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第1章计算机信息技术导论本章主要内容l计算机与信息技术l用户与计算机l现代计算机的演变与发展l计算机的分类与应用l信息道德与系统安全l计算机系统运算基础l计算机常用术语1.1计算机技术概述1.1.1计算机技术与信息技术（Information)是客观世界通过人的感官感知和头脑的加工而形成的对事物的认识或概念。具有不灭性、可采集性和可存储性、可传递和共享性、可加工处理性。是信息的载体，是描述事物的符号记录.计算机数据可以是数字、文字、图形、图像、语言、声、光、色等有意义描述体的单一载体，也可以是他们的组合。两者互相联系、互相依存又互相区别，数据是信息的载体，是纯客观的，经过处理的数据仍然是数据；信息是对数据的解释，依赖数据而存在。计算机信息处理过程信息技术（InformationTechnology;IT）是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称，是计算机技术、网络技术和通讯技术等综合发展的产物，在应用中得以拓展和延伸。图1.2信息技术系统模式1.1.2计算机用户与计算机1.1.3现代计算机的演变与发展l1642年法国物理学家帕斯卡（1623～1662）发明了齿轮式加减法器；l1673年德国数学家莱布尼兹（1646～1716）制成了机械式计算器，可以进行乘除运算；l1791～1871年间英国数学家查尔斯·巴贝奇提出了差分机和分析机的构想，具有了输入、处理、存储、输出及控制五个基本装置。差分机分析机1.1.3现代计算机的演变与发展对现代计算机发展作出杰出贡献的人物1.英国的艾兰·图灵(AlanMathisonTuring，1912年-1954年)一、建立了图灵机(Turingmachine，缩写为TM)的理论模型；二、提出了定义机器智能的图灵测试(Turingtest)，奠定了“人工智能”的理论基础。2.美籍匈牙利人冯·诺依曼(JohonVonNeumann，1903年-1957年)一、提出了在计算机中存储程序的概念，使用单一处理单元完成计算、存储及控制操作。“存储程序”是现代计算机的重要标志。现代计算机体系结构采用的是冯·诺依曼体系结构，其工作原理是采用存储程序和程序控制的原理。1.1.3现代计算机的演变与发展阶段时间特点1电子管计算机1946年-1957年电子管，运算速度每秒数千次至数万次2晶体管数字计算机1958年-1964年晶体管元件，使用磁芯和磁鼓作存储器，每秒为数十万次3中、小规模集成电路计算机时代1965年-1970年中小规模集成电路，内存、外存，每秒几十万次到几百万次，出现操作系统4大规模和超大规模集成电路计算机时代1970年-大规模集成电路、每秒数万亿次，应用于各领域。第一代——电子管计算机时代（1946年～50年代末期）主要特点l采用电子管作为基本器件，运算速度一般每秒数千次至数万次。l硬件方面没有随机存储介质，l软件方面没有文件管理、没有操作系统，但有了程序设计的概念，程序指令由机器代码程序发展到了符号程序。第二代——晶体管计算机时代（20世纪50年代中期～60年代末期）主要特征l采用晶体管元件，速度一般每秒为数十万次，最高可达300万次。l开始使用磁芯和磁鼓作存储器l软件方面产生了ALGOL60、PL/1等高级程序设计语言和批处理操作系统。第三代——中、小规模集成电路计算机时代（20世纪60年代中期～70年代初期）主要特点l采用中小规模集成电路，每秒几十万次到几百万次。l采用了更好的半导体内存，l软件方面：出现了操作系统；有了标准化的程序设计语言；出现了结构化、模块化程序设计方法；使操作系统更加完善和普及，形成了操作系统、编译系统和应用程序三个独立的软件系统；这一阶段实时系统和计算机通信网络有了相应的发展。第四代——大规模和超大规模集成电路计算机时代（20世纪70年代初期～现在）主要特点l采用大规模集成电路，速度高达数万亿次/每秒。1971年Intel公司制成了第一批微处理4004，这一芯片集成了2250个晶体管组成的电路，使PC(PersonalComputer)个人计算机得到迅猛发展。l存储设备l应用领域l趋势目前计算机主要朝着巨型化、微型化、网络化、智能化、多媒体化五种趋向发展。1.1.4计算机的分类根据美国电气和电子工程师协会(IEEE)的标准把计算机划分为1.巨型机(Supercomputer)小巨型机(MiniSuper)大型主机(Mainframe)小型机(Minicomputer或Minis)工作站(Workstation)个人计算机(PersonalComputer)巨型计算机巨型计算机又称超级计算机、超级电脑。“超级计算机”是指工作速度在每秒以万亿次以上计算的运算系统。用于国防尖端技术、空间技术、大范围长期性天气预报、石油勘探等方面。2010年6月最新数据（上千万亿次）Top1美洲豹美国橡树岭国家实验室Top2曙光星云深圳国家超级计算机中心Top3走鹃洛斯阿拉莫斯国家实验室Top4海妖美国田纳西大学国家计算科学研究院Top5尤金德国尤利希超级计算机中心所Top6Pleiades超级计算机先进超级计算设备的艾姆斯研究中心Top7天河天津国家超级计算机中心小巨型机小巨型机又称为桌上型超级计算机，是20世纪80年代出现的新机种。在技术上采用高性能的微处理器组成并行多处理器系统，使巨型机小型化。用于科学研究、工程设计的特定需要。大型主机大型机具有极强的综合处理能力和极大的性能覆盖面。在一台大型机中可以使用几十台微机或微机芯片，用以完成特定的操作。可同时支持上万个用户，可支持几十个大型数据库。主要应用在政府部门、银行、大公司、大企业等。小型计算机小型机的机器规模小、结构简单、设计试制周期短，便于及时采用先进工艺技术，软件开发成本低，易于操作维护。应用于工业自动控制、大型分析仪器、测量设备、企业管理、大学和科研机构等，也可以作为大型与巨型计算机系统的辅助计算机。工作站工作站，包括工程工作站和图形工作站等。是介于PC机与小型机之间的一种高档微型机算机，其运算速度比微机快，有较强的联网功能；主要用于图像处理、计算机辅助设计等特殊的专业领域。个人计算机个人计算机，又称微型计算机,也称个人电脑、PC机或微机。自20世纪70年代出现后，以其设计先进和不断采用高性能微处理器升档为标志，以操作简单、价格便宜、软件丰富、功能齐全等优势而广为普及和应用。现在PC机个人家庭常用的学习、工作、娱乐电器，不仅有台式机，还有膝上电脑、笔记本电脑、掌上电脑、手表型电脑等等，技术、款式、功能集成方面都在不断推新。基于网络环境下的分类方法基于现实网络环境下的分类方法分5类：1.服务器(Server)2.工作站(Workstation)3.台式机(DesktopPC)4.便携机,或称笔记本5.手持机,又称掌上电脑或称亚笔记本1.1.5计算机的应用1．数值计算或称科学计算2．数据处理或信息处理3.自动控制或实时控制4．计算机辅助系统5．人工智能AI（ArtificalIntelligence）6．计算机网通信技术络(ComputerNetwork)7.多媒体（MultiMedia）技术8.数据库应用1.2信息道德与系统安全1.2.1信息道德与守法ll提高自己的鉴别能力，汲取信息文化的营养，摈除糟粕，拒绝误导，要抵制网络中传播的虚假信息、反动信息，色情、恐怖等有害信息，还要拒绝盗版。l遵守文明公约，机房或网吧的管理制度，不要沉溺于玩游戏。l严禁传播、制作病毒或黄色、反动等非法信息。1.2.2计算机信息系统安全1.系统的环境安全计算机的工作环境应有一定的要求：防火、防盗、防高温、防潮等。2.系统的信息安全安全可靠的系统控制与管理：网络管理、电源管理、数据库管理等。在计算机安全问题上，最令人关注的是计算机病毒(ComputerVirus)。1.2.3计算机病毒防范l计算机病毒(ComputerVirus)定义《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》中指出：“计算机病毒，是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的一组计算机指令或程序代码。”特点是具有破坏性，复制性和传染性。1.计算机病毒侵入计算机系统途径（1）网络通讯：文件传输、下载软件、电子邮件等。（2）携带病毒的存储介质：被感染的光盘、软盘、闪盘（U盘）等；（3）感染病毒的软件：盗版软件、游戏软件、互借使用工具软件等。（4）游戏程序：游戏程序极易携带计算机病毒，有的游戏程序本身就有病毒。1.2.3计算机病毒防范2.计算机病毒的表现（1）磁盘存储不正常。系统不能识别磁盘设备，整个磁盘上的信息均遭破坏。（2）文件异常。文件长度无常，发生变化，文件内的数据被改写或破坏。（3）屏幕显示及蜂鸣器发生异常。屏幕上出现异常信息或画面。（4）系统运行异常。计算机系统工作速度下降，死机或不能正常启动，系统内存与磁盘空间大幅度减少，在磁盘上多出许多坏扇区等。（5）使用打印机时出现异常。打印机不能联机，打印出一些不可辨识的符号等。1.2.3计算机病毒防范3.计算机病毒的诊断(1)(2)(3)用户并没有访问的设备出现“忙”(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)文件建立或修改的日期和时间发生了变化；(11)文件不能全部读出；(12)产生零磁道坏的信息。新病毒总是在随时产生，所以病毒扫描程序和杀毒软件也要不断更新4.计算机病毒的预防(1)采用计算机病毒防护卡。(2)软件措施采用计算机实时监控程序，这种程序能够监督系统运行，防止某些病毒入侵。1.2.3计算机病毒防范1.2.3计算机病毒防范5.计算机病毒的清除l选择正版杀毒软件，常扫描系统磁盘清除计算机病毒，常升级杀毒软件。l杀毒软件KILL杀毒软件KV检测杀毒工具瑞星杀毒软件金山毒霸杀毒软件360杀毒软件…….等杀毒工具软件。这些正版软件在使用过程中，监测和杀毒功能很强，可及时连网更新版本，以便清除新出现的病毒，使用极为简单方便和可靠。各种杀毒软件各有特点，使用时可以根据需要进行各种选择，各类正版软件均可以随时得到联机帮助，使用方便、安全可靠。图1.9江民杀毒软件KV2009正在扫描病毒1.3计算机运算基础1.3.1计算机中信息的运算l计算机采用二进制计数系统，其优点：1、电路中容易实现2、物理上最易实现在存储3、便于进行加、减运算和计数编码；易于进行转换，二进制与十进制数易于互相转换。4、便于逻辑判断（是或非）（真或假）。l二进制数的求和、求和0＋0=00＋1=11＋0=11＋1=10求积0×0=00×1=11×0=01×1=11.3.2进位计数制1、人们最熟悉的计数制就是十进制，（1）基本计数符号有十个0～9。（2）逢10进位。10是进位基数。例如一个十进制数2768.34，它的实际值与基数的关系可以这样表示：2×103+7×102+6×101+8×100+3×10-1+4×10-2=2768.341.3.2进位计数制2、二进制二进制是计算机使用的进位计数制。（1）基本计数符号只有两个0、1（2）逢2进位，23、八进制特点是：(1)基本计数符号有8个0～7。(2)逢8进位，8是进位基数。4、十六进制特点是：(1)有16个基本符号，0～9,A、B、C、D、E、F。其中A～F对应十进制的10~15。(2)逢十六进位，进位基数为十六。1.3.2进位计数制对任何一个L进制就有以下特点：(1)有0~(L-1)个基本计数符号。(2)逢L进位。L进制数用r个基本符号（例如0，1，2，…，r-1）表示数值L进制数m可表示为：1.3.2进位计数制ikmiiLR1(m)L=Rk-1×Lk-1＋Rk-2×Lk-2＋…＋R0×L0＋R-1×L-1＋…＋R-m×L-m数码基数权1.3.3几种计数制之间的转换根据前面的公式，任何进制的数都可以展开成为一个多项式，其中每项是各位权与系数的乘积，这个多项式的结果便是所对应的十进制数。1．二进制数转换为十进制数例：(11001.01)2=1×24+1×23+0×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2=16+8+1+0.25=25.25（