信息與計(jì)算機(jī)

《計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ)》課程輔導(dǎo)第1章信息與計(jì)算機(jī)概述本章的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)建議人類已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)構(gòu)成當(dāng)代信息的基礎(chǔ)，它對當(dāng)今社會產(chǎn)生巨大的影響。本章作為全書的開篇，目的是在學(xué)習(xí)有關(guān)計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)知識之前，對信息世界有一個(gè)概略的了解，以體會計(jì)算機(jī)軟件在其中的作用。本章內(nèi)容對應(yīng)教材中的第1、8章。信息技術(shù)正以突飛猛進(jìn)的速度向前發(fā)展，建議大家應(yīng)時(shí)刻關(guān)注這方面的動(dòng)態(tài)與進(jìn)展，不斷充實(shí)自己，跟上形勢。內(nèi)容要點(diǎn)本章內(nèi)容主要有兩部分：(1)介紹有關(guān)信息與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展過程，使我們認(rèn)識到任何一種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展都是當(dāng)代社會發(fā)展的需要，并且是通過一代又一代科技工作者的辛勤努力，才不斷得以改進(jìn)和完善。(2)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)可以推動(dòng)社會前進(jìn)，造福人類，但它可能被一些人用來作為犯罪的工具。計(jì)算機(jī)病毒、盜版軟件、網(wǎng)絡(luò)黑客等的侵襲，給人類活動(dòng)的方方面面帶來巨大的損失。因此必須在信息領(lǐng)域建立正常的秩序，制定計(jì)算機(jī)從業(yè)人員共同遵守的各種法律、法規(guī)。作為一名從事計(jì)算機(jī)工作的科技工作者，必須具備基本的道德規(guī)范，采取各種必要的防范措施，與各種犯罪行為作斗爭。信息與計(jì)算機(jī)時(shí)代信息與數(shù)據(jù)信息與數(shù)據(jù)在實(shí)際應(yīng)用中常常被混淆，但我們認(rèn)為它們之間還是有區(qū)別的。當(dāng)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以后，人們可以借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息的收集、加工、存儲、傳播等，但人們必須把信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接收的數(shù)據(jù)形式，我們把未經(jīng)加工接收的信息稱為數(shù)據(jù)，而經(jīng)過加工處理后可以用來指導(dǎo)實(shí)踐的輸出數(shù)據(jù)稱為信息。因此我們可以這么說：數(shù)據(jù)時(shí)表示數(shù)量行為或目的的可鑒別符號，在這里數(shù)據(jù)的含義是廣義的，它可以是數(shù)字、字母、符號甚至圖形、圖像或是聲音：而信息是人類一切知識、學(xué)問以及對客觀現(xiàn)象加工提煉出來的各種消息的總和。信息與計(jì)算機(jī)技術(shù)信息技術(shù)，有時(shí)我們也稱為數(shù)據(jù)處理，它包括信息的產(chǎn)生、檢測、變化、存儲、傳遞及處理等。這些必須依靠計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)來完成，而其中絕大部分是由計(jì)算機(jī)來完成的。計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)重要階段從計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域以及所用邏輯元件的種類，習(xí)慣上把計(jì)算機(jī)分為以下幾代：第一代（20世紀(jì)40年代中至50年代中）電子管元件，用于科學(xué)計(jì)算與軍事。第二代（20世紀(jì)50年代中至60年代中）晶體管元件，不僅用于軍事與尖端技術(shù)上，而且應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、事務(wù)管理等方面。第三代（20世紀(jì)60年代中至70年代）中、小規(guī)模集成電路。具有通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，它兼顧了科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)控制等多方面的應(yīng)用。第四代（20世紀(jì)70年代末至80年代初）大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路。具有并行處理技術(shù)、分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算速度可以達(dá)每秒幾百萬次至幾億次。第五代（20世紀(jì)80年代至今）正在開發(fā)的非馮?諾依曼式計(jì)算機(jī)，是具有自動(dòng)識別計(jì)算機(jī)語言、圖形、圖像的能力，具有理解和推理的能力，具有知識獲取、更新能力的職能型計(jì)算機(jī)。從計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度、存儲容量、軟硬件配置等多方面綜合性能指標(biāo)出發(fā)，可以將計(jì)算機(jī)分為巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)和微型計(jì)算機(jī)等幾類，但這種分類標(biāo)準(zhǔn)并不十分嚴(yán)格。從應(yīng)用的角度也可以看出各類計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程。（1）大型和巨型機(jī)大型機(jī)是研制最早的機(jī)型，其特點(diǎn)是通用性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的綜合處理能力，主要應(yīng)用于政府部門、大型企業(yè)。由于大型機(jī)研制周期長、耗資大，只有少數(shù)公司從事大型機(jī)的研制。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，尤其是國防尖端技術(shù)（例如核武器、空間技術(shù)、大范圍天氣預(yù)報(bào)等）的發(fā)展，需要計(jì)算機(jī)有很高的速度和很大的容量，一般大機(jī)型不能滿足要求。很多國家投入巨資開發(fā)性能更強(qiáng)的巨型機(jī)。例如我國已研制成功銀河-出百億次巨型計(jì)算機(jī)。（2）小型機(jī)小型機(jī)規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)試制周期短，便于及時(shí)采用先進(jìn)工藝。這類機(jī)器可靠性高，對環(huán)境要求低，易于維護(hù)和操作，應(yīng)用范圍廣，加速了計(jì)算機(jī)的推廣普及。由于采用先進(jìn)的芯片，今天的小型機(jī)已全面趕上和超過早期的大、中型機(jī)。（3）微型機(jī)1971年美國Intel公司研制成世界上第一片4位處理器，并組成第一臺微型計(jì)算機(jī)。20世紀(jì)80年代以后，發(fā)展迅速，相繼推出8位、16位、32位、64位微處理機(jī)芯片。微型機(jī)出現(xiàn)二十幾年來，因其小巧、輕便、價(jià)格便宜，因此應(yīng)用范圍急劇擴(kuò)展，使其真正成為大眾化的信息處理工具。（4）網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)最初用于信息管理時(shí)，信息的存儲和管理是分散的，數(shù)據(jù)的共享程度低，數(shù)據(jù)的一致性難以保證。隨著80年代微機(jī)的興起、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及、分布式數(shù)據(jù)庫和客戶機(jī)/服務(wù)器應(yīng)用模式的出現(xiàn)，以集中處理為特征的信息系統(tǒng)發(fā)展起來，它把需要共享的和需要保這就是網(wǎng)持一致的數(shù)據(jù)集中存放，集中管理，而用戶端的功能僅限于用戶界面與通信功能,絡(luò)計(jì)算機(jī)的由來。這就是網(wǎng)1.3.2計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下幾個(gè)方面：.科學(xué)計(jì)算也稱為數(shù)值計(jì)算。利用計(jì)算機(jī)解決科學(xué)研究和工程技術(shù)中的數(shù)學(xué)問題.數(shù)據(jù)處理利用計(jì)算機(jī)對信息進(jìn)行記錄、整理、加工、存儲和傳輸。.自動(dòng)控制利用計(jì)算機(jī)對動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行控制.人工智能利用計(jì)算機(jī)來模仿人類的智力活動(dòng).計(jì)算機(jī)輔助功能利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造等。.其它1.4計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成主要有兩種說法：硬件軟件組合說計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)的硬件和軟件兩部分組成，這是當(dāng)前比較普遍通用的說法。廣義系統(tǒng)說計(jì)算機(jī)是由人、數(shù)據(jù)、設(shè)備、程序、規(guī)程五部分組成，強(qiáng)調(diào)人在系統(tǒng)中的主導(dǎo)作用。計(jì)算機(jī)的硬件和軟件組成.硬件組成主要由中央處理器(CPU、存儲器及輸入、輸出設(shè)備組成。.軟件組成一般分為系統(tǒng)和應(yīng)用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件它是生成、準(zhǔn)備和執(zhí)行其他程序所需要的一組程序。通常負(fù)責(zé)管理、控制和維護(hù)計(jì)算機(jī)的各種軟硬件資源，為用戶提供友好的操作界面。常用的系統(tǒng)軟件有操作系統(tǒng)、語言處理程序、系統(tǒng)實(shí)用程序、工具軟件等。應(yīng)用軟件專業(yè)人員為各種應(yīng)用目的而編制的程序。1.5計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展過程高級語言階段(20世紀(jì)60年代)主要研制各種功能較強(qiáng)的高級語言編譯程序。結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)階段(20世紀(jì)70年代)為解決“軟件危機(jī)”，提高程序的正確性而提出：.結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)將程序的結(jié)構(gòu)限制為順序、選擇和循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)，盡量不使用GOTCM句。在程序設(shè)計(jì)上采用由頂向下和自底向上的模塊化設(shè)計(jì)方法。.軟件生產(chǎn)管理提出軟件生產(chǎn)的各種合理管理的體制，制定軟件開發(fā)與維護(hù)的概念方法和技術(shù)，即軟件工程。1.5.3自動(dòng)程序設(shè)計(jì)階段(20世紀(jì)80年代).軟件開發(fā)支撐環(huán)境集成化、一體化的自動(dòng)開發(fā)軟件系統(tǒng).更高效的開發(fā)工具與方法例如：原型法，軟件可重用法，面向?qū)ο蠓ǎ谒拇Z言等。1.6信息與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全保護(hù)信息與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全及防范措施.信息安全保護(hù)信息財(cái)產(chǎn)，防止因偶然或未授權(quán)者的惡意泄漏、修改和破壞而導(dǎo)致的信息不可靠或無法處理。.信息安全防范措施一般有身份驗(yàn)證、授權(quán)、審計(jì)及保證等。1.6.2計(jì)算機(jī)犯罪及計(jì)算機(jī)從業(yè)人員的道德規(guī)范.計(jì)算機(jī)犯罪的主要形式(1)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)竊取國家機(jī)密，盜取他人信用卡密碼，傳播復(fù)制黃色作品等。(2)計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品盜版問題，給不法盜版商帶來可乘之機(jī)，嚴(yán)重侵犯了知識產(chǎn)權(quán)。(3)計(jì)算機(jī)病毒侵襲，使系統(tǒng)癱瘓，危害巨大。.對計(jì)算機(jī)犯罪的預(yù)防(1)計(jì)算機(jī)犯罪行為的作案者大多為單位內(nèi)部人員，對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)十分了解，為防止這種犯罪行為主要加強(qiáng)內(nèi)部檢查與教育。(2)設(shè)置“防火墻”，在網(wǎng)絡(luò)邊境上建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控系統(tǒng)，限制網(wǎng)絡(luò)的非法入侵。(3)自覺抵制盜版軟件，扶植我國軟件工業(yè)。(4)減少傳染病毒的機(jī)會：專機(jī)專用。不要運(yùn)行來路不明的軟件。定期備份重要系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以減少損失。重要的軟盤應(yīng)盡量加寫保護(hù)。使用殺毒軟件檢查和清除病毒。3.計(jì)算機(jī)從業(yè)人員應(yīng)遵循的道德規(guī)范遵守有關(guān)計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)的法律與規(guī)定，保證計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的正常秩序。不得用不正當(dāng)?shù)氖侄吻址杆说闹R產(chǎn)權(quán)。禁止未經(jīng)授權(quán)訪問他人的知識產(chǎn)權(quán)。禁止私自穿越防火墻，窺視、偷竊或破壞他人的信息。有義務(wù)保護(hù)被傳輸文件的完整性、真實(shí)性和機(jī)密性。禁止在網(wǎng)上發(fā)布虛假信息。嚴(yán)禁單位和個(gè)人私自進(jìn)行國際連網(wǎng)。嚴(yán)禁私自解密和侵占網(wǎng)絡(luò)資源。練習(xí)題試討論信息與數(shù)據(jù)的異同。是討論兩種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的說法。計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展的幾個(gè)階段各有什么特點(diǎn)？它與硬件的發(fā)展有何關(guān)系?何謂計(jì)算機(jī)犯罪？如何防止？何謂計(jì)算機(jī)病毒？如何防治？參考文獻(xiàn).譚浩強(qiáng)等.程序設(shè)計(jì)與開發(fā)技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，1991.王行言.計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，1991參考答案.信息是關(guān)于客觀事實(shí)可通信的知識，是客觀世界各種事物變化特征的反映。信息是可通信的，大量信息需要通過傳輸工具獲得。信息是知識，是客觀事物經(jīng)過人們大腦后用來認(rèn)識事物，改造世界的知識。數(shù)據(jù)時(shí)記錄下來可以被鑒別的符號，它本身并沒有意義。數(shù)據(jù)只有經(jīng)過解釋才有意義，才成為信息。因此信息是經(jīng)過加工以后，并對客觀世界產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)。.(1)硬件軟件結(jié)合說認(rèn)為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，但硬件和軟件之間的界面并不一定是一成不變的。硬件和軟件相輔相成，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。這是當(dāng)前較為流行的說法。(2)廣義系統(tǒng)說認(rèn)為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由人員、數(shù)據(jù)、設(shè)備、程序和規(guī)程五部分組成。它和上一種說法的最大差異是導(dǎo)入人的作用。這說明計(jì)算機(jī)硬件、軟件只是一種工具，而使用計(jì)算機(jī)的人才其決策主導(dǎo)作用。.(1)高級語言階段20世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不久，主要用于科學(xué)計(jì)算，高級語言的出現(xiàn)主要解決機(jī)器語言編程的繁瑣和不直觀，而編譯程序本身還需用機(jī)器語言編制，工作量十分大。(2)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)階段20世紀(jì)70年代，由于磁盤、大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信得到發(fā)展，計(jì)算機(jī)成本下降，應(yīng)用范圍擴(kuò)大，因此產(chǎn)生軟件可靠性差的問題，從而提出解決此類“軟件危機(jī)”的方法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)程序的結(jié)構(gòu)限制為順序、選擇和循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)，限制GOTCM句的使用。設(shè)計(jì)方法上采用由頂向下、自底向上的模塊化方法。用工程化方法管理軟件生產(chǎn)一一軟件工程。(3)自動(dòng)程序設(shè)計(jì)階段大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路及高分辨率終端出現(xiàn)，個(gè)人計(jì)算機(jī)的發(fā)展，人工智能與專家系統(tǒng)的出現(xiàn)，軟件向一體化、集成化方向發(fā)展。軟件開發(fā)環(huán)境，支持軟件開發(fā)全過程。程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)一步改進(jìn)：提出原型法，軟件可重用法，第4代語言，面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法等。.計(jì)算機(jī)犯罪形式主要有：利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)竊取國家機(jī)密、盜取他人財(cái)產(chǎn)，復(fù)制、散布黃色作品等。盜版軟件。傳播計(jì)算機(jī)病毒。防止方法：加強(qiáng)單位內(nèi)部工作人員的檢查與教育。設(shè)置“防火墻”。自覺抵制盜版軟件?？刂?、減少病毒的傳播。.