄像，記錄生活的美好瞬間。辦公自動化技術數字媒體技術了解新一代信息技術任務三任務描述近年來，我們常常能聽到“大數據”“云計算”“AI”等新詞，而且能明確地感覺到，它們正離我們的生活越來越近。本任務將帶領大家了解新一代信息技術。任務準備周末，小偉和爸爸去參觀市里新建成的科技館。進門時，小偉忽然聽到一個聲音：“周×偉，歡迎你！祝你參觀愉快！”小偉環顧四周，沒有發現人影，不禁大吃一驚。爸爸笑著解答道：“不用害怕！剛剛歡迎你的是科技館的門禁?！毙ゲ唤獾貑枺骸伴T禁怎么會知道我的名字呢？”爸爸繼續答道：“因為它集成了很多高科技！我在網上預約入館時登記了你的身份證信息，這些信息被存儲在了云端的大數據平臺中。剛剛你一進門，門禁就獲取了你的人臉掃描圖像，并通過物聯網上傳給了大數據平臺。隨后，大數據平臺就會利用云計算和AI技術識別你的人臉圖像并與數據庫里的游客信息進行匹配，成功后，門禁也就‘認出’了你?！毙ヂ犕瓴唤袊@：“哇，這真是太神奇了！”請結合上述文字，思考以下問題。（1）上述情景中的物聯網、大數據、云存儲、AI技術分別是什么？（2）這些新技術在你身邊有哪些具體的應用？（3）你還知道哪些類似的新技術？一、信息技術概述信息技術（informationtechnology,IT）是指獲取、傳遞、存儲、處理和應用信息的過程中所采用的技術總和。它的研究與發展，極大地提高了人類的信息應用能力，使信息成為人類生存和發展過程中不可缺少的一種資源。1．信息技術的概念一、信息技術概述（1）語言的使用人類最初只能通過手勢、表情、肢體動作、嗓音等表達和傳遞信息，因此只能在人的聽覺和視覺所能及的范圍內傳遞信息。語言的產生和使用是信息表達和交流手段的一次關鍵性發展，產生了信息獲取和信息傳遞技術（但受時空的限制）。（2）文字的創造文字可以長期存儲信息，也可以跨時間、跨地域地傳遞信息，從而促進了信息存儲技術的產生與發展。2．信息技術的發展歷程一、信息技術概述（3）造紙術和印刷術的發明造紙術和印刷術的發明，把信息的記錄、存儲、傳遞和使用擴大到更廣闊的空間，使知識的積累和傳播有了可靠的保證，是人類信息存儲與傳播手段的一次重要發展。（4）電報、電話、廣播、電視的發明和普及應用1837年，世界上第一臺有線電報機的誕生使信息可以實時傳送。1876年，電話的發明使人類實現了遠距離通話。它們和廣播、電視等發明的出現打破了信息交流的時空界限，使信息可以傳播得更快、更遠，是信息技術的又一次重要發展。2．信息技術的發展歷程一、信息技術概述（5）計算機、網絡等現代信息技術的綜合使用20世紀50—60年代，計算機的應用、網絡的出現大大促進了信息傳播和處理手段的發展，對人類社會產生了空前的影響，使信息數字化成為可能，現代信息技術和信息產業應運而生，人類開始步入信息社會。2．信息技術的發展歷程二、新一代信息技術新一代信息技術人工智能大數據虛擬現實云計算云存儲物聯網區塊鏈工業互聯網二、新一代信息技術人工智能（artificialintelligence,AI）是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門技術科學，其目標是讓人所創造的機器或人工系統模擬人類智能，包括模擬人類計劃、學習、語言、感知、情感、意念表述等方面的能力，從而更好地為人類服務。“人工智能”一詞最早提出于1956年，在經歷了數十年的發展后1．人工智能人工智能的研究領域模式識別智能機器人語言識別圖像識別專家系統自然語言處理智能搜索模式識別技術是人工智能最為基礎和重要的技術之一智能機器人的發展在很大程度上解決了勞動力短缺的問題專家系統存在無限的商業價值，其與各大行業的深度結合對人們的工作、生活都產生了重要的影響。二、新一代信息技術如今，人工智能已進入爆發式增長期，成為新一輪科技革命和產業變革的重要驅動力和推動行業智能化發展的關鍵力量。事實上，人工智能離我們并不遙遠，甚至可以說已深深地融入我們的生活?？萍籍a品自動駕駛汽車無人機智能音箱早教機器人軟件應用指紋識別人臉識別實時導航美顏拍照新聞推薦智能搜索語音助手自動翻譯垃圾郵件過濾都屬于人工智能在生活中的典型應用。1．人工智能二、新一代信息技術自動駕駛汽車無人機智能音箱早教機器人1．人工智能二、新一代信息技術大數據（bigdata）也稱“海量數據”或“巨量數據”，是指數據量大到無法利用傳統數據處理技術在合理的時間內獲取、存儲、管理和分析的數據集合?！按髷祿币辉~除用來描述信息時代產生的海量數據外，也被用來命名與之相關的技術、創新與應用。大數據具有的特征海量的數據規模（volume）快速的數據流轉（velocity）多樣的數據類型（variety）真實的數據來源（veracity）較低的價值密度（value）簡稱“5V”2．大數據二、新一代信息技術（1）海量的數據規模。據統計，全球數據總量2004年為30EB，2005年達到50EB，2015年達到7

900

EB，2021年已達到84.5

ZB。預計到2025年，全球數據總量將達到驚人的175ZB。（2）快速的數據流轉。指數據產生、流轉速度快，而且越新的數據價值越大。這就要求對數據的處理速度也要快，以便能夠及時從數據中發現、提取有價值的信息。2．大數據提示1ZB=210EB=220PB=270B。若1塊2.5英寸的機械硬盤的容量為1TB，大概要10億塊這樣的硬盤才能裝得下1ZB數據，這些硬盤連起來可以繞地球約2.5圈。二、新一代信息技術（3）多樣的數據類型。指數據的來源及類型多樣。大數據的數據類型除包括二維表結構的數據外，還包括大量無法用傳統二維表存儲的非結構化數據。（4）真實的數據來源。指數據不是憑空捏造的，而是由現實世界的真實事物產生的，可以準確反映出事物的特征、發展規律和趨勢。（5）較低的價值密度。指數據的量大但價值密度相對較低，挖掘數據中蘊藏的價值猶如沙里淘金。2．大數據二、新一代信息技術大數據廣泛應用的各個領域科學計算金融社交網絡醫療互聯網搜索天文學大氣科學生物和其他復雜或跨學科的科研軍事偵察大規模的電子商務活動不同領域的大數據應用具有不同的特點，其對響應時間、穩定性、精確性的要求各不相同，解決方案也層出不窮解決方案InformaticaCloud解決方案IBM戰略Microsoft戰略京東框架結構2．大數據二、新一代信息技術虛擬現實（virtualreality,VR）是指利用數字媒體技術和專業的VR設備模擬出一個逼真的三維空間虛擬環境，在其中的用戶可以獲得與真實環境相近乃至相同的感知和交互體驗。3．虛擬現實二、新一代信息技術常見的VR設備建模設備3D掃描儀顯示設備3D眼鏡3D投影儀頭戴式3D顯示器（又稱“VR頭盔”“VR頭顯”“VR眼鏡”交互設備觸覺反饋設備3D控制設備（如3D手柄、操縱桿）位置追蹤設備動作捕捉設備力覺反饋設備數據手套頭戴式3D顯示器和觸覺反饋設備

數據手套3．虛擬現實二、新一代信息技術特點定義具體內容沉浸性指虛擬環境的逼真程度。理想的虛擬環境應該使用戶獲得與真實環境相同的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等感官體驗。交互性指用戶可以與虛擬環境中的元素進行交互并得到與現實環境相同的響應或反饋。例如，用戶用手直接抓取虛擬環境中的物體時，手會實時感知到物體的重量、溫度、質地等信息。客觀性指虛擬環境中的物體遵循物理學規律。例如，當用戶推動虛擬環境中的某個球體時，球體的運動軌跡、速度、距離等均會遵循力學定律。想象性指用戶在虛擬環境中可構思和創造在現實環境中不存在的條件、物體、場景等，從而充分發揮自身想象力，激發創新思維。VR技術打造的虛擬環境具有沉浸性、交互性、客觀性和想象性等特點。3．虛擬現實二、新一代信息技術目前，VR技術已發展得較為成熟，且在多個行業和領域均有一定應用常見的應用方向演示實驗（如教學實驗）模擬訓練（如飛機駕駛模擬訓練）仿真設計（如汽車仿真設計）藝術與娛樂（如VR游戲）3．虛擬現實二、新一代信息技術VR教學實驗VR飛機駕駛模擬訓練VR汽車仿真設計VR游戲3．虛擬現實二、新一代信息技術例如，在汽車專業教學領域，當學生學習發動機的組成、結構和工作原理時，3．虛擬現實傳統教學方法是利用圖示或播放錄像的方式向學生展示相關知識，無法使學生直觀地理解和運用利用VR技術，老師不僅可以直觀地向學生展示發動機的3D結構、工作原理及工作時各個部件的運行狀態，而且可以讓學生在虛擬環境中完成拆裝和維修發動機等實驗，從而使教學和實驗效果事半功倍。目前，許多學校都建立了虛擬仿真實驗室。高手點撥人們探討VR時，往往還會提起AR。增強現實（augmentedreality,AR）是一種在現實的環境中疊加虛擬內容，實現“虛實結合”的技術。與致力于為用戶提供以假亂真的虛擬環境體驗的VR不同，AR致力于在現實環境的基礎上為用戶提供增強性、補充性的信息展示形式。二、新一代信息技術從服務的角度來講云計算（cloudcomputing）是一種基于互聯網的服務交付模式，它為用戶提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問和虛擬化的、高響應的、易擴展的、按使用量付費的計算資源，如算力、存儲、服務器、帶寬、現成的服務等。從技術的角度來講云計算是分布式計算、并行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化、負載均衡、冗余熱備份等計算機和網絡技術發展融合的產物。4．云計算二、新一代信息技術云計算的原理可簡單概括為，將超大規模的數據處理任務分解成大量小任務然后通過由多臺服務器組成的系統（即分布式系統）對其進行處理和分析并將各自得到的結果匯總、合并后返回給用戶。利用云計算，用戶只需花費較小的成本即可享受強大的網絡服務。4．云計算二、新一代信息技術云計算的主要特征如下。（1）資源配置動態化。根據消費者的需求動態劃分或釋放不同的物理和虛擬資源，當增加一個需求時，可通過增加可用的資源進行匹配，實現資源的快速彈性提供；當用戶不再使用這部分資源時，可釋放這些資源。云計算為用戶提供的這種能力可視為無限，實現了IT資源利用的可擴展性。（2）需求服務自助化。云計算為用戶提供自助化的資源服務，用戶無須同提供商交互就可自動得到自助的計算資源。同時云計算為用戶提供一定的應用服務目錄，用戶可采用自助方式選擇滿足自身需求的服務項目和內容。4．云計算二、新一代信息技術（3）以網絡為中心。云計算的組件和整體構架由網絡連接在一起并存在于網絡中，同時通過網絡向用戶提供服務。而用戶可借助不同的終端設備，通過標準的應用實現對網絡的訪問，從而使得云計算的服務無處不在。（4）資源池化、透明化。對云服務的提供商而言，各種底層資源（計算、存儲、網絡、資源邏輯等）的異構性（如果存在某種異構性）被屏蔽，邊界被打破，所有的資源可以被統一管理和調度，成為所謂的“資源池”，從而為用戶提供按需服務；對用戶而言，這些資源是透明的，無限大的，用戶無須了解內部結構，只關心自己的需求是否得到滿足即可。4．云計算二、新一代信息技術云計算根據所提供資源集成度的不同劃分IaaS（基礎設施即服務）硬件基礎設施PaaS（平臺即服務）資源管理平臺SaaS（軟件即服務）定制化應用軟件4．云計算二、新一代信息技術云存儲（cloudstorage）是云計算概念的延伸和發展，是指通過集群應用、網格技術和分布式文件系統等，將網絡中大量不同類型的存儲設備通過虛擬化軟件集合起來協同工作，實現共同對外提供數據存儲和業務訪問功能。當云計算系統處理的核心是大量數據的存儲和管理時，云計算系統就需要配置大量的存儲設備，那么云計算系統就轉變成云存儲系統，所以云存儲是一個以數據存儲和管理為核心的云計算系統。5．云存儲與傳統存儲服務相比云存儲的資源配給更加靈活企業可按需選擇增加、縮減云存儲的使用規模。企業使用云存儲建立數據中心可節省大量建造、管理和維護成本，實現資源的集中共享。云存儲服務具有規模經濟性包括更低的硬件成本、電力價格、管理費用和更高的資源利用率等。二、新一代信息技術物聯網（internetofthings,IoT）即“萬物相連的互聯網”，是在互聯網的基礎上延伸和擴展的網絡，它是將各種信息傳感設備與網絡結合起來而形成的一個巨大網絡，可實現隨時隨地的“人—機—環境”的互聯互通。物聯網的基本特征全面感知感知層可靠傳遞網絡層智能處理應用層6．物聯網二、新一代信息技術（1）感知層。物聯網的感知層利用射頻識別（RFID）、傳感器、攝像頭、全球定位系統（GPS）等傳感技術和設備，隨時隨地獲取物體的屬性信息并傳輸給網絡層。物體屬性靜態靜態屬性可以存儲在電子標簽中，使用閱讀器讀取動態動態動態屬性（如溫度、濕度、速度、位置等）則需要使用傳感器、攝像頭或全球定位系統等實時探測。6．物聯網提示射頻識別（RFID）是物聯網感知層中的重要技術，它是20世紀90年代興起的一種自動識別技術。RFID系統主要由3部分組成：電子標簽（tag）、閱讀器（reader）和天線（antenna）。其中，電子標簽用于存儲物體的標識信息；閱讀器用于以射頻信號方式讀取電子標簽中的信息（有的閱讀器也具有寫入信息功能）；天線用于發射和接收射頻信號，往往內置在電子標簽和閱讀器中。二、新一代信息技術（2）網絡層。向上傳輸感知層采集的數據，向下傳輸應用層發出的控制指令。（3）應用層。應用層有一個信息處理中心，用來處理從感知層得到的信息，以實現物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理等實際應用。物聯網的應用智能家居智慧醫療智慧交通環境保護政府工作公共安全智能消防工業監測環境監測老人護理個人健康花卉栽培食品溯源情報搜集物聯網的生活應用火車站刷身份證進站ETC不停車收費系統用校園一卡通在圖書館借書6．物聯網二、新一代信息技術智能家居

智慧醫療6．物聯網二、新一代信息技術區塊鏈（blockchain）是一種在對等網絡環境下，通過透明和可信規則，構建不可偽造、不可篡改和可追溯的塊鏈式數據結構，從而實現和管理可信數據的產生、存取和使用的技術。區塊鏈是計算機、分布式系統、密碼學等不同領域的理論和技術在互聯網時代組合創新的應用模式。區塊鏈特征分布式對等數據塊鏈式不可偽造防篡改透明可信可靠性高7．區塊鏈二、新一代信息技術區塊鏈包括以下3個基本要素。（1）交易（transaction）對賬本的一次操作，導致賬本狀態的一次改變，如添加一條轉賬記錄。（2）區塊（block）記錄一段時間內發生的所有交易和狀態結果，是對當前賬本狀態達成的一次共識。（3）鏈（chain）由區塊按照發生順序串聯而成，是整個賬本狀態變化的日志記錄。7．區塊鏈二、新一代信息技術簡單來講，可將區塊鏈視為一個需要時刻保持同步的賬本系統，一筆交易必須由所有系統成員達成共識并記錄下來后方可生效，多筆成功的交易就構成了區塊，多個區塊首尾相連就構成了區塊鏈。區塊鏈應用場景金融服務征信和權屬管理資源共享貿易管理區塊鏈核心架構為主分布式系統P2P網絡密碼學為輔多種改良技術7．區塊鏈二、新一代信息技術工業互聯網（industrialinternet）是新一代信息技術與工業經濟深度融合的新型基礎設施、應用模式和工業生態，它通過對人、機、物、系統等的全面連接，構建起覆蓋全產業鏈、全價值鏈的全新制造和服務體系，為工業乃至產業數字化、網絡化、智能化發展提供了實現途徑，是第四次工業革命的重要基石。工業互聯網及平臺構建在智能機器之上，提倡的是人、物和數據的連接，這樣智能機器之間的網絡化連接和它們所組成的系統才能創造更大的價值。工業互聯網的核心是互聯，是制造企業實現智能制造的關鍵使能技術之一。8．工業互聯網任務實施科技的發展日新月異。短短數年時間，人工智能、大數據、物聯網等新一代信息技術就由“不識廬山真面目”的未來科技變為“至今已覺不新鮮”的普惠科技。這些技術不僅與傳統產業深度融合，深刻改變了各行各業的面貌、生產方式等，也走進了千家萬戶的日常生活，成為人們習以為常的普通事物。請通過觀察、思考、查閱資料等方式，探尋新一代信息技術在周圍環境或日常生活中的應用場景，有條件的同學可親身體驗一番。具體舉例如下。體驗新一代信息技術在日常生活中的應用任務實施1．智能識圖智能識圖通?；谌斯ぶ悄芗夹g，可較為準確地識別出事物的名稱、類型等，是如今智能手機上不少App都提供的一項功能。任務實施2．個性化推薦個性化推薦基于大數據技術，可根據用戶購買的物品、瀏覽的內容等信息分析其喜好，從而給用戶精準推送商品或內容，實現“千人千面”的精準營銷。3．網盤網盤又稱“網絡U盤”“網絡硬盤”，它基于云計算和云存儲技術，可為用戶提供多設備文件同步、存儲、訪問、備份、共享、協作等服務。目前，國內較知名的網盤包括百度網盤、阿里云盤、騰訊微云、和彩云等。任務實施4．共享單車如今，共享單車在大街小巷隨處可見，用戶可以通過手機應用程序定位附近的共享單車，并通過掃描車身二維碼自動開啟或輸入密碼開啟智能鎖等方式解鎖車輛，騎行結束后將車輛停放在指定區域，系統會根據自動記錄的騎行時間和里程結算費用。共享單車基于物聯網技術，可為用戶提供短途出行服務，解決城市中人們的“最后一公里”出行難題。項目實訓1．實訓目的（1）了解計算機行業的發展現狀和未來發展趨勢。（2）根據計算機行業的發展現狀和未來發展趨勢制訂職業生涯規劃。2．實訓內容了解計算機行業發展現狀。（1）發展迅速，成就顯著。我國計算機行業發展時間并不長，但已成為一個包含多個子行業，對各行各業的技術進步均起到重要推動作用，在國民經濟中占據舉足輕重地位的重要行業，產生了一大批具有國際競爭力的知名企業，如華為、聯想、騰訊、阿里巴巴等。（2）崗位薪資待遇較高。計算機行業聚集了大量高素質、高水平的技能型人才，行業內的薪資普遍較豐厚。在人工智能、云計算、大數據等前沿領域，高端人才的年薪高達數十萬乃至上百萬元。此外，我國經濟的快速發展也為計算機行業較高的薪資水平提供了有利條件。（3）行業人才缺口較大。我國計算機行業發展速度非常快，故行業對人才的需求量非常大。盡管各大院校都在源源不斷地為行業培養和輸送人才，然而計算機行業仍然存在著較大的人才缺口，高端人才更是一直處于供不應求的狀態。項目實訓了解計算機行業的未來發展趨勢。（1）新一代信息技術在行業中的應用占比持續擴大。未來，人工智能、大數據、云計算、物聯網、區塊鏈等技術將成為計算機行業的重要發展方向。這些技術不僅會給計算機行業帶來更多創新和變革，也會成為企業提高效率、降低成本、增強創新能力，提高市場競爭力和占有率的重要砝碼。（2）行業對人才素質的要求不斷提高。未來，計算機行業的人才不僅需要具備計算機相關知識和技能，還需要具有良好的綜合素質，如創新能力、團隊協作能力、新知識學習能力等。這意味著計算機行業從業者必須不斷提升自身素質，以適應行業的發展需求。（3）成本、規模不再是制約公司發展的主要因素。過去，大公司可以通過規模優勢和強大的資金實力壟斷市場，很多有想法、有創意的創業公司因此舉步維艱。但新一代信息技術可以讓創業公司通過較少的成本獲得不遜于大公司的資源，從而擁有更多的市場機會。換句話說，未來，創新和創意將成為計算機行業的制勝法寶，創業者只要具備足夠的創新能力和市場敏銳度，就有可能在行業中獲得成功。項目實訓3．實訓小結請根據實訓內容，結合自身情況制訂職業生涯規劃，并分階段記錄在下表中。個人職業生涯規劃序號階段規劃（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

項目總結項目評價評價項目評價內容分值評價得分自評互評師評知識

（50%）計算機的概念、誕生和發展10分

計算機的分類和特點10分

計算機的應用領域和未來發展趨勢15分

信息技術的概念、發展歷程，以及信息技術與計算機技術的關系5分

新一代信息技術10分

技能

（20%）能夠描述計算機行業的發展現狀和未來趨勢，并據此制訂清晰的職業生涯規劃20分

素養

（30%）課前做好準備，上課精神飽滿，聽講專心10分

善于思考，積極參與教學活動，勇于提出問題10分

富有團隊合作精神，出色完成實踐任務10分

總評綜合得分：______100分

綜合等級：______教師簽字：___________總結提高

（創新、進步及不足）全班同學每3～5人為一組，各組成員結合課前、課中和課后的學習情況，按照表1-3中的評價標準對本項目的學習效果進行自評和互評，并請老師進行總體評價。0謝謝觀看信息與數據項目二目錄了解計算機中信息的表示任務1了解計算機中信息的存儲與編碼任務2項目導讀在日常生活中，我們經常使用計算機獲取和管理文字、圖像、聲音、視頻、動畫等各種形式的信息，但計算機只能識別和處理二進制代碼，故計算機需要使用信息編碼技術完成各種信息與二進制代碼之間的轉換。本項目將帶領大家了解計算機中信息的表示、存儲與編碼等的基本概念、基本原理和基本方法。學習目標知識目標理解信息與數據的概念。理解數制的概念及常用數制之間的轉換方法。熟悉數字在計算機中的表示方法和處理過程。理解數據在計算機中的存儲方法。了解計算機中字符和漢字的編碼。能力目標能進行二進制數、八進制數、十進制數、十六進制數之間的轉換。能進行不同數據存儲單位之間的換算。素質目標感受中國文化的博大精深，增強民族自信心和自豪感。培養一絲不茍、精益求精的工作作風。了解計算機中信息的表示任務一任務描述在計算機科學中，數制是一個重要概念。人類習慣使用十進制，而計算機則是一種基于二進制的計算機器。本任務將帶領大家了解信息、數據和數制的概念，常用數制及其轉換方法，以及計算機與二進制的相關知識。任務準備《周易?系辭上》記載：“是故《易》有太極，是生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦?！毕鄠?，人文始祖伏羲觀察天地間變化之理，創立了“太極”思想，該思想認為宇宙最初是渾然一體、混沌無形的，從無形中生出的有形就是“兩儀”——陰陽，“兩儀”又演化出了“四象”“八卦”，乃至宇宙萬物。18世紀，著名數學家萊布尼茨在偶然接觸“太極”思想后大受啟發，迅速將其與數學聯系起來：“陰”可視作0，“陽”可視作1，將0和1進行排列組合后，即可表示各種數據信息。隨后，萊布尼茨在一篇名為《論單純使用0與1的二進制算術——兼論二進制用途及伏羲所使用的古代中國符號的意義》的論文中，詳細論述了二進制算術原理及用途，這篇論文標志著二進制的誕生，也為現代電子計算機的發明奠定了理論基礎。請結合上述文字查閱相關資料，思考以下問題。（1）什么是數制？不同數制之間有什么關系？（2）為什么計算機不采用十進制，而采用二進制？一、信息與數據概述1．信息信息是對客觀事物的屬性及其相互之間聯系的描述，反映了客觀事物的存在形式或運動狀態，同時也泛指人類社會傳播的一切內容。在計算機科學中，信息通常是指能夠被計算機處理，并由通信系統傳輸的內容，它們通常以數據的形式存在。信息具有以下5個基本特性（1）載體依附性。信息的表現必須借助媒介或載體方可實現。（2）價值性。信息的價值性體現在它可以滿足人們某些方面的需要。（3）時效性。信息會隨著客觀事物的變化而變化，且隨著時間的推移，信息可能會失去價值。（4）共享性。信息可以供多人瀏覽和使用。（5）傳遞性。信息的傳播可以打破時間和空間的限制。一、信息與數據概述數據是人們利用文字、數字及其他符號對客觀事物信息的抽象描述和符號表示。在計算機科學中，人們將所有能輸入到計算機中并被計算機處理的信息稱為“數據”。2．數據數據信息載體內在含義或解釋二、常用數制及其轉換數制也稱“計數制”“進位計數制”，是用一組固定的計數符號和統一的規則來表示數值的方法，其核心規則可概括為“逢r進一”（r代表r進制，如十進制的計數規則是“逢十進一”）。二、常用數制及其轉換1．數制的要素要素定義舉例基數指一種數制所使用的計數符號的個數〔r進制的基數為r，可供使用的計數符號有r個，為0～（r?1）〕。例如，十進制的計數符號為阿拉伯數字0～9，故其基數為10；二進制的計數符號為0和1，故其基數為2。數位是計數符號在某個數字中的位置，通常小數點左側第1個計數符號的數位序號為0，其他數位的序號自右向左依次遞增。例如，十進制數385.26中，整數部分，5的數位序號為0，8的數位序號為1，3的數位序號為2；小數部分，2的數位序號為?1，6的數位序號為?2。位權簡稱“權”，它是數制中每個數位對應的單位值（即該數位計數符號為1時的值）。位權通常表示為冪運算（即an）的形式，其中底數a為數制的基數，指數n為數位序號。例如，二進制數0.1中，0的位權為20，1的位權為2?1。二、常用數制及其轉換1．數制的要素不同數位的計數符號所代表的數值等于計數符號乘以相應的位權（稱作“按位展開”），所有計數符號的數值相加就得到了數字的值。例如，將十進制數385.26按權展開后求和，為3×102+8×101+5×100+2×10?1+6×10?2。常用的數制二進制是目前計算機普遍使用的數制，計算機中所有的文本、圖形、圖像、音頻、視頻等數據均以二進制形式存儲八進制十進制是人們最熟悉的數制十六進制二、常用數制及其轉換2．常用的數制為了區分多種數制，人們通常在一個數的后面用下標數字（如2、8、10、16）或特定的字母（B為二進制；O為八進制；D為十進制，可省略；H為十六進制）表示該數的進制。例如，二進制數101100可表示為(101100)2或101100B。主要用于彌補計算機中二進制數在書寫和讀取方面的不足，可看作二進制的壓縮形式。二、常用數制及其轉換2．常用的數制常用數制的計數符號、對同一數值的表示和標記方法數制計數符號對同一數值的表示標記方法二進制0、111011(11011)2或11011B八進制0、1、2、3、4、5、6、733(33)8或33O十進制0、1、2、3、4、5、6、7、8、927(27)10、27D或27十六進制0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F1B(1B)16或1BH二、常用數制及其轉換3．數制的轉換二進制數轉換為十進制數：1×24+1×23+0×22+1×21+1×20=27八進制數轉換為十進制數：3×81+3×80=27十六進制數轉換為十進制數：1×161+11×160=27（1）其他進制數轉換為十進制數。首先將其他進制數各數位的計數符號用十進制數表示，然后將其按權展開，最后各項相加，即可得到相應的十進制數。二、常用數制及其轉換3．數制的轉換（2）十進制數轉換為其他進制數（假設基數為r）。整數部分的轉換采用“除r取余倒排法”，即整數部分不斷除以r，并記下每次所得余數，直到商為0為止，然后將所有余數按倒序排列，即為相應的r進制數整數部分；小數部分的轉換則采用“乘r取整順排法”，即小數部分不斷乘以r，并記下每次所得整數，直到滿足精度要求或純小數部分為0為止，然后將所有整數按順序排列，即為相應的r進制數小數部分。二、常用數制及其轉換3．數制的轉換采用“乘2取整順排法”將十進制小數0.125轉換為二進制數的過程。除2取余倒排法乘2取整正排法采用“除2取余倒排法”將十進制整數27轉換為二進制數的過程。二、常用數制及其轉換3．數制的轉換（3）二進制數、八進制數、十六進制數之間的轉換。由于二進制數、八進制數、十六進制數之間存在特殊的關系：81=23，161=24，即1位八進制數相當于3位二進制數，1位十六進制數相當于4位二進制數，因此它們之間的轉換比較容易，對照下表進行轉換即可。各種進制的數碼對照表十進制二進制八進制十六進制十進制二進制八進制十六進制0000810001081111910011192102210101012A3113311101113B41004412110014C51015513110115D61106614111016E71117715111117F高手點撥二進制數轉換為八進制數時，以小數點為中心，整數部分自右向左，每3位為一組，最后一組不滿3位時高位補0；小數部分自左向右，每3位為一組，最后一組不滿3位時低位補0。二進制數轉換為十六進制數時，每4位為一組，原理同上。三、計算機與二進制1．計算機采用二進制的原因盡管十進制是人們最熟悉、最常用的數制，但計算機采用的數制卻是二進制，原因如下。（1）容易實現。信息在計算機中是以核心電子元器件的物理狀態來表示的。二進制只有0和1兩個計數符號，可以分別用兩種不同的穩定狀態（如低電平和高電平、通電和不通電）來表示，計算機的核心電子元器件容易實現；而十進制具有10個計數符號，計算機若想采用十進制，就需要制造出具有10種穩定狀態的電子元器件，這無疑是十分困難的。（2）運算簡單。二進制的運算規則十分簡單，操作實現簡便，運算效率較高。（3）工作可靠。計算機采用兩種狀態來表示數字，這兩種狀態不僅容易識別，而且穩定性較高，故計算機中數據的存儲、傳送和處理等工作均十分可靠。（4）邏輯運算方便。二進制的計數符號0和1正好代表邏輯運算中的“假”和“真”，由于計算機的很多工作需要以邏輯運算為基礎，因此邏輯運算方便是計算機采用二進制的另一個重要原因。三、計算機與二進制2．二進制的算術運算計算是計算機最基本的功能，也是計算機實現其他一切功能的基礎。由于計算機中的信息都是以二進制代碼的形式存在的，因此了解二進制的算術運算很有必要。（1）加法運算。二進制的加法運算法則為“逢二進一”，類似于十進制的加法運算法則“逢十進一”。0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10（逢二進一）（2）減法運算。二進制的減法運算法則為“借一當二”，類似于十進制的減法運算法則“借一當十”。0?0=0 10?1=1（借一當二） 1?0=1 1?1=0（3）乘法運算。0×0=0 0×1=0 1×0=0 1×1=1（4）除法運算。0÷0（無意義）

0÷1=0 1÷0（無意義）

1÷1=1三、計算機與二進制3．機器數機器數是數字在計算機中的二進制表示形式。計算機使用的機器數長度通常為8的整數倍，如8位、16位、32位、64位等。機器數最高位0表示數字的正號1表示數字的負號其余各位表示數值稱為“符號位”稱為“數值位”也就是說，機器數是由最高位的符號位和數值位兩部分組成的。小數點不占位數。三、計算機與二進制3．機器數數字的表示方法定點數定點整數定點小數浮點數指小數點位置固定不變的數。指小數點的位置不固定的數對于既有整數部分又有小數部分的數，一般用浮點數表示。由于浮點數的存儲規則較為復雜，本書不做過多介紹。規定小數點的位置固定在數據的最低位之后，但不占一個二進制位規定小數點的位置固定在符號位之后，但不占一個二進制位三、計算機與二進制3．機器數數字的形式原碼反碼補碼正數的原碼、反碼和補碼均相同，負數的原碼、反碼和補碼通常不同，但存在一定的轉換關系。三、計算機與二進制3．機器數下面以8位機器數（共256個）為例，分別講解原碼、反碼和補碼。（1）原碼。在機器數中，原碼的最高位用0或1分別表示該數的正號、負號，后面數值部分不變。例如：X1=+85=(+1010101)2 [X1]原=(01010101)2X2=?85=(?1010101)2 [X2]原=(11010101)20的原碼有兩種表達方式：[+0]原=(00000000)2 [?0]原=(10000000)2由于0占用了兩個編碼，因此8位機器數的原碼用十進制表示為?127～?0，+0～127。三、計算機與二進制3．機器數（2）反碼。在機器數中，正數的反碼與原碼相同；負數的反碼符號位為1，數值位為原碼的數值位逐位求反。例如：X1=+85=(+1010101)2 [X1]反=(01010101)2X2=?85=(?1010101)2 [X2]反=(10101010)20的反碼也有兩種表達方式：[+0]反=(00000000)2 [?0]反=(11111111)2因此，8位機器數的反碼用十進制表示也為?127～?0，+0～127。三、計算機與二進制3．機器數（3）補碼。在機器數中，正數的補碼與原碼相同；負數的補碼為它的正數原碼（帶符號位）按位取反后末位加1，也就是該負數的反碼的末位加1。例如：X1=+85=(+1010101)2 [X1]補=[X1]原=[X1]反=(01010101)2X2=?85=(?1010101)2 [X2]補=[X2]反+1=(10101011)20的補碼只有一種表達方式：[+0]補=(00000000)2=[?0]補而(10000000)2則用來表示?128的補碼。因此，8位機器數的補碼用十進制表示為?128～127。任務實施Windows10操作系統自帶的“計算器”應用軟件功能十分強大，它不僅可以實現常規的計算器功能，還支持數制轉換、日期計算、匯率換算、體積換算、存儲單位換算等。本任務實施就帶領大家使用該軟件進行不同數制的轉換。步驟1啟動并登錄一臺安裝有Windows10操作系統的計算機。步驟2按“Windows+S”組合鍵，在展開的搜索欄中輸入“計算器”并按“Enter”鍵，打開“計算器”程序窗口。步驟3單擊窗口左上方的“打開導航”按鈕，在展開的列表中選擇“程序員”選項進入數制轉換窗口。步驟4選擇二進制類型“BIN”，然后輸入二進制數10100100，即可看到程序自動將該二進制數轉換為其他數制相應的值。步驟5參考步驟4的操作，選擇其他數制類型進行轉換。使用Windows計算器進行數制轉換課堂互動請根據前面學習的知識將下方的一組數字分別轉換為其他數制（二、八、十、十六進制）的數字，然后使用“計算器”應用軟件驗證自己的計算結果。(10101111)2

(107)8

(255)10 (4F2)16了解計算機中信息的存儲與編碼任務二任務描述人類熟悉的信息需要編碼為二進制代碼后方可由計算機存儲和處理。本任務將帶領大家了解計算機存儲和編碼信息的相關知識。任務準備周末，表弟來小趙家做客，閑聊時，表弟好奇地問：“表哥，一臺小小的筆記本電腦里怎么存得下那么多照片、音樂和視頻啊？”小趙回答道：“筆記本電腦雖然看起來小，但它硬盤的存儲空間非常大，比如我的筆記本電腦就足足有512GB的存儲空間呢！1張普通照片通常也就3MB～4MB大小，我的電腦存十幾萬張