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第四章、資訊技術
對資訊實施識別、獲取、存儲、發送、轉換、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備和方法技能，我們將它們統稱爲資訊技術。
工具設備是硬技術，方法技能是軟技術。資訊技術都是人體自身的資訊功能的直接擴展和外化。
資訊技術分類：①資訊獲取技術、②資訊傳送技術、③資訊處理技術、④資訊存取技術。
現代資訊技術包括：①衛星技術、②資訊高速公路、③多媒體、④虛擬現實、⑤計算機技術。
硬件(Hardware)是組成計算機的物理實體，是計算機工作的物質基礎。按照馮?諾意曼對計算機的基本功能原理，計算機硬件劃分爲五個功能部分：運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備。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據，並指揮控制計算機各部分協調地工作。
計算機軟件分應用軟件和系統軟件兩大類。應用軟件是在計算機硬件和系統軟件的支援下，爲解決各類專業和實際問題而設計的軟件;旨在幫助人們完成一個特定的任務。系統軟件是爲應用軟件提供支援的接口，其作用是保證計算機系統正常執行，滿足應用軟件需要。
系統軟件的特點有：①由計算機開發商提供;②用於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。
常用應用軟件包括：字處理軟件、電子製表軟件、數據庫管理軟件、多媒體制作軟件、其他事務處理軟件。系統軟件通常分爲三類：操作系統、語言處理程序和實用管理程序。
語言是一種用於傳遞資訊的表示方法、約定的集合。計算機語言也稱爲程序設計語言，是人類用來向計算機傳遞資訊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計語言編寫的程序。
數據庫系統(DBS)指由數據庫、DBMS、數據庫管理員(DBA)和多個數據庫應用程序構成的整體環境。
關係模型是數據庫邏輯設計中採用的一種抽象模型。它用關係(或稱表)來描述數據，有嚴格的數學基礎，抽象級別比較高，而且簡單清晰，便於理解和使用。
遠程通信和網絡對資訊系統和企業目標的支援遠比其他組成部分所給予的更爲重要。遠程通信和網絡的一些有效的商業應用有：電子郵件(E-mail)、電子文檔資料的分發、電子軟件分發、遠程辦公、電子數據交換(EDI)、公共網絡服務、專業化和地區資訊服務。
4.1 資訊技術概述
多媒體資訊：指以文字、聲音、圖形、圖象等爲載體的混合資訊。
虛擬現實(Virtual Reality)：一種由計算機硬件、軟件和各種先進的傳感器構成的人工資訊系統，可以逼真地模擬各種複雜的現實環境，讓人產生身臨其境的感覺。
計算機主要功能與特點：①具有算術運算功能、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麼。⑵確定算法，這一階段的任務是確定解決問題的計算機處理方案，包括數據轉化和功能轉化。⑶編程和調試，就是把邏輯設計描述的算法轉換爲某一程序語言編寫的程序;經過試執行和檢驗調試，最終得到正確的結果。
問題分析的目的是弄清問題的性質、目標、規模、要求以及範圍;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。問題可有結構化，半結構化，非結構化三種。
算法：是一套操作方案，由描述模型和規範組成。(計算機)程序是按照一定規則和步驟組織在一起的指令之集合。
程序特徵：⑴程序是用以解決問題的，具有特定任務和功能;⑵程序遵循一定的規則和步驟;⑶程序是供計算機執行的，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程序可以連續自動執行。
指令是計算機硬件能執行的、完成基本操作的命令;用一串二進制代碼表示，由操作碼和操作數組成。操作碼是該指令要完成的操作，操作數是參加運算的數據或該數據所在單元地址。
不同的計算機，由於硬件結構不同，指令也不同。一般都具有：數據傳送指令、算術和邏輯指令、程序控制指令、輸入和輸出指令、各類控制管理機器的指令。
計算機語言的發展經歷了五個主要階段：⑴第一代(機器)語言。⑵第二代(彙編)語言。⑶第三代(面向過程)語言。⑷第四代(面向應用)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以二進制代碼表示，是計算機能直接識別和執行的語言。
彙編語言是用助記符來表示機器指令的符號語言。需要用匯編程序將彙編語言編寫的源程序翻譯成機器能執行的目標程序。
面向過程語言比較接近於人們習慣的自然語言和表達問題的習慣方式。
面向應用語言主要特點是：非過程性、圖形視窗和人機對話形式、默認設定和智能化工具、基於數據庫技術、面向對象的方法、提高軟件開發效率、易讀易使用易維護。
智能化語言主要使用於人工智能領域，幫助人們編寫推理、演繹程序。
第三代以上的語言稱爲進階語言，必須經過翻譯後才能被機器執行。
任何數據在計算機內部都表現爲二進制數字的形式，用0、1兩個代碼組成，並以這種形式存儲、運算和傳遞。
數據存儲經常用基本概念和單位：⑴位(bit)，二進制的一個數位。是計算機存儲數據的最小單位。⑵字節(Byte)，由八位二進制位組成，是計算機存儲數據的最基本單位，或稱爲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字元(character)，用字母、數字和符號表示，是數據可拆分的最小單位。
計算機處理的資訊都是以二進制數字形式表示，稱之爲“碼”。
資訊編碼就是對各種資訊從原形式到“碼”(新形式)的某種變換操作。編碼前的資訊和編碼後的資訊之間的關係由編碼的具體操作規則決定。
編碼技術最重要的是要有一個明確的目的。目的不同，編碼規則也不同。通常有有效性編碼、抗干擾編碼、可靠性編碼、保密性編碼。
計算機對數值數據的轉換，現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、內碼)、②文字資訊運算、③輸出編碼(字型碼)。
常用的西文資訊的編碼採用“ASCII碼”，用八位二進制的不同組合表示。一字節存放，最高位置0.代表94個字元與34個控制操作。
漢字的資訊編碼有：①機外碼(又稱輸入碼)。②機內碼(計算機內部存儲、處理用的代碼)。每個漢字兩字節存放，最高位置1.③國標碼(也稱交換碼)即“GB2312-80資訊交換用漢字編碼字元集”，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)。
輸出編碼以字型碼錶示，所有字型碼的集合稱爲字庫。
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。將模擬信號數字化的過程稱爲模-數(A-D)轉換。反之，稱爲數-模(D-A)轉換。模-數轉換採用固定的時間間隔對聲波進行採樣，每秒鐘的採樣數稱爲採樣頻率，每個採樣點標記振幅的二進制位數稱爲採樣精度。通用的標準採樣頻率有：44.1kHz、22.05kHz和11.025kHz.
多媒體系統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包括：聲卡、聲音處理軟件及相應的輸入輸出設備。
圖形圖像分爲靜態和動態兩種。動態圖像也稱視頻資訊，由許多幅靜態畫面構成。每一幅稱爲一幀，所以幀是視頻資訊構成的最小和最基本單位。視頻資訊的數字化用兩個基本指標：採樣頻率(每秒幀數)和採樣深度(每幀包含的顏色位)。
圖像的壓縮和解壓縮都遵循JPEG靜態圖像壓縮編碼國際標準和MPEG動態圖像壓縮國際標準。視頻資訊的編輯、加工採用專門的軟件。計算機視頻處理系統包括視頻處理功能卡、視頻圖形處理軟件、視頻輸入輸出設備。
4.2 資訊處理的軟硬件設備
對微型機來說，五個功能部分(運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備)被實體化爲主機箱、鍵盤和鼠標等輸入設備及顯示器等輸出設備。主機箱內有硬盤、軟盤驅動器、光盤驅動器和微機的核心部件—主板。從理論上說，通常把微機分爲主機和外設兩大部分。
主板也稱系統板，是微機系統集中管理的核心載體。主要構成有：中央處理器(CPU)、內存、芯片集、總線結構、功能插卡和擴展槽、輸入輸出接口、系統BIOS及CMOS.
CPU的主要性能指標有：①主頻、②總線性能、③尋址能力、④MMX技術。
主頻，用MHz表示，它是協調同步各部件行動的基準，主頻越高，CPU運算速度越快。
總線是CPU連接各部件的樞紐和傳送數據的通道。通常傳送三種信號：數據、地址和控制信號，總線也相應分爲數據、地址和控制總線。
微機的性能依賴於總線的寬度、質量和傳輸速度。尋址能力，由地址總線的'寬度決定。
MMX技術，一是可以將多條資訊以一條指令完成，二是增加多媒體處理指令。
存儲器通常分爲內存和外存兩部分。
內存也稱主存，是CPU直接訪問的存儲器，存取速度比外存快得多，造價高，斷電後其中數據即消逝。容量不如外存大。
內存可分爲：隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、高速快取Cache.習慣上人們把CPU與內存及部分寄存器稱爲主機。
系統主板上有一系列的擴展槽，用來連接各種插卡(接口板)，用戶可根據自己的需要插入各種用途的插卡以擴展微機的功能。典型的有顯示卡、聲卡、視頻卡等。
輸入輸出接口也稱爲設備控制器或適配器，一般做成電路插卡的形式，也叫適配卡。
BIOS實際上是一組存儲在EPROM中的軟件，負責對基本I/O系統進行控制和管理。CMOS是一種存儲BIOS所使用的系統配置的存儲器。
外存也稱輔存，它需要經過內存與CPU及輸入輸出設備交換數據，用來長久儲存大量程序和數據。相對內存來說，外存可真正存放資訊，容量大，造價便宜，但速度慢。常用外存有軟盤、硬盤和光盤。目前計算機用光盤主要有隻讀型(CD-ROM)、只寫一次型和可擦寫型光盤。
輸入設備的功能是將程序和原始數據轉換爲計算機能夠識別的形式送到計算機內存。微機上常用的輸入設備有鍵盤和鼠標器。
輸出設備的功能是將內存的資訊以人們能接受的形式輸送出來。顯示器和打印機是最基本的輸出配置。
顯示器分爲CRT和LCD兩種。尺寸以最大對角線表示，以英寸爲單位。顯示器的效果取決於像素的多少和間距，還取決與顯示卡。
打印機是將輸出結果打印到紙上的輸出設備，分爲擊打式和非擊打式兩大類。常用的有點陣打印機(針打)、噴墨打印機、激光打印機。
操作系統是直接在裸機上執行的最基本系統軟件，任何其他軟件必須在操作系統支援下執行。
操作系統是控制和管理計算機硬件和軟件資源、合理組織計算機工作流程以及幫助用戶使用、管理計算機的一組程序。其主要作用是：①合理控制和管理系統資源、②提供用戶和計算機之間的介面、③爲用戶提供軟件開發和執行的環境。
從資源管理的角度看，操作系統主要有五個功能：作業管理、進程管理、存儲管理、設備管理、檔案管理。
操作系統的分類：⑴按執行環境分，有實時、分時、批處理操作系統。⑵按管理用戶數量分，有單用戶和多用戶操作系統。⑶按同時管理作業數分，有單任務和多任務操作系統。⑷按與用戶交互介面形式分，有字元介面和視窗圖形介面操作系統。⑸按使用範圍分，有個人微機和網絡操作系統。
常用的微機操作系統有：CP/M、MS-DOS、UNIX、Windows、Linux、網絡操作系統(NOS)。
一般將進階語言和彙編語言編寫的程序稱爲“源程序”，已經翻譯成機器語言的程序稱爲“目標程序”，不同的進階語言編寫的程序必須透過相應的語言處理程序進行翻譯。翻譯方式有兩種：編譯方式和解釋方式。
編譯方式是將源程序一次全部翻譯成目標程序，經過連接程序的連接，最終處理成可直接執行的可執行程序。特點是執行速度快，效率高。
解釋方式是將源程序逐句讀入，邊解釋，邊執行;不產生目標程序。對初學者有利，便於查找錯誤，但效率低。
實用管理程序指一些公用的服務性工具程序，方便用戶的使用和維護管理。管理服務程序大致有：編輯程序、連接裝配程序、測試診斷程序、網絡管理程序、檔案格式轉換程序、磁盤壓縮程序、備份程序。