1-信息技术及计算机系统

第1章信息技术及计算机系统1.1信息技术概述在我们生活的这个星球上，迄今为止还没有哪种技术能够像信息技术这样对人类社会产生如此广泛而深远的影响。环顾当代世界，几乎每一个国家都把信息技术视为促进经济增长、维护国家利益和实现社会可持续发展的最重要手段，信息技术已成为衡量一个国家综合国力和国家竞争实力的关键因素。它既是现代人类文明的技术基础，也是人们开发利用信息资源的主要手段。1.1.1信息概述1.信息的定义“信息”作为一个普遍使用的概念，理应有个定义。但是，由于人们观察角度的不同，采用方法的差异，更重要的是，我们需要对这门新学科进行比较长期的探索，因此，到目前为止，围绕信息定义所出现的流行说法不下百种，仁者见仁，智者见智。我国学者从宏观信息论的角度出发，一般认为，信息是“反映物质及其运动属性及特征的原始事实”。从信息来源的角度，大体可以将信息分为两类：自然信息和社会信息。自然信息是指不依赖人类社会，先于人类社会就在宇宙间、自然界客观存在或随即发生的各种生物信息和非生命物质的物理信息。自然信息有的已被人们感知，有的还不一定被人们感知。人类对自然信息的感知深度随着科学技术的发展而逐步加深。社会信息是指在人类社会实践中，为生存、生产和社会发展而产生、处理和利用的信息。例如，报刊、广播、电视中存在的大量公众信息；学术论文、期刊、杂志中刊登有大量的学术信息；公司的客户名单、销售计划、意向合同中大量的商业信息等等。自然信息和社会信息一起构成了当前人类社会的信息体系，人们每时每刻都在自觉或不自觉地接受和传播信息。物质、能量和信息是人类社会赖以发展的三大重要资源。并且信息的重要性越来越得到人们的重视。由于信息的重要性，现在信息资源的开发和利用已经成为独立的产业，即信息产业。2.信息与数据、知识、情报、消息等相关概念的区别与联系信息与数据、知识、情报、消息等相关概念有一定的联系，但又有明显的区别。信息区别于数据。数据和信息的关系，可以形象地解释为原料和成品的关系，数据是原材料，信息是制成品。数据代表真实的客观世界，除本身外没有其他意义。信息则是定义了关系的数据，具有超出事实本身的额外价值。从数据管理或通信的角度出发，由于信息是通过具体的数据形式被存储和传输的，因此数据又可被看作是信息的载体。信息区别于知识。知识是人类社会实践经验的总结，是人的主观世界对于客观世界的概括和反映。信息是知识的基础，但并非所有的信息都是知识，有的信息有丰富的知识内容，有的信息就没有什么知识内容。信息区别于情报。情报通常是指秘密的、特定的、新颖的一类信息，可以说所有的情报都是信息，但不能说所有的信息都是情报。信息区别于消息。人们通常所说的消息是指包含某种内容的音讯。消息是信息的反映形式，信息是消息的实质内容。信息不同于消息，消息只是信息的外表，信息是消息的内涵。而且不同的消息中包含的信息量是不同的，有的消息中包含的信息量大一些，有的小一些，有的消息中甚至不包含信息。信息区别于信号。信号是信息的载体，信息是信号所载荷的内容。3.信息的主要特征信息的主要特征可以概括为以下几点：(1)普遍性：只要有物质和物质运动存在，就会有信息。(2)传递性：信息可以通过语言、文字、声、光、磁等信息传播媒体进行传递。信息只有通过传递（发布）才能体现它的价值。(3)可识别性：任何信息都可以被特定的对象所识别而发挥作用。人类可以通过感觉器官来识别自然信息和和社会信息，也可以通过特定的传感器、仪器等来检测自然信息。(4)转换性：信息可以由一种形态转换为另一种形态。例如，各种自然信息可以被转换成文字、语言等社会信息，或被转换为计算机代码、电波信号等。(5)存储性：信息必须依附于物理载体存在。载体就是承载信息的媒体。自然界的空气、声、光、电到纸张、磁盘、磁带、光盘等都可以成为信息的载体。(6)再生性：信息可以被再次处理，如采集、加工、传输、存储等。经过分析处理可以得到更具有利用价值的信息。(7)时效性：过时的信息不再具有利用价值。(8)共享性：信息是可以共享的。如广播、电视、因特网上发布的大量信息可以广泛地被人们所共享。被共享后的信息不会消失。1.1.2信息技术及其发展1.信息技术的概念信息技术目前还没有一个统一的定义。一般认为，凡是涉及到信息的产生、获取、检测、识别、变换、传递、处理、存储、显示、控制、利用和反馈等与信息活动有关的、以增强人类信息功能为目的的技术都可以叫做信息技术。概括地说，信息技术是指扩展人类信息器官功能的一类技术。2.信息技术的发展演变信息技术的发展按照信息的载体和通信方式的发展，大致粗分为古代信息技术、近代信息技术和现代信息技术三个阶段，并经历了语言的产生、文字的发明、印刷术的发明、电信革命和计算机技术的发明和利用五次重大的变革。(1）古代信息技术古代信息技术的特征是以文字记录为主要信息存储手段，以书信传递为主要信息传递方法，不论是信息的采集、传递、传输都是在人工条件下实施的。因此，当时人们的信息传递范围小、效率低、可靠性也较差。古代信息技术经历了语言的产生、文字的产生和印刷术的发明三个重大变革。(2）近代信息技术近代信息技术发展阶段的主要特征是以电为主体的信息传输技术，它大大加速了信息传递速度，从而使人类的信息活动步入新的阶段。伴随着信息传播技术的发展，录音、唱片、照相、摄像等信息存储方式也在飞速发展。电信革命对人类的信息技术做出了非凡的贡献，也为现代信息技术奠定了坚实的基础。(3）现代信息技术发展阶段电子计算机的出现是进入现代信息技术发展阶段的标志，其基本特征是：计算机、网络、光纤和卫星通信。不仅有了电通信，更有了光通信，光纤的应用使得通信速度大大提高。现代信息技术是以电子技术，尤其是微电子技术为基础，计算机技术为核心，通信技术为支柱，以信息应用技术为目标的科学技术群。现代信息技术具体实现信息的获取、传输、处理、控制、展示和存储功能。下面就几种信息技术进行简单介绍：信息获取技术获取信息是利用信息的先决条件。人类最基本的手段是用眼、耳、鼻、舌等感觉器官获取自然、社会信息。为了克服人体器官的局限和外界条件的限制，人们不断研究和创造各种传感器和仪器来间接获取信息。例如使用放大镜、显微镜、望远镜、照相机、摄像机、雷达、侦察卫星来获取小、远、高速运动物体的信息。超声波检测、X光透视、核磁共振等成像技术能对人体或物体内部进行信息检测。遥感遥测技术设备能替代人体感觉器官获取远距离的信息等。信息传输技术信息在空间的传输称为通信，因此信息传输的核心是通信技术。通信是人体信息传递技能的延伸，是人类赖以生存和发展的基本要素之一。信息技术的每次重大变革，实际上都是以信息传输技术为主要内容的变革。在信息作为人类社会经济发展最重要战略资源的今天，传递信息的通信网络已经成为社会经济发展的生命线。没有先进的通信技术手段，就不可能有现代化的科研开发和生产经营管理，也不可能有发达的社会经济活动。据国外学者对50多个国家历史数据的分析，若一个国家前5年电话普及率提高1%，则其后7年的人均GNP可提高3%；另据国际电信联盟（ITU）统计，一个国家对通信建设的投资每增加1%，其人均国民收入将提高3%。覆盖全球的通信网络每时每刻都在不间断地传送着无数的信息，是人类社会须臾不可或缺之物。目前通信技术总的发展趋势是由模拟通信走向数字通信，计算机技术和通信技术紧密结合在一起，使信息处理与信息传递逐渐走向一体化。信息处理技术信息处理技术就是对获取到的信息进行识别、转换、整理、加工，保证信息安全可靠的存储和传输，并能方便的检索和再生利用。信息处理技术的基本工具是计算机，因此其核心技术是计算机技术。它是应用计算机系统以及数字传输网，对信息进行识、再生和利用的专门技术。它能帮助人们更好地存储信息、检索信息、加工信息、再生信息和利用信息。具体包括：人工智能技术、数据库技术、多媒体技术等。信息控制技术在信息系统中，对信息实施有效的控制，一直是信息活动的一个重要方面，也是利用信息的重要前提。信息控制技术就是利用信息传递和信息反馈来实现对目标系统进行控制的技术。上述计算机技术、通信技术和控制技术合称为3C（Computer，Communication，Control），它们是信息技术的主体，所以，人们干脆把信息技术直接称为“3C技术”。信息展示技术展示也称为再现技术，是目前发展非常迅速的信息技术分支。如何使信息内容及时、有效、生动地展示在需要该信息的对象面前，已经成为信息处理的一个极其重要的问题。其中，文字、声音、图像、音频、视频的处理和展示也就是通常所说的多媒体技术，例如，使用大量的球幕电影、3D和4D电影等。信息存储技术信息存储是各种科学技术得以存在和发展的基础。存储技术发展到今天，印刷存储技术、缩微存储技术、磁存储技术、半导体存储技术、光存储技术先后出现和并存，为信息的存储展现了广阔的前景。主要可分为直接连接存储、移动存储和网络存储三种。直接连接存储是最常用的存储形式，主要存储部件有磁盘、磁带和光盘。移动存储具有大容量、高速度、高便携性等特点，主要有闪存卡、优盘和移动硬盘。网络存储包括网络附加存储（networkadd-onstorage,NAS）和存储区域网络(storageareanetwork,SAN)。NAS是直接连接到网络上通过网络传输的一种存储器，NAS对于既要解决巨大存储容量，又要求低价和即插即用的中小型用户是首选存储方案；SAN是以块为传输单元，通过光纤通道传输数据的技术，目前主要应用在大型应用领域。3.信息技术的应用（1）企业信息化所谓企业信息化是指企业利用计算机技术、网络技术等一系列现代信息技术，通过对信息资源的深度开发和广泛利用，不断提高生产、经营、管理、决策的效率和水平，从而提高企业经济效益和企业竞争力的过程。（2）办公自动化办公自动化的定义和特点是：用现代信息技术（计算机技术、现代通信技术、网络技术、信息应用技术等）和相应的软、硬件设备进行事务管理的办公系统，替代繁杂的手工操作，以便准确、快速、有效地收集、加工、组织、保存、统计、分析、再生和利用文字、声音、图形、图像、影像等多种媒体信息，提高事务处理的效率和质量。办公自动化的支撑技术是计算机技术、现代通信技术和数字技术。办公自动化系统的硬件主要是计算机、计算机网络和通信线路，以及其他计算机外围设备。办公自动化系统的软件主要有基本软件、办公通用软件和办公专用软件三类。办公自动化的内容包括：①文字输入、编辑、修改、存储、排版、打印和复制；②文件档案的信息管理和数据处理功能；③对语音信息进行收集、编辑（剪辑）、识别、转换和保存等操作；④对图形、图像的处理和传输；⑤将各种通信设备连接如网络，实现网间通信，以达到资源共享的目的。（3）现代信息技术与教育现代信息技术的发展为教育培养模式从应试教育向素质教育转变提供了可能。多媒体技术的应用引起传统教学方式的改变。使用多媒体可以让教学图文并茂、有声有色，提高了教学的趣味性和学生学习的积极性。因特网使学生可以自主地在网上收集、交换学习信息，使教学信息资源极大的丰富，并促使教育向资源全球化，教学自主化，个性化发展。网络教育、远程教育、计算机辅助教学的实施，使教育超时空开放。不仅在空间上打破师生必须同一教室的限制，同时在时间上可以不受任何束缚、促进教育社会化和终身化的发展。（4）电子商务通过计算机网络进行的商务活动称为电子商务（electronic-business,EB）。电子商业贸易(electronic-commerce,EC)是电子商务的代表。在电子商业贸易中，交易双方通过企业间计算机专用网的电子数据交换，进行一系列的贸易活动。电子商务在具体应用时分为不同的层面：①企业对企业，也称为“B2B”（businesstobusiness,BtoB）;②企业对消费者，也称为“B2C”（businesstoconsumer,BtoC）。目前电子商务正在世界范围内迅速发展，主要涉及计算机软件、娱乐产品、信息服务和专业服务等方面。（5）生活信息化信息技术还渗透到人们衣食住行的各个角落。诸如电冰箱、空调、电视、