第 四 章、 信 息 技 術(shù)

　　對信息實施識別、獲取、存儲、發(fā)送、轉(zhuǎn)換、傳遞、檢索、運算、提取、接收、控制、輸出、維護、利用等一系列操作，必須具備各種工具設(shè)備和方法技能，我們將它們統(tǒng)稱為信息技術(shù)。

　　工具設(shè)備是硬技術(shù)，方法技能是軟技術(shù)。信息技術(shù)都是人體自身的信息功能的直接擴展和外化。

　　信息技術(shù)分類：①信息獲取技術(shù)、②信息傳送技術(shù)、③信息處理技術(shù)、④信息存取技術(shù)。

　　現(xiàn)代信息技術(shù)包括：①衛(wèi)星技術(shù)、②信息高速公路、③多媒體、④虛擬現(xiàn)實、⑤計算機技術(shù)。

　　硬件(Hardware)是組成計算機的物理實體，是計算機工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。按照馮?諾意曼對計算機的基本功能原理，計算機硬件劃分為五個功能部分：運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。軟件(Software)是計算機的精神和靈魂;它包含完成各種功能的程序和數(shù)據(jù)，并指揮控制計算機各部分協(xié)調(diào)地工作。

　　計算機軟件分應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件兩大類。應(yīng)用軟件是在計算機硬件和系統(tǒng)軟件的支持下，為解決各類專業(yè)和實際問題而設(shè)計的軟件;旨在幫助人們完成一個特定的任務(wù)。系統(tǒng)軟件是為應(yīng)用軟件提供支持的接口，其作用是保證計算機系統(tǒng)正常運行，滿足應(yīng)用軟件需要。

　　系統(tǒng)軟件的特點有：①由計算機開發(fā)商提供;②用于計算機資源管理及充分利用;③幫助用戶使用、維護和操作計算機;④發(fā)揮和擴展計算機功能;⑤提高計算機使用效率;⑥一種公共通用軟件。

　　常用應(yīng)用軟件包括：字處理軟件、電子制表軟件、數(shù)據(jù)庫管理軟件、多媒體制作軟件、其他事務(wù)處理軟件。系統(tǒng)軟件通常分為三類：操作系統(tǒng)、語言處理程序和實用管理程序。

　　語言是一種用于傳遞信息的表示方法、約定的集合。計算機語言也稱為程序設(shè)計語言，是人類用來向計算機傳遞信息與下達命令的通訊工具。計算機只能識別人們用某種程序設(shè)計語言編寫的程序。

　　數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)指由數(shù)據(jù)庫、DBMS、數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)和多個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序構(gòu)成的整體環(huán)境。

　　關(guān)系模型是數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計中采用的一種抽象模型。它用關(guān)系(或稱表)來描述數(shù)據(jù)，有嚴格的數(shù)學基礎(chǔ)，抽象級別比較高，而且簡單清晰，便于理解和使用。

　　遠程通信和網(wǎng)絡(luò)對信息系統(tǒng)和企業(yè)目標的支持遠比其他組成部分所給予的更為重要。遠程通信和網(wǎng)絡(luò)的一些有效的商業(yè)應(yīng)用有：電子郵件(E-mail)、電子文檔資料的分發(fā)、電子軟件分發(fā)、遠程辦公、電子數(shù)據(jù)交換(EDI)、公共網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、專業(yè)化和地區(qū)信息服務(wù)。

　　4.1 信息技術(shù)概述

　　多媒體信息：指以文字、聲音、圖形、圖象等為載體的混合信息。

　　虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)：一種由計算機硬件、軟件和各種先進的傳感器構(gòu)成的人工信息系統(tǒng)，可以逼真地模擬各種復雜的現(xiàn)實環(huán)境，讓人產(chǎn)生身臨其境的感覺。

　　計算機主要功能與特點：①具有算術(shù)運算功能、②具有邏輯判斷功能、③具有“記憶”功能、④運算速度快、⑤計算精度高、⑥高度自動化。

　　計算機解決問題基本思路：⑴問題分析，就是要明確解決的問題是什么。⑵確定算法，這一階段的任務(wù)是確定解決問題的計算機處理方案，包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化和功能轉(zhuǎn)化。⑶編程和調(diào)試，就是把邏輯設(shè)計描述的算法轉(zhuǎn)換為某一程序語言編寫的程序;經(jīng)過試運行和檢驗調(diào)試，最終得到正確的結(jié)果。

　　問題分析的目的是弄清問題的性質(zhì)、目標、規(guī)模、要求以及范圍;它大致包括對問題的可行性分析及對用戶的需求分析兩個方面。問題可有結(jié)構(gòu)化，半結(jié)構(gòu)化，非結(jié)構(gòu)化三種。

　　算法：是一套操作方案，由描述模型和規(guī)范組成。(計算機)程序是按照一定規(guī)則和步驟組織在一起的指令之集合。

　　程序特征：⑴程序是用以解決問題的，具有特定任務(wù)和功能;⑵程序遵循一定的規(guī)則和步驟;⑶程序是供計算機執(zhí)行的，必須符合計算機的邏輯和處理方式;⑷程序是由人提供的對計算機進行操作的說明書;⑸程序可以連續(xù)自動運行。

　　指令是計算機硬件能執(zhí)行的、完成基本操作的命令;用一串二進制代碼表示，由操作碼和操作數(shù)組成。操作碼是該指令要完成的操作，操作數(shù)是參加運算的數(shù)據(jù)或該數(shù)據(jù)所在單元地址。

　　不同的計算機，由于硬件結(jié)構(gòu)不同，指令也不同。一般都具有：數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)和邏輯指令、程序控制指令、輸入和輸出指令、各類控制管理機器的指令。

　　計算機語言的發(fā)展經(jīng)歷了五個主要階段：⑴第一代(機器)語言。⑵第二代(匯編)語言。⑶第三代(面向過程)語言。⑷第四代(面向應(yīng)用)語言。⑸第五代(智能化)語言。

　　機器語言將指令的操作碼和操作數(shù)以二進制代碼表示，是計算機能直接識別和執(zhí)行的語言。

　　匯編語言是用助記符來表示機器指令的符號語言。需要用匯編程序?qū)�匯編語言編寫的源程序翻譯成機器能執(zhí)行的目標程序。

　　面向過程語言比較接近于人們習慣的自然語言和表達問題的習慣方式。

　　面向應(yīng)用語言主要特點是：非過程性、圖形窗口和人機對話形式、默認設(shè)置和智能化工具、基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)、面向?qū)ο蟮姆椒�、提高軟件開發(fā)效率、易讀易使用易維護。

　　智能化語言主要使用于人工智能領(lǐng)域，幫助人們編寫推理、演繹程序。

　　第三代以上的語言稱為高級語言，必須經(jīng)過翻譯后才能被機器執(zhí)行。

　　任何數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)部都表現(xiàn)為二進制數(shù)字的形式，用0、1兩個代碼組成，并以這種形式存儲、運算和傳遞。

　　數(shù)據(jù)存儲經(jīng)常用基本概念和單位：⑴位(bit)，二進制的一個數(shù)位。是計算機存儲數(shù)據(jù)的最小單位。⑵字節(jié)(Byte)，由八位二進制位組成，是計算機存儲數(shù)據(jù)的最基本單位，或稱為計算機不可分割的基本存儲單元。常用的計算機存儲容量單位有KB、MB、GB、TB.⑶字符(character)，用字母、數(shù)字和符號表示，是數(shù)據(jù)可拆分的最小單位。

　　計算機處理的信息都是以二進制數(shù)字形式表示，稱之為“碼”。

　　信息編碼就是對各種信息從原形式到“碼”(新形式)的某種變換操作。編碼前的信息和編碼后的信息之間的關(guān)系由編碼的具體操作規(guī)則決定。

　　編碼技術(shù)最重要的是要有一個明確的目的。目的不同，編碼規(guī)則也不同。通常有有效性編碼、抗干擾編碼、可靠性編碼、保密性編碼。

　　計算機對數(shù)值數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，現(xiàn)在都是由計算機自動進行二、十進制互換的。

　　計算機對文字的處理分三步：①輸入編碼(外碼、內(nèi)碼)、②文字信息運算、③輸出編碼(字型碼)。

　　常用的西文信息的編碼采用“ASCII碼”，用八位二進制的不同組合表示。一字節(jié)存放，最高位置0.代表94個字符與34個控制操作。

　　漢字的信息編碼有：①機外碼(又稱輸入碼)。②機內(nèi)碼(計算機內(nèi)部存儲、處理用的代碼)。每個漢字兩字節(jié)存放，最高位置1.③國標碼(也稱交換碼)即“GB2312-80信息交換用漢字編碼字符集”，共收錄漢字、字母、圖形等符號7445個，其中漢字6763個(一級漢字3755個，按漢語拼音順序排列，二級漢字3008個，以部首順序排列)。

　　輸出編碼以字型碼表示，所有字型碼的集合稱為字庫。

　　音頻信號是一種模擬信號，主要由振動幅度和振動頻率來描述。將模擬信號數(shù)字化的過程稱為模-數(shù)(A-D)轉(zhuǎn)換。反之，稱為數(shù)-模(D-A)轉(zhuǎn)換。模-數(shù)轉(zhuǎn)換采用固定的時間間隔對聲波進行采樣，每秒鐘的采樣數(shù)稱為采樣頻率，每個采樣點標記振幅的二進制位數(shù)稱為采樣精度。通用的標準采樣頻率有：44.1kHz、22.05kHz和11.025kHz.

　　多媒體系統(tǒng)處理聲音的方式有三種：外部音源的錄放、CD唱片重放、MIDI音樂合成。

　　計算機的聲音處理系統(tǒng)包括：聲卡、聲音處理軟件及相應(yīng)的輸入輸出設(shè)備。

　　圖形圖像分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。動態(tài)圖像也稱視頻信息，由許多幅靜態(tài)畫面構(gòu)成。每一幅稱為一幀，所以幀是視頻信息構(gòu)成的最小和最基本單位。視頻信息的數(shù)字化用兩個基本指標：采樣頻率(每秒幀數(shù))和采樣深度(每幀包含的顏色位)。

　　圖像的壓縮和解壓縮都遵循JPEG靜態(tài)圖像壓縮編碼國際標準和MPEG動態(tài)圖像壓縮國際標準。視頻信息的編輯、加工采用專門的軟件。計算機視頻處理系統(tǒng)包括視頻處理功能卡、視頻圖形處理軟件、視頻輸入輸出設(shè)備。