信息技术 必修一 第一章 知识梳理

文字稿：

 ● 第一章 数据与大数据

● 第一节 数据、信息与知识

● 一、感知数据

● 1、数据的概念

● 数据是对事物描述的记录

● 数据的表现形式多种多样

● 数据是可加工、可处理的

● 2、数据的价值

● 数字图书馆

● 学校餐饮管理

● 教学实验

● 道路检修过程……

● 二、认识信息

● 1、信息的概念

● 信息学奠基人：克劳德 · 艾尔伍德 · 香农 ，他认为：“信息是能够用来消除不确定性的东西”

● 信息表示的是 事物之间的相互关系，它可以通过数字、字符、图像、声音和视频等载体进行传播 。

● 2、信息的特征

● （1）信息可以传播和存储

● 信息的传播和存储需要依附于一定的载体

● 承载信息的数字、字符、图像、声音和视频等可称为信息的载体

● （2）信息的价值是相对的

● 同一条信息对于不同的持有者具有不同的价值

● 信息的价值也取决于信息接收者对信息的理解、认知和应用能力

● （3）信息可以被共享

● （4）信息具有时效性

● 信息往往反映了事物在某个特定时间的状态，信息的时效会随着时间的推移而变化

● 3、合理应用信息

● （1）敏锐感知周围世界，正确获取信息

● 要能敏锐地感知到变化的信息，依据信息的变化做出相应决策

● （2）具备信息辨别能力，有效甄别信息

● （3）遵守信息安全法规，负责任地使用信息

● 2017年6月，我国正式施行《中华人民共和国网络安全法》，其中，第十二条要求“任何个人和组织不得利用网络从事编造、传播虚假信息扰乱经济秩序和社会秩序，以及侵害他人名誉、隐私、知识产权和其他合法利益等活动”

● 三、学习知识

● 1、数据、信息与知识的关系

● 数据是描述事物的记录，能够承载信息，因此人们可以在处理数据的过程中获得信息

● 信息表示的是事物间的相互关系，通过分析数据可以发现其中包含的关系

● 知识

● 一般知识

● 在日常生活和工作中，人们所获得的认识和经验的总和

● 科学知识

● 人们对信息的科学组织

● 2、体验数字化学习

● 互联网环境下的远程学习

● 虚拟现实技术的应用

● 大数据与人工智能技术在教育中的应用

● 第二节 数字化与编码

● 一、进位计数制及其转换

● 1、进位计数制

● 数码

● 表示某种进位计数制的一组符号

● 基数

● 所使用的数码个数

● 位权

● 数码在不同数位上的倍率值

● 十进制数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 基数：10 第n位位权：10的（n-1）次方

● 二进制数码：0、1 基数：2 第n位位权：2的（n-1）次方

● 十六进制数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F 基数：16 第n位位权：16的（n-1）次方

●  表示：

● 可用（S）я表示，其中S为具体的数码，下标я（R）是改进位计数制的基数，例如（102A）₁₆和（1011）₂

● 如1011B中B为二进制的特定字母，102或102D中D为十进制的特定字母，102AH中H为十六进制的特定字母

● 2、不同进位计数制的相互转换

● 十进制转换为二进制

● 除以2反向取余

● 举例：（11）₁₀=（1011）₂

● 11         余数

● 5         1

●            ↑ 低位

● 2         1

●            |

● 1         0

●            |

● 0         1

●            |  高位

● 二进制转换为十进制

● 将每位二进制数和该位的位权相乘再求和（按权展开）

● 举例：（1011）₂=1*2³+0*2²+1*2¹+1*2⁰=8+0+2+1=（11）₁₀

● 二进制转换为十六进制

● 把二进制数从低位到高位按4位1组划分，每组用一位十六进制数表示，不足4位二进制数，高位用“0”补齐

● 举例：（1011011）₂=（5B）₁₆

● 1011011

● 0101

● 5

● 1011

● B

● 十六进制转换为二进制

● 将每一位十六进制数转换为4进制数，不足4位二进制数，高位用“0”补齐

● 举例：（A3）₁₆=（10100011）₂

● A

● 1010

● 3

● 0011

● 3、数据的存储单位

● 1Byte（B）（字节）=8bit（比特）

● 1KB=1024B

● 1MB=1024KB

● 1GB=1024MB

● 1TB=1024GB

● 1PB=1024TB

● 1EB=1024PB

● 二、数字化

● 数字化是计算机处理信息的基础，将现实世界中各种各样的信息用二进制数来表示的过程就是信息的数字化

● 1、模拟信号和数字信号

● 模拟量

● 连续变化的物理量

● 如温度、速度等

● 模拟量是连续的

● 如水银温度计中的水银汞柱伸缩是连续变化的，反映的是模拟量

● 以模拟信号形式传递

● 如声音的数字化中，麦克风能够将声波的振动转化为电信号，这是一种模拟信号

● 数字量

● 数字化可将模拟量转换为数字量

● 数字量是离散的

● 如数字温度计显示的数字是离散的，反映的是数字量

● 以数字信号的形式传递

● 再经过模数转换设备（如声卡等）的处理后，可以转换为计算机内部能够处理的数字信号

● 2、模拟信号的数字化过程

● “数字化”三大进程（模拟信号转换为数字信号）

● 采样

● 每秒的采样次数称作采样频率，单位用赫兹（Hz）表示

● 量化

● 把采样的值用二进制数值表示出来

● 编码

● 对二进制数值进行编码，形成一系列二进制代码，供计算机进行识别、存储和加工

● 三、编码

● 编码是为了方便信息的存储、检索和使用而规定的符号系统

● 1、字符编码

● （1）ASCII码

● 标准的ASCII码（美国信息交换标准码）为7位二进制编码，存储时占用一个字节，最高位为0（即8位二进制编码），如字符“A”的ASCII码编码为1000001，而存储时为01000001。

● 标准的ASCII字符集定义了128个字符，其中包括：

● 95个可打印字符

● 10个阿拉伯数字（“0”~“9”）

● 26个大写英文字母（“A”~“Z”）

● 26个小写英文字母（“a”~“z”）

● 33个符号

● 33个控制字符

● （2）汉字编码

● （3）Unicode字符集和编码方案

● 2、声音编码

● 声音的采样

● 采样间隔时间越短，采样频率就越高，单位时间内得到的样本数据就越多，对声音的模拟信号的表示就越精确，声音的保真度就越高

● 声音的量化

● 划分的等级越多，量化的位数就越多，量化精度就越高，采样结果近似到某个等级时产生的误差就越小，音质就越有保证

● 过程：首先将幅度值范围划分为2的n次方个等级，每个等级对应一个幅度值，然后将采样得到的各个幅度值按一定的规则近似到某个等级，并用n位二进制数表示这些值。此处n为量化位数。

● 对所获得的二进制数进行编码

● 未经压缩的音频文件的数据存储量计算：

● 数据存储量=采样频率*量化位数*声道数÷8*持续秒数（字节）

● 通常，未经压缩的数字音乐会被保存为WAV文件格式

● 3、图像编码

● 图像的采样

● 按一定的空间间隔从左到右、自上而下提取画面信息，将图像在空间上转换成若干个像素点，每个像素点呈现不同的颜色

● 水平方向上的像素数量乘以垂直方向上的像素数量称为图像分辨率

● 图像的量化

● 用若干位二进制数表示采样得到的每个像素点的颜色

● 记录每个像素点的颜色所需的二进制数的位数，称为颜色深度（位深度），对于一幅图像来说，颜色深度决定了该图像中像素可以使用的最多颜色的量。

● 位图

● 由纵横排列的像素点组成的图像

● 位图的质量主要由图像分辨率和颜色深度决定

● 未经压缩的位图图像的数据存储量计算：

● 数据存储量=图像分辨率*颜色深度÷8（字节）

● 通常，未经压缩的位图图像会被保存为BMP文件格式

● 4、数据压缩

● 无损压缩

● 格式：winRAR、winRAR ZIP

● 有损压缩

● 图像数据压缩格式

● JPEG

● 音频数据压缩格式

● MP3

● 视频数据压缩格式

● MPEG

● 第三节 大数据及其作用与价值

● 一、理解大数据（背诵小标题）

● 1、数据规模大

● 2、数据类型多

● 3、处理速度快

● 4、价值密度低

● 二、大数据处理过程（背诵小标题）

● 1、数据采集

● 2、数据预处理

● 3、数据分析

● 4、数据挖掘应用

● 三、大数据的作用及社会影响

● 1、大数据的作用

● 大数据可以反映社会现象

● 大数据可以预测发展趋势

● 大数据可以指导决策的制定

● 2、大数据对社会发展的影响

● 大数据技术优化社会管理模式

● 大数据技术创新提升服务质量

● 大数据技术成为科学研究的新途径

使用软件：幕布 & B站

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