自然科技發(fā)展概論課件

計算機與信息技術自然科技發(fā)展概論計算機全稱：電子計算機，俗稱電腦；是一種能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數據的現代化智能電子設備；是20世紀最偉大的科學技術發(fā)明之一；發(fā)明者是約翰·阿塔那索夫教授。自然科技發(fā)展概論計算機的特點：1、運算速度快。

2、計算精確度高。

3、邏輯運算能力強。

4、存儲容量大。自然科技發(fā)展概論計算機發(fā)展的五個階段：1.第1代計算機：電子管數字計算機（1946—1958年）

硬件方面，邏輯元件采用真空電子管，主存儲器采用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯；外存儲器采用磁帶。軟件方面采用機器語言、匯編語言。應用領域以軍事和科學計算為主。特點是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般為每秒數千次至數萬次）、價格昂貴，但為以后的計算機發(fā)展奠定了基礎。自然科技發(fā)展概論計算機發(fā)展的五個階段：2.第2代計算機：晶體管數字計算機（1958—1964年）

硬件方面，邏輯元件采用晶體管，主存儲器采用磁芯，外存儲器采用磁盤。軟件方面出現了以批處理為主的操作系統(tǒng)、高級語言及其編譯程序。應用領域以科學計算和事務處理為主，并開始進入工業(yè)控制領域。特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高（一般為每秒數10萬次，可高達300萬次）、性能比第1代計算機有很大的提高。自然科技發(fā)展概論計算機發(fā)展的五個階段：3.第3代計算機：集成電路數字計算機（1964—1970年）

硬件方面，邏輯元件采用中、小規(guī)模集成電路（MSI、SSI），主存儲器仍采用磁芯。軟件方面出現了分時操作系統(tǒng)以及結構化、規(guī)?；绦蛟O計方法。特點是速度更快（一般為每秒數百萬次至數千萬次），而且可靠性有了顯著提高，價格進一步下降，產品走向了通用化、系列化和標準化。應用領域開始進入文字處理和圖形圖像處理領域。自然科技發(fā)展概論計算機發(fā)展的五個階段：4.第4代計算機：大規(guī)模集成電路計算機（1970年至今）

硬件方面，邏輯元件采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路（LSI和VLSI）。軟件方面出現了數據庫管理系統(tǒng)、網絡管理系統(tǒng)和面向對象語言等。特點是1971年世界上第一臺微處理器在美國硅谷誕生，開創(chuàng)了微型計算機的新時代。應用領域從科學計算、事務管理、過程控制逐步走向家庭。自然科技發(fā)展概論計算機發(fā)展的五個階段：5.第5代計算機：人工智能計算機

第5代計算機是人類追求的一種更接近人的人工智能計算機。它能理解人的語言，以及文字和圖形。人無需編寫程序，靠講話就能對計算機下達命令，驅使它工作。新一代計算機是把信息采集存儲處理、通信和人工智能結合在一起的智能計算機系統(tǒng)。它不僅能進行一般信息處理，而且能面向知識處理，具有形式化推理、聯想、學習和解釋的能力，將能幫助人類開拓未知的領域和獲得新的知識。自然科技發(fā)展概論計算機主要組成：計算機是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成的。

自然科技發(fā)展概論硬件部分：電源主機CPU內存硬盤聲卡顯卡網卡調制解調器軟驅光驅顯示器鍵盤鼠標音箱打印機視頻設備閃存盤移動存儲卡及讀卡器

自然科技發(fā)展概論軟件部分系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)語言處理系統(tǒng)（翻譯程序）

服務程序

數據庫管理系統(tǒng)處理器管理存儲器管理作業(yè)管理設備管理文件管理應用軟件自然科技發(fā)展概論計算機的分類：超級計算機網絡計算機工業(yè)控制計算機個人計算機分子計算機量子計算機光子計算機納米計算機生物計算機神經計算機自然科技發(fā)展概論計算機的應用領域：科學計算信息管理過程控制輔助設計計算機翻譯人工智能多媒體應用自然科技發(fā)展概論計算機的發(fā)展趨勢：1.巨型化

巨型化是指為了適應尖端科學技術的需要，發(fā)展高速度、大存儲容量和功能強大的超級計算機。巨型化廣泛應用于軍事、天文、氣象、地震、核反應堆等各個領域。一個國家的巨型機研制水平，在一定程度上標志著該國計算機技術的發(fā)展水平。2.微型化目前，微型計算機的體積已經很小，可以放到桌面上或像公文包一樣提在手上，甚至還有掌上計算機。隨著計算機技術的發(fā)展，體積更小、功能更強的計算機芯片將嵌入電視、冰箱、空調等家用電器和小型設備中，甚至在醫(yī)療領域也使用可植入人體內的計算機芯片進行病理的診斷和手術的實施。自然科技發(fā)展概論計算機的發(fā)展趨勢：3.網絡化

網絡化是指計算機技術和現代化通信技術，把各個地區(qū)的計算機互聯起來，組合成一個規(guī)模巨大的計算機網絡，實現一個地區(qū)、一個國家乃至全世界的信息資源共享。視頻點播、數字圖書館、遠程教育、遠程醫(yī)療等都是網絡化帶來的成果。計算機網絡的應用已經成為一股不可阻擋的潮流，并且越來越顯示出它的優(yōu)越性。自然科技發(fā)展概論計算機的發(fā)展趨勢：4.智能化

智能化是利用計算機運算速度快、記憶力強、邏輯推理嚴密的特點來模擬人腦的思維過程，進而完成人腦不可能勝任的復雜工作，這稱為人工智能，如利用計算機進行定理證明、邏輯推理、自然語言學習、疾病診斷、人機對弈以及密碼破譯等特殊工作。5.多媒體化

傳統(tǒng)的計算機處理的信息主要是字符和數字。事實上，人們更習慣的是圖、文、聲、像等多種形式的多媒體信息。多媒體技術可以集圖形、圖像、音頻、視頻、文字為一體，使信息處理的對象和內容更加接近真實世界。自然科技發(fā)展概論信息技術定義解釋：1)信息技術就是“獲取、存貯、傳遞、處理分析以及使信息標準化的技術”。2)信息技術“包含通信、計算機與計算機語言、計算機游戲、電子技術、光纖技術等”。3)現代信息技術“以計算機技術、微電子技術和通信技術為特征”。4)信息技術是指在計算機和通信技術支持下用以獲取、加工、存儲、變換、顯示和傳輸文字、數值、圖像以及聲音信息，包括提供設備和提供信息服務兩大方面的方法與設備的總稱。自然科技發(fā)展概論信息技術定義解釋：5)信息技術是人類在生產斗爭和科學實驗中認識自然和改造自然過程中所積累起來的獲取信息，傳遞信息，存儲信息，處理信息以及使信息標準化的經驗、知識、技能和體現這些經驗、知識、技能的勞動資料有目的的結合過程。6)信息技術是管理、開發(fā)和利用信息資源的有關方法、手段與操作程序的總稱。自然科技發(fā)展概論信息技術定義解釋：7)信息技術是指能夠擴展人類信息器官功能的一類技術的總稱。8)信息技術指“應用在信息加工和處理中的科學，技術與工程的訓練方法和管理技巧；上述方法和技巧的應用；計算機及其與人、機的相互作用，與人相應的社會、經濟和文化等諸種事物?！?)信息技術包括信息傳遞過程中的各個方面，即信息的產生、收集、交換、存儲、傳輸、顯示、識別、提取、控制、加工和利用等技術。自然科技發(fā)展概論

（InformationTechnology，簡稱IT），是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術的總稱。它主要是應用計算機科學和通信技術來設計、開發(fā)、安裝和實施信息系統(tǒng)及應用軟件。它也常被稱為信息和通信技術（InformationandCommunicationsTechnology,ICT）。主要包括傳感技術、計算機技術和通信技術。信息技術自然科技發(fā)展概論信息技術內容簡介：信息技術的研究包括科學，技術，工程以及管理等學科，這些學科在信息的管理，傳遞和處理中的應用，相關的軟件和設備及其相互作用。信息技術的應用包括計算機硬件和軟件，網絡和通訊技術，應用軟件開發(fā)工具等。計算機和互聯網普及以來，人們日益普遍地使用計算機來生產、處理、交換和傳播各種形式的信息（如書籍、商業(yè)文件、報刊、唱片、電影、電視節(jié)目、語音、圖形、影像等）。在企業(yè)、學校和其它組織中，信息技術體系結構是一個為達成戰(zhàn)略目標而采用和發(fā)展信息技術的綜合結構。它包括管理和技術的成分。其管理成分包括使命、職能與信息需求、系統(tǒng)配置和信息流程；技術成分包括用于實現管理體系結構的信息技術標準、規(guī)則等。由于計算機是信息管理的中心，計算機部門通常被稱為“信息技術部門”。有些公司稱這個部門為“信息服務”（IS）或“管理信息服務”（MIS）。另一些企業(yè)選擇外包信息技術部門，以獲得更好的效益。自然科技發(fā)展概論信息技術的主要特征：1）信息技術具有技術的一般特征——技術性。具體表現為：方法的科學性，工具設備的先進性，技能的熟練性，經驗的豐富性，作用過程的快捷性，功能的高效性等。2）信息技術具有區(qū)別于其它技術的特征——信息性。具體表現為：信息技術的服務主體是信息，核心功能是提高信息處理與利用的效率、效益。由信息的秉性決定信息技術還具有普遍性、客觀性、相對性、動態(tài)性、共享性、可變換性等特性。自然科技發(fā)展概論信息技術的技術分類：1）按表現形態(tài)的不同，信息技術可分為硬技術（物化技術）與軟技術（非物化技術）。2）按工作流程中基本環(huán)節(jié)的不同，信息技術可分為信息獲取技術、信息傳遞技術、信息存儲技術、信息加工技術及信息標準化技術。3）日常用法中，有人按使用的信息設備不同，把信息技術分為電話技術、電報技術、廣播技術、電視技術、復印技術、縮微技術、衛(wèi)星技術、計算機技術、網絡技術等。也有人從信息的傳播模式分，將信息技術分為傳者信息處理技術、信息通道技術、受者信息處理技術、信息抗干擾技術等。4）按技術的功能層次不同，可將信息技術體系分為基礎層次的信息技術（如新材料技術、新能源技術），支撐層次的信息技術（如機械技術、電子技術、激光技術、生物技術、空間技術等），主體層次的信息技術（如感測技術、通信技術、計算機技術、控制技術），應用層次的信息技術（如文化教育、商業(yè)貿易、工農業(yè)生產、社會管理中用以提高效率和效益的各種自動化、智能化、信息化應用軟件與設備）。自然科技發(fā)展概論信息技術的發(fā)展趨勢：信息技術推廣應用的顯著成效，促使世界各國致力于信息化，而信息化的巨大需求又驅使信息技術高速發(fā)展。當前信息技術發(fā)展的總趨勢是以互聯網技術的發(fā)展和應用為中心，從典型的技術驅動發(fā)展模式向技術驅動與應用驅動相結合的模式轉變。自然科技發(fā)展概論信息技術的發(fā)展趨勢：微電子技術和軟件技術是信息技術的核心。集成電路的集成度和運算能力、性能價格比繼續(xù)按每18個月翻一番的速度呈幾何級數增長，支持信息技術達到前所未有的水平?，F在每個芯片上包含上億個元件，構成了“單片上的系統(tǒng)”（SOC），模糊了整機與元器件的界限，極大地提高了信息設備的功能，并促使整機向輕、小、薄和低功耗方向發(fā)展。軟件技術已經從以計算機為中心向以網絡為中心轉變。軟件與集成電路設計的相互滲透使得芯片變成“固化的軟件”，進一步鞏固了軟件的核心地位。軟件技術的快速發(fā)展使得越來越多的功能通過軟件來實現，“硬件軟化”成為趨勢，出現了“軟件無線電”“軟交換”等技術領域。嵌入式軟件的發(fā)展使軟件走出了傳統(tǒng)的計算機領域，促使多種工業(yè)產品和民用產品的智能化。軟件技術已成為推進信息化的核心技術。自然科技發(fā)展概論信息技術的發(fā)展趨勢：三網融合和寬帶化是網絡技術發(fā)展的大方向。電話網、有線電視網和計算機網的三網融合是指它們都在數字化的基礎上在網絡技術上走向一致，在業(yè)務內容上相互覆蓋。電話網和電視網在技術上都要向互聯網技術看齊，其基本特征是采用IP協(xié)議和分組交換技術；在業(yè)務上要從現在的話音為主或單向傳輸發(fā)展成交互式的多媒體數據業(yè)務為主。三網融合不能簡單地理解為把三個網合成一個網，但它的確打破了原有的行業(yè)界限，將引起產業(yè)的重組與政策的調整。隨著互聯網上數據流量的迅猛增加，特別是多媒體信息的增加，對網絡帶寬的要求日益提高。增大帶寬，是相當長時期內網絡技術發(fā)展的主題。在廣域網和城域網上，以密集波分復用技術（DWDM）為代表的全光網絡技術引人注目，帶動了光信息技術的發(fā)展。寬帶接入網技術多種方案展開了激烈的競爭，鹿死誰手尚難見分曉。無線寬帶接入技術和建立在第三代移動通信技術之上的移動互聯網技術，正向信息個人化的目標前進。自然科技發(fā)展概論信息技術的發(fā)展趨勢：互聯網的應用開發(fā)也是一個持續(xù)的熱點。一方面電視機、手機、個人數字助理（PDA）等家用電器和個人信息設備都向網絡終端設備的方向發(fā)展，形成了網絡終端設備的多樣性和個性化，