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1、大学计算机信息技术基础,中国药科大学 刘鑫朝E-mail:,主要教学内容,第1章 信息技术概论第2章 计算机硬件系统第3章 计算机软件系统第4章 计算机网络第5章 数字媒体及应用第6章 数据库原理第7章 医院信息系统第8章 医药数据挖掘与分析附录 MATLAB,第1章 信息技术概论,学习要求,了解信息、信息科学和信息社会的概念通信技术、微电子技术计算机的发展阶段和计算机应用信息技术在医药领域的应用掌握二进制，以及二进制的计算各种进制的转换数的二进制表示（原码、反码、补码）数的表示范围信息存储单位，数字信息的传输单位,主要内容,1.1 信息与信息技术1.2 计算机的发展及应用（课外阅读）1.3
2、数字技术基础 1.4 通信技术基础（课外阅读）1.5 微电子技术基础（课外阅读）1.6 信息标准化（课外阅读）,1.1 信息与信息技术,1.1.1 数据与信息1.1.2 信息技术与信息技术产业1.1.3 医药信息化及其发展（课外阅读，调查）,1.1.1 数据与信息,信息有多种多样的含义，至今并没有统一的定义日常生活中比较笼统和模糊的理解是：语言、文字、图画、照片等所表达的内容、事实或消息读书、听课、交谈等所学习和了解的知识、方法和情况为了做判断、订计划或解决问题等所需要的数据和资料比较正式也比较抽象一些的描述是：信息是用来消除某种不确定的东西（香农，信息论创始人）信息就是信息，它不是物质也不是
3、能量（维纳，控制论创始人）信息与物质、能量是客观世界的三大构成要素。,美国哈佛大学的研究小组提出了著名的资源三角形：没有物质，什么也不存在；没有能量，什么也不会发生；没有信息，任何事物都没有意义。,国际准化组织（International Standards Organization，ISO）:信息是对人有用的数据，这些数据将可能影响到人们的行为与决策。数据是对事实、概念或指令的一种特殊的表达形式，这种特殊的表达形式可以用人工的方式或者用自动化的装置进行通信、翻译转换或者进行加工处理。数据的表现形式：数字、文字、图片、声音、视频等等。数据是信息的源泉，信息是知识的基础。信息和数据是不同的。但这
4、些概念都是相对的，例如，护士测量到的患者39的体温，对急诊室来讲是允许挂急诊号的信息，但对处理急诊的临床医生来讲，体温39仅是医生处理患者信息中的一个数据；再如，一张化验报告，对化验室来讲是经过处理数据后获得的信息，对临床医生来讲是分析疾病的数据。,1.1.2 信息技术与信息技术产业,信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动：信息的收集(如信息的感知、测量、获取、输入等)信息的传递(如邮寄、电报、电话、广播等)信息的加工(如信息的分类、计算、分析、转换等)信息的存储(如书写、摄影、录音、录像等)信息的施用(如控制、显示、指挥、管理等),信息处理与人的行为,信息技术（Information Te
5、chnology，IT）指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一门技术。内容包括：,信息产业是指信息设备生产制造，以及利用这些设备进行信息采集、储存、传递、处理、制作与服务的所有行业与部门的总和。,信息技术产业,信息内容产业,信息服务产业,芯片,计算机,手机,通信设备,数字电视,软件,电子器件等,内容数字化,数字文化,教育科技,知识产业,数字娱乐,电子游戏等,信息基础设施,电子政务,商务,金融,物流,教育,医疗,社区,认证,娱乐,游戏等,电信网络,广播电视网络,互联网络等,信息产业,1.3 数字技术基础,1.3.1 比特与二进制数及运算1.3.2 信息在计算机中的表示,
6、1.3.1 比特与二进制数及运算,比特（bit，binary digit的缩写）中文翻译为“二进位数字”、“二进位”或简称为“位”比特只有 2 种取值：0和1，一般无大小之分如同DNA是人体组织的最小单位、原子是物质的最小组成单位一样，比特是组成数字信息的最小单位数值、文字、符号、图像、声音、命令都可以使用比特来表示,存储容量的计量单位,8个比特1个字节（Byte，用大写B表示）计算机内存储器容量的计量单位：KB:1 KB=210字节=1024 B（千字节）MB:1 MB=220字节=1024 KB（兆字节）GB:1 GB=230字节=1024 MB（吉字节、千兆字节）TB:1 TB=240字
7、节=1024 GB（太字节、兆兆字节）外存储器容量经常使用10的幂次来计算：1MB103 KB 1 000 KB1GB106 KB 1 000 000 KB1TB 109 KB=1 000 000 000 KB,传输速度计量单位,信息是可以传输的，信息只有通过传输和交流才能发挥它的作用在数字通信技术中，信息的传输是通过比特的传输来实现的近距离传输时：直接将用于表示“0/1”的电信号或光信号进行传输（称为基带传输），例如：计算机读出或者写入移动硬盘中的文件使用打印机打印某个文档的内容远距离传输或者无线传输时：需要使用调制技术（参见第4章）,传输速率表示每秒钟可传输的二进位数目，常用单位是：比特/
8、秒(b/s)，也称“bps”。如 2400 bps(2400b/s)千比特/秒(kb/s)，1kb/s=103比特秒=1 000 b/s兆比特/秒(Mb/s)，1Mb/s=106比特秒=1 000 kb/s吉比特/秒(Gb/s)，1Gb/s=109比特秒=1 000 Mb/s太比特/秒(Tb/s)，1Tb/s=1012比特秒=1 000 Gb/s,比特的三种逻辑运算,比特的取值“0”和“l”可表示两种不同的状态（例如电位的高/低、开关的断开/接通）比特的运算使用逻辑代数，它有3种基本逻辑运算：逻辑加（也称“或”运算，用符号“OR”、“”或“”表示）逻辑乘（也称“与”运算，用符号“AND”、“”
9、或“”）取反（也称“非”运算，用符号“NOT”或上横杠“”表示）,逻辑运算的规则,逻辑加：F=A B A:0 0 1 1 B:0 1 0 1 F:0 1 1 1逻辑乘：F=A B A:0 0 1 1 B:0 1 0 1 F:0 0 0 1取反：F=NOT A A:NOT 0 NOT 1 F:1 0,两个多位的二进制信息进行逻辑运算时，按位独立进行，即每一位都不受其它位的影响：例1A:0110 B:1010 F:1110例2A:0110 B:1010 F:0010,十进制数,每一位可使用十个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）低位与高位的关系是：逢10进1各位的权值是10的整数
10、次幂（基数是10）标志：尾部加“D”或缺省例：204.96=21020101410091016102,二进制数,每一位使用两个不同数字表示（0、1），即每一位使用 1 个“比特”表示 低位与高位的关系是：逢2进1 各位的权值是 2 的整数次幂（基数是2）标志：尾部加B例：101.01 B=122021120 021122 5.25,八进制数,每一位使用八个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7）低位与高位的关系是：逢8进1 各位的权值是8的整数次幂（基数是8）标志：尾部加Q例：365.2Q=382+681+580+281=245.25,十六进制数,每一位使用十六个数字和符号表示（0、1、
11、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F）逢16进1,基数为16各位的权值是16的整数次幂（基数是16）标志：尾部加H例：F5.4H=15161+5160+4161=245.25,不同进位制数的比较,十进制转换为二进制,转换方法：整数和小数分开开转换 整数部分：除以2逆序取余 小数部分：乘以2顺序取整例如：29.6875 11101.1011 B 注意：十进制小数（如0.63）在转换时会出现二进制无穷小数，这时只能取近似值,二进制数 十进制数,转换方法：二进制数的每一位乘以其相应的权值，然后累加即可得到它的十进制数值例：11101.1011B=124123122021120 12
12、1022123124=29.6875,不同进制数的相互转换,问题如何实现八进制与十进制之间转换？如何实现十六进制与十进制之间转换？如何实现二进制与八进制与十六进制之间转换？讨论为什么使用八进制和十六进制？,比特的基本运算,二进制数的加、减法运算规则：,多位二进制数的加、减法运算举例：,1.3.2 信息在计算机中的表示,数据是信息的载体数据有多种表示形式数值文字图像声音视频符号在计算机中,所有数据都以二进制表示,1.数值信息在计算机中的表示,采用“自然码”表示无符号整数：取值范围由位数决定：8位：可表示0255(28-1)范围内的所有正整数16位：可表示065535(216-1)范围内的所有正整
13、数n位：可表示 02n-1范围内的所有正整数。,带符号整数的表示（1）,表示方法：用一位表示符号，其余用来表示数值部分,符号用最高位表示：“0”表示正号(+),“1”表示负号(-)数值部分有两种表示方法：(1)原码表示：整数的绝对值以二进制自然码表示(2)补码表示：正整数：绝对值以二进制自然码表示负整数：绝对值使用补码表示,原码表示举例：+43的8位原码为：00101011-43的8位原码为：10101011,带符号整数的表示（2）,负数的绝对值如何用补码表示？先表示为自然码将自然码的每一位取反码在最低位加“1”例1:-43用8位补码表示所以：-43 的8位补码为：11010101例2：-64
14、用8位补码表示所以：-64 的8位补码为：11000000,43=0101011取反：1010100加1：1010101,64=1000000取反：0111111加1：1000000,带符号整数的表示（3）,优缺点分析：原码表示法优点：与日常使用的十进制表示方法一致，简单直观缺点：加法与减法运算规则不统一，增加了成本；整数0 有“00000000”和“10000000”两种表示形式，不方便补码表示法优点：加法与减法运算规则统一，没有“-0”,可表示的数比原码多一个缺点：不直观，人使用不方便结论：带符号整数在计算机内不采用“原码”而采用“补码”的形式表示！,带符号整数的表示（4）,原码可表示的整
15、数范围8位原码：-27+127-1（-127127）16位原码：-215+1215-1（-3276732767）n 位原码：-2n-1+12n-1-1补码可表示的整数范围 8位补码：-2727-1（-128127)n位补码：-2n-12n-1-1,-128表示为 10000000+127 表示为 01111111,3种整数的比较,计算机中整数有多种，同一个二进制代码表示不同类型的整数时，其含义（数值）可能不同 一个代码它到底代表哪种整数（或其它东西），是由指令决定的,实数的特点与表示方法,特点：既有整数部分又有小数部分，小数点位置不固定整数和纯小数是实数的特例任何一个实数总可以表达成一个乘幂和
16、一个纯小数之积例如：56.725=0.56725102 0.0034756=-0.34756102 实数的表示方法（记阶法）：用3个部分表示乘幂中的指数：表示实数中小数点的位置纯小数部分(尾数)：表示实数中的有效数字部分数的正负(符号),二进制实数的浮点表示,与十进制实数一样，二进制实数也可以用记阶法表示 例如：+1001.011B=+0.1001011B2 100 0.0010101B=0.10101B210 可见，任一个二进制实数 N 均可表示为：N=S2P（其中，是该数的符号；S是N 的尾数；P是N的阶码）因此，32位的单精度浮点数在计算机中可表示为：,2.文字符号在计算机中的表示,日常
17、使用的书面文字由一系列称为“字符”(character)的书写符号所构成计算机中常用字符的集合叫做“字符集”西文字符集中文(汉字)字符集（参见第5章）最常用的西文字符集是ASCII(American Standard Code for Information Interchange)字符集包含96个可打印字符和32个控制字符每个字符采用7个二进位进行编码计算机中使用1个字节存储1个ASCII 字符,标准ASCII字符集及其码表,3.图像在计算机中如何表示？,把图像离散成为M列、N行，这个过程称为图像的取样经过取样之后，图像就分解成为MN个取样点，每个取样点称为图像的一个“像素”如果是黑白图像，
18、每个像素只有2个值：黑(0)/白(1)，所以每个像素用一个二进位表示因此，一幅黑白图像可使用一个矩阵表示灰度图像和彩色图像的表示比较复杂些(参见第5章),举例：黑白图像的表示,每个像素使用1个比特表示：0=黑；1=白,讨论：用比特表示信息的优点,比特只有0和1两个符号，具有2个状态的器件和装置就能表示和存储比特，而制造两个稳定状态的电路又很容易比特的运算规则很简单，使用门电路就能高速度地实现二进制数的算术和逻辑运算比特不仅能表示“数”，而且能表示文字、符号、图像、声音，可以毫不费力地相互组合，开发“多媒体”应用信息使用比特表示以后，可以通过多种方法进行“数据压缩”，从而大大降低信息传输和存储的成本。使用比特表示信息后，只要再附加一些额外的比特，就能发现甚至纠正信息传输和存储过程中的错误，大大提高了信息系统的可靠性,课后阅读任务,医药信息化及其发展（）计算机的发展历史（1.2）通信技术与信息技术的关系（1.4）微电子技术与信息技术关系（1.5）信息标准化的重要性（1.6）,
