信息技术基础第1章

第1章信息技术概论□1.1信息与信息技术概述□1.2信息处理装置的发展□1.3计算机问题求解过程□1.4信息的数字化2第1章信息技术概论3第1章信息技术概论1.1信息与信息技术概述当今社会被称为“信息社会”，人们越来越多地接触和使用信息，从而使得信息与信息技术遍布生活的每一个角落。随着社会的进步和发展，信息量骤增，信息间的关联也日益复杂，人们对信息的开发利用不断深入，因此对信息的处理就显得越来越重要。而计算机的出现，使得对大容量信息进行高速处理成为可能。为此，学习和掌握有关信息和信息技术的基础知识，既有助于我们更好地进行工作、学习和交流，又有助于我们进一步学习信息技术打下基础。4第1章信息技术概论数据（Data）：是一些未经组织的事实、数字、文本、图像等的符号集合。数据是客观的。1.1.1信息与数据5第1章信息技术概论51.1.1信息与数据数据的另一个定义：指存储在某种媒体上可以鉴别的符号资料。这里所说的符号，不仅指文字、字母、数字，还包括了图形、图像、音频与视频等多媒体数据。同一个信息也可以用不同形式的数据表示，例如，同样是星期日，英文用“Sunday”表示。6第1章信息技术概论文字形态的数据记忆形态的数据声像形态的数据1.1.1信息与数据67第1章信息技术概论信息(Information)：广义地说，就是人类的一切生存活动和自然存在所传达出来的有意义的信号和消息。狭义地说，信息是从数据中导出的知识，信息是主观的。1.1.1信息与数据78第1章信息技术概论8信息与数据的区别与联系：数据是信息的具体表现形式，是信息的载体，而信息是对数据进行加工得到的知识，它可以影响到人们的行为、决策，或对客观事物的认知。数据是客观的，信息是主观的，信息和数据在不同的背景下可以相互转化。1.1.1信息与数据9第1章信息技术概论1.1.2信息技术信息技术IT（InformationTechnology）：一切与信息的收集、存储、处理、传输、应用等有关的各种技术现代信息技术：在计算机、通信、微电子等技术基础上发展起来的信息技术现代计算机技术、通信技术信息技术核心:10第1章信息技术概论1.1.2信息技术信息技术的发展:人类在认识世界的过程中，认识到信息是构成世界三大要素（物质、能量、信息）之一苏美尔人——楔形文字人类历经信息技术革命语言的使用文字的使用甲骨文11第1章信息技术概论1.1.2信息技术印刷术的发明雕版印刷发展12第1章信息技术概论1.1.2信息技术电报、电话、广播和电视的使用莫尔斯电报机亚历山大·格拉汉姆·贝尔与电话马可尼无线电发报机贝尔德最原始的电视机13第1章信息技术概论1.1.2信息技术计算机、现代通信技术的广泛应用14第1章信息技术概论1.1.2信息技术发展信息技术的意义信息技术使全球信息共享成为现实信息技术改变着整个社会的产业结构，引发了新的产业革命信息产业的兴起必将影响到人们就业结构的变化，信息技术的重大突破，使信息产业成为世界上最大的产业。信息技术正在改变着人们的工作和生活方式，也使人们的生活方式从工业社会那种极端的社会化生活，逐步演变为信息社会的具有强烈个性色彩的个性化生活。15第1章信息技术概论1.1.3信息技术的研究热点1、可信计算（TrustedComputing）一种新的信息系统安全技术，它把人类社会成功的管理经验用于计算机信息系统和网络空间，以确保计算机信息系统和网络空间的安全可信。16第1章信息技术概论•简单地讲：软件的可信计算就是使软件的行为是可预期的，就是保证软件没有被篡改过。•可信计算的实现方式：–在主板上集成一块独立的硬件芯片，该芯片有密闭的存储，外部不可访问，同时有对应的密码模块。这个独立的芯片作为核心的可信信任根，对整个软件环境的信任从这个根一级级扩展出去。17第1章信息技术概论1.1.3信息技术的研究热点2、云计算（CloudComputing）一种由规模经济驱动的大规模分布式计算模式，通过这种计算模式，实现抽象的、虚拟的、可动态扩展、可管理的计算、存储、平台和服务等资源池，由互联网按需提供给外部用户。18第1章信息技术概论•通俗地讲：客户端将运算任务交给服务器（云端），服务器运算完毕以后再将运算结果交还给客户端，这整个过程便叫做云计算。19第1章信息技术概论两个例子：•1.花旗银行向IBM云服务，那么花旗银行（客户端）可以向云端提交运算要求，当云端运算完毕后可以通过网络交回给花旗银行。花旗银行不需要另行购买服务器来搭建自己的运算与数据中心，节省了费用•2.各种云网盘，在正常使用的时候将文件放在相应文件夹（客户端提交存储任务），在你察觉不到的时候云端已经为你同步好数据（服务器完成存储），可以用各种不同的终端设备访问自己的文件了（调取存储）。•20第1章信息技术概论•Figure4-8AServerFarm21第1章信息技术概论云计算的有以下的优势•节省费用。不需要单独购买硬件，购买的只是运算服务。所以云计算的商业模式也通常被称为SAAS（SoftwareasaService，软件即服务）；•节省资源。一个云计算中心可以为多个用户进行运算，提高了效率的同时也节省了硬件及能源消耗。•轻量化、后台化。“把任务交给我们，剩下的只能让您睡觉了。”22第1章信息技术概论1.1.3信息技术的研究热点3、物联网（InternetofThings）就是物物相连的互联网，是一个基于互联网、传统电信网等信息载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互连互通的网络。23第1章信息技术概论•简而言之，物联网就是将现实世界中的物体连到互联网上，使得物与物、人与物可以很方便的互相沟通。24第1章信息技术概论那他们之间如何沟通呢？25第1章信息技术概论物联网是如何运作的？26第1章信息技术概论物联网有什么用？在公众场合27第1章信息技术概论物联网有什么用？在家里28第1章信息技术概论物联网有什么用？在路上29第1章信息技术概论物联网有什么用？办公室30第1章信息技术概论物联网有什么用？回家路上31第1章信息技术概论唯一的问题是：32第1章信息技术概论物联网应用：伦敦奥运时的智能垃圾桶33第1章信息技术概论1.1.3信息技术的研究热点4、绿色计算（GreenComputing）是指以环保的理念设计、使用计算机及其相关资源的行为。一般认为，绿色计算机就是符合环保概念的计算机主机和相关产品（含显示器、打印机等外设），具有省电、低噪声、低污染、低辐射、材料可回收及符合人体工程学特性的产品。34第1章信息技术概论淘宝网的低功耗服务器35第1章信息技术概论1.1.4信息社会信息社会的特征社会生产方式产业结构就业结构交易方式城市化生活方式自动化生产方式代替了传统的机械化生产方式，进而将人们从繁重的体力劳动中解放出来；刚性生产方式到柔性生产方式的转变；大规模集中型生产方式转变为规模适度的分散型生产方式。传统农业和工业生产在信息社会将占据越来越小的比重，信息产业将迅速发展，并成为全社会的支柱产业，其产值将在国民经济总产值中占绝对优势。产业结构的变化必将导致就业结构的变化。在信息社会，将有大量的各类劳动者转向信息产业，从事信息产业的人数将占从业人数的大多数。信息社会交易方式出现了新的变化。信息技术提供了新的交易手段，电子商务将成为基本的交易形态，它扩大了市场的交易空间。随着工业社会向信息社会的演进，中心大城市的发展速度减缓，中、小规模城市的发展速度加快，各种规模和等级的城市通过发达的交通网和通信网，形成功能上相互补充、地域上相互渗透的城市群。在高度信息化的社会，电话网、电视网和计算机网络将形成一个智能化网络，遍及社会的各个角落，各种家用数字化产品和基于网络的家电将被广泛使用，无论你在何时、何地，都可以获取文字、声音和图像信息，可以控制家用电子化设备。36第1章信息技术概论1.1.4信息社会信息技术已对人类社会生活的各个领域产生了广泛而深远的影响，它推动了社会生产力的变革，提高了人类社会开发利用信息资源的能力。信息过度增长，人们处于一种信息超载的状态。社会信息流中混杂虚假、迷信、暴力等信息。造成了新的贫富差距。信息安全问题。正面影响负面影响37第1章信息技术概论1.2信息处理装置的发展38第1章信息技术概论1.2.1机械式计算装置中国最早的计算工具——算筹公元600年左右，我国出现新的计算工具——算盘17世纪欧洲出现对数计算尺和机械式计算器20世纪由于电器元件的发展，出现了机电式计算机。美国哈佛大学的霍华德·艾肯在巴贝齐著作的启发下，利用当时的电子技术，制成了自动程序控制机算机——“马克1号”（MARKI）19世纪英国数学家巴贝齐(1792-1871)提出通用计算机的基本设计思想（输入、存储、处理、控制和输出）。被世人公认为是“计算机之父”39第1章信息技术概论1.2.2图灵机1945年6月，冯·诺依曼与戈德斯坦、勃克斯等人，联名发表了一篇长达101页纸的报告，即计算机史上著名的“101页报告”。报告明确规定出计算机的五大部件，并用二进制替代十进制运算。1937年英国数学家图灵(1912-1954)提出了著名的“图灵机”的模型。40第1章信息技术概论“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也将深刻地影响着我们的思维能力。”——1972年图灵奖获得者EdsgerDijkstra艾兹格（EdsgerDijkstra）41第1章信息技术概论回顾历史，不同的计算工具的发明与使用阶段，都会影响甚至决定这个时期的文化普识教育方向与趋势，会约束和限制这个时期的科技创新与思维活动的能力，会在这个时期留下属于这个工具时代的烙痕与印记。42第1章信息技术概论1.2.3现代计算机发展史什么是计算机计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子装置。43第1章信息技术概论1.2.3现代计算机发展史17468只电子管6000只继电器7200个二极管70000多电阻器10000多只电容器6000个开关5000次加法/秒500次乘法/秒100次除法/秒ENIAC标志着电子计算机的创世，人类社会从此大步迈进了电脑时代的门槛44第1章信息技术概论1.2.3现代计算机发展史2.75米高的金属柜总重量30吨占地170平方米体积90立方米耗电150千瓦耗资约50万美元电路的焊接点多达50万个每分钟可以输入125张卡片，输出100张卡片电子管平均每隔7分钟就要被烧坏一只45第1章信息技术概论1.2.3现代计算机发展史它们体积较大，运算速度5千~4万（次/秒），存储容量不大，而且价格昂贵。为了解决一个问题，所编制的程序的复杂程度难以表述。这一代计算机主要用于科学计算，只在重要部门或科学研究部门使用。电子管（1946~1956）英国剑桥大学1949年研制的电子数据存储计算机“埃迪萨克”（EDSAC）美国于20世纪50年代生产的IBM704型采用电子管的第一代电子计算机磁鼓存储器46第1章信息技术概论电子管47第1章信息技术概论1.2.3现代计算机发展史1958—1964年，它们全部采用晶体管作为电子器件，其运算速度几十万~百万（次/秒），体积为原来的几十分之一。在软件方面开始使用计算机算法语言。这一代计算机不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务处理及工业控制。BellLabs首颗Transistor的实验模型世界上第一台晶体管计算机TRADICIBM709最后一款电子管计算机48第1章信息技术概论晶体管49第1章信息技术概论1.2.3现代计算机发展史1965年—1970年。中、小规模集成电路为电子器件（百万~几百万次/秒），并且出现操作系统，使计算机的功能越来越强，应用范围越来越广。它们不仅用于科学计算，还用于文字处理、企业管理、自动控制等领域，出现了计算机技术与通信技术相结合的信息管理系统，可用于生产管理、交通管理、情报检索等领域。PDP-8全世界第一台使用集成电