計算機基礎(chǔ)（第三版）第1章信息與計算機基礎(chǔ)知識

計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 1頁 第 1章信息與計算機基礎(chǔ)知識 本章主要介紹信息與計算機的基礎(chǔ)知識，內(nèi)容包括信息和信息技術(shù)的基本概念、計算機的產(chǎn)生、發(fā)展、特點、應(yīng)用、計算機的軟硬件基礎(chǔ)、安全基礎(chǔ)和多媒體基礎(chǔ)。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 2頁 一、信息 1. 信息的概念和特點 隨著計算機的普及，信息處理技術(shù)發(fā)展很快，人們對信息概念的認識也在不斷加深，因此信息的含義也在不斷發(fā)展。 在早期，信息是指音信或消息。 現(xiàn)在人們一般認為：信息是客觀事物的特征和變化的一種反映，這種反映借助于某些物質(zhì)載體并通過一定的形式（如：文字、符號、色彩、味道、圖案、數(shù)字、聲音、影象，等等）表現(xiàn)和傳播，它對人們的行為或決策有現(xiàn)實的或潛在的價值，它可以消除對客觀事物認識的不確定性。 第一節(jié) 信息與信息技術(shù) 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 3頁 通常所說的信號、消息、情況、情報、資料、檔案都屬于信息的范疇，經(jīng)過采集、存儲、分類、加工等處理的數(shù)據(jù)都是信息，它們從不同的側(cè)面、不同的視角反映了客觀事物的特征和變化。 物質(zhì)載體的多樣性，導(dǎo)致信息的表現(xiàn)和傳播形式具有多樣性，離開物質(zhì)載體，信息無法表現(xiàn)和傳播。 人們在做出某種行為或決策之前，存在不確定性，隨著相關(guān)信息的收集和分析，不確定性逐漸消除了。 信息是無形財富，是戰(zhàn)略資源。正確、有效地利用信息，是社會發(fā)達程度的標(biāo)志之一。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 4頁 信息的主要特點如下： 廣泛性： 信息普遍存在于自然界、人類社會和人類思維活動中。 客觀性： 信息是客觀事物的特征和變化的真實反映。 傳遞性： 任何信息從信源出發(fā)，只有經(jīng)過信息載體才能被信宿接收并進行處理和運用。信息可以在時間上或空間上從一點轉(zhuǎn)移到另一點，可以通過語言、動作、文獻、通信、電子計算機等各種媒介來傳遞，而且信息的傳遞不受時間或空間限制。信息在空間中的傳遞稱為通信；信息在時間上的傳遞稱為存儲?？梢酝ㄟ^不同的途徑完成信息的傳遞，而互聯(lián)網(wǎng)則為信息的傳遞提供了便捷的途徑。 共享性： 信息作為一種資源，不同個體或群體均可共同享有。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 5頁 時效性： 信息能夠反映事物最新的變化狀態(tài)。在一定的時間里，抓住信息、利用信息，就能取得成功。 滯后性： 有些信息雖然當(dāng)前用不上，但它的價值卻仍然存在，以后還會有用。 再生性： 人類可利用的資源可歸結(jié)為 3類，即物質(zhì)、能源和信息。物質(zhì)和能源都是不可再生的，屬于一次性資源，而信息是可再生的。信息的開發(fā)意味著生產(chǎn)，信息的利用又意味著再生產(chǎn)。 不滅性： 信息從信息源發(fā)出后，其自身的信息量沒有減少，可以被復(fù)制并長期保存和重復(fù)使用。 能動性： 信息的產(chǎn)生、存在和流通，依賴于物質(zhì)和能量；反過來，信息可以控制和支配物質(zhì)和能量的流動，并對其改變價值產(chǎn)生影響。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 6頁 信息社會也稱信息化社會，是信息起主要作用的社會。 在信息社會中，信息成為比物質(zhì)和能源更為重要的資源，以開發(fā)和利用信息資源為目的的信息經(jīng)濟活動迅速擴大，逐漸成為國民經(jīng)濟活動的主要內(nèi)容，信息產(chǎn)業(yè)將成為整個社會最重要的支柱產(chǎn)業(yè)，信息經(jīng)濟在國民經(jīng)濟中占據(jù)主導(dǎo)地位。 以計算機、微電子和通信技術(shù)為主的信息技術(shù)革命將推進智能工具的廣泛使用，進一步提高整個社會的勞動生產(chǎn)率。智能化的綜合網(wǎng)絡(luò)將遍布社會的各個角落，固定電話、移動電話、電視、計算機等各種信息化的終端設(shè)備將無處不在，人們無論何時何地都可以獲得文字、聲音、圖像等信息，易用、價廉、隨身的數(shù)字產(chǎn)品及各種基于網(wǎng)絡(luò)的家電產(chǎn)品將被廣泛應(yīng)用，人們將被各種信息終端所包圍，信息技術(shù)將從根本上改變?nèi)藗兊纳罘绞?、行為方式和價值觀念。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 7頁 信息社會的主要特點如下： 在國民經(jīng)濟總產(chǎn)值中，信息經(jīng)濟所創(chuàng)產(chǎn)值與其它行業(yè)所創(chuàng)產(chǎn)值相比占絕對優(yōu)勢。 信息社會的的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)生產(chǎn)將建立在基于信息技術(shù)的智能化的信息設(shè)備的基礎(chǔ)之上。 信息社會的電信、銀行、物流、電視、醫(yī)療、商業(yè)、保險等服務(wù)將依賴于智能化的信息設(shè)備。家庭生活也將建立在智能化的信息設(shè)備之上。 信息技術(shù)的發(fā)展催生了一大批新的就業(yè)形態(tài)和就業(yè)方式，勞動力結(jié)構(gòu)出現(xiàn)根本性的變化，從事信息職業(yè)的人數(shù)與從事其它職業(yè)的人數(shù)相比已占絕對優(yōu)勢。 全日制工作方式朝著彈性工作方式轉(zhuǎn)變。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 8頁 信息技術(shù)的發(fā)展所帶來的現(xiàn)代化運輸工具和信息通訊工具使人們沖破了地域上的障礙，真正的世界市場開始形成。 信息技術(shù)提供給人們新的交易手段，電子商務(wù)成為實現(xiàn)交易的基本形態(tài)。 生活模式、文化模式的多樣化和個性化得到加強，可供個人自由支配的時間和活動的空間都有較大幅度的增加。 尊重知識的價值觀念成為社會風(fēng)尚，是否擁有知識成為對勞動者的基本要求。 人類生活不斷趨向和諧，社會可持續(xù)發(fā)展。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 9頁 二、信息技術(shù) 1. 信息處理 對信息的收集、識別、存儲、提取、加工、變換、傳遞、整理、檢索、檢測、分析、發(fā)布等一系列活動被稱為信息處理。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 10頁 在人類的發(fā)展過程中，信息處理大致經(jīng)歷了如下的四個階段： 原始階段： 本階段的特點是使用語言、圖畫、算籌以及其它標(biāo)記物（如結(jié)繩記事）來進行信息處理。 手工階段： 本階段的特點是使用文字來進行信息處理，造紙技術(shù)和印刷技術(shù)的出現(xiàn)，推動了本階段信息處理能力的提高。 機電階段： 本階段的特點是使用機電手段來進行信息處理，蒸汽機、無線電報、有線電話和雷達的廣泛使用，大大增強了人們進行信息處理的能力。 現(xiàn)代階段： 本階段的特點是使用傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)，在計算機、網(wǎng)絡(luò)、廣播電視等各種設(shè)備支持下進行信息處理。與過去相比，人們進行信息處理的能力發(fā)生了翻天覆地的變化。 信息與數(shù)據(jù)有著密切的關(guān)系，任何一種信息，當(dāng)它可以經(jīng)過編碼轉(zhuǎn)化為二進制的數(shù)據(jù)形式時，那么就可以通過計算機和互聯(lián)網(wǎng)進行存儲、加工、變換、檢索、傳遞、發(fā)布 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 11頁 2. 信息技術(shù)的概念和特點 信息技術(shù)（ 稱 要包括計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)和控制技術(shù)。 信息技術(shù)因使用的目的、范圍、層次不同而有不同的表述。 廣義而言，信息技術(shù)是指能充分利用與擴展人類信息器官功能的各種方法、工具與技能的總和。 狹義而言，信息技術(shù)是指利用計算機、網(wǎng)絡(luò)、廣播電視等各種硬件設(shè)備、軟件工具與科學(xué)方法，進行信息處理的技術(shù)之和。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 12頁 信息技術(shù)的主要特點如下： 高速化： 計算機和通信的發(fā)展追求的均是高速度、大容量。 網(wǎng)絡(luò)化： 信息網(wǎng)絡(luò)分為電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)和計算機網(wǎng)，三網(wǎng)有各自的形成過程，其服務(wù)對象、發(fā)展模式和功能等有所交叉，又互為補充。信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展異常迅速，從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)，再到國際互聯(lián)網(wǎng)及有“信息高速公路”之稱的高速信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，計算機網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代信息社會中扮演了重要的角色。 數(shù)字化： 數(shù)字化就是將信息用電磁介質(zhì)或半導(dǎo)體存儲器按二進制編碼的方法加以處理和傳輸，在信息處理和傳輸領(lǐng)域，廣泛采用的是只用“ 0”和“ 1”兩個基本符號組成的二進制編碼，二進制數(shù)字信號是現(xiàn)實世界中最容易被表達、物理狀態(tài)最穩(wěn)定的信號。 個性化： 信息技術(shù)將實現(xiàn)以個人為目標(biāo)的通信方式，充分體現(xiàn)可移動性和全球性，實現(xiàn)個人通信全球性、大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)容量和智能化的功能。 智能化： 智能化的應(yīng)用體現(xiàn)在利用計算機模擬人的智能，如機器人、醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)及推理證明、智能化的各種輔助軟件、自動考核與評價系統(tǒng)、視聽教學(xué)媒體及仿真實驗等。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 13頁 信息技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，目前已經(jīng)滲透到人類活動的所有領(lǐng)域。 例如在工業(yè)領(lǐng)域，包括鋼鐵、汽車、電力、化工和紡織等各個行業(yè)，在生產(chǎn)過程管理、財務(wù)和人員管理、辦公自動化、市場銷售和新產(chǎn)品研發(fā)等各個方面，都離不開信息技術(shù)。 例如在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，借助信息技術(shù)，許多國家大力發(fā)展“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”。在生產(chǎn)管理、土地精確定位、農(nóng)情監(jiān)測、產(chǎn)量估算、病蟲害預(yù)報和農(nóng)藥評價等方面，廣泛應(yīng)用信息技術(shù)。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 14頁 例如在軍事領(lǐng)域，信息化戰(zhàn)爭是信息技術(shù)的必然產(chǎn)物，許多國家組建了信息化部隊。信息網(wǎng)絡(luò)將衛(wèi)星、飛機、軍艦、戰(zhàn)車以及參戰(zhàn)人員連接起來，信息化武器（如導(dǎo)彈）被大量裝備部隊。 例如在醫(yī)療領(lǐng)域，信息技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于醫(yī)療信息的管理。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，遠程診斷和治療、遠程醫(yī)療跟蹤、機器人手術(shù)和生物成像將逐漸實現(xiàn)并普及。 例如在教育領(lǐng)域，不論是高等教育還是中小學(xué)教育，都在運用信息技術(shù)。在課堂上，通過計算機和音像設(shè)備，多媒體教學(xué)形式被廣泛采用。通過網(wǎng)絡(luò)，任何偏僻地方的學(xué)生都可以享受優(yōu)秀的教育資源，都能接觸到先進的教學(xué)內(nèi)容。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 15頁 信息技術(shù)存在如下的一些發(fā)展趨勢： 計算機處理信息的速度越來越快，存儲信息的容量越來越大，硬件的體積越來越小。目前人們正在研究半導(dǎo)體新技術(shù)，如：納米技術(shù)、以電子束取代光刻技術(shù)，以及分子芯片和生物芯片技術(shù)，這些技術(shù)可使計算機向著高集成度、高速度、低功耗、低成本的方向發(fā)展。 下一代的互聯(lián)網(wǎng)傳輸信息的速度應(yīng)該更快、信息應(yīng)該更安全可靠、人們使用起來應(yīng)該更方便以及容易管理?！拔锫?lián)網(wǎng)”的應(yīng)用將更加廣泛。下一代的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模應(yīng)具有巨大的網(wǎng)絡(luò)地址空間，幾十年也“用不完”。目前人們正在研究將網(wǎng)絡(luò)地址擴展為 128位（ 。 計算機向著小型化、人性化和智能化等多個方向發(fā)展。隨著筆輸入、語音識別、生物測定、光學(xué)識別等技術(shù)的發(fā)展，人與計算機的交流將更加便捷。使用計算機模擬人的感覺和思維能力，人們將開發(fā)出更先進的智能機器人以及專家系統(tǒng)。 人們將更加重視信息技術(shù)與其它科學(xué)技術(shù)的交叉研究，將更加重視信息技術(shù)對環(huán)境和生態(tài)的影響，將更加重視信息技術(shù)倫理道德與法制環(huán)境建設(shè)方面的研究。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 16頁 三、 電子商務(wù)的概念 電子商務(wù)的產(chǎn)生有著深刻的技術(shù)背景和商業(yè)背景，它依賴于計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，它順應(yīng)全球經(jīng)濟一體化的浪潮。 可以將電子商務(wù)理解為交易各方以電子方式進行的任何形式的商業(yè)交易。也可以將電子商務(wù)理解為一種多技術(shù)的集合體，包括交換數(shù)據(jù)（如電子數(shù)據(jù)交換 子郵件 獲得數(shù)據(jù)（如共享數(shù)據(jù)庫、電子公告牌）、自動獲取數(shù)據(jù)（如條形碼）等。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 17頁 電子商務(wù)的概念應(yīng)包含如下五點： 采用多種電子形式，特別是通過互聯(lián)網(wǎng)。 實現(xiàn)商品交易和服務(wù)交易（包括人力資源服務(wù)、資金和信息服務(wù)）。 包含企業(yè)間和企業(yè)內(nèi)部的商務(wù)活動（如生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、財務(wù)等活動）。 涵蓋交易的各個環(huán)節(jié)（如詢價、報價、訂貨、售后服務(wù)等）。 采用電子形式的目的是為了跨越時空限制、提高效率。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 18頁 電子商務(wù)的基本目標(biāo)是： 擴大消費者的隊伍，加強企業(yè)與用戶間的聯(lián)系，擴展市場，增加企業(yè)收入；減少流通交易的費用，降低企業(yè)的成本；減少商品的流通環(huán)節(jié)和流通時間；加快對消費者需求的響應(yīng)速度；建立企業(yè)網(wǎng)站，樹立企業(yè)形象，增強企業(yè)競爭力。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 19頁 電子商務(wù)一般可分為如下四種類型： 企業(yè)內(nèi)部的電子商務(wù)。這種電子商務(wù)通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)來處理信息，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部各部門之間的交易。這種電子商務(wù)的對象是相對確定的，它對交易的安全性和可靠性的要求是比較低的。 企業(yè)之間的電子商務(wù)。這種電子商務(wù)通過互聯(lián)網(wǎng)來處理信息，實現(xiàn)企業(yè)之間的交易。例如企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)采購原材料，企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)帳、付款等。這種類型是電子商務(wù)的主要形式，它對交易的安全性和可靠性的要求是比較高的。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 20頁 企業(yè)與消費者之間的電子商務(wù)。這種電子商務(wù)是人們比較熟悉的，企業(yè)與消費者借助互聯(lián)網(wǎng)，進行交易活動。大量的網(wǎng)上商店的出現(xiàn)，節(jié)省了交易雙方的時間和空間，也節(jié)省了交易雙方的交易成本，提高了交易效率，因此得到迅速發(fā)展。 企業(yè)與政府之間的電子商務(wù)。這種電子商務(wù)包括企業(yè)與政府之間的各項事務(wù)。一方面，政府做為消費者，可以通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布采購清單，另一方面，通過互聯(lián)網(wǎng)，政府發(fā)揮對企業(yè)宏觀調(diào)控、規(guī)范指導(dǎo)、管理監(jiān)督的作用。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 21頁 第二節(jié) 計算機概論 一、計算機的產(chǎn)生 世界上第一臺電子計算機在 1946年誕生，它的名字是 即電子數(shù)值積分計算機。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 22頁 1943年，為研究武器中復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算問題，美國陸軍彈道研究室把研制任務(wù)交給了美國賓夕法尼亞州立大學(xué)，并由物理學(xué)家莫奇利 (士和?？颂?士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組設(shè)計制造了這臺電子數(shù)值積分計算機。 該機于 1946年正式通過驗收并投入運行，該機共使用了18000多個電子管， 1500多只繼電器， 7000多只電阻，重量超過 30噸，占地 170平方米，每小時耗電 150算速度為 5000次 /秒加法運算。 本上不能存儲程序，只能依靠線路連接的方法，而且不具備計算機主要的工作原理特征 存儲程序和程序控制。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 23頁 5000次加法 /秒 體重 28噸 占地 1708800只電子管 1500個繼電器 功率 150一臺電子計算機（ 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 24頁 第一臺電子計算機出現(xiàn)后，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮 諾依曼(對 出了“存儲程序控制”的通用計算機方案，該方案在兩個方面進行了突出和關(guān)鍵性的改進 采用二進制和存儲器，根據(jù)此原理設(shè)計的第一臺計算機名叫 從計算機的誕生至今已經(jīng)歷了半個多世紀(jì)，但其基本體系結(jié)構(gòu)和基本的作用機理仍然沿用馮 諾依曼的最初構(gòu)想，所以現(xiàn)代的計算機也被稱為馮 諾依曼型計算機。 世界上第一臺投入運行的存儲程序式電子計算機是 (它是由英國劍橋大學(xué)的維爾克斯教授在接受了馮 諾依曼的存儲程序思想后于 1947年開始領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計的，該機于 1949年 5月制成并投入運行。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 25頁 世界上第一臺程序存儲式計算 大學(xué)的莫利斯 威爾克于 1949年研制成功，它標(biāo)志 著計算機時代的真正開始。 第一臺程序存儲式計算機 第一臺程序存儲計算機 1949 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 26頁 二、計算機的發(fā)展歷程 若按計算機中所采用的電子邏輯器件來劃分， 可以分為 4個階段，又稱為四代。 代次 起止年份 所用電子元器件 數(shù)據(jù)處理方式 運算速度 應(yīng)用領(lǐng)域 第一代 19461958 電子管 機器語言或匯編語言 5千 3萬次/秒 國防及高科技 第二代 19581964 晶體管 高級程序設(shè)計語言 數(shù)十萬 幾百萬次 /秒 工程設(shè)計 、數(shù)據(jù)處理 第三代 19641970 中 、 小規(guī)模集成電路 結(jié)構(gòu)化 、 模塊化程序設(shè)計 、實時處理 數(shù)百萬 幾千萬次 /秒 工業(yè)控制 、數(shù)據(jù)處理 第四代 1970今 大規(guī)模 、 超大規(guī)模集成電路 分時 、 實時數(shù)據(jù)處理 、 計算機網(wǎng)絡(luò) 上億條指令 /秒 工業(yè) 、 生活等各方面 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 27頁 計算機發(fā)展的幾個階段 第一代 （ 19461956） 電子管 5千 4萬（次 /秒） 第二代 （ 19571964） 晶體管 幾十萬 百萬（次 /秒） 第三代 （ 19651970） 集成電路 百萬 幾百萬（次 /秒） 第四代 （ 197190年代） 大規(guī)模集成電路 幾百萬 幾億（次 /秒） 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 28頁 三、微型計算機的發(fā)展歷程 第一代微處理器 (19711973年 )， 以 4位微處理器 位的 008為代表。 004主要用于計算器、電動打字機、照相機、臺秤、電視機等家用電器上，提高它們的性能。 008是世界上第一種 8位的微處理器，它的指令系統(tǒng)不完整，存儲器容量只有幾百字節(jié)，沒有操作系統(tǒng)，只有匯編語言，主要用于工業(yè)儀表、過程控制。 隨著 20世紀(jì) 70年代大規(guī)模集成電路的發(fā)展及微處理器 生了微型計算機。微型計算機是以微處理器為核心的，是隨著微處理器的發(fā)展而發(fā)展的，從第一代個人微型計算機問世到現(xiàn)在，微處理器芯片已經(jīng)發(fā)展到第六代產(chǎn)品。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 29頁 第二代微處理器 (19741977年 )， 以微處理器80和 第一代微處理器相比，集成度提高了 1 4倍，運算速度提高了 10 15倍，指令系統(tǒng)相對比較完善，已具備典型的計算機體系結(jié)構(gòu)及中斷、直接存儲器存取等功能。 第三代微處理器 (19781984年 )， 以 16位微處理器 16位微處理器 8000、 68000和16位微處理器 80286、 國 088芯片用于其研制的 而開創(chuàng)了全新的微機時代，個人電腦真正走進了人們的工作和生活之中。 返 回 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 30頁 第四代微處理器 (19851992年 )， 32位微處理器時代。 1985年英特爾公司發(fā)布了 80386內(nèi)部包含 鐘頻率為 逐步提高到 202533401989年英特爾公司推出 80486芯片，集成了 120萬個晶體管，使用 1微米的制造工藝。時鐘頻率從 2534050 第五代微處理器（ 19932005年）， 第五代是奔騰（ 列微處理器時代，是從 32位微處理器向 64位過渡的時代，典型產(chǎn)品是 6系列微處理器芯片，如 997年推出的 000年開始推出的 、以及 2005年開始推出的雙核心的 和 著 處理器的出現(xiàn)，使微機的發(fā)展在網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化和智能化等方面跨上了更高的臺階。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 31頁 第六代微處理器 (2005年以后 )， 是酷睿（ 列微處理器時代。代表產(chǎn)品有酷睿 2（ 酷睿 睿 睿 64位微處理器成為主導(dǎo)產(chǎn)品?？犷?5理器擁有 8持三通道 理器采用 366針腳設(shè)計，處理器能以八線程運行。酷睿 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 32頁 由于計算機技術(shù)發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代。未來的計算機將向巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，將更加廣泛地應(yīng)用于用戶的工作和生活中。 巨型化： 巨型化是指發(fā)展速度更快、存儲容量更大、功能更強、可靠性更高的巨型計算機。如我國的“銀河”、“曙光”、“天河”、“星云”，以及美國的“泰坦”、“美洲虎”。巨型機的發(fā)展集中體現(xiàn)了計算機科學(xué)的水平。 微型化： 微型化是指發(fā)展體積更小、功能更強、集成度和可靠性更高、價格更便宜、適用范圍更廣的計算機。 網(wǎng)絡(luò)化： 網(wǎng)絡(luò)化是指利用現(xiàn)代通信技術(shù)把分布在不同地理位置的計算機互聯(lián)起來，組成能實現(xiàn)硬件、軟件資源共享和相互交流的計算機網(wǎng)絡(luò)。 智能化： 智能化是指使計算機模擬人的思維活動，利用計算機的“記憶”和邏輯判斷能力，識別文字、圖像和翻譯各種語言，使其具有思考、推理、聯(lián)想和證明等功能。 四、計算機的發(fā)展趨勢 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 33頁 除了以上幾個發(fā)展方向之外，人們還將研究光子計算機、生物計算機、超導(dǎo)計算機、納米計算機、量子計算機。研究的目標(biāo)是打破現(xiàn)有計算機的基于集成電路的體系結(jié)構(gòu)，使得計算機能夠像人那樣具有思維、推理和判斷能力。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 34頁 光子（ 算機利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)傳輸，用不同的波長表示不同的數(shù)據(jù)。光子計算機的運算速度可能比現(xiàn)在的計算機的速度快一千倍，具有超強的抗干擾能力和并行處理能力。 生物（ 算機使用生物芯片，它的存儲能力巨大，它的運算速度將比現(xiàn)在的計算機的速度快十萬倍，而能耗僅為現(xiàn)有計算機的十億分之一。生物計算機具有生物體的一些特點，如自動修復(fù)芯片的故障等。 超導(dǎo)（ 算機由特殊性能的超導(dǎo)開關(guān)器件、超導(dǎo)存儲器件和電路制成。目前的超導(dǎo)開關(guān)器件的開關(guān)速度比集成電路要快幾百倍，而能耗僅為現(xiàn)有的大規(guī)模集成電路的千分之一。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 35頁 光子（ 算機利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)傳輸，用不同的波長表示不同的數(shù)據(jù)。光子計算機的運算速度可能比現(xiàn)在的計算機的速度快一千倍，具有超強的抗干擾能力和并行處理能力。 生物（ 算機使用生物芯片，它的存儲能力巨大，它的運算速度將比現(xiàn)在的計算機的速度快十萬倍，而能耗僅為現(xiàn)有計算機的十億分之一。生物計算機具有生物體的一些特點，如自動修復(fù)芯片的故障等。 超導(dǎo)（ 算機由特殊性能的超導(dǎo)開關(guān)器件、超導(dǎo)存儲器件和電路制成。目前的超導(dǎo)開關(guān)器件的開關(guān)速度比集成電路要快幾百倍，而能耗僅為現(xiàn)有的大規(guī)模集成電路的千分之一。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 36頁 納米（ 算機是將納米技術(shù)應(yīng)用于計算機領(lǐng)域所研究的新型計算機?！凹{米”本是一種計量長度的單位， 10用納米技術(shù)研制的計算機內(nèi)存芯片的體積不過數(shù)百個原子的大小，僅相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計算機幾乎不耗費能量，它的運算速度是使用硅芯片計算機的一萬五千倍。 量子（ 算機以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內(nèi)存，利用原子的量子特性進行信息處理。量子位由一組原子實現(xiàn)，它們協(xié)同工作起到計算機內(nèi)存和處理器的作用。由于原子具有在同一時間處于兩個不同位置的奇妙特性，即處于量子位的原子既可以代表 1或 0，也可以同時代表 1和 0以及 1和 0之間的某個值，所以量子位是晶體管電子位的兩倍。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 37頁 五、計算機的特點與分類 1. 計算機的特點 電子計算機是能夠高速、精確、自動地進行科學(xué)計算及信息處理的現(xiàn)代電子設(shè)備。它與過去的計算工具相比，有以下幾個主要特點。 (1) 計算速度快：計算機的計算速度是用每秒執(zhí)行指令數(shù)來衡量的。指令即指揮計算機工作的一串命令，通常由二進制組成?，F(xiàn)代計算機是以百萬條指令來衡量的，數(shù)據(jù)處理的速度相當(dāng)快。計算機這么高的數(shù)據(jù)處理速度是其他任何處理工具無法比擬的。 (2) 計算精度高：在計算機內(nèi)部采用二進制數(shù)編碼，數(shù)的精度由表示這個數(shù)的二進制碼的位數(shù)決定?，F(xiàn)代計算機的計算精度可達十幾位，甚至幾十位、幾百位以上的有效數(shù)字。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 38頁 (3) 存儲容量大：計算機可以存儲大量的信息，存放在存儲器中。目前微機系統(tǒng)的內(nèi)存可達 4盤可達到幾百 B。 (4) 工作自動化：用戶只需把程序輸入，計算機就會在程序控制下自動完成任務(wù)。 (5) 具有可靠的邏輯判斷能力：馮 諾依曼結(jié)構(gòu)計算機的基本思想，就是先將程序輸入并存儲在計算機內(nèi)，在程序執(zhí)行過程中，計算機會根據(jù)上一步的執(zhí)行結(jié)果，運用邏輯判斷方法自動確定下一步該做什么。計算機能完成推理、判斷、選擇和歸納等操作。 (6) 可靠性高：由于采用了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，計算機具有非常高的可靠性，可以連續(xù)無故障運行幾萬、幾十萬小時以上。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 39頁 (1) 按計算機的原理劃分 從計算機中信息的表示形式和處理方式 (原理 )的角度來進行劃分，計算機可分為數(shù)字電子計算機、模擬電子計算機和數(shù)字模擬混合式計算機三大類。 在數(shù)字電子計算機中，信息都是以“ 0”和“ 1”兩個數(shù)字構(gòu)成的二進制數(shù)的形式，即不連續(xù)的數(shù)字量來表示。在模擬電子計算機中，信息主要用連續(xù)變化的模擬量來表示。 (2) 按計算機的用途劃分 計算機按其用途可分為通用機和專用機兩類。 通用計算機適于解決多種一般性問題，該類計算機使用領(lǐng)域廣泛，通用性較強，在科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理和過程控制等多種用途中都能適用。專用計算機用于解決某個特定方面的問題，配有為解決某問題的軟件和硬件。 (3) 按計算機的規(guī)模劃分 計算機按規(guī)模即存儲容量、運算速度等可分為七大類：巨型機、大型機、中型機、小型機、微型機、工作站和服務(wù)器。 2. 計算機的分類 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 40頁 巨型計算機即超級計算機 ， 它是計算機中功能最強 、 運算速度最快 、 存儲容量最大的一類計算機 ， 多用于國家高科技領(lǐng)域和尖端技術(shù)研究 ， 是國家科技發(fā)展水平和綜合國力的重要標(biāo)志 。 巨型計算機其運算速度現(xiàn)在已經(jīng)超過了每秒千萬億次 ， 如我國國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的 “ 天河 ” 、 我國曙光公司研制的 “ 星云 ” 、美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室的 “ 泰坦 ” 、美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的 “ 紅杉 ” 、日本理化研究所的 “ 京 ” 。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 41頁 1983年，我國 “銀河”億次巨型機在國防科技大學(xué)誕生，它的研制成功使中國成為繼美、日等國之后能夠獨立設(shè)計和制造巨型機的國家。 我國后來又成功研制了“曙光”、“深騰”、“深超”、“神威”、“天河”、“星云”等巨型機。 2010年 11月 16日 , 在美國新奧爾良會議中心揭曉的全球超級計算機 500強排行榜（又稱 ，由我國國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的“天河一號”超級計算機排名第一，它的運算速度可達每秒 國橡樹嶺國家實驗室的“美洲虎”排名第二 ,中國曙光公司研制的“星云”位居第三。 2011年 10月 27日，國家超級計算濟南中心正式揭牌，這是中國首臺全部采用國產(chǎn) 志著中國成為繼美、日之后采用自主 2013年 6月 17日，國際 國的“天河二號”以每秒 2013年 11月 18日，國際 國的“天河二號”以比第二名美國的“泰坦”快近一倍的速度再度登上榜首。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 42頁 大、中型計算機具有較高的運算速度，每秒可以執(zhí)行幾千萬條指令，而且有較大的存儲空間。 小型計算機主要應(yīng)用在工業(yè)自動控制、測量儀器、醫(yī)療設(shè)備中的數(shù)據(jù)采集等方面，其規(guī)模較小、結(jié)構(gòu)簡單、對運行環(huán)境要求較低。 微型計算機采用微處理器芯片，微型計算機體積小，價格低，使用方便。 工作站是以個人計算機環(huán)境和分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為前提的高性能計算機，工作站不僅可以進行數(shù)值計算和數(shù)據(jù)處理，而且支持人工智能作業(yè)和作業(yè)機，通過網(wǎng)絡(luò)連接包含工作站在內(nèi)的各種計算機可以互相進行信息的傳送，資源、信息的共享和負載的分配。 服務(wù)器是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為多個用戶提供服務(wù)的共享設(shè)備，一般分為文件服務(wù)器、打印服務(wù)器、計算服務(wù)器和通信服務(wù)器等。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 43頁 六、計算機的應(yīng)用 (1) 科學(xué)計算： 科學(xué)計算是計算機最早的應(yīng)用，主要是指計算機應(yīng)用于完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的數(shù)學(xué)問題。如大型水壩的工程設(shè)計和計算，氣象預(yù)報的數(shù)據(jù)處理等。 (2) 數(shù)據(jù)處理： 數(shù)據(jù)處理已成為計算機應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，泛指非科技工程方面的所有計算、管理和任何形式數(shù)據(jù)資料的處理，包括辦公自動化、管理信息系統(tǒng)和專家系統(tǒng)等。利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件，如工資管理系統(tǒng)、人事檔案系統(tǒng)等可以進行大量的數(shù)據(jù)處理。計算機應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理的比重在逐年上升。 (3) 實時控制： 實時控制是計算機在過程控制方面的重要應(yīng)用。計算機對工業(yè)生產(chǎn)的實時控制，不僅可以節(jié)省勞動力，減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率，而且實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 44頁 (4) 計算機輔助系統(tǒng)： 計算機輔助系統(tǒng)有計算機輔助教學(xué)(計算機輔助設(shè)計 (計算機輔助制造 (計算機輔助測試 (計算機集成制造 (系統(tǒng)。 (5) 通信和文字處理： 計算機在通信和文字處理方面的應(yīng)用，越來越顯示其巨大的潛力。依靠計算機網(wǎng)絡(luò)存儲和傳送信息，多臺計算機、通信工作站和終端組成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信息交換、信息共享、前端處理、文字處理、語言和影像輸入、輸出等，是實現(xiàn)辦公自動化、電子郵政、計算機出版等新技術(shù)的必要手段。 (6) 人工智能： 人工智能是指計算機模擬人類的智能活動、判斷、理解、學(xué)習(xí)、圖像識別、問題求解等。其主要任務(wù)是建立智能信息處理理論，進而設(shè)計可以展現(xiàn)某些近似人類智能行為的計算系統(tǒng)。人工智能學(xué)科包括知識工程、機器學(xué)習(xí)、模式識別、自然語言處理、智能機器人和神經(jīng)計算等多方面的研究。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 45頁 七、計算機的主要技術(shù)指標(biāo) (1) 字長 計算機中的信息是用二進制數(shù)來表示的，最小的信息單位是二進制的位。 字的概念： 在計算機中，一串?dāng)?shù)碼作為一個整體來處理或運算的，稱為一個計算機字，簡稱字（ 字的長度用二進制位數(shù)來表示，通常將一個字分為若干個字節(jié)（每個字節(jié)是二進制數(shù)據(jù)的 8位）。例如， 16位微機的一個字由 2個字節(jié)組成， 32位微機的一個字由 4個字節(jié)組成。在計算機的存儲器中，通常每個單元存儲一個字。在計算機的運算器、控制器中，通常都是以字為單位進行信息傳送的。 字長的概念： 計算機的每個字所包含的二進制位數(shù)稱為字長，即它是指計算機的運算部件能同時處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。根據(jù)計算機的不同，字長有固定的和可變的兩種。一種是固定字長，即字的長度不論什么情況都是固定不變的；另一種是可變字長，即在一定范圍內(nèi)，其長度是可變的。計算機處理數(shù)據(jù)的速率，自然與它一次能加工的二進制位數(shù)以及進行運算的快慢有關(guān)。如果一臺計算機的字長是另一臺計算機的兩倍，即使兩臺計算機的速度相同，在相同的時間內(nèi)，前者能做的工作是后者的兩倍。字長是衡量計算機性能的一個重要因素，計算機的字長越長，則運算速度越快、計算精度越高。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 46頁 (2) 主頻 主頻指計算機的時鐘頻率，即 位是兆赫茲 (在很大程度上決定了計算機的運算速度。 (3) 內(nèi)存容量 內(nèi)存容量即內(nèi)存儲器（一般指 夠存儲信息的總字節(jié)數(shù)。它直接影響計算機的工作能力，內(nèi)存容量越大，則機器的信息處理能力越強。 (4) 存取周期 把信息代碼存入存儲器，稱為“寫”。把信息代碼從存儲器中取出，稱為“讀”。存儲器完成一次數(shù)據(jù)的讀（取）或?qū)懀ù妫┎僮魉枰臅r間稱為存儲器的訪問時間，連續(xù)兩次讀或?qū)懰璧淖疃虝r間稱為存取周期。存取周期越短，則存取速度越快。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 47頁 (5) 硬盤性能 硬盤的主要性能指標(biāo)是硬盤的存儲容量和存取速度。 (6) 外設(shè)配置 外設(shè)種類繁多，要根據(jù)實際需要合理配置，如聲卡、顯示適配器等。 (7) 軟件配置 通常是根據(jù)工作需要配置相應(yīng)的軟件。例如，操作系統(tǒng)、各種程序設(shè)計語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信軟件和字處理軟件等。 (8) 運算速度 運算速度是一項綜合性的性能指標(biāo)，其單位是萬條指令 /秒）。因為各種指令的類型不同，所以執(zhí)行不同指令所需的時間也不一樣。影響機器運算速度的因素很多，主要是 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 48頁 第三節(jié) 計算機中的信息 一、信息的表示形式 在計算機中， 信息以數(shù)據(jù)的形式來表示 。從表面上看，信息一般可以使用符號、數(shù)字、文字、圖形、圖像、聲音等形式來表示，但在計算機中最終都要使用二進制數(shù)來表示。 計算機使用二進制數(shù)來存儲、處理各種形式和各種媒體的信息。由于二進制使用起來不方便，所以人們經(jīng)常使用十進制、或者八進制和十六進制。 通常將 計算機中的信息分為兩大類： 一類是計算機處理的對象，泛稱為數(shù)據(jù)；另一類是計算機執(zhí)行的指令，即程序。 計算機內(nèi)部的電子部件通常只有“導(dǎo)通”和“截止”兩種狀態(tài)，所以在計算機中信息的表示只要有兩種狀態(tài)“ 0”和“ 1”即可。由于二進制數(shù)有“ 0”和“ 1”兩個數(shù)碼，所以人們在計算機中使用二進制數(shù)。由于人們習(xí)慣于使用十進制數(shù)，對二進制不熟悉，同時在一些程序設(shè)計中，為了方便地表示數(shù)，又要使用八進制和十六進制數(shù)，所以存在著它們之間的轉(zhuǎn)換問題。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 49頁 所謂 進位計數(shù)制 (簡稱數(shù)制 )就是按進位的方法來計數(shù)。在不同的數(shù)制中，把某一進位計數(shù)制中涉及的數(shù)字符號的個數(shù)稱為 基數(shù) ，基數(shù)為十則為十進制，基數(shù)為二則為二進制，基數(shù)為八則為八進制，基數(shù)為十六則為十六進制。 十進制數(shù)有 0到 9十個數(shù)碼，逢十進位。 二進制數(shù)只有 0和 1兩個數(shù)碼，逢二進位。 八進制數(shù)只有 0到 7八個數(shù)碼，逢八進位。 十六進制有 0到 9和 A、 B、 C、 D、 E、 F（或小寫的 af）十六個數(shù)碼，其中 （或 a到 f）分別代表十進制中的數(shù) 10到 15。 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 50頁 不同的進位計數(shù)制，有兩種方式表示。 第一種方式 是在數(shù)字后面加英文字母作為標(biāo)識，標(biāo)識如下： B ( 表示二進制數(shù)，如 1011B； O ( 表示八進制數(shù)，如 237O； D ( 表示十進制數(shù)，如 318D； H ( 表示十六進制數(shù)，如 6 第二種方式 是將數(shù)字放括號中，在括號后面加下標(biāo)，如下所示： (1011)2 2表示二進制數(shù) (4612)8 8表示八進制數(shù) (8519)10 10表示十進制數(shù) (36 16表示十六進制數(shù) 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 51頁 二、數(shù)制轉(zhuǎn)換 1. 其它進制轉(zhuǎn)換成十進制 在十進制中 這里， 10稱為十進制的“基”數(shù)， 100、 101、 102 叫做十進制各位的“權(quán)”數(shù)。 1、 9、 8、 0、 6叫做基為 10的“系數(shù)”。這種展開方法稱為按權(quán)相加。 一般地，可將任何一種數(shù)制的展開式表示成下面的形式： N=+d 1 r0+d 其中 n、 別代表整數(shù)位和小數(shù)位的位數(shù)。 只要采用按權(quán)相加法就可將其它進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。 2101210 106100108109101) 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 52頁 例如 ,二進制數(shù) 八進制數(shù) 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 53頁 例 1：將 (轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。 例 2：將 (123)8轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。 104321012342)100128 )83(838281)123( 100128 )83(838281)123( 例 3：將 (16轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。 10012316 )6701(16131621610161)21( 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 54頁 2. 十進制轉(zhuǎn)換為二或八或十六進制 任何兩個有理數(shù)如果相等的話，那這兩個數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分一定會分別相等。因此，在進行各種數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換時，可以把整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進行轉(zhuǎn)換。 十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)的原理均相同，轉(zhuǎn)換時，整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進行轉(zhuǎn)換。 十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成其它進制整數(shù)，通常采用“除基取余法”。 所謂除基取余法，就是將已知十進制數(shù)反復(fù)除以轉(zhuǎn)換進制的基數(shù) r，第一次除后的商作為下次的被除數(shù)，余數(shù)作為轉(zhuǎn)換后相應(yīng)進制數(shù)的一個數(shù)碼。 第一次相除得到的余數(shù)是該進制數(shù)的低位 (最后一次余數(shù)是該進制數(shù)的高位 (從低位到高位逐次進行，直到商是 0為止，則 1 計算機基礎(chǔ) 第 1章 信息與計算機基礎(chǔ)知識 第 55頁 十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成其它進制小數(shù)，通常采用“乘基取整法”。 所謂乘基取整法