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第一章计算机与信息技术概述目录1.1计算机的发展与应用1.2信息与信息技术1.3信息社会与两化融合1.4计算机与信息技术的未来热点与发展趋势1.1计算机的发展与应用1.计算机的起源2.数字电子计算机的发展历程3.计算机的特点、分类与应用过去的计

算工具隨著生产的发展和社会的进步，计算工具的发展过程从简单到复杂、从低級到高級计算工具相继出現了如：算盘计算尺手搖计算器电动计算器我国研制第1颗原子弹时使用的飞鱼牌手摇计算机（新华网图片）Pascal’s加法机1642年，法国数

学家B.Pascal用钟表元件制造了一种能够做两个十进制数加减法的机器巴贝奇的分析机1821年，英国数学家C.Babbage（1791-1871）设计了差分机，这是第一台可自动进行公式演算的多功能机器，然而

，这台计算机在他有生之年始终未能问世上世纪30年代的机械式计算器电动式计算器（1930）手摇式计算器第1台数字电子计算机诞生1946年美国宾州大学研制成功第1台数字电子计算机-ENIACPhoto:vanPel

tLibrary,UPenn.•18000电子管,6000开关•占地面积:170m2•重量:30吨•功耗:150KW•运算速度:5000次/s•平均无故障时间7min•外部程序控制第1代数字电子计算机时间：约1946-1957使用的元器件：电子管●速度：几

十～几万次/秒●内存：磁鼓，千字●外设：磁带●机器语言美国于20世纪50年代生产的IBM704型电子管计算机磁鼓存储器旋风1号(WhirlwindI)数字计算机WhirlwindI数字计算机，当时的售价是1750万美元，美国国防部使

用我国第1台数字电子计算机1956年，华罗庚受命筹建中国科学院计算技术研究所。1958年中国第一台计算机103型机研制成功，中国科学院计算所与北京有线电厂共同研制。字长31位，内存容量为1024字节，运算速度每秒450次。1958年8月1日该机可以

表演短程序运行，标志着我国第一台电子计算机诞生。该机在738厂开始小量生产，改名为103型计算机(即DJS-1型)，共生产38台我国第1台大型电子计算机1959年4月104机完成调试,第一道题目是“五一”节天

气预报，9月交付用户使用。无故障稳定运行时间达到2小时该机有22个机柜，占地200平方米。全机共用4200个电子管，4000个晶体二极管。字长39位，容量4K，每秒运算1万次第2代数字电子计算机时间：约

1957-1964使用的元器件：晶体管●速度：几十万次/秒，●内存：磁芯，十万字●外设：磁盘●高级语言编程电子管晶体管第2代计算机的内存：磁芯存储器Thisisa50xphotographofmagneticcorerandomaccessmemoryfroma4KiBme

moryplane安装在美国宇航局的IBM7090计算机290万美元。内存容量：128KB；存取周期：2微秒我国的第2代电子计算机1964年我国华北计算所先后研制成功108乙机(DJS-6)、121机(DJS-21)和320机(DJS-6)，并在738厂等五家工厂生产；哈军工（国防科大

前身）研制成功441B全晶体管计算机，小批量生产了40多台。当时我国研发出的计算机，仅有小批量生产，由国家分配到各个科研院所使用。研发和生产计算机的单位，全部是军工企业。具备极高的保密措施，每一个元件，每一张设计图纸都被严

格看管我国第一颗原子弹1964年10月16日下午3时，新疆罗布泊上空，我国第一颗原子弹爆炸成功，成为继美苏英法后第五个拥有核武器的国家。电子计算机是核计划的关键工具。高等物理的公式计算主要依靠人工使用计算尺和手摇计算机，只有非常复杂的计算才能用到昂贵的电子计算机前苏联

派出大批科学家，在核武器及电子计算机方面提供了技术支持。第3代数字电子计算机•时间：约1965-1973•使用的元器件：中小规模集成电路速度：几十万次～几百万次/秒内存：半导体存储器软件：高级语言,OS,DBMS第3代计算机1965年IBM推出的System36

0大型主机，被美国航天局用于首次载人登月任务上世纪60年代的存储容量为5MB的硬盘（27Kg重）上世纪70年代我国的集成电路计算机DJS-180系列超级小型计算机天津DJS130小型机参展“1975年广交会”第4代数字电子计算机时间：从1974年起使用的元器件：大规模和超大规模集成电路（VL

SI）速度：几百万次～亿次/秒内存：半导体存储器软件工程，分布式处理等第1～4代计算机的对比代别年代使用的元器件使用的软件类型主要应用领域第1代20世纪40年代中期～50年代末期CPU：电子管内存：磁鼓使用机器语言和汇编语言编写程序科学和工程计算第2代20世纪50年代中

、后期～60年代中期CPU：晶体管内存：磁芯使用FORTRAN等高级程序设计语言开始广泛应用于数据处理领域第3代20世纪60年代中期～70年代初期CPU：SSI，MSI内存：SSI，MSI的半导体存储器操作系统、数据库管理系统等开始使用在科学计算、数据处理、工业控

制等领域得到广泛应用第4代20世纪70年代中期以来CPU：LSI、VLSI内存：LSI、VLSI的半导体存储器软件开发工具和平台、分布式计算、网络软件等开始广泛使用深入到各行各业，家庭和个人开始使用计算机计算机的发展大大超出人们预料由于集成电路技术的发展

和微处理器的出现，计算机发展速度之快，大大超出人们的预料：性能不断提高体积不断变小功耗不断降低价格越来越便宜软件越来越丰富使用越来越容易应用领域越来越普遍计算机数量不断增加•上述趋势不仅仍在继续，且节奏进一步加快•已不再沿用“第x代计算机”的说法。•正在研究

开发智能化的计算机系统，它以知识处理为核心，可以模拟或部分替代人的智能活动，具有自然的人机通信能力计算机的特点运算速度快计算精度高记忆能力强逻辑判断能力强计算机的分类数字计算机模拟计算机混合计

算机按处理数据的类型按用途通用计算机专用计算机按规模……巨型机大型机小型机微型机工作站或服务器计算机的应用科学计算信息处理CAD/CAMCAI/CMI自动控制多媒体应用电子商务人工智能

(AI)1.2信息与信息技术1.什么是信息2.信息处理的一般过程3.什么是信息技术信息(information)是什么？信息有多种多样的含义，至今并没有统一的定义日常生活中比较笼统和模糊的理解是：语言、文字、图像等所表达的内容、事实或消息读书、听课、交谈等所学习和了解

的知识、方法和情况为了做判断、订计划或解决问题等所需要的数据和资料···比较正式也比较抽象一些的描述是：信息是事物运动状态和特征的反映信息就是信息，它不是物质也不是能量信息与物质、能量是客观世界的三大构成要素。美国哈佛大学的研究小组提出了著名的资源三角形：没

有物质，什么也不存在；没有能量，什么也不会发生；没有信息，任何事物都没有意义。信息有哪些性质？普遍性：凡有事物的地方，就必然存在信息，信息广泛存在动态性：事物是在不断运动变化之中的，信息也必然随时间而改变时效性：由于信息的动态性，信息的使用价值会随着时

间而衰减多样性：语言、文字、声音、图片等都是信息的表现形式(也称为信息的载体或媒体)可传递性：信息可通过媒介在人-人，人-物，物-物之间传递，信息传递才能发挥信息的作用可共享性：信息与物质，能量显著不同的是，同一信息在同一时间可被多个主体共有，信息能无限地进行复制和传递，不因使

用而有损耗快速增长性：随着社会的发展，信息在快速增长！(信息爆炸)什么是信息处理？信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动：信息的收集(如信息的感知、测量、获取、输入等)信息的传递(如邮寄、电报、电话、广播等)信息的加工(如信息的分类、计算、分析、转换等)信息的存储(如书写、摄影、录

音、录像等)信息的使用(如控制、显示、指挥、管理等)人工进行信息处理的过程人工信息处理的不足：算不快记不住传不远看（听）不清事物客体信息获取(感觉器官)信息加工与存储(大脑)信息传递(神经系统)信息施用(效应器官)信息传递(神经系统)信息技术（IT）手/脚/身眼/耳/鼻/舌/身

什么是信息技术？信息技术（InformationTechnology，或Information&CommunicationTechnology，简称IT或ICT）指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一门技术。内容包括

：扩展感觉器官功能的感测(获取)技术扩展神经系统功能的通信技术扩展大脑功能的计算与存储技术扩展效应器官功能的控制与显示技术扩展神经系统功能的通信技术外部世界事物信息技术的发展历史◎语言的形成和使用◎文字的创造◎造纸技术的出现◎印刷技术的发明◎电报和电话通信◎广播、电视◎雷达

、卫星◎计算机◎因特网···第1次信息技术革命（35000～50000年之前）第3次信息技术革命第5次信息技术革命（20世纪40～60年代）第4次信息技术革命（19世纪30～20世纪40年代）（1000年之前）第2次信息技术革命（大约3500

年之前）现代信息技术有什么特征？三大特征：采用电子技术（包括激光技术）以数字技术（计算机）为基础以软件为核心内容：计算机、集成电路、通信、广播、遥感遥测、自动控制、机器人等信息技术对社会和经济的影响1.信息技术不断为传统产业升级改

造注入新内涵，大大提高了传统产业的劳动生产率；2.信息技术孕育和催生了许多新兴产业（包括信息产业），他们在经济增长中占显著地位；3.信息技术的广泛兼容和深度渗透推动了管理扁平化和社会信息化4.信息技术推动了经济全球化的发展，进一步加快了世界各国社会经济的发展！1.3信息

社会与两化融合1.信息社会2.信息产业3.两化融合学者丹尼尔·贝尔把人类历史划分为三个阶段：前工业社会、工业社会和后工业社会。信息化是人类社会从工业化阶段发展到一个以信息为标志的新阶段。同学们能否举一些信息化的例子。引入1.3.1信息社会1.信息化一般认为，信息化是指信息技术和信

息产业在经济和社会发展中的作用日益加强，并发挥主导作用的动态发展过程。2.信息社会概论信息社会也称信息化社会，是脱离工业化社会以后，信息将起主要作用的社会。信息经济在国民经济中占据主导地位，并构成社会信息化的物质基础。以计算机、微电子和通信

技术为主的信息技术革命是社会信息化的动力源泉。由于信息技术在资料生产、科研教育、医疗保健、企业和政府管理以及家庭中的广泛应用，从而对经济和社会发展产生了巨大而深刻的影响，从根本上改变了人们的生活方式、行为方式和价值

观念。3.信息社会的特征在80年代，关于“信息社会”的较为流行的说法是“3C”社会（通讯化、计算机化和自动控制化），“3A”社会（工厂自动化、办公室自动化、家庭自动化）和“4A”社会（“3A”加农业自动化）。到了90年代，关于信

息社会的说法又加上多媒体技术和信息高速公路网络的普遍采用等条件。具体而言，有如下三方面的特征：（1）经济领域的特征；（2）社会、文化、生活方面的特征；（3）社会观念上的特征。1.3.2信息产业信

息产业是指信息设备生产制造，以及利用这些设备进行信息采集、储存、传递、处理、制作与服务的所有行业与部门的总和信息产业信息技术产业信息内容产业信息服务产业芯片,计算机,手机,通信设备,数字电视,软件,电子器件等内容数字化,数字文化,教育科技,知识产业,数字

娱乐,电子游戏等信息基础设施电子政务,商务,金融,物流,教育,医疗,社区,认证,娱乐,游戏等电信网络,广播电视网络,互联网络等信息产业已是全球第一大产业（数据来源：2010.1.28《中国电源博览》第107期2007年：世界总产值达49

.88万亿美元,同比增长3.6％；电子信息产业总产值达4.65万亿美元,同比增长9.5％,占世界总产值的9.3％,居各产业之首；2008年：世界总产值达51.73万亿美元，同比增长3.7％；电子信息产业总产值达4.96万亿美元，同比增长6.6％,占世界总产值的9.6％,

预计2009年：世界总产值达52.86万亿美元,同比增长2.2％，电子信息产业达5.15万亿美元，同比增长3.8％,占世界总产值的9.7％我国信息产业情况如何？（数据来源：2010.2.3工信部发布）2009年规模以上电子信息产业主要指标情况：2009年我国电子信息产品数据（数据来源：20

10.2.3工信部发布）我国IT产业在国民经济中的地位我国ICT产业占GDP比例2008年：GDP总值中6.52%来自信息产业；GDP增速中8.92%（即0.8个百分点）来自信息产业ICT产业对GDP增长率的贡献•2009年电子信息产业收入占全部工业收入的10.0%，利润

占全部工业的6.0%，税金占全部工业的8.4%，从业人员占全部工业的9.0%(755万)，进出口占全国外贸比重35.0%我国电子信息产业的规模居世界信息产业规模前二位从全球范围来看，自2003年开始，中国电子信息产业规模已超过日本，仅次于美国连续5年位列世

界第二，2008年起跃居世界首位。2007年：中国境内生产的显示器、手机、彩电、激光视盘机、笔记本电脑分别占全球总产量的50%、31%、43%、80%和40%2009年：手机、微型计算机、彩电、数码相机、激光视盘

机产量分别占全球的49.9%、60.9%、48.3%、80%、85%，电子信息产品贸易额占全球的15%以上我国信息产业存在哪些问题？(1)核心技术、关键设备和元器件受制于人（高端芯片、核心软件、关键元器件、高端设备以及专用设备等）

(2)产业结构亟需优化（信息产业位于国际产业分工的价值链低端，加工组装的比重高，经济效益低，主要依靠降价销售参与市场竞争）(3)信息技术应用水平不高(4)体制机制有待完善2009年世界IT产业竞争力排名我国IT产业竞争力有明显进步,2009年排名39位，上升11位（数据来源：2009年11月商

业软件联盟(BSA)发布）已经并将采取哪些对策？（2009-2011）电子信息产业调整和振兴规划四项目标：1.实现产业稳定增长，未来三年继续保持二倍于GDP增速的增长速度，力争如期完成“十一五”规划产业规模发展目标；2.结构优化取得成效，软件和信息服务比重提高到15%，加工贸易在出口总额中

的比重降至75%，初步赢得核心产业发展主动权；3.不断增强创新能力；4.产业自身发展对GDP增速的贡献不低于0.7％，保持外贸出口稳定，占全国外贸出口比例保持在1/3以上已经并将采取哪些对策（2）六大重点

工程：集成电路产业技术水平和产能提升平板产业升级和彩电工业转型新一代移动通信（TD-SCDMA）产业完善数字电视推广应用和产业链建设计算机和下一代互联网应用软件及信息服务培育1.3.3两化融合1.概念两化融合是指电子信息技术广泛应用到工业生产的各个环节，信息化成为工业企业经营管

理的常规手段。信息化进程和工业化进程不再相互独立进行，不再是单方的带动和促进关系，而是两者在技术、产品、管理等各个层面相互交融，彼此不可分割，并催生工业电子、工业软件、工业信息服务业等新产业。两化融合是工业化和信息化发展到一定阶段的必

然产物。在党的十六大上，江泽民主席率先提出了“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”的新型工业化道路的指导思想；经过5年的发展和完善，在党的十七大上胡锦涛主席继续完善了“发展现代产业体系，大力推进信息化与工业化融合”的新科学发展的观念，两化融合的概

念就此形成。2.两化融合四个方面信息化与工业化主要在技术、产品、业务、产业四个方面进行融合。也就是说，两化融合包括技术融合、产品融合、业务融合、产业衍生四个方面。技术融合是指工业技术与信息技术的融合，产生新的技术，推动技术创新。例如，汽车制造技术和电子技术融合产生的汽车电子技术

，工业和计算机控制技术融合产生的工业控制技术。产品融合是指电子信息技术或产品渗透到产品中，增加产品的技术含量。例如，普通机床加上数控系统之后就变成了数控机床，传统家电采用了智能化技术之后就变成了智能家电，普通飞机模型增加控制芯片之

后就成了遥控飞机。信息技术含量的提高使产品的附加值大大提高。数控机床遥控飞机业务融合是指信息技术应用到企业研发设计、生产制造、经营管理、市场营销等各个环节，推动企业业务创新和管理升级。例如，计算机管理方式改

变了传统手工台账，极大地提高了管理效率；信息技术应用提高了生产自动化、智能化程度，生产效率大大提高；网络营销成为一种新的市场营销方式，受众大量增加，营销成本大大降低。会计电算化软件用友国外知名网络平台产业衍生是指

两化融合可以催生出的新产业，形成一些新兴业态，如工业电子、工业软件、工业信息服务业。工业电子包括机械电子、汽车电子、船舶电子、航空电子等；工业软件包括工业设计软件、工业控制软件等；工业信息服务业包括工业企业B2B电子商务、工业原材料或产成品大宗交易、工业企业信息化咨询等。讨论：中国是在工业化水

平较低的基础上推进信息化的，不可能也不应该走发达国家“先工业化，后信息化”的发展道路，那么中国应该走怎么样的信息化道路？中国只能是把工业化与信息化结合起来，优先发展信息产业，以信息化带动工业化，以工业化促进信息化。1、请结合实际应用描述信息社会的发展。2、两化指那两化？包

括那几个方面？引入计算机与信息技术技术是世界上发展最快的科学技术之一，产品不断升级换代。计算机与信息技术本身的性能越来越优越，应用范围也越来越广泛。随着科技的发展，计算机与信息技术的未来是怎么样的了？可结合具体应用畅想一下

。1.4计算机与信息技术的未来热点与发展趋势1.4.1计算机与信息技术的未来热点1.信息处理技术信息处理技术是当今计算机科学发展的重点，目前计算机处理的信息可分为符号和数据，因而一切要由计算机处理的对象首先是符号化和数字化。2.知识科学知识进步是人类社会发展的永恒动力，知识

经济是推动其他经济发展的原动力，知识产权关系国家命运。可见知识在计算机科学中发展的重要意义。计算机科学虽然是一门刚刚兴起的学科，但它与数学、逻辑学、语言学、认知科学、心理学、哲学等关系相当大。3.智能处理技术从第一台电子计算机诞生至今，其主要功能都是进行数值计算和数据处理。但随着基

于符号的运算、推理逻辑的迅速发展和对人类大脑的思维形式的研究逐步清晰，人们开始研制具有“智能”的计算机，这是人工智能的基本思想。人工智能、人工神经网络、遗传算法、逻辑学的高速发展构成了计算机科学发展新趋势。科幻电影《人工智能》海报1.4.2

计算机与信息技术的发展趋势1.智能化的超级计算机超高速计算机采用平行处理技术改进计算机结构，可以使计算机系统同时执行多条指令，或同时对多个数据进行处理，进一步提高计算机运行速度。超级计算机通常是由成百数千甚至更多的处理器构成，能完成普通计算机和服务器所不能

计算的大型的复杂任务。从超级计算机获得的数据分析和模拟成果，能推动各个领域高精尖项目的研究与开发，为我们的日常生活带来更多的便利。曙光5000，全球第十超级计算机中国天津国家超级计算机中心的“天河一号”2.新型高性能计算机问世

随着硅芯片技术的高速发展，硅技术越来越接近了其自身的物理发展极限。因此，迫切要求计算机从结构变革，到器件与技术的革命这一系列的技术都要产生一次质的飞跃才行。新型的量子计算机、光子计算机、分子计算机和纳米计算机由此应运而生。分子计算机纳米计算机芯片1.4

.3计算机与信息技术发展三个方向1.高度计算机在高度方面的发展主要体现在两方面，一方面体现为芯片频率提高；另一方面体现在整体性能上。2.广度计算机发展另一趋势即向各领域渗透，也就是广度的拓展。可以预见的是，计算机也会向马达一样普遍存在于各种家电中，并将与手机融合，实现实时上网进行信息交流。

也正因为如此，曾有人提出计算机极有可能如同一张纸那样廉价，并可实现一次性，成为日常用品之一，人们对其的关注也会相应降低。3.深度计算机在深度上也将会呈现出更加智能化的发展趋势。互联网存在海量信息，计算机

学科一大关键性课题就是如何有效的从含有海量信息的互联网中筛选出对自己有价值的信息。此外，人机交往使用人类语言、手写字体、表情以及手势等将成为可能。结合摩尔定律谈谈计算机和信息技术未来的发展。摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出来的。其内容为：当

价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。结合实际谈谈计算机与信息技术发展方向中的高度、广度、深度的含义。高度广度深

度