資源簡介

高一信息技術知識要點
必修一 第一單元
相關課程標準：
1.在具體感知數據與信息的基礎上，描述數據與信息的特征，知道數據基本方式。
2.在運用數字化工具的學習活動中，理解數據、信息與知識的相互關系，認識數據對人們日常生活的影響。
3.針對具體學習任務，體驗數字化學習過程，感受利用數字化工具和資源的優勢。
學習目標：
1.通過具體實例，感知數據與信息，描述數據與信息的特征。
2.理解數據、信息與知識的關系，認識數據對人們日常生活的影響。
3.知道數值、文本、聲音、圖像等各類型數據的基本編碼方式。
知識要點：
一、數據、信息與知識：
㈠數據的概念：
數據是對客觀事物屬性的描述，是記錄下來的某種可以識別的符號。
在計算機科學中，數據是指所有能輸入到計算機中并能被計算機程序處理的符號的總稱。
㈡信息的概念：
信息是數據中所包含的意義，是對數據進行加工的結果。
把數據有組織、有規律地采集在一起就形成了信息。數據一方面承載著信息，另一方面也產生著信息。
補充：
信息概念提出的三個典型人物：
信息學奠基人：香農
控制論奠基人：維納
中國信息學專家：鐘義信
㈢知識的概念：
知識是人們在改造世界的實踐活動中所獲得的可用于指導實踐的認識、規律和經驗，是歸納提煉出來的有價值的信息。
㈣數據與信息的不同特征：
1.數據的載體性與信息的依附性；
2.數據的孤立性與信息的聯系性；
3.數據的客觀性與信息的主觀性。
㈤數據與信息的共同特征：
1.普遍性；
2.可處理性；
3.傳遞性與共享性；
4.價值相對性與時效性。
㈥數據、信息與知識的關系：
從數據到信息，再到知識，是一個從低級到高級的認知過程。
數據是信息和知識的來源。無論信息還是知識，都來自于數據，都是來自于數據，都是以數據為載體而存在的。
信息是經過加工的數據，知識是經過人類歸納整理和反復驗證后沉淀下來而呈現的規律。相應的知識又是加工數據、提煉信息的基礎，能幫助人們理解信息。
數據、信息與知識之間不存在絕對的界限，三者有著千絲萬縷的聯系。
㈦數據的基本方式：
數據的基本方式有：數值型數據（數字）、非數值型數據（文本、聲音、圖形、圖像、視頻、動畫、符號等）。
㈧大數據的概念：
大數據是指無法在可承受的時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合。
㈨大數據的特征：
1.數據量；
2.處理速度；
3.多樣性；
4.真實性。
二、編碼：
㈠編碼：
編碼是指用預先規定的方法將文字、數字或其他對象轉換成規定的符號組合，或將信息、數據轉換為規定的脈沖電信號。
在計算機中，編碼一般是指用預先規定的方法將數字、文字、圖像、聲音、視頻等對象編成二進制代碼的過程。
㈡數值數據編碼：
1.常用數制：
十進制是生活中常用的數制，二進制是計算技術中廣泛采用的數制，計算技術中常用的數制還有八進制和十六進制。R進制中的進位規則為逢R進1。
二進制數由0、1兩個數組成。
八進制數由0、1、2、3、4、5、6、7八個數組成。
十進制數由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十個數組成。
十六進制數由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A（10）、B（11）、C（12）、D（13）、E（14）、F（15）十六個數組成。
2.N進制、十進制相互轉換：
十進制數轉換為二進制數：
整數部分：除2反向取余。
小數部分：乘2正向取整。
二進制數轉換為十進制數：
按權展開，相加求和。
整數部分從個位數開始從20依次到2N-1，小數部分從2-1到2-M。
十進制數轉換為八進制數：
整數部分：除8反向取余。
小數部分：乘8正向取整。
八進制數轉換為十進制數：
按權展開，相加求和。
整數部分從個位數開始從80依次到8N-1，小數部分從8-1到8-M。
十進制數轉換為十六進制數：
整數部分：除16反向取余。
小數部分：乘16正向取整。
十六進制數轉換為十進制數：
按權展開，相加求和。
整數部分從個位數開始從160依次到16N-1，小數部分從16-1到16-M。
3.二進制數的原碼、反碼、補碼：
原碼：
正數：符號位（0）+數字部分（如果原數不足n-1位，在高位補0。）
負數：符號位（1）+數字部分（如果原數不足n-1位，在高位補0。）
反碼：
正數：同原碼。
負數：在原碼的基礎上，符號位不變，其余各位取反。
補碼：
正數：同原碼。
負數：在反碼的基礎上+1。
例：
原碼 反碼 補碼
+1 0000 0001 0000 0001 0000 0001
-1 1000 0001 1111 1110 1111 1111
㈢文本數據編碼：
1.西文字符的編碼：
應用最廣泛的西文字符編碼方案是ASCII碼。
ASCII碼分為標準ASCII碼和擴展ASCII碼。
標準ASCII碼使用7位二進制位來表示西文字符。擴展ASCII用8個二進制位來表示字符，第8位用于確定附加的128個特殊符號字符、外來語字母和圖形符號。
2.漢字的編碼：
漢字編碼方案為GB2312-1980，又稱為國標碼。
漢字編碼在計算機內的表示在國標碼基礎上稍做改動，將每個字節的最高位設為1，稱為機內碼。機內碼是用最高位均為1的2個字節表示一個漢字，是計算機內部存儲、處理漢字所使用的統一編碼。
3.Unicode：
Unicode是國際組織制定的可以容納世界上所有文字和符號的字符編碼方案。一般用2個字節表示一個字符（非常偏僻的字符用4個字符），實現方式有UTF-8、UTF-16、UTF-32等。
㈣聲音數字化：
聲音數字化的過程包括采樣、量化、編碼三個步驟。
1.采樣：
聲音的采樣是指每隔一段時間在模擬聲音信號的波形上取一個幅度值。計算機每秒鐘在模擬聲音信號的波形上采樣的次數稱為采樣頻率。采樣頻率越高，對聲音信號波形的表示越精確，聲音的保真度越高。
2.量化：
聲音的量化是用二進制數表示采樣所得到的幅度值的過程。量化位數越多，數字化精度越高，聲音就越保真。
3.編碼：
一般情況下，未經壓縮的音頻文件的數據量可以按如下方法計算：
數據量（B）=數據率×持續時間
=（采樣頻率×量化位數×聲道數）÷8×持續時間
㈤圖像數字化：
圖像數字化的過程包含采樣、量化、編碼三個步驟。
1.采樣：
圖像的采樣是按一定的空間間隔自左到右、自上而下提取畫面信息，將一幅連續的模擬圖像在空間上轉換成若干個離散的像素點，一幅圖像所包含的橫向和縱向的像素點的數目稱為圖像分辨率。圖像分辨率越高，采樣的精度就越高，數字化后的圖像越清晰，同時圖像所占的存儲空間也越大。
2.量化：
圖像的量化是將采樣得到的每個像素點的顏色或亮度用若干位二進制數表示出來。
黑白圖像每個像素點只需1個二進制位即可表示；256級灰度圖像每個像素點需要用8個二進制位來表示；24位真彩色的RGB圖像，其三原色紅、綠、藍的每種光的強度被分成256個級別，各需要8個二進制位來表示，共需要用24個二進制位來表示。記錄每個像素點的顏色或亮度所需的二進制位數，稱為顏色深度（也稱色彩位數）。顏色深度越大，顯示的圖像色彩越豐富，畫面越自然、逼真，但在圖像分辨率相同的情況下，顏色深度越大，圖像所占的存儲空間也越大。
由縱橫排列的像素點組成的圖像稱為位圖（又稱點陣圖），質量主要由圖像分辨率和顏色深度決定。
未經壓縮的位圖圖像的數據量（B）=圖像分辨率×顏色深度÷8。
3.編碼：
圖像的編碼就是按照一定的格式將位圖上各個像素點的量化數據記錄下來的過程。編碼時一般采用數據壓縮技術進行壓縮和還原處理，不同的編碼方法形成了不同格式的圖像文件，如BMP格式、JPEG格式等。
補充：
1.計算機存儲容量相關內容：
最小單位：位（b）
最基本單位：字節（B）
1B=8b
1KB（千字節）=1024B
1MB（兆字節）=1024KB
1GB（吉字節）=1024MB
1TB（特字節）=1024GB
2.二進制與十六進制之間的相互轉換：
⑴十六進制數轉換為二進制數：
一個十六進制數直接轉換為四個二進制數，然后直接連接。
十六進制數 0 1 2 3 4 5 6 7
二進制數 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
十六進制數 8 9 A B C D E F
二進制數 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
⑵二進制數轉換為十六進制數：
從二進制數最低位開始，每四位為一組，分別轉換為十六進制數。
0011 0001 1101 0001 1101 對照上表轉換，最高一組不足四位補零。

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