高中信息技术学考复习必修1数据与计算第一章第三节课时1数据采集、数字化、数制教学课件

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考点1数据采集1.数据处理方式的转变(1)人工采集、处理:数据量较小时,用传统方式处理。(2)机器采集为主、计算机处理(转换为二进制):互联网和物联网的发展导致数据量急剧增大,需要提高数据处理效率,使得数据获取方式变多、数据获取速度加快。2.数据采集的主要方式(1)传感器:实时获取自然信源的数据(2)互联网:日常所需数据的主要来源①网络爬虫②应用程序接口(API)
3.传感器·类型:温度、湿度、声音、海拔、倾角、光敏、烟雾、距离……·定义:感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。
典例1下列有关目前数据采集的说法正确的是(　　)A.以机器采集为主B.通过互联网实时获取自然信源的数据C.采用观察、测量、实验和调查等人工方式采集D.通过传感器采集的数据成为日常所需数据的主要来源
答案 A　解析 B.可通过传感器而非互联网随时获取自然信源的数据;C.目前数据采集以机器为主;D.互联网成为日常所需数据的主要来源。
考点2数字化1.数字化·定义:将模拟信号(自然界中的数字、文字、图像、声音等)转换为数字信号(计算机可以处理的二进制)的过程。·重要性:信息社会的技术基础·过程:采样→量化→编码·主要设备:模数转换器(ADC)
2.采样定理·定义:自然界中的各种模拟信号,通过采样定理都可以用0和1来表示。·基本内容(香农):在一定条件下,用离散的序列可以完全代表一个连续函数。·数字信号处理领域:将连续信号(模拟信号)转换成离散信号(数字信号)的理论依据。
3.采样·定义:按一定的时间间隔对模拟信号取值→将信号从连续时间(空间)域上的模拟信号转换到离散时间(空间)域上的离散信号的过程,通过采样器实现。CD的采样频率:44.1kHz→44100Hz
·采样频率:每秒钟采样的次数(每秒的采样样本数)·单位:赫兹Hz
(4)结论:采样频率越高,单位时间内的采样点越多→数字化后的数据存储容量越大,质量越好。
4.量化·定义(数字信号处理领域)√将信号的连续取值近似为有限个离散值的过程。√将采样到的信号(模拟信号的波形)用数字表示出来。·过程:将整个幅度划分成有限个小幅度集合,把落入某个范围内的样值归为一类,并赋予相同的量化值。√图乙将整个幅度划分为8个小幅度(0~7) →量化级别为8。√图乙中每个采样点量化时取8个量化级别中的1个作为量化值→每个采样点的值量化后需要3位二进制存储→量化位数为3(原理见考点3-7“信息传递规则”)。
·要点:纵坐标划分越细,量化越精细,与实际数据越接近。·辨析:量化级别&量化位数
·结论:量化划分越细,每个采样点量化取值越精确且存储需要的位数越多→数字化后的数据存储容量越大,质量越好。
典例2下列有关数字化的说法正确的是(　　)A.采样频率越小,数字化后的数据质量越好B.采样频率越小,存储容量越大C.量化划分越细,数字化后的数据质量越好D.量化划分越细,存储容量越小
答案 C　解析 采样频率越高,数字化后的数据存储容量越大,质量越好;量化划分越细,数字化后的数据存储容量越大,质量越好。
2.进制·一种记数方式,亦称进位计数法或位值计数法。·可以使用有限种数字符号来表示所有的数值。3.常见的数制
考点3数制1.数据在计算机内部都以二进制方式进行存储和处理。
4.计数规则·二进制:2个数码:0、1,逢二进一,借一当二。·十进制:10个数码:0~9;逢十进一,借一当十。·十六进制:16个数码:0~9,A,B,C,D,E,F;逢十六进一,借一当十六。5.基:组成该数制的数码个数,k进制的基数为k。6.权(权值):每一个数位上的1对应的数值。下图中,有下划线位的权值为103
所以十进制数12345还可表示为1×104+2×103+3×102+4×101+5×100。
7.信息传递规则·概念:n个二进制比特位(bit),可以表示2n个不同的信息单元。·应用:用1个二进制位的0/1去模拟实际生活中有且只有两种不同稳定状态的事物。·例:开关的开和关两种不同的稳定状态可以用1位二进制bit位去模拟它的状态,这个二进制位上1对应开,则0对应关。
典例3某电子设备的电路板上有一个6位“跳板开关”,此开关每一位都只有“打开”和“闭合”两种状态。这个“跳板开关”最多能表示的状态数为(　　)　　　　　　　　　　　　　A.128B.64C.60D.6
答案 B　解析 6位跳板开关相当于6个二进制的bit位,根据信息传递规则,最多的状态数为26=64。
8.进制转换(1)十进制向n进制转换:除n取余·要点①余数写在被除数后面②一直除到被除数为0为止③余数倒着取·十进制→二进制:除2取余
√例题:(18)10=(10010)2
典例4(29)10=(　　　　)2 
答案 11101　
解析 (29)10=(11101)2
·十进制→十六进制:除16取余√例题:(172)10=(AC)2
典例5(181)10=(　　　　)16 
解析 (181)10=(B5)16
(2)n进制向十进制转换:按权相加·要点①从低位向高位标权,以0起始②提取每位上的数(以十进制形式)×该位的权值③累加
·二进制→十进制√例题:(1101)2=(13)10
=1×23+1×22+0×21+1×20=8+4+1=13D
典例6(11001)2=(　　　　)10 
=1×24+1×23+0×22+0×21+1×20=16+8+0+0+1=(25)10
·十六进制→十进制√例题:(A8)16=(168)10
典例7 (C2A)16=(　　　　)10 
=12×162+2×161+10×160=3072+32+10=(3114)10
(3)二进制和十六进制互换·要点①如图所示,完整表达十六进制的16个数码需要4位二进制
②二进制和十六进制的互换要借助“中间人”——十进制
·二进制→十六进制要点①4位二进制→1位十六进制:从低位往高位每4位进行断位(若断位时不足4位,则高位补0)
√例题:(1001011011)2=(25B)16
典例810110101B=　　　　H 
·十六进制→二进制要点:每1位十六进制可以用4位二进制表示(若转换时不足4位,则高位补0)