第1章 数据与信息 课件（38张幻灯片）

(共38张PPT)
教师：XXX
第1章
数据与信息
1、数据的基本概念
2、数据的基本特征
3、模拟信号与数字信号
4、编码的基本方式
5、信息的概念
6、信息的基本特征
本章主要内容
第1章
数据与信息
2
本章学习知识地图
第1章
数据与信息
3
信息技术涵盖了获取、表示、传输、存储和加工信息在内的各种技术。数据是信息的表示形式，信息是数据所表达的含义，数据是具体的物理形式，信息是抽象出来的逻辑意义。
本章主要包括数据与信息的基础概念，数据与信息的特征，知道数据编码的基本方式，掌握应用数字化工具解决问题。通过本章的学习，考生可以对信息技术有更深入的了解，为后面的学习打下基础。
前言
第1章
数据与信息
4
1.1
数据及其特征
第1章
数据与信息
5
【了解】数据的概念
数据是现实世界客观事物的符号记录，是信息的载体，是计算机加工的对象。在计算机科学中，数据是对所有输入计算机并被计算机识别、存储和处理的符号的总称，是联系现实世界和计算机世界的途径。
数据符号：包括图形、图像、视频、音频、文本（文字、数字、数值、字符）等数值性和非数值性符号。
二进制：计算机中的数据用两个不同的符号0和1来表示。如数字“180”在计算机中表示为10110100，字符“cm”在计算机中表示为0110001101101101。
1.1.1
数据
6
第1章
数据与信息\数据及其特征
【例】
下列不能用作存储容量单位的是（　）。
A、Byte
B、GB
C、MIPS
D、KB
【解析】本题考核的是计算机中数据的单位。位（bit，又称比特）是计算机存储信息的最小单位。存储器中所包含存储单元的数量称为存储容量，其计量基本单位是字节（Byte，B），8个二进制位称为1个字节。此外，还有
KB、MB、GB、TB
等。MIPS，Million
Instruction
Per
Second，计算机每秒钟执行的百万指令数，是衡量计算机速度的指标。
【答案】C
1.1.1
数据
7
第1章
数据与信息\数据及其特征
【了解】数据记录方式发展的基本历程
数据记录方式发展的基本历程从语言的产生应用、文字的发明和使用、印刷术和造纸术的发明和应用、电报、电话、广播等电信技术的发明和应用、电子计算机和现代通信技术的应用。
1.1.1
数据
8
第1章
数据与信息\数据及其特征
【理解】数据采集的基本方法和过程
数据采集的基本方法可以通过事物本身观察、实验、调查、体验，也可以听讲座、请教专家、讨论、网上交流、问卷调查，还可以阅读专刊、收听广播、收看电视、检索光盘、观看电子音像制品、搜索网页。
数据采集的过程：确定需求、确定来源、采集数据、保存数据。
数据采集的一般工具：扫描仪、摄像机、照相机、录音设备和计算机等。
1.1.1
数据
9
第1章
数据与信息\数据及其特征
【理解】数据的基本特征
在计算机科学中，数据具有如下基本特征：
（1）二进制。在计算机中，数据以二进制的形式存储、加工。
（2）语义性。语义是将数据符号解释为客观世界的事物。
（3）分散性。数据是分散的记录，分别记录不同客观事物的运动状态。
（4）多样性与感知性。数据记录的形式是多样的、可看的、可听的、可感知的，如图形、图像、视频、音频、
文本等。
1.1.2
数据的基本特征
10
第1章
数据与信息\数据及其特征
1.2
数据编码
第1章
数据与信息
11
【了解】信号的基础概念
信号是表示消息的物理量。比如：声、光信号是人的感官所能识别和接收的信号。采用计算机完成事物符号化、数据化的过程包含理解、抽象、推理。
计算机将它们处理转换成0和1组成的二进制编码，进而采用基于二进制的算术运算和逻辑运算进行处理。
1.2.1
模拟信号与数字信号
12
第1章
数据与信息\数据编码
【了解】模拟信号
模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息。
1.2.1
模拟信号与数字信号
13
第1章
数据与信息\数据编码
模拟信号是传导能量的一种方式，其幅度、频率或相位随时间作连续变化。常见的模拟信号应用：有线相连的电话和无线发送的广播电视。
【理解】数字信号
数字信号是离散时间信号的数字化表示。其信号的自变量、因变量都是离散的。
1.2.1
模拟信号与数字信号
14
第1章
数据与信息\数据编码
在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。常见的数字信号应用：开关电路中输出电压和电流脉冲的信号。
【理解】模拟信号与数字信号优缺点对比
1.2.1
模拟信号与数字信号
15
第1章
数据与信息\数据编码
名称
优点
缺点
模拟信号
简单容易实现
保密性差，抗干扰能力弱
数字信号
抗干扰能力强，保密性、可靠性强
技术实现复杂，占用频带宽
进行远距离传输时哪种信号比较好？
模拟信号，因为在远距离传送时，为防止信号畸变，一般采用频带传输，即将数字信号变换成便于在通信线路中传输的交流信号进行传输。
【例】
在计算机网络中使用MODEM时，它的功能是(
)。
A、实现数字信号的编码
B、把模拟信号转换为数字信号
C、把数字信号转换为模拟信号
D、实现模拟信号与数字信号之间的相互转换
【解析】在远距离传送时，为防止信号畸变，一般采用频带传输，即将数字信号变换成便于在通信线路中传输的交流信号进行传输。此时在发送端由直流变成交流称为调制，在接收端由交流变成直流称为解调，兼有这两种功能的装置称为调制解调器(MODEM)。
【答案】D
1.2.1
模拟信号与数字信号
16
第1章
数据与信息\数据编码
【了解】编码的概念
信号处理中将文字、图像、声音等类型的数据，通过编码将模拟信号转换为数字信号进行存储和传输。
【理解】文字编码
文字（字符）编码是效率相对较低的编码方式，有单字节码和双字节码两种。其中，
ASCII码、莫尔斯码属于单字节码，国标码（GBK）、统一码（Unicode）属于双字节码。
1.2.2
编码的基本方式
17
第1章
数据与信息\数据编码
（1）ASCII码。
用7位二进制码为所有的英文字母（大小写52
个）、阿拉伯数字（10个）和常用的不可见控制符（33个）以及标点符号、运算符号等（33个）建立了转换码。英文字母A和a的编码分别为01000001（十进制数65）和01100001（十进制数97）。
1.2.2
编码的基本方式
18
第1章
数据与信息\数据编码
1.2.2
编码的基本方式
19
第1章
数据与信息\数据编码
ASCII码表
（2）国标码。
目的为了使每个汉字有一个全国统一的代码而颁布了汉字编码的国家标准。每个汉字有个二进制编码，叫汉字国标码。
每个汉字使用2个字节，主要分为两部分：编号127之前的符号跟ASCII
码所表示的意义相同，属于单字节码；编号127之后的符号统一用两个字节表示，包含了几乎所有的简体中文字（中文编码高字节的最高位不为0）。
1.2.2
编码的基本方式
20
第1章
数据与信息\数据编码
国标码
=
区位码
+
2020H；
机内码
=
国标码
+
8080H；
a.将区位码中的区码和位码分别转换为十六进制数；
b.区位码的十六进制数+2020H
=
国标码；
c.国标码+8080H
=
机内码
PS：2020H表示的是十六进制数2020。
1.2.2
编码的基本方式
21
第1章
数据与信息\数据编码
【例】：以“大”字为例，它的区位码为2083，求国标码和机内码?
解：20转换为十六进制数为14，83转换为十六进制数为53，则
区位码=1453H；
国标码=1453H+2020H=3473H
机内码
=8080H+3473H=B4F3H
1.2.2
编码的基本方式
22
第1章
数据与信息\数据编码
（3）统一码（Unicode）
统一码，也叫万国码、单一码（Unicode）是计算机科学领域里的一项业界标准，包括字符集、编码方案等。Unicode
是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求
1.2.2
编码的基本方式
23
第1章
数据与信息\数据编码
【理解】图像编码
（1）图像编码是指在满足一定保真度的条件下，对图像数据进行变换、编码和压缩，以较少比特数表示图像或图像中所包含的信息的技术。
（2）位图，最小单位为光栅点（或称像素），也叫作点阵图（或像素图）。
（3）位图文件所占用的空间，可按以下公式计算：
文件的大小=文件头+信息头+颜色表项+图像分辨率×图像量化位数÷8
其中，图像分辨率=图像x方向的像素数×图像y方向的像素数。
因为文件头14个字节，位图信息头40个字节，颜色表项占4个字节，占用空间相对较小，很多时候计算的位图大小仅仅指的是数据文件的大小。
位图数据文件大小=图像分辨率×图像量化位数÷8
1.2.2
编码的基本方式
24
第1章
数据与信息\数据编码
【例】有一幅24位的位图图像，像素为1024×800。其数据文件的大小为位图数据文件大小=1024×800×24÷8=2.34MB
若将上述图像另存为256色位图图像，则文件大小为多大？
因为256=28，所以位图数据文件大小=1024×800×8÷8=0.78MB
1.2.2
编码的基本方式
25
第1章
数据与信息\数据编码
【理解】声音编码
声音编码的三部曲：采样、量化、编码。
（1）采样。采样就是把输入的模拟信号按适当的时间间隔得到各个时刻的样本值，
使其转换为时间上离散、幅度上连续的脉冲信号。常用的采样频率有三种：44.1
kHz、22.05
kHz和11.025
kHz。
（2）量化。量化是把样值信号的无限多个可能的取值，近似地用有限个数的数值来表示。国标声音量化等级分为256个，即28
个。
1.2.2
编码的基本方式
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第1章
数据与信息\数据编码
（3）编码。编码是将量化后的采样值用二进制数码表示，并转换为由二进制编码0和1组成的数字信号。模拟信号采样后可用8位二进制数表示，最高位表示符号，正数为0，
负数为1。例如，采样值48的二进制编码为00110000，-100的二进制编码为11100100。
以声音信息为例，其存储空间遵循如下公式：
声音存储空间=采样频率×量化位数×声道数×时间÷8
【例】采样频率为44.1
kHz、量化位数为16位的立体声，1秒声音所需字节数为44.1×1000×16×2×1÷8=176.4（KB）。
1.2.2
编码的基本方式
27
第1章
数据与信息\数据编码
1.3
信息及其特征
第1章
数据与信息
28
【了解】信息的概念
信息是经过加工处理的、具有意义的数据。信息是对客观世界中各种事物的运动状态和变化的反映，是客观事物之间相互联系和相互作用的表征。
香农：认为信息是“用来消除不确定性的东西”，指的是有新内容或新知识的消息。
维纳：信息就是信息，不是物质，也不是能量。
钟义信：信息是“事物运动的状态和方式，也就是事物内部结构和外部联系的状态和方式”。
1.3.1
信息
29
第1章
数据与信息\信息及其特征
信息的概念：信息的载体是实物，是信息赖以附载的物质基础，即用于记录、传输、积累和保存信息的实体。利用文字、符号、声音、图形、图像等形式作为载体，通过各种渠道传播的信号、消息、情报或报道等内容，都可以称之为信息。
1.3.1
信息
30
第1章
数据与信息\信息及其特征
【了解】信息呈现的基本方法和过程
信息呈现的基本方法：同一种信息内容可以采用不同的呈现方式,以满足信息接收者的实际需要.最常用的信息呈现方式有：文字、语言、图形、图像、声音和形体动作等。
1.3.1
信息
31
第1章
数据与信息\信息及其特征
信息呈现的过程：为了进行正常的信息交流,信息呈现要遵照一定的标准,以避免引起交流双方的误解。比如利用计算机进行信息交流时,事先必须对各类信息制定统一的“编码“标准,使得通过计算机以及网络交流信息成为可能。
1.3.1
信息
32
第1章
数据与信息\信息及其特征
【理解】信息的基本特征
（1）普遍性。信息不是虚无缥缈的事物，只要有事物运动，有数据存在，就会有信息存在。信息普遍存在于自然界和人类社会发展的始终，可以被人们感知、获取、传递和利用。
（2）传递性。信息的传递打破了时间和空间的限制。通过卫星电视，世界各地的人们足不出户就能观赏到精彩的世界杯比赛。
1.3.2
信息的基本特征
33
第1章
数据与信息\信息及其特征
（3）共享性。物品交换后，每个人都有失有得，而思想交换后，每个人都有了更多的思想，说明信息是可共享的。英国作家萧伯纳说：如果你有一个苹果，我有一个苹果，彼此交换，那么每人只有一个苹果；如果你有一种思想，我有一种思想，彼此交换，每个人就有了两种、甚至多于两种思想。
1.3.2
信息的基本特征
34
第1章
数据与信息\信息及其特征
（4）依附性和可处理性。信息不能独立存在，需要依附于一定的载体；同一个信息可以依附于不同的媒体；载体的依附性具有可存储、可传递、可转换特点。在我们周围存在的信息中,书刊上的文字依附于纸张,颜色依附于物体的表面,老师讲课的声音依附于空气。
1.3.2
信息的基本特征
35
第1章
数据与信息\信息及其特征
（5）时效性。信息不是一成不变的东西，它会随着客观事物的变化而变化。信息如果不能反映事物的最新变化状态，它的效用就会降低或失去原有的效用。例如新闻，通知，天气预报、情报、红绿灯等。
1.3.2
信息的基本特征
36
第1章
数据与信息\信息及其特征
（6）真伪性。人们接收到的信息，并不都是对事物的真实反映，因此，信息具有真伪性。
（7）价值相对性。信息使用价值的大小
是相对的，它取决于接收信息者的需求及其对信息的理解、认识和利用的能力。
1.3.2
信息的基本特征
37
第1章
数据与信息\信息及其特征
谢
谢
聆
听
授课教师：XXXX
第1章
数据与信息