计算机导论总结

前言

经过两节课计算机导论课程的学习，我对于信息与计算机有了全新的认识，为此，我特意写下了这篇博客。

第一章 信息与计算机

1.1 信息

1.1.1 信息的定义

信心的定义大致可以分成下面5种：
1.维纳的信息定义
维纳是美国数学家、控制论奠基人，他首先将“信息”上升到“最基本的概念”的位置，“信息是信息，不是物质，也不是能量”。后来又称“信息是人们在适应外部世界并使这种适应反作用于外部的过程中，同外部世界进行互相交换的内容的名称”。
2.信息是差异类的定义
3.钟义信的信息定义
北京邮电大学钟义信教授分别从本体论和认识论层次上提出了信息定义体系。其中，本体论层次的信息是指事物运动的状态及其变化方式的自我表述。认识论层次的信息是指认识主体所感知或表述的事物运动的状态和方式。可从不同角度得到以下各种信息的概念。
1）语法信息
2）语义信息
3）语用信息
4）先验信息
5）实得信息
6）实在信息
4.香农的信息定义
若用一个以经典集合论为基础的概率模型来描述事物状态，则信息就是用来消除不确定性的东西，或信息是事物运动状态或存在方式的不确定性描述。
5.种加属差定义
种加属差定义亦称“真实定义”、“实质定义”或“事物定义”。定义项由被定义概念的邻近的种概念和表示被定义概念属差的概念所组成。其公式为：
被定义概念（属概念） = 邻近的种概念 + 属差

1.1.2 信息的种类

1.根据产生信息的物体的性质
①自然信息 ②生物信息 ③机器信息 ④社会信息 等
2.按照人类活动领域
①科技信息 ②经济信息 ③政治信息 ④军事信息 ⑤文化信息 等
3.按照信息所依据的载体
①文献信息 ②口头信息 ③电子信息 ④生物信息 等
4.按照携带信息的信号性质
①连续信息 ②半连续信息 ③离散信息
5.按照信息所起的作用
①无用信息 ②有用信息 ③干扰信息

1.1.3 信息的度量

一条信息的信息量大小和它的不确定性有直接的关系。
但由于不确定性的大小能够度量，因此，信息是可以度量的。
信息论的基本假设如下:
①信息是可以用一组符号来编码的。
②信息的产生和传输是可以用概率论和随机过程来描述的。
③从概率角度看，同样的信息包含同样的信息量。
自信息量是指一个事件本身所包含的信息量，它是由时间的不确定性所决定的。即是对单个事件不确定性的度量。

1.2计算机信息处理

1.2.1 位模式的信息表示

位模式：计算机外部的各种不同类型的数据在进行转换后存入计算机，并在从计算机输出时再还原回来时的统一的数据格式。
信息形态的表示分为以下5种：
1.文本表示
文本格式的信息常用编码的方法来表示，文本中每个不同的符号被指定为一个唯一的位模式。因此，文本就被表示成一个长的位串，其中相应的位模式代表了原文中相应的符号。
英文一般采用ASCⅡ编码、Unicode编码等，而中文大多采用与前者兼容的GB 2312——1980编码。
2.数值的表示
即用数值来表示记录的信息，最常见的就是进制型数值，比如二进制等。
3.音频的表示
4.图像的表示
计算机处理图像有两种方式：矢量图和位图，它们都是以一系列位模式存储的。
5.视频的表示

1.2.2 计算机的信息处理过程

由图我们大概可以了解计算机处理信息的过程，信息处理就是对信息进行接受、存储、转化、传输和发布等。
①信息接收包括信息感知、信息测量、信息识别、信息获取以及信息输入等。
②存储就是计算机把收到的信息和处理中的信息进行缓存、保存、备份等处理。
③信息的转化就是计算机根据需求将信息进行处理的过程。
④信息传输是计算机把信息传送到另一个位置。
⑤发布就是把信息通过图像、数据等展示出来。

1.4 图灵机

图灵机作为计算机行业的一个历史性的创造，极大地推动了计算机行业的发展。其创造者图灵在计算机行业的地位，从图灵奖就可见一斑。图灵奖被公认为计算机行业的最高奖项。
那么图灵机到底是什么东西呢？为什么要创造图灵机呢？
首先，图灵机的基本思想就是用机器模拟人们进行数学运算的过程。为了解决这个问题，图灵展开了大量的猜想，经过不断地推演，图灵机终于被创造出来。
图灵机主要由3部分组成：一条无限长的纸带TAPE，一个读写头HEAD，一个控制器。
①纸带TAPE被划分成一个接一个的小格子，各自从左到右依次被编号为0，1，2……且纸带可以向左右两端无限伸展，以保证可以有足够的潜力读入全部记录。
②读写头HEAD可在纸带上左右移动，能读或者改变当前格子的符号。
③控制器控制读写头的工作，包括一套控制规则集合和一个状态寄存器。图灵机所有可能的状态的是有限的，且有一个特殊的状态，称停机状态。
注：虽然每个部分都是有限的，但它有潜在的无限长的纸带，可能记录全部记录信息。显然这是一个理想的设备。

总结

信息作为一个必不可少的事物，几乎存在于任何角落。但有些信息是人类难以处理的，为此，人类经过多年的探索研究，创造出了计算机，创造了计算机科学。它们能够很好地处理许多复杂信息，服务于人类的生产生活。计算机行业的前辈努力创造了如今的计算机科学行业的繁荣面貌，对于我们这些即将进入行业的新人来说，我们的责任依然重大。只有了解了计算机科学的历史和基本知识，我们才能明确努力方向。