信息及信息技術(shù)概述
信息
信息的定義
信息是反映一切事物屬性以及動態(tài)的消息、情報、指令、數(shù)據(jù)和信號中所包含的實際的內(nèi)容，能夠為視覺、聽覺、觸覺和嗅、味覺等信息采集器官采集到的各種直觀的、抽象的事物（例如文字、音樂、景物、色彩等都被稱為信息）。信息本身不是實體，只是消息、情報、指令、數(shù)據(jù)和信號中所包含的內(nèi)容，必須依靠某種媒介進(jìn)行傳遞。
信息的基本特征
- 載體依附性
- 共享性
- 可傳遞性
- 價值信
- 價值相對性
- 時效性
- 真?zhèn)涡?/li>
- 可處理性
- 普遍性
信息處理
- 信息采集
信息采集是指根據(jù)特定目的和要求，將分散蘊(yùn)含在不同時空的有關(guān)信息采掘和積累起來的過程，包括對信息的收集和處理。信息采集有以下七個方面的原則：
- 可靠性原則
- 完整性原則
- 實時性原則
- 準(zhǔn)確性原則
- 易用性原則
- 計劃性原則
- 預(yù)見性原則
- 信息加工
信息加工是指通過判別、篩選、分類、排序、分析和再造等一系列過程，使收集到的信息成為能夠滿足我們需要的信息。
- 信息編碼
信息編碼是為了方便信息的存儲、檢索和使用，在進(jìn)行信息處理時賦予信息元素以代碼的過程。
信息技術(shù)
信息技術(shù)的概念
信息技術(shù)是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)的總稱。傳感技術(shù)（感測技術(shù)）、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)一起被稱為信息技術(shù)的三大支柱。傳感技術(shù)用來解決信息獲取方面的問題，通信技術(shù)用來解決信息傳遞方面的問題，計算機(jī)技術(shù)則用來解決信息的存儲、加工、處理等方面的問題。計算機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的核心和支柱。
信息技術(shù)的發(fā)展階段
- 第一次信息技術(shù)革命是語言的使用
- 第二次信息技術(shù)革命是文字的創(chuàng)造
- 第三次信息技術(shù)革命是印刷術(shù)的發(fā)明
- 第四次信息技術(shù)革命是電報、電話、廣播和電視的發(fā)明和普及應(yīng)用
- 第五次信息技術(shù)革命是于20世紀(jì)60年代，其標(biāo)志是電子計算機(jī)的普及應(yīng)用及計算機(jī)與現(xiàn)代通信技術(shù)的有機(jī)結(jié)合
信息技術(shù)的發(fā)展趨勢
- 多元化
信息技術(shù)多元化就是信息技術(shù)的開發(fā)和使用的多樣化，包括計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、感測技術(shù)、控制技術(shù)和一些軟件的使用和應(yīng)用技術(shù)等。
- 網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)化指利用通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，把分布在不同地點的計算機(jī)及各類電子終端設(shè)備互聯(lián)起來，以達(dá)到所有用戶共享軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源的目的。
- 智能化
智能化指由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對某一方面的應(yīng)用，如智能家具系統(tǒng)。
- 多媒體化
多媒體技術(shù)是利用計算機(jī)處理、聲音、圖像、文字、視頻等信息所使用的技術(shù)，如語音輸入、數(shù)字電影、網(wǎng)絡(luò)視頻會議。
- 虛擬化
虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)。它利用計算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真，并使用戶沉浸到該環(huán)境中。
前沿技術(shù)
- 云計算
云計算是分布式計算、并行計算、網(wǎng)絡(luò)計算、網(wǎng)絡(luò)存儲及虛擬化計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展相結(jié)合的產(chǎn)物，或者說是他們的商業(yè)實現(xiàn)。美國國家技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)局（NIST）給出的定義：云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進(jìn)入可配置的計算機(jī)資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用軟件、服務(wù)），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。通俗的說，云計算就是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，化繁為簡，更加節(jié)約資源。
- 云存儲
云存儲是在云計算概念上延伸和發(fā)展出來的一個新的概念，是一種新興的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)，是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的系統(tǒng)。
- 物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算，廣泛用于網(wǎng)絡(luò)的融合中，也因此被稱為繼計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)包括傳感器技術(shù)、RFID標(biāo)簽和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。
- 3D打印
3D打印是快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。
- 可穿戴技術(shù)
可穿戴技術(shù)是20世紀(jì)60年代美國麻省理工學(xué)院媒體實驗室提出的創(chuàng)新技術(shù)?？纱┐骷夹g(shù)的目的是通過”內(nèi)在聯(lián)通性”實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)獲取，通過超快的分享內(nèi)容能力高效的保持社交聯(lián)系，擺脫傳統(tǒng)的手持設(shè)備而獲得無縫的網(wǎng)絡(luò)訪問體驗。
- 人工智能
人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。1950年10月，艾倫?圖靈發(fā)表的論文《計算機(jī)器與智能》為人工智能科學(xué)提供了開創(chuàng)性的構(gòu)思，至今仍然是人工智能的主要思想之一，圖靈也因此被稱為“人工智能之父”。
二，計算機(jī)概述
計算機(jī)發(fā)展
計算機(jī)的誕生
1946年，在美國賓夕法尼亞大學(xué)，由約翰?莫克利和普雷斯伯??？颂仡I(lǐng)導(dǎo)的研究小組為精準(zhǔn)測算炮彈的彈道特性而制成了ENIAC計算機(jī)，這是世界上第一臺電子數(shù)字計算機(jī)。
計算機(jī)的發(fā)展歷史
電子計算機(jī)的發(fā)展階段通常以構(gòu)成計算機(jī)的電子器件來劃分，至今已經(jīng)歷了四代，目前正在向第五代過度。
- 第一代（1946—1958）：電子管數(shù)字計算機(jī)
計算機(jī)的邏輯原件采用電子管，主存儲器采用汞延遲線、磁鼓、磁芯，外存儲器采用磁帶；主要采用機(jī)器語言、匯編語言；應(yīng)用以科學(xué)計算為主。其特點是體積大、耗電大、可靠性差、價格昂貴、維修復(fù)雜，但他奠定了以后計算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)。
- 第二代（1958—1964）：晶體管數(shù)字計算機(jī)
晶體管的發(fā)明推動了計算機(jī)的發(fā)展，邏輯元件采用了晶體管以后，計算機(jī)的體積大大縮小，耗電減少，可靠性提高，性能比第一代計算機(jī)有很大的提高。主存儲器采用磁芯，外存儲器已開始使用更先進(jìn)的磁盤，軟件有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的高級語言及其編譯程序，還出現(xiàn)了以批處理為主的操作系統(tǒng)，應(yīng)用與科學(xué)計算和各種事務(wù)處理為主，并開始用于工業(yè)控制。
- 第三代（1964—1971）：集成電路數(shù)字計算機(jī)
計算機(jī)的邏輯原件采用小、中規(guī)模集成電路（SSI、MSI），計算機(jī)的體積更小型化、耗電量更少、可靠性更高，性能比第二代計算機(jī)又有了很大的提高。主存儲器仍然采用磁芯，軟件逐漸完善，分時操作系統(tǒng)、會話式語言等多種高級語言都有新的發(fā)展。
- 第四代（1971年以后）：大規(guī)模集成電路數(shù)字計算機(jī)。
計算機(jī)的邏輯原件和主存儲器都采用了大規(guī)模集成電路（LSI）。所謂大規(guī)模集成電路是指在單片硅片上集成10002000個以上晶體管的集成電路。其集成度比中、小規(guī)模的集成電路提高了12個以上數(shù)量級。
計算機(jī)的發(fā)展趨勢
- 巨型化
- 微型化
- 網(wǎng)絡(luò)化
- 人工智能化
- 多媒體化
計算機(jī)的特點與應(yīng)用
計算機(jī)的特點
- 運(yùn)算速度快
- 計算精確度高
- 邏輯運(yùn)算能力強(qiáng)
- 存儲容量大
- 自動化程度高
計算機(jī)的應(yīng)用
- 科學(xué)計算
計算機(jī)最早的應(yīng)用領(lǐng)域是科學(xué)計算
- 數(shù)據(jù)和信息處理
數(shù)據(jù)和信息處理是指計算機(jī)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析、整理、合并、統(tǒng)計、存儲、輸出等加工處理。
- 過程控制
過程控制是利用計算機(jī)及時采集檢測數(shù)據(jù)，按最優(yōu)值迅速地對控制對象進(jìn)行自動調(diào)節(jié)或自動控制。
- 計算機(jī)輔助技術(shù)
計算機(jī)輔助設(shè)計（Computer Aided Design，CAD）計算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計工作。計算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM ）指利用計算機(jī)輔助完成，從生產(chǎn)準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造整個過程的活動。計算機(jī)輔助教學(xué)是在計算機(jī)輔助下進(jìn)行各種教學(xué)活動，以對話方式與學(xué)生討論教學(xué)內(nèi)容、安排教學(xué)進(jìn)程、進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練的方法與技術(shù)。
- 虛擬現(xiàn)實
虛擬現(xiàn)實是一種以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多元信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真，并使用戶沉浸到該環(huán)境中。
- 網(wǎng)絡(luò)與通信
三，計算機(jī)基礎(chǔ)知識
計算機(jī)系統(tǒng)組成與工作原理
計算機(jī)系統(tǒng)的組成
一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。
計算機(jī)硬件系統(tǒng)
- 運(yùn)算器
運(yùn)算器是計算機(jī)中執(zhí)行各種算數(shù)和邏輯運(yùn)算操作的部件。
- 控制器
控制器是指揮計算機(jī)的各個部件按照指令的功能要求協(xié)調(diào)工作的部件，是計算機(jī)的神經(jīng)中樞和指揮中心，由指令寄存器、程序計數(shù)器和操作控制器三個部件組成。運(yùn)算器和控制器通常集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，稱為中央處理器（Central Processing Unit）或微處理器，簡稱CPU。他是整個計算機(jī)的核心部件，是計算機(jī)的“大腦”。CPU同一時間內(nèi)處理的一組二進(jìn)制數(shù)稱為一個計算機(jī)的“字”，而這組二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)就是“字長”，寄存器的位數(shù)決定了機(jī)器的字長。
- 存儲器
存儲器是計算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備用來存放程序（計算機(jī)操作的依據(jù)）和數(shù)據(jù)（計算機(jī)操作的對象）。
為了解決要求存儲器容量大、速度快、成本低三者之間的矛盾，通常采用多級存儲器體系結(jié)構(gòu)，即使用高速緩沖存儲器、內(nèi)存儲器和外存儲器。內(nèi)存儲器又稱為主存儲器外存儲器又稱為輔助存儲器。
主存儲器又分為隨機(jī)存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。RAM中的信息可以隨機(jī)的讀出或?qū)懭搿Ｓ嬎銠C(jī)一旦斷電，存放在RAM中的信息立即消失，通電后不能恢復(fù)ROM只能讀出信息，不能寫入信息，存放在ROM中的信息，在沒有電源的情況下也能長期保存。
- 輸入設(shè)備
輸入設(shè)備是從計算機(jī)外部向計算機(jī)內(nèi)部傳送信息的裝置。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、麥克風(fēng)、攝像機(jī)和掃描儀等。
- 輸出設(shè)備
輸出設(shè)備是將計算機(jī)的處理結(jié)果傳送到計算機(jī)外部供計算機(jī)用戶使用的設(shè)備。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音箱、音響等。
計算機(jī)軟件系統(tǒng)
軟件是計算機(jī)程序、方法、規(guī)范及其相應(yīng)的文檔以及在計算機(jī)上運(yùn)行時所必需的數(shù)據(jù)。即軟件=程序+文檔+數(shù)據(jù)。軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。
- 系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件是指控制計算機(jī)運(yùn)行管理計算機(jī)資源，并為應(yīng)用軟件提供服務(wù)的一類軟件，包括操作系統(tǒng)、語言處理程序、標(biāo)準(zhǔn)庫程序與服務(wù)性程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。
（一）操作系統(tǒng)
操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心功能是管理計算機(jī)系統(tǒng)的全部硬件資源、軟件資源及數(shù)據(jù)資源。操作系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)軟件，其他所有軟件都建立在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，常見的操作系統(tǒng)有Windows、Unix、Linux、
Mac OS等。
（二）語言處理程序
語言處理程序的作用是將高級語言源程序翻譯成計算機(jī)能識別的目標(biāo)程序，一般是由匯編程序、編譯程序、解釋程序和相應(yīng)的操作程序等組成。
①匯編程序（匯編系統(tǒng)）。輸入的是用匯編語言書寫的源程序。輸出的是用機(jī)器語言表示的目標(biāo)程序。機(jī)器語言是用二進(jìn)制代碼表示的計算機(jī)能直接識別和執(zhí)行的一種機(jī)器指令的集合，由它編寫的計算機(jī)程序不需要再翻譯就可以直接被計算機(jī)系統(tǒng)識別并運(yùn)行。匯編語言是一種用助記符表示的仍然面向機(jī)器的計算機(jī)語言，其特點是用符號代替了計算機(jī)指令代碼，而且助記符與指令代碼一一對應(yīng)?；颈Ａ袅藱C(jī)器語言的靈活性。
②編譯程序（編譯系統(tǒng)）。把用高級語言編寫的面向過程的源程序翻譯成目標(biāo)程序的語言處理程序。高級語言指的是與自然語言相近并為計算機(jī)所接受和執(zhí)行的計算機(jī)語言。它是面向用戶的語言（機(jī)器語言和匯編語言都面向硬件）。目前被廣泛使用的高級語言有BASIC、C、C++、C#、Java、Python等。
③解釋程序（解釋系統(tǒng)）。高級語言翻譯程序的一種，他把源語言書寫的源程序作為輸入，解釋一句后就提交計算機(jī)執(zhí)行一句，并不形成目標(biāo)程序。（匯編程序和編譯程序都會產(chǎn)生目標(biāo)程序）
（三）服務(wù)性程序
服務(wù)性程序是一類輔助性的程序，它提供各種運(yùn)行所需的服務(wù)。例如用于程序的裝入、鏈接、編輯和調(diào)試的裝入程序、鏈接程序、編輯程序及調(diào)試程序，以及故障診斷程序、糾錯程序、工具軟件等。
（四）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一種操縱和管理數(shù)據(jù)庫的大型軟件，用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫，簡稱DBMS。常用的有Sybase、DB2、Oracle、Mysql、Access、Visual FoxPro、SQL Server等。
- 應(yīng)用軟件
應(yīng)用軟件指計算機(jī)用戶根據(jù)各自的業(yè)務(wù)需要，而開發(fā)和使用的各種程序。應(yīng)用程序通常都是針對某個具體問題，編寫的軟件服務(wù)于某類計算機(jī)用戶。常用的應(yīng)用軟件主要有辦公軟件、圖像處理軟件、多媒體創(chuàng)作工具、輔助設(shè)計軟件、實時控制軟件、用戶應(yīng)用程序。
計算機(jī)性能指標(biāo)
- 運(yùn)算速度
運(yùn)算速度是衡量計算機(jī)性能的一項重要指標(biāo)。通常所說的計算機(jī)運(yùn)算速度（平均運(yùn)算速度），指每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，一般用“百萬條指令/每秒”（MIPS）來描述。同一臺計算機(jī)執(zhí)行不同的運(yùn)算所需時間可能不同，因而對運(yùn)算速度的描述常采用不同的方法。常用的有CPU時鐘頻率（主頻）、每秒平均執(zhí)行指令數(shù)、執(zhí)行一條指令所需的時鐘周期數(shù)（CPI）等。
其中主頻是CPU在單位時間g，每秒內(nèi)的平均操作次數(shù)通常以MHz為單位，對于同一型號的CPU，其主頻越高完成指令的一個執(zhí)行步驟所用的時間越短，執(zhí)行指令的速度越快。
- 字長
計算機(jī)在同一時間內(nèi)處理的一組二進(jìn)制數(shù)稱為一個計算機(jī)的“字”，而這組二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)就就是“字長”。在其他指標(biāo)相同時，字長越大計算機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度就越快。
- 內(nèi)存儲器的容量
內(nèi)存儲器簡稱主存，是CPU可以直接訪問的存儲器。需要執(zhí)行的程序與需要處理的數(shù)據(jù)就是存放在主存中的。內(nèi)存容量越大，系統(tǒng)功能就越強(qiáng)大，能處理的數(shù)據(jù)量就越龐大。
- 外存儲器的容量
外存儲器容量通常是指硬盤容量（包括內(nèi)置硬盤和移動硬盤）。外存儲器容量越大可存儲的信息就越多，可安裝的應(yīng)用軟件就越豐富。
- 存取速度
把數(shù)據(jù)存入存儲器的操作稱為寫；把數(shù)據(jù)從存儲器中取出的操作稱為讀。存儲器進(jìn)行一次讀或?qū)懖僮魉璧臅r間稱為存儲器的訪問時間，而連續(xù)執(zhí)行兩次獨立的讀或?qū)懖僮魉璧淖疃虝r間，稱為存取周期。存取周期越短，存取速度越快。
存儲單位
存儲器中所包含存儲單元的數(shù)量稱為存儲容量。計算機(jī)中以八位二進(jìn)制位（bit）作為一個存儲單元，也就是一個字節(jié)（Byte）為一個存儲單元。信息的基本容量單位和數(shù)據(jù)存儲容量的基本單位是字節(jié)，存儲數(shù)據(jù)或信息的最小單位是位。
計算機(jī)工作原理
“現(xiàn)代計算機(jī)之父”馮?諾依曼提出了計算機(jī)的工作原理是存儲程序（或程序存儲）。存儲程序原理的主要思想是將程序和數(shù)據(jù)存放到計算機(jī)內(nèi)部的存儲器中，計算機(jī)在程序的控制下一步一步進(jìn)行處理，直到得出結(jié)果。
計算機(jī)數(shù)制
數(shù)制
數(shù)制也稱計數(shù)制，是用一組固定的符號和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)值的方法。在計算機(jī)中使用的是二進(jìn)制，這是因為計算機(jī)是由電子元件組成的，這些電子元件一般有兩種穩(wěn)定的工作狀態(tài)，有高、低兩種電位表示1和0在物理上最容易實現(xiàn)。
進(jìn)位計數(shù)制
常用的數(shù)字都采用進(jìn)位計數(shù)制。進(jìn)位計數(shù)制簡稱進(jìn)位制。是按進(jìn)位方式實現(xiàn)計數(shù)的一種規(guī)則，其特點是數(shù)碼的數(shù)值大小與它在數(shù)中的位置有關(guān)。進(jìn)位計數(shù)制涉及數(shù)碼、基數(shù)和位權(quán)三個概念。
- 數(shù)碼
數(shù)碼是一個數(shù)制中表示基本數(shù)值大小的不同數(shù)學(xué)符號。例如二進(jìn)制有0和1兩個數(shù)碼。
- 基數(shù)
基數(shù)是一個數(shù)字所使用的數(shù)碼的個數(shù)。例如二進(jìn)制的基數(shù)為2。
- 位權(quán)
數(shù)碼在不同位置上的權(quán)重（倍率值），用基數(shù)R的i次冪表示。
