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高一信息技术知识要点
必修一 第一单元
相关课程标准：
1.在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征，知道数据基本方式。
2.在运用数字化工具的学习活动中，理解数据、信息与知识的相互关系，认识数据对人们日常生活的影响。
3.针对具体学习任务，体验数字化学习过程，感受利用数字化工具和资源的优势。
学习目标：
1.通过具体实例，感知数据与信息，描述数据与信息的特征。
2.理解数据、信息与知识的关系，认识数据对人们日常生活的影响。
3.知道数值、文本、声音、图像等各类型数据的基本编码方式。
知识要点：
一、数据、信息与知识：
㈠数据的概念：
数据是对客观事物属性的描述，是记录下来的某种可以识别的符号。
在计算机科学中，数据是指所有能输入到计算机中并能被计算机程序处理的符号的总称。
㈡信息的概念：
信息是数据中所包含的意义，是对数据进行加工的结果。
把数据有组织、有规律地采集在一起就形成了信息。数据一方面承载着信息，另一方面也产生着信息。
补充：
信息概念提出的三个典型人物：
信息学奠基人：香农
控制论奠基人：维纳
中国信息学专家：钟义信
㈢知识的概念：
知识是人们在改造世界的实践活动中所获得的可用于指导实践的认识、规律和经验，是归纳提炼出来的有价值的信息。
㈣数据与信息的不同特征：
1.数据的载体性与信息的依附性；
2.数据的孤立性与信息的联系性；
3.数据的客观性与信息的主观性。
㈤数据与信息的共同特征：
1.普遍性；
2.可处理性；
3.传递性与共享性；
4.价值相对性与时效性。
㈥数据、信息与知识的关系：
从数据到信息，再到知识，是一个从低级到高级的认知过程。
数据是信息和知识的来源。无论信息还是知识，都来自于数据，都是来自于数据，都是以数据为载体而存在的。
信息是经过加工的数据，知识是经过人类归纳整理和反复验证后沉淀下来而呈现的规律。相应的知识又是加工数据、提炼信息的基础，能帮助人们理解信息。
数据、信息与知识之间不存在绝对的界限，三者有着千丝万缕的联系。
㈦数据的基本方式：
数据的基本方式有：数值型数据（数字）、非数值型数据（文本、声音、图形、图像、视频、动画、符号等）。
㈧大数据的概念：
大数据是指无法在可承受的时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合。
㈨大数据的特征：
1.数据量；
2.处理速度；
3.多样性；
4.真实性。
二、编码：
㈠编码：
编码是指用预先规定的方法将文字、数字或其他对象转换成规定的符号组合，或将信息、数据转换为规定的脉冲电信号。
在计算机中，编码一般是指用预先规定的方法将数字、文字、图像、声音、视频等对象编成二进制代码的过程。
㈡数值数据编码：
1.常用数制：
十进制是生活中常用的数制，二进制是计算技术中广泛采用的数制，计算技术中常用的数制还有八进制和十六进制。R进制中的进位规则为逢R进1。
二进制数由0、1两个数组成。
八进制数由0、1、2、3、4、5、6、7八个数组成。
十进制数由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数组成。
十六进制数由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A（10）、B（11）、C（12）、D（13）、E（14）、F（15）十六个数组成。
2.N进制、十进制相互转换：
十进制数转换为二进制数：
整数部分：除2反向取余。
小数部分：乘2正向取整。
二进制数转换为十进制数：
按权展开，相加求和。
整数部分从个位数开始从20依次到2N-1，小数部分从2-1到2-M。
十进制数转换为八进制数：
整数部分：除8反向取余。
小数部分：乘8正向取整。
八进制数转换为十进制数：
按权展开，相加求和。
整数部分从个位数开始从80依次到8N-1，小数部分从8-1到8-M。
十进制数转换为十六进制数：
整数部分：除16反向取余。
小数部分：乘16正向取整。
十六进制数转换为十进制数：
按权展开，相加求和。
整数部分从个位数开始从160依次到16N-1，小数部分从16-1到16-M。
3.二进制数的原码、反码、补码：
原码：
正数：符号位（0）+数字部分（如果原数不足n-1位，在高位补0。）
负数：符号位（1）+数字部分（如果原数不足n-1位，在高位补0。）
反码：
正数：同原码。
负数：在原码的基础上，符号位不变，其余各位取反。
补码：
正数：同原码。
负数：在反码的基础上+1。
例：
原码 反码 补码
+1 0000 0001 0000 0001 0000 0001
-1 1000 0001 1111 1110 1111 1111
㈢文本数据编码：
1.西文字符的编码：
应用最广泛的西文字符编码方案是ASCII码。
ASCII码分为标准ASCII码和扩展ASCII码。
标准ASCII码使用7位二进制位来表示西文字符。扩展ASCII用8个二进制位来表示字符，第8位用于确定附加的128个特殊符号字符、外来语字母和图形符号。
2.汉字的编码：
汉字编码方案为GB2312-1980，又称为国标码。
汉字编码在计算机内的表示在国标码基础上稍做改动，将每个字节的最高位设为1，称为机内码。机内码是用最高位均为1的2个字节表示一个汉字，是计算机内部存储、处理汉字所使用的统一编码。
3.Unicode：
Unicode是国际组织制定的可以容纳世界上所有文字和符号的字符编码方案。一般用2个字节表示一个字符（非常偏僻的字符用4个字符），实现方式有UTF-8、UTF-16、UTF-32等。
㈣声音数字化：
声音数字化的过程包括采样、量化、编码三个步骤。
1.采样：
声音的采样是指每隔一段时间在模拟声音信号的波形上取一个幅度值。计算机每秒钟在模拟声音信号的波形上采样的次数称为采样频率。采样频率越高，对声音信号波形的表示越精确，声音的保真度越高。
2.量化：
声音的量化是用二进制数表示采样所得到的幅度值的过程。量化位数越多，数字化精度越高，声音就越保真。
3.编码：
一般情况下，未经压缩的音频文件的数据量可以按如下方法计算：
数据量（B）=数据率×持续时间
=（采样频率×量化位数×声道数）÷8×持续时间
㈤图像数字化：
图像数字化的过程包含采样、量化、编码三个步骤。
1.采样：
图像的采样是按一定的空间间隔自左到右、自上而下提取画面信息，将一幅连续的模拟图像在空间上转换成若干个离散的像素点，一幅图像所包含的横向和纵向的像素点的数目称为图像分辨率。图像分辨率越高，采样的精度就越高，数字化后的图像越清晰，同时图像所占的存储空间也越大。
2.量化：
图像的量化是将采样得到的每个像素点的颜色或亮度用若干位二进制数表示出来。
黑白图像每个像素点只需1个二进制位即可表示；256级灰度图像每个像素点需要用8个二进制位来表示；24位真彩色的RGB图像，其三原色红、绿、蓝的每种光的强度被分成256个级别，各需要8个二进制位来表示，共需要用24个二进制位来表示。记录每个像素点的颜色或亮度所需的二进制位数，称为颜色深度（也称色彩位数）。颜色深度越大，显示的图像色彩越丰富，画面越自然、逼真，但在图像分辨率相同的情况下，颜色深度越大，图像所占的存储空间也越大。
由纵横排列的像素点组成的图像称为位图（又称点阵图），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量（B）=图像分辨率×颜色深度÷8。
3.编码：
图像的编码就是按照一定的格式将位图上各个像素点的量化数据记录下来的过程。编码时一般采用数据压缩技术进行压缩和还原处理，不同的编码方法形成了不同格式的图像文件，如BMP格式、JPEG格式等。
补充：
1.计算机存储容量相关内容：
最小单位：位（b）
最基本单位：字节（B）
1B=8b
1KB（千字节）=1024B
1MB（兆字节）=1024KB
1GB（吉字节）=1024MB
1TB（特字节）=1024GB
2.二进制与十六进制之间的相互转换：
⑴十六进制数转换为二进制数：
一个十六进制数直接转换为四个二进制数，然后直接连接。
十六进制数 0 1 2 3 4 5 6 7
二进制数 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
十六进制数 8 9 A B C D E F
二进制数 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
⑵二进制数转换为十六进制数：
从二进制数最低位开始，每四位为一组，分别转换为十六进制数。
0011 0001 1101 0001 1101 对照上表转换，最高一组不足四位补零。

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