第一章计算机与信息技术

第一章计算机与信息技术1.1计算机概述1.2信息与信息技术1.3信息化与信息社会1.4信息安全与职业道德1.1.1计算机的发展历程1946年2月，世界上第一台电子计算机在美国宾夕法尼亚大学问世，取名为ENIAC，运算速度为每秒5000次，重达30吨。根据计算机所使用的电子器件，将计算机的发展划分为四代。第一代（1946年到20世纪50年代中期）是电子管计算机。内存储器先采用延迟线，后采用磁鼓和磁芯，外存储器主要使用磁带。程序方面，用机器语言和汇编语言编写程序。其特点：体积庞大、运算速度低、成本高、可靠性差、内存容量小。第二代（20世纪50年代中期到20世纪60年代中期）是晶体管计算机。主存储器采用磁芯，外存储器使用磁带和磁盘。软件方面开始使用管理程序，后期使用操作系统并出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等一系列高级程序设计语言。计算机的运行速度已提高到每秒几十万次，体积已大大减小，可靠性和内存容量也有较大的提高。1.1.1计算机的发展历程第三代（20世纪60年代中期到20世纪70年代初期）是集成电路计算机。用半导体存储器代替了磁芯存储器，外存储器使用磁盘。软件方面，操作系统进一步完善，高级语言数量增多，出现了并行处理、多处理机、虚拟存储系统以及面向用户的应用软件。计算机的运行速度也提高到每秒几十万次到几百万次，可靠性和存储容量进一步提高，外部设备种类繁多，计算机和通信密切结合起来。第四代（20世纪70年代初期至今）是大规模和超大规模集成电路计算机。存储器采用半导体存储器，外存储器采用软磁盘、硬磁盘，并开始引入光盘、优盘。软件方面，操作系统不断发展和完善，同时发展了数据库管理系统、通信软件等。计算机的运行速度可达到每秒上千万次到万亿次，计算机的存储容量和可靠性又有了很大提高，功能更加完备。1.1.1计算机的发展历程1.1.2计算机的特点运算速度快计算精确度高具有存储和逻辑判断能力有自动控制能力采用二进制表示数据1.1.3计算机的分类按工作原理分类电子数字计算机(采用数字技术，处理离散量)电子模拟计算机(采用模拟技术，处理连续量)按用途分类通用计算机专用计算机按功能分类巨型机(Supercomputer)小巨型机(Minisupercomputer)大型主机(Mainframe)小型机(Minicomputer)工作站(Workstation)个人计算机(PersonalComputer)1.1.4计算机的应用科学计算（数值计算）例如，人造卫星轨迹的计算，房屋抗震强度的计算，火箭、宇宙飞船的研究设计都离不开计算机的精确计算。数据处理和信息管理目前计算机的信息管理应用已非常普遍，如人事管理、库存管理、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索、办公自动化、车票预售、银行存款取款等。自动控制目前计算机被广泛用于操作复杂的钢铁企业、石油化工业、医药工业等生产中。还在国防和航空航天领域中起决定性作用，例如，无人驾驶飞机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等飞行器的控制，都是靠计算机实现的。计算机辅助功能目前CAD技术已应于飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计、大规模集成电路设计等。人工智能计算机通信与网络应用1.1.5计算机的发展趋势巨型化微型化网络化智能化多媒体化1.2.1什么是信息信息数据：信息的符号化数据可以是文字、数字、图像或声音，是信息的具体表示形式，是信息的载体。信号：数据的电或光脉冲编码，是各种实际通信系统中适合信道传输的物理量信号可以分为模拟信号（随时间而连续变化的信号）和数字信号（在时间上的一种离散信号）。1.2.2什么是信息技术信息技术是用于获取信息、传递信息、处理并再生信息的一类技术。至今人类历史上已经发生了4次信息技术革命。第1次信息革命是文字的使用。第2次信息革命是印刷术的发明。第3次信息革命是电话、广播和电视的使用。第4次信息革命，这就是当今的电子计算机与通信相结合的信息技术。现代信息技术是应用信息科学的原理和方法，有效地使用信息资源的技术体系，它以计算机技术、微电子技术和通信技术为特征。微电子技术是信息技术的基础，集成电路芯片是微电子技术的结晶，是计算机的核心；通信技术的发展加快了信息传递的速度和广度。1.2.3计算机中信息的表示计算机中的信息均采用二进制表示。任何信息必须转换成二进制编码后才能由计算机进行处理、存储和传输。二进制数一种进位数制，它具有下列两个基本特性：(1)二进制数由0和1两个不同的数字符号组成。(2)逢二进一。例如，二进制数110110可表示成1×25+1×24+0×23+1×22+1×21+0×20=32+16+4+2=54注：一般用()角标表示不同的进制数。例如，()2表示二进制数，()10表示十进制数。也可以在数字的后面，用特定的字母表示该数的进制。例如：B—二进制D—十进制O—八进制H—十六进制八进制数(1)八进制数由8个不同的数字符号0、1、2、3、4、5、6、7组成。(2)逢八进一。例如，(126)8=1×82+2×81+6×80=86十六进制数(1)十六进制数具有16个不同的数字符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其中A、B、C、D、E、F分别表示10、11、12、13、14、15。(2)逢十六进一。例如，(28F)16=2×162+8×161+F×160=655四位二进制数与其对应的十进制数、八进制数、十六进制数对照表见书中表1-1。八进制数/十六进制数“除2取余法”：把被转换的十进制数反复地除以2，直到商为0，所得的余数（从最后得到的余数读起）就是这个数的二进制表示。例如(214)10=(11010110)221410753261363102222222011010112余数所以，十进制数转成八进制数就是“除8取余法”，十进制数转成十六进制数就是“除16取余法”。十进制整数转成二进制整数方法：将二进制数按权展开求和例如，(10110011)2=1×27+0×26+1×25+1×24+0×23+0×22+1×21+1×20=128+32+16+2+1=179非十进制数转换成十进制数的方法是，把各个非十进制数按权展开求和即可二进制数转成十进制数方法：将二进制数从小数点开始，整数部分从右向左3位一组，小数部分从左各右3位一组，不足3位用0补足即可例如，将(10111101.1011)2转成八进制数的方法如下示，结果(275.54)801011110110110027554二进制数转成八进制数方法：将每一位八进制数用相应的3位二进制数取代。例如，将(467.52)8转换成二进制数的方法如下。(467.52)8=(100110111.10101)210011011110101046752八进制数转成二进制数(1)二进制数转成十六进制数方法：将二进制数从小数点开始，整数部分从右向左每4位一组，小数部分从左向右每4位一组，不足4位用0补足，每组对应一位十六制数。例如，(1010111101000111.101101)2=(AF47.B4)16(2)十六进制数转成二进制数方法：每一位十六进制数用相应的4位二进制数取代。(3DA9.68)16=(0011110110101001.01101000)2=(11110110101001.01101)2二进制与十六进制数间转换ASCII码（主要用于微型机和小型机）即美国信息交换标准代码。国际上通用的是7位版本，7位版本的ASCII码有128个元素，只需用7个二进制位（27=128）表示，基中控制字符34个，阿拉伯数字10个，大小写英文字母52个，各种标点符号和运算符号32个。例如，数字0的ASCII码为48，大写英文字母A的ASCII码为65，空格的ASCII码为32等。EBCDIC码（主要用于IBM大型机）西文字符的另一种编码，采用8位二进制表示，共有256种不同的编码，可表示256个字符，在某些计算机中也常使用西文字符的编码国标码机内码汉字的字形码汉字编码1.3.1什么是信息化信息化就是工业社会向信息社会前进的过程，即加快信息高科技发展及其产业化，提高信息技术在经济和社会各领域的推广应用水平并推动经济和社会发展的过程。信息化建设的主要内容包含三个层面和六个要素。三个层面信息基础设施与信息资源的开发和建设信息技术与信息资源的应用信息产品制造业的不断发展六个要素信息基础设施(信息高速公路)、信息资源、信息技术与应用、信息产业、信息化法规与信息科技人才1.3.2信息化推动工业化信息化和工业化是两个具有本质差别又有一定联系的概念，它们是两个性质不同的社会发展过程。工业化的发展直接导致信息化的出现，信息化的发展必须借助于工业化的手段；同时，信息化主导着新时期工业化的方向，使工业朝着高效率、高附加值的方向发展。工业化是信息化的基础，为信息化的发展提供物资、能源、资金、人才以及市场，而只有用信息化武装起来的自主和完整的工业体系，才能为信息化提供坚实的物质基础。1.3.3信息化指标体系我国信息产业部于2001年7月公布了国家信息化指标构成方案，作为当前进行国家和地区信息化水平量化分析和管理的依据和手段。方案共由20个项目组成，分别为：每千人广播电视播出时间(小时/千人)；人均带宽拥有量(千比特／人)；人均电话通话次数(通话总次数／人)；长途光缆长度(芯长公里)；微波占有信道数(波道公里)；卫星站点数；每百人拥有电话主线数；每千人有线电视台数；每百万人互联网用户数；每千人拥有计算机数；每百户拥有电视机数；网络资源数据库总容量(GB)；电子商务交易额(亿元)；企业信息技术类固定投资占同期固定资产投资的比重；信息产业增加值占GDP比重；信息产业对GDP增长的直接贡献率；信息产业研究与开发经费支出占全国研究与开发经费支出总额的比重；信息产业基础设施建设投资占全部基础设施建设投资比重；每千人中大学毕业生比重；信息指数(指个人消费中除去衣食住之外杂费的比率，反映信息消费能力)。1.3.3信息化指标体系1.4.1信息安全的概念信息安全有两层含义：数据（信息）的安全数据安全是指保证计算机数据的机密性、完整性和可用性。信息系统的安全信息系统的安全是指信息基础设施安全、信息资源安全和信息管理安全，它涉及计算机安全和网络安全。计算机安全是指为数据处理系统建立和采取的安全保护，保护计算机硬件、软件和数据不因偶然和恶意的原因而遭到破坏、更改和泄露。网络安全就是网络上的信息安全，是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不会因偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统连续可靠正常地运行，网络服务不中断。1.4.2信息安全技术访问控制(1)建立、健全安全管理制度和措施(2)限制对网络系统的物理接触(3)限制对信息的在线访问(4)设置用户权限数据加密加密是将原文信息进行伪装处理，即使这些数据被窃听，非法用户得到的也只是一堆杂乱无章的垃圾数据。而合法用户通过解密处理，将这些数据还原为有用信息。身份验证数字签名防火墙1.4.3计算机病毒及防治计算机病毒——是指编制或者在计算机程序中插入破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的程序代码。计算机中毒的症状屏幕显示异常或出现异常提示。这是有些病毒发作时的症状。计算机执行速度越来越慢。这是病毒在不断传播、复制，消耗系统资源所致。原来可以执行的一些程序无故不能执行了。病毒破坏致使这些程序无法正常运行。计算机系统出现异常死机。病毒感染计算机系统的一些重要文件，导致死机情况。文件夹中无故多了一些重复或奇怪的文件。例如Nimda病毒，它通过网络传播，在感染的计算机中会出现大量扩展名为“.eml”的文件硬盘指示灯无故闪亮，或突然出现坏块和坏道，或不能开机。存储空间异常减少。病毒在自我繁殖过程中，产生出大量垃圾文件，占据磁盘空间。网络速度变慢或者出现一些莫名其妙的网络连接。这说明系