第1章计算机信息技术导论

《大学计算机基础教程(第4版)》基础教学课题组编写第1章计算机信息技术导论清华大学出版社教育部“十一五”国家级规划教材本章主要内容

用户分类与计算机系统;现代计算机的演变与发展;计算机系统的分类与应用;信息道德与系统安全;计算机系统运算基础;计算机中数据的存储与编码。1.1计算机技术概述

1.1.1计算机技术与信息技术

计算机技术与信息技术相辅相成迅速发展是信息时代发展的重要标志，其发展水平也是一个国家或一个经济实体发展水平的标志。

计算机技术与信息技术不断发展进步，其相关技术应用、开发研究也更为广泛和深入。

学习、应用和掌握计算机技术与信息技术的能力与水平则是衡量现代技术型人才专业技术潜力的基准标志。

信息与数据

信息是一个不断发展和变化的概念，信息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。数据是载荷信息的载体，计算机数据则可以是数字、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，而这种组合具体地表示了信息的内容。

计算机信息处理过程

信息技术应用系统在实践中广泛使用，其基本构成，如图1.2所示。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

计算机在其诞生、应用和发展过程中，新技术不断涌现。计算机在使用领域、使用目的、使用机型配置和使用方式手段均有很大的差异。

现代计算机是真正的数字电子计算机，其特点是运算速度快，计算精确度高，可靠性好，记忆和逻辑判断能力强，存储容量大等。现代计算机的发展中，杰出的代表人物是英国的艾兰·图灵(AlanMathisonTuring，1912年-1954年)，一是建立了图灵机(Turingmachine，缩写为TM)的理论模型；二是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。另一位杰出的代表人物是美籍匈牙利人冯·诺依曼(JohonVonNeumann，1903年-1957年)。首先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。第一代——电子管计算机时代

（1946年～50年代末期）

电子管计算机时代(1946年到20世纪50年代末期)，主要特点是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。

硬件方面没有随机存储介质，

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）

晶体管计算机时代(从20世纪50年代中期到20世纪60年代末期)。其主要特征是采用晶体管元件，开始使用磁芯和磁鼓作存储器，由于体积缩小，功耗降低，从而提高了运算速度和可靠性，一般每秒为数十万次，最高可达300万次，而价格却在不断下降。软件方面产生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）

小规模集成电路计算机时代以中小规模集成电路作为计算机的主要元件，采用了更好的半导体内存，进一步提高了运算速度和可靠性。软件方面也有了更进一步的发展，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）

1971年起大规模集成电路使计算机进入了第四代。

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。

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

目前国内外较多沿用的分类方法是根据美国电气和电子工程师协会(IEEE)的一个委员会于1989年11月提出的标准来划分为

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)等6类。

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计算的运算系统。2010中国高性能超级计算机“天河一号”，以峰值每秒4700万亿次、持续每秒2570万亿次性能再次夺魁，我国曙光公司研制成功的“星云”超级计算也以1270万亿次位列高性能计算机系统前列。而个人电脑运算速度多数在每秒10亿次左右，快的也只有几十亿次。

小巨型机

小巨型机又称小超级计算机，可以满足一些科学研究、工程设计的特定需要。

大型主机

大型主机包括过去所说的大型机和中型机，主要用于规模较大的银行、企业、高校和科研院所，有很强的管理和处理功能。小型计算机

小型计算机相对结构简单，可靠性高，成本也较低，比昂贵的大型主机有更大的应用空间。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。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机到处用，到处都有，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，智能化操作系统使PC应用更为广泛普及。

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还有：服务器(Server)工作站(Workstation)台式机(DesktopPC)便携机,或称笔记本手持机,又称掌上电脑或称亚笔记本等5种类型。

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

作为有文化的时代青年必须要有健康的心里去看待信息世界衍生的各种文化，特别要以正确的人生观世界观来看待世界，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，特别是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。个人上网时一定要遵守文明公约，在学校机房或社会网吧上网要遵守机房或网吧的管理制度，爱惜公共设备，不要沉溺于玩游戏。严禁传播、制作病毒或黄色、反动等非法信息。总之要严格要求自己，避免不道德行为和犯罪行为

1.2.2计算机信息系统安全

主要有以下两个方面。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。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

《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。”利用计算机作为犯罪工具的高科技犯罪，已经成为日益严重的社会问题，不仅阻碍着计算机的应用和发展，而且构成了对整个社会的严重威胁。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。

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。

3.计算机病毒的诊断

有经验的计算机用户都知道，应防范在先，从下面列举的一些现象可供参考来判断自己的机器是否可能有病毒存在。

(1)文件读入的时间变长；(2)磁盘访问时间变长；(3)用户并没有访问的设备出现“忙”的信息；(4)出现莫明其妙的隐藏文件；(5)有规律地出现异常信息；(6)可用存储空间突然减小；(7)程序或数据神秘地丢失；(8)可执行文件的大小发生变化；(9)磁盘空间突然变小；(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)硬件措施一种比较有效的预防计算机病毒的方法是采用计算机病毒防护卡。

(2)软件措施

软件预防一般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。

5.计算机病毒的清除

一般的普通用户不易用手工编程等方法清毒，最好选择正版杀毒软件。有时需要用干净系统引导盘（如事先备好的系统软盘）启动机器，做彻底检测和清计算机病毒。这项工作应经常做。

6.加强教育与管理

目前国家法律对计算机犯罪已有明确的规定。对于制造和传播计算机病毒的犯罪行为要依法追究其法律责任，使其受到法律制裁。(1)计算机管理制度的建立与健全。从计算机的使用、维护，到软盘软件的交流都有一整套的规定，并且定期进行安全检查，一旦发现病毒，应及时清除。

(2)抓紧宣传教育。认识了解病毒及其危害性，养成良好的防毒工作习惯，互相监督，杜绝制造病毒的犯罪行为。

1.3计算机运算基础

1.3.1计算机中信息的运算

计算机采用二进制计数系统

二进制数的求和、求积法则分别为：求和

0＋0=0

0＋1=11＋0=1

1＋1=10求积

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