第 四 章、 信 息 技 術(shù)

　　對(duì)信息實(shí)施識(shí)別、獲取、存儲(chǔ)、發(fā)送、轉(zhuǎn)換、傳遞、檢索、運(yùn)算、提取、接收、控制、輸出、維護(hù)、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(kuò)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(shí)、⑤計(jì)算機(jī)技術(shù)。

　　硬件(Hardware)是組成計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體，是計(jì)算機(jī)工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。按照馮?諾意曼對(duì)計(jì)算機(jī)的基本功能原理，計(jì)算機(jī)硬件劃分為五個(gè)功能部分：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。軟件(Software)是計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)各部分協(xié)調(diào)地工作。

　　計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件的支持下，為解決各類專業(yè)和實(shí)際問(wèn)題而設(shè)計(jì)的軟件;旨在幫助人們完成一個(gè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行，滿足應(yīng)用軟件需要。

　　系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)有：①由計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)商提供;②用于計(jì)算機(jī)資源管理及充分利用;③幫助用戶使用、維護(hù)和操作計(jì)算機(jī);④發(fā)揮和擴(kuò)展計(jì)算機(jī)功能;⑤提高計(jì)算機(jī)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(kù)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(yǔ)言處理程序和實(shí)用管理程序。

　　語(yǔ)言是一種用于傳遞信息的表示方法、約定的集合。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言也稱為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，是人類用來(lái)向計(jì)算機(jī)傳遞信息與下達(dá)命令的通訊工具。計(jì)算機(jī)只能識(shí)別人們用某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序。

　　數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DBS)指由數(shù)據(jù)庫(kù)、DBMS、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(DBA)和多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)邏輯設(shè)計(jì)中采用的一種抽象模型。它用關(guān)系(或稱表)來(lái)描述數(shù)據(jù)，有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，抽象級(jí)別比較高，而且簡(jiǎn)單清晰，便于理解和使用。

　　遠(yuǎn)程通信和網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息系統(tǒng)和企業(yè)目標(biāo)的支持遠(yuǎn)比其他組成部分所給予的更為重要。遠(yuǎn)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(yuǎn)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(shí)(Virtual Reality)：一種由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和各種先進(jìn)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(fù)雜的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，讓人產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。

　　計(jì)算機(jī)主要功能與特點(diǎn)：①具有算術(shù)運(yùn)算功能、②具有邏輯判斷功能、③具有“記憶”功能、④運(yùn)算速度快、⑤計(jì)算精度高、⑥高度自動(dòng)化。

　　計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題基本思路：⑴問(wèn)題分析，就是要明確解決的問(wèn)題是什么。⑵確定算法，這一階段的任務(wù)是確定解決問(wèn)題的計(jì)算機(jī)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(jì)描述的算法轉(zhuǎn)換為某一程序語(yǔ)言編寫(xiě)的程序;經(jīng)過(guò)試運(yùn)行和檢驗(yàn)調(diào)試，最終得到正確的結(jié)果。

　　問(wèn)題分析的目的是弄清問(wèn)題的性質(zhì)、目標(biāo)、規(guī)模、要求以及范圍;它大致包括對(duì)問(wèn)題的可行性分析及對(duì)用戶的需求分析兩個(gè)方面。問(wèn)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(jì)算機(jī))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(wèn)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(jì)算機(jī)執(zhí)行的，必須符合計(jì)算機(jī)的邏輯和處理方式;⑷程序是由人提供的對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作的說(shuō)明書(shū);⑸程序可以連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行。

　　指令是計(jì)算機(jī)硬件能執(zhí)行的、完成基本操作的命令;用一串二進(jìn)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(yùn)算的數(shù)據(jù)或該數(shù)據(jù)所在單元地址。

　　不同的計(jì)算機(jī)，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(jī)器的指令。

　　計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的發(fā)展經(jīng)歷了五個(gè)主要階段：⑴第一代(機(jī)器)語(yǔ)言。⑵第二代(匯編)語(yǔ)言。⑶第三代(面向過(guò)程)語(yǔ)言。⑷第四代(面向應(yīng)用)語(yǔ)言。⑸第五代(智能化)語(yǔ)言。

　　機(jī)器語(yǔ)言將指令的操作碼和操作數(shù)以二進(jìn)制代碼表示，是計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別和執(zhí)行的語(yǔ)言。

　　匯編語(yǔ)言是用助記符來(lái)表示機(jī)器指令的符號(hào)語(yǔ)言。需要用匯編程序?qū)�匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序翻譯成機(jī)器能執(zhí)行的目標(biāo)程序。

　　面向過(guò)程語(yǔ)言比較接近于人們習(xí)慣的自然語(yǔ)言和表達(dá)問(wèn)題的習(xí)慣方式。

　　面向應(yīng)用語(yǔ)言主要特點(diǎn)是：非過(guò)程性、圖形窗口和人機(jī)對(duì)話形式、默認(rèn)設(shè)置和智能化工具、基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、面向?qū)ο蟮姆椒�、提高軟件開(kāi)發(fā)效率、易讀易使用易維護(hù)。

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

　　第三代以上的語(yǔ)言稱為高級(jí)語(yǔ)言，必須經(jīng)過(guò)翻譯后才能被機(jī)器執(zhí)行。

　　任何數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部都表現(xiàn)為二進(jìn)制數(shù)字的形式，用0、1兩個(gè)代碼組成，并以這種形式存儲(chǔ)、運(yùn)算和傳遞。

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

　　計(jì)算機(jī)處理的信息都是以二進(jìn)制數(shù)字形式表示，稱之為“碼”。

　　信息編碼就是對(duì)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(gè)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(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)值數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，現(xiàn)在都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行二、十進(jìn)制互換的。

　　計(jì)算機(jī)對(duì)文字的處理分三步：①輸入編碼(外碼、內(nèi)碼)、②文字信息運(yùn)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(jìn)制的不同組合表示。一字節(jié)存放，最高位置0.代表94個(gè)字符與34個(gè)控制操作。

　　漢字的信息編碼有：①機(jī)外碼(又稱輸入碼)。②機(jī)內(nèi)碼(計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)、處理用的代碼)。每個(gè)漢字兩字節(jié)存放，最高位置1.③國(guó)標(biāo)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(hào)7445個(gè)，其中漢字6763個(gè)(一級(jí)漢字3755個(gè)，按漢語(yǔ)拼音順序排列，二級(jí)漢字3008個(gè)，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(kù)。

　　音頻信號(hào)是一種模擬信號(hào)，主要由振動(dòng)幅度和振動(dòng)頻率來(lái)描述。將模擬信號(hào)數(shù)字化的過(guò)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(shí)間間隔對(duì)聲波進(jìn)行采樣，每秒鐘的采樣數(shù)稱為采樣頻率，每個(gè)采樣點(diǎn)標(biāo)記振幅的二進(jìn)制位數(shù)稱為采樣精度。通用的標(biāo)準(zhǔn)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(lè)合成。

　　計(jì)算機(jī)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(dòng)態(tài)兩種。動(dòng)態(tài)圖像也稱視頻信息，由許多幅靜態(tài)畫(huà)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(gè)基本指標(biāo)：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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和MPEG動(dòng)態(tài)圖像壓縮國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。視頻信息的編輯、加工采用專門(mén)的軟件。計(jì)算機(jī)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。