數(shù)字革命計(jì)算文化計(jì)思維——奇妙的數(shù)字化與算2學(xué)問點(diǎn)1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制2信息的數(shù)字化6數(shù)據(jù)壓縮4數(shù)據(jù)安全3媒體信息的處理

5數(shù)據(jù)加密3數(shù)制

數(shù)制是人們利用符號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法。例如十進(jìn)制、二級(jí)制、十二進(jìn)制、六十進(jìn)制等。

十進(jìn)制數(shù)（如1024）由0，1，2……9十個(gè)基本數(shù)字符號(hào)組成。由個(gè)、十、百、千……等組成。1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制數(shù)制基本概念(1)數(shù)碼：數(shù)字符號(hào)。十進(jìn)制0~9稱為“數(shù)碼”。(2)基數(shù)：全部數(shù)碼的個(gè)數(shù)稱“基數(shù)”，十進(jìn)制的基數(shù)為10。(3)計(jì)數(shù)原則：進(jìn)位計(jì)數(shù)制。十進(jìn)制“逢十進(jìn)一”。(4)位權(quán)：數(shù)碼所處位置的計(jì)數(shù)單位為位權(quán)，位權(quán)的大小以基數(shù)為底。千103、百102、十101、個(gè)1004數(shù)制基本概念千百十個(gè)（103、102、101、100）8421（23、22、21、20）5數(shù)制十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制數(shù)字符號(hào)0~90,10~9,A,B,C,D,E,F基數(shù)10216位權(quán)10i

2i16i計(jì)算機(jī)中的數(shù)制計(jì)算機(jī)能夠干脆識(shí)別的只有二進(jìn)制數(shù)。這意味著它處理的數(shù)字、字符、圖形、圖像、聲音等信息，都是以1和0組成的二進(jìn)制編碼。在計(jì)算機(jī)中接受二進(jìn)制數(shù)是因?yàn)椋憾M(jìn)制數(shù)易于表示。電子元件的穩(wěn)定狀態(tài)如電路的通、斷或電平的高、低等，可以表達(dá)二進(jìn)制的1和0。二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)潔。簡(jiǎn)潔的運(yùn)算規(guī)則，使運(yùn)算器的運(yùn)算限制簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)。二進(jìn)制數(shù)適于邏輯運(yùn)算。二進(jìn)制數(shù)中只有1和0，可代表邏輯代數(shù)中的真和假。6計(jì)算機(jī)中的數(shù)制7二進(jìn)制是由18世紀(jì)德國(guó)數(shù)理哲學(xué)大師萊布尼茲發(fā)覺的，萊布尼茲認(rèn)為，0和1是兩個(gè)基本素?cái)?shù)，其進(jìn)位制就是二進(jìn)制，是世界上數(shù)學(xué)進(jìn)制中最先進(jìn)的。據(jù)說，萊布尼茲的科學(xué)發(fā)覺來自中國(guó)最早的經(jīng)典《易經(jīng)》中的八卦。計(jì)算機(jī)科學(xué)中常用的數(shù)制二進(jìn)制的不完備（位數(shù)太長(zhǎng)、不易識(shí)別、書寫麻煩）8在編寫計(jì)算機(jī)程序和書寫數(shù)據(jù)時(shí)，常常應(yīng)用到十進(jìn)制、十六進(jìn)制等，其目的是簡(jiǎn)化二進(jìn)制的數(shù)據(jù)表示。9數(shù)制轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)

方法：把二進(jìn)制數(shù)按位權(quán)形式綻開為多項(xiàng)式和的形式，求其最終的和，得到其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。

例：二進(jìn)制數(shù)1011.01轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)是多少？1011.01=1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2=11.2510數(shù)制轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)整數(shù)部分：接受除二取余法，逆序排列全部余數(shù)；小數(shù)部分：接受乘二取整，正序排列全部的整數(shù)。例：將十進(jìn)制數(shù)62.24轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)是多少？（注：小數(shù)部分保留3位）數(shù)制轉(zhuǎn)換11(62.00)10=(111110.000)2

數(shù)制轉(zhuǎn)換12(0.24)10=(0.00111)2

(62.24)10=(111110.00111)2

r進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制

方法：按位權(quán)綻開并求和。其中ai為第i位上的數(shù)碼，r為基數(shù)(an…a1a0.a-1…a-m)r=an×rn+…+a1×r1+a0×r0+a-1×r-1+…+a-m×r-m13十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為r進(jìn)制方法：整數(shù)部分：整數(shù)除以r，取余數(shù)，余數(shù)倒排序。小數(shù)部分：小數(shù)乘以r，取整數(shù)，整數(shù)正排序。

14進(jìn)制轉(zhuǎn)換的懷疑??！Q1：運(yùn)用計(jì)算機(jī)時(shí)，沒有進(jìn)行過二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，還是用的熟悉的十進(jìn)制，轉(zhuǎn)換了嗎？誰完成的？Q2：計(jì)算機(jī)專業(yè)人員為什么能很快地進(jìn)行二進(jìn)制和十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換？ 15計(jì)算機(jī)科學(xué)中常用的數(shù)制16比爾蓋茨的經(jīng)典解析8421（四位以內(nèi)的為例）9=？14=？0111=？1101=？計(jì)算機(jī)科學(xué)中常用的數(shù)制17Q：10是幾？182信息的數(shù)字化數(shù)值、文字、聲音、圖形圖像、動(dòng)畫和視頻等信息，在計(jì)算機(jī)中都是用二進(jìn)制來存儲(chǔ)和處理的。不同類型的信息在計(jì)算機(jī)中如何被轉(zhuǎn)換為0和1數(shù)字編碼的呢？在下面的內(nèi)容中，我們漸漸揭開答案。19數(shù)值數(shù)據(jù)的數(shù)字化位(bit)和字節(jié)(Byte)Q：一個(gè)bit表示的最大數(shù)是多少？Q：大數(shù)值怎么表示？010011008個(gè)位1個(gè)字節(jié)A：多個(gè)字節(jié)表示和存儲(chǔ)。短整型占2字節(jié)，范圍-32768—32767。長(zhǎng)整型占4字節(jié)，范圍-2147483648—2147483647浮點(diǎn)數(shù)占4字節(jié)，一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)a由兩個(gè)數(shù)m和e來表示：a=m×2^e。m是尾數(shù)、e是階碼可以在某個(gè)固定長(zhǎng)度的字節(jié)內(nèi)表示更大范圍的數(shù)20數(shù)值數(shù)據(jù)的數(shù)字化例：用八位二進(jìn)制表示十進(jìn)制數(shù)+76與-76。

(+76)10=(01001100)2(-76)10=(11001100)2

符號(hào)位 符號(hào)位

Q：數(shù)值數(shù)據(jù)正負(fù)之分，正負(fù)數(shù)怎么表示？A：最高位是符號(hào)位21數(shù)值數(shù)據(jù)的數(shù)字化ip138IP查詢(搜尋IP地址的地理位置)您的IP是：[61.161.168.45]來自：遼寧省沈陽市聯(lián)通Q：192.168.256.112是正確的IP地址碼？A：11111111=100000000-1=2^8-1=256-1=255IP地址安排給連接在Internet上的主機(jī)的一個(gè)32bit地址。Q：幾個(gè)字節(jié)？Q：IP地址是00001010000000000000000000000001表示的地址是什么？A：IP地址表示為“10.0.0.1”。

22字符數(shù)據(jù)的數(shù)字化ASCII碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼。ASCII碼由七位二進(jìn)制數(shù)組成。用一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)。包括：數(shù)碼0～9，26個(gè)大寫英文字母，26個(gè)小寫英文字母以及各種運(yùn)算符號(hào)、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)及限制字符等128個(gè)字符。運(yùn)用這些符號(hào)時(shí)，只要在ASCII碼表中找到符號(hào)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼，就實(shí)現(xiàn)了符號(hào)的數(shù)字化。例如，A→0100000165a→01100001970→0011000048字符數(shù)據(jù)的數(shù)字化Unicode碼Unicode碼定義了涵蓋世界上全部字符的字符集和編碼格式，是當(dāng)今軟件技術(shù)最重要的發(fā)展趨勢(shì)。優(yōu)勢(shì)：每個(gè)字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進(jìn)制編碼，即Unicode碼點(diǎn)。共有1,114,112個(gè)碼點(diǎn)。避開了不同編碼系統(tǒng)交叉運(yùn)用引起的差異。供應(yīng)運(yùn)用8位、16位和32位編碼單元的編碼格式，即為UTF-8、UTF-16、UTF-32。2324漢字的數(shù)字化漢字表示過程輸入碼：是用來將漢字輸入到計(jì)算機(jī)中的一組鍵盤符號(hào)。機(jī)器自動(dòng)識(shí)別語音識(shí)別

25漢字的數(shù)字化漢字表示過程國(guó)標(biāo)碼：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)總局1981年制定了中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2312--80《信息交換用漢字編碼字符集》。機(jī)內(nèi)碼：依據(jù)國(guó)標(biāo)碼的規(guī)定，每一個(gè)漢字都有了確定的二進(jìn)制代碼。兩個(gè)字節(jié)表示，每個(gè)字節(jié)高位定為1。26

漢字的數(shù)字化字形碼：是一種用點(diǎn)陣記錄漢字字形的編碼，是漢字的輸出形式。漢字按字形排列成點(diǎn)陣。常用的點(diǎn)陣有16×16、24×24、32×32或更大。27聲音的數(shù)字化聲音聲音是物體振動(dòng)產(chǎn)生，通過介質(zhì)傳播的一種連續(xù)的波，即聲波。按頻率分類：頻率低于20Hz的聲波稱為次聲波；頻率20Hz~20kHz的聲波稱為可聽波；頻率20kHz~1GHz的聲波稱為超聲波。

28聲音的數(shù)字化采樣：指每隔一個(gè)時(shí)間間隔在模擬聲音波形上取一個(gè)幅度值?？梢詫⒌玫降囊唤M離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)近似代替連續(xù)的聲波。每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)值用二進(jìn)制數(shù)記錄。29聲音的數(shù)字化采樣頻率：指聲音在錄制過程中，每秒鐘采樣的次數(shù)。單位為赫茲（Hz）。一般分為22.05KHz、44.1KHz、48KHz三個(gè)等級(jí)。22.05KHz：廣播的聲音品質(zhì)44.1KHz：CD的聲音品質(zhì)48KHz：更高標(biāo)準(zhǔn)30聲音的數(shù)字化采樣位數(shù)：每個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)表示范圍。一般分為8位、12位、16位三個(gè)等級(jí)。Q：計(jì)算機(jī)的錄音軟件錄制聲音時(shí)，進(jìn)行聲音采樣的功能部件是什么？A：聲卡，模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換31圖形圖像的數(shù)字化位圖圖像亦稱為點(diǎn)陣圖像，是由稱作像素的單個(gè)點(diǎn)組成的。當(dāng)放大位圖時(shí)，可以望見構(gòu)成整個(gè)圖像的多數(shù)單個(gè)顏色方塊。一個(gè)包含256種顏色的調(diào)色板，可以用一個(gè)字節(jié)即8位二進(jìn)制來記錄這些顏色信息。32圖形圖像的數(shù)字化矢量圖像是依據(jù)幾何特性來繪制圖形，矢量可以是一個(gè)點(diǎn)或一條線。矢量圖只能靠軟件生成。矢量圖它不受圖像辨別率的影響，可以隨意放大或縮小圖形而不會(huì)影響圖像的清晰度。圖像辨別率：指組成一幅圖像的像素密度的度量方法，圖像辨別率以像素/英寸表示。33視頻數(shù)據(jù)的數(shù)字化視頻的數(shù)字化指在確定時(shí)間內(nèi)以確定的速度對(duì)單幀視頻信號(hào)進(jìn)行捕獲和處理以生成數(shù)字信息的過程。34視頻數(shù)據(jù)的數(shù)字化視頻信息可以看成連續(xù)變換的多幅位圖圖像構(gòu)成。播放視頻信息，每秒需傳輸和處理24幅以上的圖像。視頻信息數(shù)字化后的存儲(chǔ)量相當(dāng)大，所以須要進(jìn)行壓縮處理。35視頻數(shù)據(jù)的數(shù)字化Q：DV還須要數(shù)字化嗎？A：數(shù)字?jǐn)z像機(jī)可以完成視頻的數(shù)字化過程，生成視頻的數(shù)字信息。須要做的只是將其導(dǎo)入計(jì)算機(jī)硬盤中。363媒體信息的處理運(yùn)用多媒體信息處理技術(shù)，計(jì)算機(jī)能綜合處理視頻、圖像、文字、聲音、數(shù)據(jù)等多種媒體信息，使它們集成為一個(gè)系統(tǒng)。37音頻信息的處理音頻文件格式數(shù)字音頻文件用來在計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)數(shù)字音頻。音頻文件有多種存儲(chǔ)格式。原則上不同的音頻格式須要不同的播放器，事實(shí)上現(xiàn)在的播放器大都可以支持多種格式。38音頻信息的處理常用音頻文件格式MIDI格式

WAV格式

MP3格式

RA、RAM格式

WMA格式

CDA格式

39音頻信息的處理音頻信息處理常用軟件

多軌錄音和音頻處理軟件音頻的拼接、合并特效處理40圖像信息的處理圖像文件格式圖像文件即依據(jù)確定的方式組織和存儲(chǔ)圖像信息。

41圖像信息的處理常用圖像文件格式BMP格式JPEG格式GIF格式PNG格式PSD格式42圖像信息的處理圖像信息處理常用軟件PhotoShop

著名的圖像處理軟件圖像編輯、修補(bǔ)、修飾改善色調(diào)效果合并圖像特效制作43視頻信息的處理常用視頻文件格式

本地視頻AVI格式MPEG格式3GP格式MP4格式

--(移動(dòng)終端）網(wǎng)絡(luò)流媒體視頻RM格式/RMVB格式MOV格式/MOV格式(QuickTime)ASF/WMV格式FLV/F4V格式44視頻信息的處理視頻信息處理常用軟件會(huì)聲會(huì)影是一款面對(duì)家庭用戶的視頻后期處理編輯軟件。支持不同格式的影音素材剪輯功能可以挑戰(zhàn)專業(yè)級(jí)軟件簡(jiǎn)潔易用、功能豐富，普及度高格式轉(zhuǎn)換

完成視頻、音頻、圖像等大多數(shù)文件格式的轉(zhuǎn)換，還可以為數(shù)字作品增加水印464數(shù)據(jù)平安兩方面的含義：數(shù)據(jù)本身的平安和保密

運(yùn)用平安技術(shù)、數(shù)據(jù)完整性技術(shù)等對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行愛護(hù)

防止數(shù)據(jù)的損壞和丟失

數(shù)據(jù)備份、異地容災(zāi)

數(shù)據(jù)平安47威逼數(shù)據(jù)平安的因素硬盤損壞

人為錯(cuò)誤

病毒

黑客威逼數(shù)據(jù)平安的因素48計(jì)算機(jī)病毒計(jì)算機(jī)病毒就是能夠侵入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)帶來故障的一種程序。病毒的主要來源惡作劇愛護(hù)軟件攻擊和摧毀系統(tǒng)意想不到的結(jié)果特性破壞性、寄生性、潛藏性、傳染性、可激活性計(jì)算機(jī)病毒和防范49計(jì)算機(jī)病毒的分類引導(dǎo)區(qū)型病毒文件型病毒宏病毒網(wǎng)絡(luò)蠕蟲病毒木馬病毒黑客病毒計(jì)算機(jī)病毒和防范計(jì)算機(jī)病毒的傳播途徑

可移動(dòng)光、磁介質(zhì)

網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)病毒的防范殺毒軟件50計(jì)算機(jī)病毒和防范51數(shù)據(jù)平安訪問技術(shù)訪問限制技術(shù)訪問限制技術(shù)可以通過登錄訪問限制、網(wǎng)絡(luò)權(quán)限限制、書目級(jí)限制和屬性限制等方式，保證網(wǎng)絡(luò)資源不受到非法或越權(quán)的訪問，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的愛護(hù)。常見實(shí)現(xiàn)形式登錄限制權(quán)限限制

52數(shù)據(jù)平安訪問技術(shù)防火墻技術(shù)設(shè)置在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)之間的一道屏障，以防止內(nèi)部網(wǎng)受到不行預(yù)料的、潛在破壞性的侵入。53數(shù)據(jù)平安訪問技術(shù)

防火墻的運(yùn)行機(jī)制一切未被允許的就是禁止的（平安,效率低）一切未被禁止的就是允許的（效率高，擔(dān)憂全）545數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)加密技術(shù)信息平安領(lǐng)域的核心技術(shù)，它的基本原理是通過變更數(shù)據(jù)原來的內(nèi)容和形式，將信息進(jìn)行偽裝。密碼算法在加密過程中，原來的數(shù)據(jù)信息稱為明文；加密以后的數(shù)據(jù)信息稱為密文。加密：明文密文解密：密文明文555數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)加密技術(shù)信息平安領(lǐng)域的核心技術(shù)，它的基本原理是通過變更數(shù)據(jù)原來的內(nèi)容和形式，將信息進(jìn)行偽裝。密碼算法明文和密文在加密過程中，原來的數(shù)據(jù)信息稱為明文；加密以后的數(shù)據(jù)信息稱為密文。加密：明文密文解密：密文明文密碼算法：加密算法+解密算法困難性、公開性密鑰密鑰

加密算法中的可變參數(shù)稱為密鑰。

加密算法公開，但密鑰是關(guān)鍵，是保密的。對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密

對(duì)稱加密：通信雙方共同約定一個(gè)相同的密鑰，即用于加密也用于解密。

非對(duì)稱加密：通信雙方都有一對(duì)密鑰，公共密鑰和私有密鑰。雙方公開各自的公共密鑰，用于加密；私有密鑰不公開，用于解密。5657凱撒密碼凱撒密碼：公元前50年例：明文：Systemmodels密文：Vbvwhpprghov加密方法：簡(jiǎn)潔代替明文：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ密文：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC58鑒別技術(shù)鑒別技術(shù)保證新型的完整性和用戶身份的真實(shí)性的技術(shù)數(shù)字簽名一種以對(duì)整個(gè)文件進(jìn)行加密為基礎(chǔ)，確保信息的有效性，并可以實(shí)現(xiàn)身份鑒別的技術(shù)。

59數(shù)字簽名數(shù)字簽名的特點(diǎn)簽名是可以被確認(rèn)的；簽名是不行否認(rèn)的；簽名是無法偽造的；簽名是無法復(fù)制的；簽名是無法篡改的。60數(shù)字簽名生成報(bào)文摘要利用函數(shù)公式，將明文信息轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)短的字符串，生成報(bào)文摘要。生成數(shù)字簽名用戶再用私有密鑰對(duì)報(bào)文摘要進(jìn)行加密，則生成用戶的數(shù)字簽名。61數(shù)字水印技術(shù)數(shù)字水印技術(shù)指把特定的信息嵌入數(shù)字作品中，數(shù)字作品可以是音頻、圖片或是影片等。數(shù)字水印可分為出現(xiàn)式和隱藏式出現(xiàn)式水?。嚎梢员煌姷乃。渌男畔⒖稍谟^看圖片或影片時(shí)同時(shí)被望見。隱藏式水印：以隱藏的方式將水印數(shù)據(jù)加入音頻、圖片或影片中，一般狀況下無法望見。62認(rèn)證技術(shù)認(rèn)證技術(shù)即數(shù)字證書技術(shù)，數(shù)字證書是由認(rèn)證中心頒發(fā)、管理和確認(rèn)的。認(rèn)證中心是一個(gè)受到普遍信任的第三方特地機(jī)構(gòu)。認(rèn)證中心的主要功能有：接受注冊(cè)申請(qǐng)、批準(zhǔn)或拒絕懇求、頒發(fā)證書。認(rèn)證中心接受用戶申請(qǐng)，驗(yàn)證用戶的有效身份之后，向用戶頒發(fā)一個(gè)經(jīng)過認(rèn)證的數(shù)字證書。

63數(shù)字證書數(shù)字證書就是一系列數(shù)據(jù)，記錄了用戶的公開密鑰和身份信息，是網(wǎng)絡(luò)通信各方的身份證明。主要內(nèi)容有：用戶的身份信息（姓名、身份證號(hào)、地址等）；證書的序列號(hào)；證書的類別；證書的有效期；證書全部人的公開密鑰；證書發(fā)布機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)簽名和身份等。

646數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)壓縮依據(jù)特定的編碼機(jī)制，用編碼少的數(shù)據(jù)位表示原有信息的過程。數(shù)據(jù)壓縮的目標(biāo)不丟失信息削減存儲(chǔ)空間提高傳輸、存儲(chǔ)和處理效率65數(shù)據(jù)壓縮基礎(chǔ)數(shù)據(jù)壓縮的信息論基礎(chǔ)

從信息的角度來看，壓縮就是去除掉信息中的冗余，即去除掉確定的或可推知的信息，而保留不確定的信息，用一種更接近信息本質(zhì)的描述來代替原有的冗余的描述。數(shù)據(jù)壓縮的條件空間冗余（圖像）時(shí)間冗余（視頻）66數(shù)據(jù)解壓縮解壓縮解壓縮是數(shù)據(jù)壓縮的逆過程，將一個(gè)通過軟件壓縮的文檔、文件等復(fù)原或近似復(fù)原到壓縮之前的狀態(tài)。數(shù)據(jù)壓縮可以由硬件實(shí)現(xiàn)或軟件來實(shí)現(xiàn)，也可以軟、硬件相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)。運(yùn)用最普遍的是WinRAR、Winzip壓縮軟件。67數(shù)據(jù)壓縮類型無損壓縮不會(huì)產(chǎn)生失真，壓縮數(shù)據(jù)解壓后與原始數(shù)據(jù)一模一樣，常用于文檔的壓縮。壓縮比例低，通常在2:1----5:1。有損壓縮允許確定程度的失真，壓縮數(shù)據(jù)解壓后與原始數(shù)據(jù)不完全一樣，常用于圖像、視頻、音頻等的壓縮。壓縮比例高，通常在100:1----200:1。68文本數(shù)據(jù)壓縮自適應(yīng)式替換壓縮技術(shù)掃描整個(gè)文本并且找尋兩個(gè)或多個(gè)字節(jié)組成的模式。一旦發(fā)覺一個(gè)新的模式，會(huì)用文件中其他地方?jīng)]有用過的字節(jié)來代替這個(gè)模式。例:文本“theraini