第三章信息技术.doc

第三章 信息技术 课前索引【本章提要】信息科技为信息管理提供了技术支持，也是信息管理快速发展的基础。本章主要讲述了信息技术的内涵，从基础技术、支撑技术、主体技术和应用技术几个层次对信息技术的体系进行了全面介绍。在此基础上对信息技术进行了多角度的分类，并着重对信息技术中最具有代表性的计算机技术、通信技术和计算机网络技术进行了较深入的讨论。最后，探讨了信息技术与社会的关系，讲解了信息技术带来的正面效果和负面影响。【学习目标】1、信息技术的内涵及其体系；2、信息技术的类型；3、计算机技术的发展历史；4、计算机系统的组成；5、通信技术的发展历史；6、有线通信和无线通信的基础知识；7、计算机网络的类型及其原理；8、OSI模型及TCP/IP协议的基本内容；9、Internet的发展及其提供的服务；10、信息技术与社会的关系。 【学习指南】本章的重点是第1节、第3节、第4节、第5节、第6节。【预习思考题】1、何谓信息技术？其内涵是什么？信息技术的体系如何？2、信息技术主要有哪些类型？3、请简述计算机技术的发展历史。4、计算机系统有哪几大部分组成？软件系统和硬件系统各自的组成情况如何？5、请简述通信技术发展历史。6、计算机网络主要有哪些类型，各种类型的特点是什么？7、OSI模型及TCP/IP协议的基本内容是什么？8、Internet提供的服务主要有哪些？9、信息技术与社会发展的关系如何？ 第一节 信息技术的内涵与体系本节内容一、信息技术的内涵二、信息技术体系 一、信息技术的内涵信息技术的含义十分广泛，而且还处于不断的发展演变之中，因此很难给出一个确切的定义。目前有关信息技术的定义不少于百种，归纳起来，大致可分为两类： 1、 一类是“描述性定义”，主要从信息技术的具体形式出发来阐明什么是信息技术。这类定义主要考察信息技术的外在表现形式，比较形象、具体。因此通俗易懂，缺点是往往不够准确。 2、另一类是“功能性定义”，这类定义注重阐明信息技术的内在本质或其根本作用，而并不探讨信息技术可能呈现或利用的物质或能量的具体形式。功能性定义中比较有代表性的有以下几种：(1)一是信息技术是有关信息的搜集、加工、存贮、检索、传递、利用的理论和方法的总称。(2)二是信息技术是借助于以微电子学为基础的计算机技术和电信技术的结合而形成的手段，对声音的、图像的、文字的、数字的和各种传感信号的信息进行获取、加工处理、存贮、传播和使用的能动技术。(3)三是信息技术是指在计算机与通信技术支持下用以获取、加工、存储、变换、显示和传输文字、数值、图像、视频和声频以及声音信息，包括提供设备与提供信息服务两大方面的技术方法和设备的总称。(4)四是信息技术是指关于信息的产生、识别、提取、变换、存贮、传递、处理、检索、分析、决策、控制和利用的技术。(5)五是信息技术是指一个信息系统在采集、输入、描述、存贮、处理、输出和传递信息中所使用的相关技术的总和。(6)六是信息技术是管理、开发和利用信息资源的有关方法、手段和操作程序的总称。(7)七是信息技术是人类在生产斗争和科学实验中认识自然和改造自然过程中所积累起来的获取信息、传递信息、存储信息、处理信息以及使信息标准化的经验、知识、技能和(或)体现这些经验、知识、技能的劳动资料有目的的结合过程。(8)八是信息技术是能够延长或扩展人的信息能力的技术。总之，信息技术首先是技术。而通常人们把人类在认识自然和改造自然的过程中积累起来并在生产劳动中体现出来的经验和知识称为“技术”。有时也泛指这些经验和知识物化的结果，即各种肉眼可见的技术装备；技术的本质或其存在的价值就在于它能拓展人类器官的功能，从古代的石器、铜器、铁器到近代的蒸汽机、发电机，再到现代的人造卫星、电子计算机等等，无不是如此。 信息技术涵义： 从广义上来说，信息技术就是能够扩展人类信息器官功能的各种技术的总称，是涉及信息的生产、获取、检测、识别、变换、传递、处理、存储、显示、控制、利用和反馈等信息活动的所有技术的集合。人的信息器官主要包括以下四类： 第一类感觉器官。感觉器官的主要功能是获取信息，它包括视觉器官、听觉器官、嗅觉器官、味觉器官、触觉器官。拓展人类感觉器官功能的主要是感测技术。 第二类神经系统。神经系统的主要功能是传递信息，它包括导入神经系统、导出神经系统和中间传导神经系统。导入神经系统将感觉器官获得的信息传递给思维器官，导出神经系统将思维器官处理后的信息传送给各种效应器官或内部某种器官。其对应的信息技术是信息处理技术。拓展人类神经系统功能的主要是通信技术。 第三类思维器官。思维器官的主要功能是加工和再生信息，它包括记忆系统、联想系统、分析系统、推理系统和决策系统等。它负担着存储信息、检索信息、加工信息和再生信息的任务。拓展人类思维器官功能的主要是信息处理技术。 第四类效应器官。效应器官的主要功能是施用信息。它包括操作器官(手)、行走器官(脚)和语言器官(口)等。操作器官和行走器官执行大脑发出的命令(信息)，语言器官表达信息，使信息产生实际的效用。拓展人类效应器官功能的主要是控制技术。 感测技术、通信技术、信息处理技术和控制技术就是信息技术的典型代表。而目前信息处理技术的典型代表则是计算机技术。通信技术与计算机技术是信息技术的核心部分，而感测技术与控制技术则是该核心与外部世界的信源与信宿相联系的接口。二、信息技术的体系信息技术的体系可以通过图3-1-l来简单描述。 图3-1-1 信息技术体系CAI计算机辅助设计CAM计算机辅助制造WFS一气象预报系统0RS-作业监测遥感系统CCI指挥一控制一通信一情报系统SDI战略防御系统IARS情报自动检索系统MTS一机器自动翻译系统TCS一交通控制系统TDN远程调度网络EDI电子数据交换DSS一决策支持系统AVN远程自动化视听教学系统IEE智能娱乐设备ANS一自动护理系统TDS远程会诊系统AAs一自动订座订票系统HSS一家务操作系统TDMS_智能决策系统OAS办公自动化系统(一)基础技术信息技术处于信息技术体系的最底层，主要指新材料、新能量技术等，信息技术在性能、水平等方面的提高有赖于这两类技术的进步。如电子信息技术从电子管向晶体管、集成电路、超大规模集成电路时代的迈进，归根结底是由于锗、硅、砷化镓、金属氧化物半导体等新材料的开发和利用，而激光信息技术的发展则有赖于各种激光材料的开发和激光能量的利用。(二)支撑技术信息技术体系的第二层是支撑技术，主要是指机械技术、电子技术、激光技术、空间技术和生物技术等。信息技术总是通过各种支撑技术才能实现，这是因为表征事物的运动状态及其运动状态变化方式的信息都可以通过机械的、电信号的、光信号的等物理参量表现出来，并且比较容易地为人们识别、控制、处理和利用。于是，人们便把用机械技术来实现的信息技术称为机械信息技术，如算盘、计算尺、手摇计算机、电动计算机等；把用电子技术来实现的信息技术称为电子信息技术，如广播电视、电话电报、电子计算机；把用激光技术实现的信息技术称为激光信息技术，如激光光纤通信、激光控制、激光计算机等；把用空间技术实现的信息技术称为空间信息技术，如通信卫星、行星探测器等；把用生物技术实现的信息技术称为生物信息技术，如生物传感器、生物计算机等。(三)主体技术支撑技术之上就是主体技术。主体技术是指感测技术、通信技术、计算机技术和控制技术。由于收集(collection，即“感测”的基本作用)、通信(communication)、计算机(computer)和控制(contr01)的英文第一个字母均为“C”，故有人为了简便就称信息技术为“1C技术、“2C技术、“3C技术或“4C技术。“1C就是把信息技术简单地归结为计算机技术，显然，这是非常片面的。因为若没有信息的来源和信息的流通，孤立的计算机的作用是非常有限的。“2C是指计算机和通信，由于人们认识到未来社会里，计算机和通信技术将会紧密地结合在一起，因而便认为信息技术就是计算机技术和通信技术。美国哈佛大学的安东尼奥廷格则创造了另一个新词Compunication，含义为计算机通信技术，用来表示运用数字电子技术将计算机、电话、电视结合起来形成一个具有不同功能的系统。但是，“2C这种说法同样也是不全面的，因为没有传感技术而仅靠人自身的感觉器官，所获得的信息将是有限的。“3C是指计算机、通信和控制，不过有人认为控制不应单列为一项，因为它只是计算机的一项功能。但我们认为，考虑到控制本身的多样性。把它单列为一项也未尝不可。事实上，控制是信息发挥作用、完成人类改造世界活动的基本前提。当然，这种说法的缺点也是显而易见的，因为它忽略了感测技术。 “4C是指收集(感测技术)、通信、计算机和控制。从我们人类自身信息器官所构成的功能系统角度来看，“4C的说法应该是比较全面的。(四)应用技术信息技术的应用技术是指针对各种实用目的由主体技术繁衍而生的各种各样的应用技术群，具体地说，就是按主体技术的应用领域，如农业、工业、交通运输、财政金融、图书情报、科学文化、教育卫生、文艺体育、行政管理、社会服务、家庭生活、军事国防等等区分出来的信息技术，它们构成了一个完整的应用技术体系。信息技术在各行各业中的广泛应用，表明了它具有强大的渗透力，也表明了它与人类的各个领域具有十分密切的联系。从本质上来说。信息技术在各个领域里的普及应用实际上是增强劳动资料的信息属性，使劳动工具自动化、智能化，就是说将信息技术同其他技术结合起来，使这些技术的潜力能得到最大限度地发挥，而这正是各行各业信息化的基本前提。 人们通常只把信息技术体系中的主体技术和应用技术层次称为信息技术，因为它们可以直接延长、扩展人类信息器官的功能，这就是狭义的信息技术。基础技术和支撑技术尽管也很重要，但是在一般情况下不称其为信息技术，只有在某些特定条件下才称其为信息技术，而这时所指的信息技术就是广义的。第二节 信息技木的类型一、按照是否可物化为实物形态分类按照是否可以物化为实物形态，信息技术可划分为“硬”信息技术和“软”信息技术两大类。“硬”。信息技术是指各种已经或即将转化为信息设备的信息技术，这类信息技术有时就是指各种具体的实物形态的信息产品，当然有时也指这类产品的技术结构原理或生产工艺，如复印机、电话机、电子计算机、通信卫星等等；“软”信息技术则是指那些不具明显物质承担者。但又是人类在长期从事信息活动过程中积累而形成的有关信息处理的经验、知识、方法与技能，如舆论调查技术、信息组织技术、信息检索技术、统计技术、预测技术、决策技术等。二、按照信息活动的基本环节分类按照信息活动的基本环节，信息技术可以划分为信息获取技术、信息处理技术、信息传递技术、信息存储技术、信息检索技术等。信息获取技术把人们的感觉器官不能准确感知或不能感知的信息转化为人能感知的信息，如气象卫星、行星探测器等；信息处理技术是对信息进行分类、排序、转换、浓缩、扩充等的技术，计算机的发明与使用，一改传统的信息处理主要依靠人脑和手工进行的局面，日益发展的计算机技术已然成为最重要的信息处理技术；信息存贮技术是指跨越时间保存信息的技术，如印刷术、照相术、磁盘技术、光盘技术以及计算机存储技术等；信息检索技术是准确、快速地从数据库中找出所需信息的技术，或称技巧、策略、方法，它主要包括手工检索技术、机械检索技术、计算机检索技术和网络检索技术等。三、按照人们日常所使用的信息设备的种类或其用途分类按照人们日常所使用的信息设备的种类或其用途，信息技术可划分为电话技术、电报技术、电视技术、广播技术、缩微技术、复制技术、卫星技术、计算机技术等众多的门类。这种分类通俗易懂，但是过于简单，而且分类的对象只限于“硬”信息技术，忽略了“软”信息技术。四、按照信息系统功能分类按信息系统功能分类，信息技术可划分为信息输入输出技术、信息描述技术、信息存贮和检索技术、信息处理技术。笼统地说，信息系统的主要组成部分即信息的输入输出、信息的描述、信息的处理以及信息的存储和检索等几个模块。事实上，和第三种分类方法不同，从这个角度描述的信息技术，主要是“软”信息技术，主要涉及的是整个信息系统中可能涉及的理论和方法。五、按照扩展人类信息器官的功能分类按照扩展人类信息器官的功能分类，信息技术可划分为扩展人类感觉器官的感测技术、扩展人类神经系统的通信技术、扩展人类思维器官的信息处理技术和扩展人类效应器官的控制技术。感测技术包括传感技术和测量技术，它可将人类的感觉延伸到人力不及的微观世界和宏观世界以从中获取信息；通信技术包括信息的空间传递和时间传递技术；信息处理技术包括计算机硬件和软件技术、人工智能、专家系统、人工神经网络技术等，它的目的是更好地处理和再生信息；控制技术包括一般的伺服调节技术和自动控制技术，其目的是更好地应用信息，使信息能够在改造自然的过程中发挥作用。第三节 计算机技术本节内容一、计算机技术的发展二、计算机系统的组成 信息技术是现代社会的支柱，而计算机技术则是现代信息技术的核心。计算机的产生和发展及其在社会各个领域的应用，对人类社会的影响是空前的。计算机技术引发了人类技术发展史上的又一次革命。一、计算机技术的发展(一)计算工具发展简史：中国东汉时期的算盘，可以算得上是最古老的计算工具。16421643年，法国人帕斯卡(Blaise Pascal)发明了一个用齿轮运作的加法器，叫Pascalene，这是第一部机械加法器。1694年，德国数学家莱布尼茨(Gottfried Leibniz)把帕斯卡的Pascalene改良，发明了“步进乘法器”，可以计算乘数的机器，但是，它还是依靠齿轮运作的。1820年，法国人德科马(de Colmar)采用莱布尼茨的原理，制造了可以进行加、减、乘、除四则运算的机械计算器，这是第一种大量生产的计算器。1822年，英国剑桥大学数学教授巴贝吉(Babbage)首次提出了自动化的计算原理，在他设计的机器中，有累加器、存储器、控制器、指令系统、卡片机、打印机，计算过程由程序自动控制。尽管他的研制计划因经费问题而未能全部实现，但他提出的自动化计算概念及机器的结构组成方式，给了后人很多启发。1848年，英国数学家乔治布尔(George Booli)创立了二进制代数(布尔代数)，从而为一个世纪后研发二进制计算机铺平了道路。1946年2月14日，标志现代计算机诞生的ENIAC(The Electronic Numerical Integrator And Computer)在费城面世。ENIAC是计算机发展史上的里程碑。（二）、电子计算机的分代按照计算机所使用的无器件来划分，一般分为以下几代：1、第一代计算机：电子管计算机1946年，世界上第一台电子数字积分式计算机埃尼阿克(ENIAC)在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生。1949年，第一台存储程序计算机EDSAC在剑桥大学投入运行。ENIAC和EDSAC均属于第一代电子管计算机。电子管计算机采用磁鼓作存储器。本阶段，计算机软件尚处于初始发展期，主要用于科学计算方面。2、第二代计算机：晶体管计算机1948年，晶体管的发明大大促进了计算机的发展，1956年，晶体管在计算机中使用，晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产生。首先使用晶体管技术的是早期的超级计算机，主要用于原子科学的大量数据处理，这些机器价格昂贵，生产数量极少。1960年，出现了一些成功地用在商业领域、大学和政府部门的第二代计算机。第二代计算机用晶体管代替电子管，这一时期出现了更高级的COBOL(Common Business-Oriented Language)和FORTRAN(FormulaTranslator)等语言，软件产业由此诞生。3、第三代计算机：集成电路计算机20世纪60年代初期，美国的基尔比和诺伊斯发明了集成电路，引发了电路设计的革命。1962年1月，IBM公司采用双极型集成电路，生产了IBM360系列计算机。DEC公司(现并入COMP公司)交付了数千台PDP小型计算机。第三代计算机用集成电路作为逻辑元件，使用范围更广。4、第四代计算机：大规模集成电路计算机1971年发布的INTEL4004，是微处理器(CPU)的开端，也是大规模集成电路发展的一大成果。19721973年，8位微处理器相继问世，最先出现的是INTEL8008。1978年以后，16位微处理器相继出现，微型计算机达到一个新的高峰，典型的代表有INTEL8086、ZILOG公司的Z-8000和MOTOROLA公司的MC68000。INTEL公司不断推进着微处理器的革新。紧随8086之后，又研制成功了80286、80386、80486、奔腾(PENTIUM)、奔腾二代(PENTIUM)和奔腾三代(PENTIUM)。目前最新为PentiumIV。1981年，IBM推出个人计算机(PC)用于家庭、办公室和学校。80年代个人计算机的竞争使得价格不断下跌，微机的拥有量不断增加，计算机继续缩小体积，从桌上到膝上到掌上。与IBM PC竞争的Apple Macintosh系列于1984年推出，Macintosh提供了友好的图形界面，用户可以用鼠标方便地操作。第四代计算机以大规模集成电路作为逻辑元件和存储器，使计算机向着微型化和巨型化两个方向发展。而在第四代计算机基础上开始出现的第五代计算机、第六代计算机，则正处于研制状态，代表了未来计算机的发展趋势。5、第五代计算机：智能计算机1981年，日本东京召开了一次第五代计算机智能计算机研讨会，随后制定出研制第五代计算机的长期计划。 智能计算机的主要特征是具备人工智能，能像人一样思维，并且运算速度极快，其硬件系统支持高度并行和快速推理，其软件系统能够处理知识信息。神经网络计算机(也称神经计算机)是智能计算机的重要代表。6、第六代计算机：生物计算机半导体硅晶片的电路密集，散热问题难以彻底解决，大大影响了计算机性能的进一步发挥与突破。研究人员发现，遗传基因脱氧核糖核酸(DNA)的双螺旋结构能容纳巨量信息，其存储量相当于半导体芯片的数百万倍。一个蛋白质分子就是一个存储体，而且阻抗低、能耗少、发热量极小。基于此，利用蛋白质分子制造出基因芯片，研制生物计算机(也称分子计算机、基因计算机)，已成为当今计算机技术的最前沿。生物计算机比硅晶片计算机在速度、性能上有质的飞跃，被视为极具发展潜力的“第六代计算机”。二、计算机系统的组成计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是组成计算机的物理设备的总称，是计算机的实体。软件系统是各种程序、数据及相关文档的总称，是计算机的灵魂。(一)硬件系统硬件(Hardware)是指构成计算机的物理装置，看得见、摸得着，是由专门的集成电路、线路板、电源、存储器等组成的，按一定结构系统组合的物质实体。 从逻辑角度而言，一个完整的硬件系统由五个部分组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 冯诺依曼的计算机原理：计算机的基本运行过程如下：在控制器的统一调度下，输入设备先将有关指令和计算数据或资料送入存储器。并以不同的地址形式分别存于存储器内；控制器从存储器取出指令，并按照指令开始执行有关程序，执行完一条指令，再执行下一条指令；依据指令，控制器先读取计算数据由存储器到运算器，再控制运算器对计算数据进行运算，计算器进行运算并将计算结果送回存储器；最后，控制器依据指令要求，调度存储器中的计算结果从输出设备输出。 尽管计算机更新换代的速度极快，但是，冯诺依曼的原理仍然是目前计算机的基本原理。实际计算机硬件系统可以分为主机和外围设备两大部分。主机主要包括中央处理器、内存储器、系统总线等。外部设备主要包括输入设备、输出设备、外存储器等。个人使用的微型计算机系统的基本配置由主机、显示器、键盘、打印机等构成，如果需要，还可以连接其他设备。1中央处理器(CPU)控制器和运算器合称中央处理器，英文缩写为CPU。运算器在电子计算机中执行算术和逻辑操作，它负责对数字信息进行加工，实现算术运算、逻辑运算及信息传送。控制器是全机的指挥中心，负责对控制信息进行分析，通过分析发出操作控制信号，控制并协调各部分工作。CPU是计算机的核心部件，由它完成运算处理功能，并实施对计算机其他各部件的控制，使计算机各部件协调统一工作。2内存储器一般把在计算机主机中起记忆作用的部件叫内存储器，简称内存。内存储器是CPU可以直接访问的存储器，也称为半导体内存。 内存根据其功能分为只读存储器ROM和随机内存RAM两种。ROM是制造商在芯片上固化好的基本输入输出系统(ROMBIOS)，只能从其中读出数据而不能写入数据。RAM既能读出数据，又能写入数据，而计算机只有将操作系统、临时需要的应用软件程序和数据信息等装入内存才能运行。在每次启动计算机工作时，计算机要先将操作系统、临时需要的应用软件程序和数据等装入内存储器后才能运行。因此，RAM中的信息是开机后读入的，关机后，RAM中的信息会自动消失。3外存储器外存储器又称为辅助存储器，它是不能被CPU直接访问的存储器，可用来记录各种信息，存储用户的程序和数据。它有两个突出的特点：一是存储容量大，且不受限制；二是非易失性，断电后信息不会丢失。外存储器主要可以分为软盘、磁盘和光盘三种。常用软盘规格是35英寸软盘(简称3寸盘)，可容纳144MB信息量。微型机一般都配备有一个软磁盘驱动器，软盘只有插入软盘驱动器中才能被读取或写入内容。硬盘存储器是多个盘片组成的同轴盘片组构成的，每一个盘片都是上下表面涂有金属氧化物磁性材料的金属圆盘，它使用两磁头写入、读出或消除盘片上的内容。两磁头总是同时沿径向运动进行搜索，因此所有盘片的同一磁道合称为一个柱面。硬盘及硬盘驱动器固定在硬盘存储器的密封机盒内。光盘主要分为只读光盘、一次写光盘和可擦写光盘。只读光盘指光盘上的内容是固定的不能写入和修改，只能读取其中的内容；一次写光盘指用户可以根据自己的需要按顺序向其写入数据，但记录一旦写入，便不能修改与擦除，但用户可多次读取数据；可擦写光盘如同磁盘一样可写入数据，也可根据用户要求重新修改数据。由于光盘具有纪录密度高、存储容量大、信息保持寿命高、环境要求低的特点，它常被用于存储各种程序、数据及音频、视频信息。4输入设备输入设备的作用是将数据、程序和各种操作信息直接转换成计算机能接收的电信号，然后输入计算机。 常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、数码摄像机、数码相机、光学识别仪器、语音识别设备等。5输出设备输出设备是把计算机内部信息转换成人们熟悉的语言、文字、声音、视频等的设备，是将计算机运行的结果由电信号转换成人们能够识别的形式并予以显示。常见的输出设备有显示器、打印机等。(1)显示器按显示器的显示原理来分，有阴极射线管(CRT)显示器和液晶显示器(LCD)之分。CRT显示器的显示原理与电视机的显示原理基本相同，即显示器内的电子枪发射电子束，电子束打到显像管的荧光屏上并使其发光，从而达到显示的作用。LCD显示器采用液晶发光，无辐射：体积小且省电，属于环保型的设备，不足是价格偏高，目前不如CRT显示器清晰度高。决定显示器性能的一个重要指标是显示器的分辨率。所谓分辨率指显示器所能表示的像素个数，像素越密，分辨率就越高。评价显示器的另一个重要指标是刷新频率。为了使人眼能够看到稳定的图像显示，必须使电子束不断地重复扫描整个屏幕，按人的视觉生理，刷新频率大于30次s才不会感到闪烁，计算机中显示器的刷新频率至少应达到50Hz。(2)打印机按打印机的打印方式来分，常用打印机有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机三种类型。 针式打印机一般有9针与24针之分。它的基本工作原理是：通过机电作用，让打印针击打色带和打印纸，并印出由点阵构成的字符或图形。打印速度为每秒200300字符或更高。打印质量与打印头点阵组成有关，有1616点阵，2424点阵和高质量的4848点阵。喷墨打印机是另一种低价位的打印机。其打印原理与针式打印机完全不同。喷墨打印机是通过喷墨管将墨水喷射到打印纸上而实现字符或图形的输出，属于非击打式打印机。喷墨打印机的优点是打印速度较快、噪音低、印字质量高，并可以很轻松地输出彩色文档。其缺点是墨水消耗比较大，使用喷墨打印机的日常费用较高。激光打印机是激光技术和电子照相技术相结合的产物，其基本原理与静电复印机类似，是目前最先进的打印机。激光打印机主要由图像发生器、扫描多面转镜、感光鼓、显像管、定影器及输纸系统等组成，其核心部分是激光器。打印时，在计算机控制下，首先根据所要输出的字符图形，使激光器的光束经光调制器产生折射，形成激光图像；然后通过扫描多面转镜反射到感光鼓上，形成相应字符和图像的静电潜像；再用色粉使潜像成为色粉图像；最后转印到纪录纸上，进入定影器加热纪录纸，使色粉熔化，从而使字符和图像印到纸面上。激光打印机的打印效果质量最好，打印速度快，是最好的打印机。计算机硬件各组成部件之间采用总线(Bus)相连，用作计算机各部件之间传送信息的公共信道，允许各部件共同使用它传送数据、指令、地址及控制信号等信息。微型计算机的总线安装在称为计算机主板的装置上，分为外部总线和内部总线。外部总线是指CPU和其他部件之间的连接，有三种：地址总线、数据总线和控制总线。内部总线用于CPU内部各部件之间的连接。(二)软件系统计算机的软件系统指计算机中实现信息处理的各种程序以及开发、使用和维护程序所需的有关文档资料的集合，其功能是实现对计算机的运行、管理和维护。光有硬件基础而未安装任何软件的计算机叫做“裸机”，裸机不能实现任何功能，可见计算机软件对于计算机的重要地位。 计算机软件主要可以分为系统软件和应用软件两大类。1系统软件系统软件主要是指维持计算机正常运行的各种必须软件，主要可分为计算机的操作系统、计算机的程序设计与语言翻译系统几部分。(1)操作系统软件操作系统软件是由一组控制计算机系统并对其进行管理的程序组成。它是计算机系统的控制和管理核心，其任务是控制、管理计算机的各种资源和工作流程，组织、协调计算机的运行，为其他系统软件和应用软件提供服务和支持。操作系统通常具有CPU管理、内存管理、设备管理、作业管理、文件管理等五个方面的功能。操作系统根据其运行的环境可以分为实时操作系统、分时操作系统和批处理操作系统。实时操作系统环境下，计算机接收到外来信息后及时处理，并在限定的时间范围内完成；常见的分时操作系统有UNIX、XENIX、LINUX等，它多用于一个CPU连接多个终端的系统，它可给每个终端按照一定的优先级分配时间段，CPU按此时间段轮流为其服务；批处理操作系统以作业为对象，连续处理在计算机中运行的多道程序和多个作业。按管理用户的数量，操作系统又可以分为单用户操作系统和多用户操作系统。前者使一个用户独占计算机的全部软硬件资源，而后者则允许一台计算机接多个终端用户，多个用户对计算机的软硬件资源进行共享。随着计算机网络的发展，网络操作系统应运而生。它是网络与网络用户的接口，对网络的软硬件资源和网络通信进行管理，多运行在服务器上。目前局域网上常见的网络操作系统有Netware和Windows NT等。(2)程序设计语言 编写计算机程序所用的语言称为程序设计语言，分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。 机器语言是最低级的语言，计算机硬件系统能直接识别而不需要翻译。由于机器码指令是用许多二进制数表示的，编程人员需要费很大精力去熟悉记忆数字代码。编程时，程序员需要自己处理每条指令，并且必须清楚地记住编程过程中每步所使用的工作单元处于何种状态。 汇编语言仍然是一种面向机器的语言，它比较接近机器语言，保留了机器语言的每一条指令由操作码和操作数两部分组成的形式。虽然它比机器语言直观，容易查找错误，但用汇编语言编写的程序不能直接在计算机上运行，必须将汇编程序翻译成机器语言程序，才能在计算机上运行得出结果。翻译工作一般都由计算机厂家提供的汇编程序来完成，翻译的过程就叫做“汇编”，这也是汇编语言名称的由来。汇编语言和机器语言一样都依赖于具体的机器，所以被称作“低级语言”。 “高级语言”基本上摆脱了语言对机器的依靠，相对独立于机器，由面向机器改为面向过程、面向对象，其中所用的符号、标记更接近人们的日常习惯，便于理解、掌握和记忆。如BASIC、FORTRAN等。(3)语言翻译系统用高级语言或汇编语言编写的程序称为源程序。计算机不能直接执行源程序，必须先把源程序翻译成为用“1”和“0”这两个机器代码表示的目标程序，即用机器语言编码的程序。语言处理就是将源程序翻译成目标程序。 翻译方式一般分为编译和解释两种。编译方式是指事先编好一个叫做编译程序的机器语言程序放在计算机中，当高级语言编的源程序输入计算机时，编译程序就把源程序自动整个地翻译成用机器指令表示的目标程序。而解释方式则是指事先编好一个叫做解释程序的机器语言程序放在计算机中，当高级语言源程序输入计算机后，解释程序自动地逐句翻译源程序，译一句执行一句。2应用软件应用软件是指针对特定用户或者某一特定用途的软件。这类软件又可以分为通用型应用软件和特定用途的应用软件。(1)通用软件通用软件用于带有“共性”的一类计算机应用问题，涉及面很广。如文字处理软件word和WPS，表格处理软件EXCEL和Lotus Notes，作图软件Adobe Photoshop和3D MAX，浏览器软件Explorer和Netscape，下载软件LeapFTP和netant，统计分析软件SPSS等。(2)专用软件专用软件是指专为少数用户设计的、目的单一的应用软件。如针对某一公司的客户关系管理开发的特定软件，某同学自己开发的用于管理自己的书籍资料的特定软件等。第四节 通信技术本节内容一、通信技术的发展二、有线通信三、无线通信 现代通信技术的主要任务是通过一定媒介将承载一定信息的信号从一点快速准确地传递到另一点。一、通信技术的发展真正现代意义上的通信技术的发展，可以认为是从莫尔斯发明有线电报开始的。(一)有线电报的发明美国人莫尔斯(SFBMorse)经过潜心研究，终于在1835年获得了在实验室内架设有线电报机的成功。1937年，莫尔斯在纽约大学的会议室里，架设了518米长的导线，获得通报实验成功，电报机由此诞生。1844年3月24日举行了启用仪式，莫尔斯在国会议事厅里发出了世界上第一封电报。1858年，横跨大西洋联接欧美两洲的海底电缆铺设成功。1866年第二条海底电缆铺成，从此海缆成为通信上的一种正规的通信工具。1875年，法国的巴特发明了多路电报，它能以一条导线传送8路电报。1915年美国的甘培尔和德国的瓦格纳发明了滤波器，从而可以能用一条导线传送几十路电报，并由此产生出能够同时发报的载波电报的设想。(二)电话的发明1875年美国人亚历山大格雷厄姆贝尔(Bell，Alekander Graham)发明了电话。1876年，电话实现了第一次话音传送。1877年，美国人查尔斯威廉姆斯设立了第一部私人电话线路，沟通他的各个工厂和他在萨默维尔私人住宅之间的联系。1878年，美国康涅狄格州的纽好恩，第一个市内电话交换所开通，但是当时只有20个用户。1879年，爱迪生利用电磁效应，制成炭精送话器，使送话效果显著提高。爱迪生炭精话筒的原理及其器件一直沿用至今。1881年，意大利罗马、法国巴黎、德国柏林先后开通了各自的第一个电话网络。1882年，电话线开始采用双绞线。(三)无线电报的发明1887年，德国物理学家赫兹(Hertz)在实验中第一次证实了电磁波的存在。1895年， 俄国科学家波波夫发明了无线电接收机。1896年，波波夫和雷布金在俄国物理化学协会的年会上实现了用无线电传送莫尔斯电码。1897年，意大利物理学家马可尼进行横跨布里斯托尔(Brist01)海峡的无线电通信取得成功，通信距离为14公里。1899年，马可尼在英国南福兰角建立了一个无线电报站，实现了英国与欧洲大陆的无线电通信。1896年6月，他获得无线电报专利；1900年10月，他在英国普耳杜建立一座大功率发射台，采用10千瓦的音响火花式电报发射机；1901年12月，马可尼在加拿大纽芬兰市的圣约翰斯港通过风筝牵引的天线，成功地接收到普耳杜电台发来的电报。马可尼的成功在世界各地引起巨大的轰动，推动无线电通信走向了全面实用的阶段。(四)通信卫星的发展1957年，前苏联发射了第一颗人造地球卫星，它不仅标志着航天时代的开始，也意味着一个利用卫星进行通信的时代即将到来。1960年，美国国防部把覆有铝膜的、直径为30米的气球卫星“回声1号”(Echo I)发射到距离地面高度约1 600公里的圆形轨道上，进行通信试验。这是世界第一个“无源通信卫星”。由于这颗卫星上没有电源，故称之为“无源卫星”。它只能将信号反射，为地球上的其他地点所接收到，从而实现通信。但由于这种方式的效率太低，没有多大实用价值。1962年，美国国家航空宇航局(NASA)发射了世界上第一颗有源通信卫星，“电星1号”(Telstar I)。这颗卫星上装有无线电收发设备和电源，可对信号接收、处理、放大后再发射，从而大大提高了通信质量。但是，1963年2月12日，“电星1号”失效。1964年，美国发射了“同步3号”(Syncom)卫星。这是世界上第一颗地球同步静止轨道通信卫星。1958年12月18日。美国发射了第一颗通信卫星，由于技术上的原因，仅仅工作了13天。从此，卫星通信进入实验阶段。1963年至1964年美国发射了三颗实验性地球同静止轨道卫星，只有第三颗卫星“同步3号”完全成功。1965年，国际卫星通信组织(INTERSAT)发射了一颗半试验、半实用的静止通信卫星“晨鸟”(Early Bird)，又称为“国际通信卫星一I(Intelsat 1)”，作为世界上第一颗实用型商业通信卫星，它为北美和欧洲之间提供通信服务，开创了卫星商用通信的新时代。“晨鸟”标志着卫星通信从试验阶段转入实用阶段，同步卫星通信时代开始了。1999年，GMDSS系统在全世界各航运国家全面启用。与在此之前广泛应用的呼救信号“SOS不同，GMDSS是一个船岸间通信新系统“全球海上遇险和安全系统”。它由卫星通信系统和地面无线电通信系统两大部分组成。卫星系统又包括国际海事卫星分系统和极低轨道搜救卫星分系统两部分。GDMSS是建立在先进的卫星通信技术、数字技术和计算机技术基础上的先进系统，在船只遇难时，不仅能向更大的范围更迅速、更可靠地发出救难信息，还能以自动、半自动的方式取代以前的人工报警方式。 现代通信技术按其传输媒介可分为有线通信和无线通信两类，按其信号形式可分为模拟通信和数字通信。有线通信的发展经过了架空明线、对称电缆和同轴电缆的阶段，正在向光缆发展；无线通信方面，经过长波、中短波、微波等无线电波段的广泛开发运用，卫星通信也正在取代微波通信的主导地位。二、有线通信有线通信系统是用有线信道传递信号的通信系统。根据信道物理组成的不同，又可以分为架空明线、平衡电缆、同轴电缆和波导管等类型。架空明线是架在电线杆上的一对或多对导线。一对导线构成一个电信道，可以完成一路电话信号的传输。平衡电缆与前者相似，用一对铜线组成一个信道，但线间距离较小，线路外有防护层，可传输一路或多路电话信号。同轴电缆是用一根铜丝做线芯，外包一同轴铜管代替电缆上的另一根铜线，可以完成多路电话传输任务。波导管为一导电的金属管，一般为圆形或方形，在一定条件下电磁波可在其内部向前传输，可传输多路电话。光纤通信也是一种重要的有线通信方式。光纤通信利用激光波取代电流作为信息载波，以光导纤维取代铜线作为载体，是一种新兴的地面有线通信方式。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层，中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15弘m50弘m，大致与人的头发粗细相当。而单模光纤芯的直径为8pm10pm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂，因此需要外加一保护层。 陆地上的光纤通常埋在地下1米处，有时会受到地下小动物的破坏。在靠近海岸的地方，越洋光纤外壳被埋在沟里。在深水中，它们处于底部，极有可能被鱼类咬坏或被渔船撞坏。光纤通信系统的优势主要有以下几点：传输频带宽，通信容量大；线路损耗低，传输距离远；抗干扰能力强，应用范围广；线径细，重量轻；抗化学腐蚀能力强；光纤制造资源丰富。 三、无线通信最早的无线通信“烽火通信”是视觉距离的通信方式；随着距离的扩大。有线通信实现了地理距离的通信；而信息交流全球化使通信距离进一步扩大，无线通信让人们实现了地球距离甚至是星球距离的通信。从有线通信到无线通信，反映了人类通信需求从受束缚向自由移动方向前进的必然趋势。 移动通信技术的发展主要经历了三个阶段，而移动通信技术也相应分为第一代移动通信技术、第二代移动通信技术、第三代移动通信技术。 (一)第一代移动通信模拟移动通信模拟移动通信被称为第一代移动通信，它的出现是移动电话历史上一个重要的里程碑。它采用FDMA技术，以频率调制的模拟语音传输为技术，一般容量为几十万用户。模拟蜂窝系统也有技术上的弱点。首先，网络容量难以有更大突破；其次，不同的网络系统不能向用户提供兼容性，难以实现漫游；再次，业务单一，无法支持新业务和增值业务。(二)第二代移动通信数字蜂窝系统以大规模集成电路为基础的数字信号处理技术的发展和应用，使得数字传输技术开始取代模拟技术，同时FDMA技术也被新的技术所取代。数字移动通信被称为第二代移动通信。1991年，GSM系统投入商用，1990年4月美国批准了数字蜂窝通信标准2S一54，即DAMPS，1993年又通过了Is一95CDMA系统。GSM以时分多址技术为基础，CDMA以码分多址技术为基础。 特点：第一，在语音传输方面采用了数字方式；第二，都沿用了实践证明行之有效的蜂窝技术；第三，网络容量比模拟蜂窝系统有巨大的提升；第四，支持同一标准不同运营网络之间的漫游。第五，支持除话音业务外的增值业务。(三)第三代移动技术基于宽带CDMA技术和计算机多媒体技术的第三代移动通信系统最初称为未来公众移动通信系统(FPLMTS)，后改名为IMT一2000，意指在2000年左右开始商用，工作于2000MHz频段上，初始数据速率达到2Mbps。目前，IMT一2000无线接口标准大格局确定下来，除6个卫星接口技术外，地面无线接口技术被分为两大类：CDMA与TDMA，其中CDMA占据主导地位。CDMA又分成了FDD直接序列、FDD多载波以及TDD三种技术。这几项技术覆盖了美国提出的cdma2000技术和欧洲提出的wCDMA技术等，我国提出的TDSCDMA技术也包含其中。第三代移动通信系统将在新的世纪，在全球大规模建设并投入商用。 第三代移动通信的技术有如下特征：第一，用户可以在全球实现漫游；第二，用户除可进行话音通信还可进行移动的多媒体通信；第三，它将把固定网、卫星网和地面移动网结合成一个综合的整体网络，将个人通信进程向前推进。实现2Mbps的数据通信速率是第三代移动通信系统的第一阶段目标，未来，它还将提供更高速率的数据传输。随着人类信息活动的深入开展，人们的信息需求日益增加，而人类自身信息器官的种种不足则表现得越发明显。通信技术作为一种最基本的信息技术， 从有线通信、无线通信到移动通信再到个人通信，实现了对人类信息器官能力的不断拓展。第五节计算机网络本节内容一、计算机网络的类型二、计算机网络的原理三、Internet 计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物，它把数据的处理和传输合为一体，它不但代表了一种新的数据传输方式，也开辟了信息共享、信息处理的新阶段。一、计算机网络的类型 按网络的地理范围来划分，计算机网络可分为局域网、广域网和城域网(MAN)。 按拓扑结构和传输媒体来划分，按拓扑结构可将计算机网络分为总线树形网、环形网、星形网； 按传输媒体可将计算机网络分为有线网和无线网。(一)局域网 局域网就是局部地区的计算机网络。在局域网中，连在一起的计算机分布范围一般在10米以上和几公里之内。因此，它只是在小范围内实现资源共享的计算机网络，具有结构简单、投资少、数据传输速度快、可靠性好、保密性强等优点。 局域网一般由网络服务器、用户工作站、网络适配器(网卡)、传输介质、网络软件五大部分组成。 目前，局域网的主要硬件体系结构有三种：以太网、令牌环网和ARCnet网。以太网是采用总线型或星型拓扑结构和CSMACD协议。(二)广域网 在较大范围内实现计算机之间的通信和数据交换，主要依靠广域网技术。美国的主干网ARPAnet和NSFnet是典型的广域网；我国的Chinanet，Cernet，ChinaGBN和CSTnet都是广域网。这些是Internet网的基础设施。ARPAnet是Internet的前身，也是最早的广域网结构。 在广域网中，应用最多的是分组交换技术。 Chinapac网是为了适应我国计算机通信的发展而建立起来的先进通信手段，以CCITT x25协议为基础，可以满足各种不同的连接方式的需要。 局域网与广域网相比有如下区别：第一，局域网覆盖范围小，通常为一座大楼或一组楼群，由于地理范围不同，局域网技术解决方案也不同；第二，局域网通常为拥有那些互联设备的机构所有，而