大學(xué)計算機基礎(chǔ) 教學(xué)課件 ppt 作者 管會生

第1章信息科學(xué)與信息技術(shù)的發(fā)展

人類社會已經(jīng)從以資源經(jīng)濟為主的農(nóng)業(yè)社會和以資本經(jīng)濟為主的工業(yè)社會發(fā)展到了今天以知識經(jīng)濟為主的信息社會。20世紀90年代初，世界十大富翁的頭銜還幾乎被那些石油大王、船舶大王等所壟斷，而2000年，微軟總裁比爾·蓋茨（BillGates）以770億美元的資產(chǎn)赫然名列前茅。以計算機軟件的生產(chǎn)和銷售為其主業(yè)的微軟公司，從1975年以兩千美元注冊資金成立到今天已成為美國第一贏利公司，而具有200年發(fā)展歷史的美國洛克菲勒公司才僅有50億美元的資產(chǎn)。我們的鄰邦印度，演繹了一出現(xiàn)代無煙工業(yè)的奇跡，成為僅次于美國的軟件大國，其軟件產(chǎn)品出口75個國家，美國和日本是其最大的購買國，2000年和2001年印度的軟件出口額分別達到63億和79.9億美元，2003年已超過100億美元。

第1章信息科學(xué)與信息技術(shù)的發(fā)展

在漫長的人類社會發(fā)展的歷史長河中，曾經(jīng)歷了四次信息技術(shù)革命：語言的形成，文字的創(chuàng)造，造紙術(shù)和印刷技術(shù)的發(fā)明，電報電話、廣播電視的普及應(yīng)用。以電子計算機的普及應(yīng)用和計算機與現(xiàn)代通信技術(shù)有機結(jié)合而產(chǎn)生的因特網(wǎng)為主要特征的信息處理技術(shù)，則被人們稱之為“第五次信息技術(shù)革命”。從1946年2月14日正式啟用的第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC至今，誰也沒有料到，時隔不到60年，這碩大無比的“怪物”竟經(jīng)歷了從主機、微機到網(wǎng)絡(luò)三個時期的飛躍，并且開創(chuàng)了一個人類文明的新時代——信息時代。本章將介紹以計算機技術(shù)為代表的信息技術(shù)的發(fā)展歷程、計算機系統(tǒng)構(gòu)成等內(nèi)容。第1章信息科學(xué)與信息技術(shù)的發(fā)展

以高新技術(shù)為主導(dǎo)的信息化社會也有其“三個代表”

以因特網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以納米為代表的新型材料技術(shù)以基因（基因工程、人類基因組圖譜）為代表的生命科學(xué)和生物技術(shù)第1章信息科學(xué)與信息技術(shù)的發(fā)展第1章目錄人類各種傳載信息的手段古代：烽火臺、指南針、語言、文字、紙張、印刷術(shù)、風(fēng)標、號角、郵傳驛站、了望塔樓等。近代：望遠鏡、顯微鏡、算盤、手搖機械計算器?，F(xiàn)代：計算機、人造衛(wèi)星、C4IRS系統(tǒng)、機器人、無人駕駛系統(tǒng)。

1.1信息資源與信息科學(xué)1.1信息資源與信息科學(xué)

“明代烽燧信號制度”表，是陳列在山海關(guān)長城博物館中的一塊石帖。它使我們明了，烽火臺的信息傳遞不僅有煙火，還輔有炮聲。明代烽燧信號制度通過烽燧數(shù)和炮號數(shù)兩種信息形式，可同時利用人的視覺和聽覺來報告和傳遞進犯之?dāng)车臄?shù)量信息，而且這種信息傳輸方式不會受雨天和霧天的氣候影響，增強了該信息系統(tǒng)的可靠性和安全性。

1.1信息資源與信息科學(xué)1.1信息資源與信息科學(xué)1.1.1信息及其主要特征1．信息的定義信息的含義與特征：信息是用數(shù)據(jù)作為載體來描述和表示的客觀現(xiàn)象；信息可以用數(shù)值、文字、聲音、圖像等多種形式表示；信息是對數(shù)據(jù)加工提煉的結(jié)果，是對人類有用的知識；信息是具有含義的符號或消息，而數(shù)據(jù)是計算機內(nèi)信息的載體。顯而易見，若想得到信息，必須要將客觀世界中的現(xiàn)象和問題通過數(shù)據(jù)這種媒體記載下來。通常把對各種數(shù)據(jù)經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換而得到信息的過程稱為信息處理（或稱數(shù)據(jù)處理）。數(shù)據(jù)含義與特征：數(shù)據(jù)應(yīng)該是原始的、廣義的、可鑒別的抽象符號；數(shù)據(jù)可以用來描述事物的屬性、狀態(tài)、程度、方式等等；數(shù)據(jù)符號單獨表示時沒有任何含義，只有把它們放入特定的場合進行解釋和加工，才能使其具有意義并升華為信息。計算機（computer）——信息處理機事實（fact）+景象（phenomenon）

——信息（information）信息同物質(zhì)和能源一樣，是人類社會賴以生存與發(fā)展的重要資源1.1.1信息及其主要特征2．信息的傳遞與應(yīng)用信息的傳遞目前主要有兩種方式：通信和廣播。通信包括交換、傳輸，廣播包括發(fā)射、接收。信息傳遞方式包括點到點（專線）、一點到多點（組播）、點到面（廣播）和可選擇的點到點（交換）等。信息的應(yīng)用非常廣闊。認知、科學(xué)探索、知識傳播、生產(chǎn)流程的控制、管理（宏觀管理、微觀管理）、娛樂（與聲像設(shè)備結(jié)合）以及人與人之間的交流等，發(fā)展都很迅速。1.1.1信息及其主要特征3.信息的主要特征（1）信息具有不滅性（2）可傳遞性和共享性（3）信息的可處理性1.1.1信息及其主要特征1．關(guān)于信息科學(xué)的定義

信息科學(xué)是研究信息的獲取、表述、存儲、識別、編碼、處理等傳輸過程和處理階段中各種信息問題的科學(xué)。信息科學(xué)由計算機科學(xué)、電子與信息系統(tǒng)科學(xué)、半導(dǎo)體、光學(xué)和自動化科學(xué)等學(xué)科組成。學(xué)者們提出：“信息科學(xué)”中的信息范圍不應(yīng)該再局限于某些特定領(lǐng)域，而應(yīng)該是多元化的，只有統(tǒng)一的信息科學(xué)才是真正的信息科學(xué)。但建立統(tǒng)一信息科學(xué)理論是項艱巨復(fù)雜的工作，它代表著人類對紛繁信息世界的了解，并在理論上有了進一步的升華。信息科學(xué)涵蓋著從電子學(xué)到哲學(xué)的許多基本問題，涉獵自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)、人文科學(xué)、社會科學(xué)。由于統(tǒng)一信息科學(xué)關(guān)注的信息對象分布在不同領(lǐng)域里，所以，要發(fā)現(xiàn)不同領(lǐng)域里信息現(xiàn)象的共同規(guī)律是很困難的。所有部門信息科學(xué)所涉及的信息問題和人類的生產(chǎn)實踐直接相關(guān)。而生產(chǎn)實踐，也只有生產(chǎn)實踐才是推動科學(xué)發(fā)展的真正動力。1.1.2

信息科學(xué)與信息技術(shù)

2．信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)

信息技術(shù)是指對信息的搜集、存儲、傳遞、分析、使用等的處理技術(shù)和智能技術(shù)。具體地講，包括軟件開發(fā)技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)和多媒體技術(shù)，而傳感、自控和新材料技術(shù)等是信息技術(shù)的相關(guān)技術(shù)。信息技術(shù)是目前各領(lǐng)域高新技術(shù)的關(guān)鍵和核心，更是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。

信息技術(shù)的發(fā)展趨勢高速、大容量綜合化,包括業(yè)務(wù)綜合以及網(wǎng)絡(luò)綜合數(shù)字化個性化信息技術(shù)不僅在民事部門而且在軍事領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。在1991年的海灣戰(zhàn)爭中，以美國為首的多國部隊以情報信息優(yōu)勢為基礎(chǔ)，以指揮自動化系統(tǒng)為核心，采取陸?？找惑w化的電子戰(zhàn)和精確打擊，僅以6周的時間和極小的代價，打敗了擁有120萬兵力、5800輛坦克、770余架飛機的伊拉克軍隊。人們形容這場戰(zhàn)爭是用“芯片打敗了鋼鐵”。信息技術(shù)不僅成為提高軍隊作戰(zhàn)效能的“倍增器”，而且在改變現(xiàn)代戰(zhàn)爭形態(tài)，對現(xiàn)代軍事的發(fā)展起到巨大的推動作用。1.1.2

信息科學(xué)與信息技術(shù)信息產(chǎn)業(yè)是建立在信息科學(xué)和高、精、尖技術(shù)基礎(chǔ)之上的產(chǎn)業(yè)，信息技術(shù)的發(fā)展不僅為信息產(chǎn)業(yè)部門開發(fā)高附加值的信息和開展經(jīng)濟、可靠、快捷、方便的信息服務(wù)提供了技術(shù)保障，而且其本身也是信息市場的交易對象，包括微電子、計算機、網(wǎng)絡(luò)通信、多媒體技術(shù)的業(yè)化。信息產(chǎn)業(yè)的主要技術(shù)和產(chǎn)品范圍包括：①多媒體技術(shù)，其中包括多媒體計算機技術(shù)、PC技術(shù)、液晶等高清晰度顯示技術(shù)等。②數(shù)據(jù)存儲和處理技術(shù)，其中包括超巨型和超微型計算機技術(shù)、語言識別和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能計算機技術(shù)、分子電子技術(shù)、計算機免疫系統(tǒng)技術(shù)等。③傳輸技術(shù)，包括光纖和衛(wèi)星等通訊技術(shù)、數(shù)字聲像技術(shù)、各種調(diào)制和解調(diào)技術(shù)、各種傳感器技術(shù)、交互式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。1.1.2

信息科學(xué)與信息技術(shù)1.1.2

信息科學(xué)與信息技術(shù)信息產(chǎn)業(yè)的分類

從我國的信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，有學(xué)者把信息產(chǎn)業(yè)分為信息工業(yè)、信息技術(shù)業(yè)、信息服務(wù)業(yè)和非信息產(chǎn)業(yè)內(nèi)部信息業(yè)，其中信息技術(shù)業(yè)是信息工業(yè)的重要基礎(chǔ)，是信息服務(wù)業(yè)開展的前提條件，即信息技術(shù)業(yè)是整體信息產(chǎn)業(yè)的先導(dǎo)。

廣義的信息產(chǎn)業(yè)包括信息技術(shù)業(yè)（或稱信息產(chǎn)品與設(shè)備制造業(yè)）、信息傳輸流通業(yè)和信息服務(wù)業(yè)。從專業(yè)角度看，分為通信業(yè)、計算機業(yè)和聲像業(yè)。信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點

合并與分離并存，既有大量的合并，又有不少的分離。競爭與壟斷并存。1.1.2

信息科學(xué)與信息技術(shù)

現(xiàn)代信息技術(shù)

電子信息技術(shù):

電子感測技術(shù)、電子通信技術(shù)、電子計算機技術(shù)、電子控制技術(shù)量子信息技術(shù):

量子計算機激光信息技術(shù):

激光遙感、光導(dǎo)纖維通訊、激光全息存貯、激光控制技術(shù)、激光計算機生物信息技術(shù):

生物開關(guān)器件、生物存貯器件、生物邏輯器件、生物計算機1.1.2

信息科學(xué)與信息技術(shù)3．信息經(jīng)濟與信息社會信息經(jīng)濟（或稱知識經(jīng)濟）就是在充分知識化的社會中以信息智力資源的占有、投入和配置，知識產(chǎn)品的生產(chǎn)、分配（傳播）和消費（使用）為最重要因素的經(jīng)濟。信息經(jīng)濟與工業(yè)社會的資本經(jīng)濟相比，除前者依賴于知識的程度高于后者，以及知識在經(jīng)濟增長中的作用和價值大于后者外，最本質(zhì)的不同是：信息和知識本身已成為知識經(jīng)濟中的一種最積極、最重要的投入要素。信息社會是以信息活動為社會發(fā)展的基本活動，以信息技術(shù)為技術(shù)基礎(chǔ)，以信息經(jīng)濟為主導(dǎo)經(jīng)濟，以信息產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，以信息文化改變?nèi)祟惤逃?、生活和工作方式以及價值觀念的新型社會形態(tài)。1.1.2

信息科學(xué)與信息技術(shù)1854年，英國數(shù)學(xué)家喬治·布爾創(chuàng)建了邏輯代數(shù)理論1924年，尼奎斯特發(fā)表了題為“影響電報速率因素的確定”的文章1928年，哈特萊又發(fā)表了題為“信息傳輸”的文章1936年，圖靈發(fā)表了“論可計算數(shù)及其在判定問題中的應(yīng)用”論文，

提出了著名的理論計算機模型——圖靈機。1945年，馮·諾伊曼首次發(fā)表題為“電子計算機邏輯結(jié)構(gòu)初探”

的報告1947年，美國計算機協(xié)會ACM在華盛頓哥倫比亞大學(xué)成立1950年，圖靈在Mind雜志發(fā)表文章，提出了測試機器智能的Turing規(guī)范。1951年，莫里斯·威爾克斯提出微程序的設(shè)計概念1952年，無線電工程師協(xié)會創(chuàng)辦了電子計算機方面的I.R.E學(xué)報信息科學(xué)理論發(fā)展的百年歷史1.2信息理論的奠基人與ACM圖靈獎查爾斯·巴貝奇巴貝奇的差分機愛達·奧古斯塔·洛夫萊1.2.1計算機之父——巴貝奇巴貝奇的差分機信息理論的奠基人1.2信息理論的奠基人與ACM圖靈獎1.2信息理論的奠基人與ACM圖靈獎香農(nóng)博士其人香農(nóng)的碩士論文是關(guān)于布爾代數(shù)在邏輯開關(guān)理論中的應(yīng)用并證明布爾代數(shù)的邏輯運算，可以通過繼電器電路來實現(xiàn)1941年加入貝爾實驗室數(shù)學(xué)部，在此工作了15年1948年6月《貝爾系統(tǒng)技術(shù)》發(fā)表了《通信的數(shù)學(xué)原理》香農(nóng)在該文中用數(shù)理統(tǒng)計方法來研究通信系統(tǒng)定義了信息時代的基本概念：熵和信道容量無失真通訊的傳輸速率的極限，被稱為香農(nóng)極限圖靈其人《論可計算數(shù)及其在判定問題中的應(yīng)用》(1936)獲史密斯獎提出了著名的理論計算機的抽象模型——圖靈機1938年，圖靈取得美國普林斯頓大學(xué)博士學(xué)位他的博士論文題目是“基于序數(shù)的邏輯系統(tǒng)”1951年他被選為英國皇家學(xué)會院士。1950年10月發(fā)表論文“計算機和智能”提出了測試機器是否有智能的方法——圖靈測試1.2信息理論的奠基人與ACM圖靈獎1.2信息理論的奠基人與ACM圖靈獎馮·諾伊曼馮·諾伊曼在普林斯頓大學(xué)任教，對圖靈十分欣賞并曾邀請他到他那里工作1945年馮·諾伊曼首次發(fā)表了題為“電子計算機邏輯結(jié)構(gòu)初探”的報告將“存儲程序”的設(shè)想確立為馮氏結(jié)構(gòu)機的設(shè)計體系，開始研制EDVAC計算機“存儲程序”(storedprogram)的概念，是現(xiàn)代電子計算機的最基本概念之一1945年6月30日，發(fā)表了《關(guān)于離散變量自動電子計算機的草案》長文

EDVAC突出的優(yōu)點在于：（1）把計算機要執(zhí)行的指令和要處理的數(shù)據(jù)都用二進制數(shù)表示；（2）把執(zhí)行指令和處理的數(shù)據(jù)均按照順序編成程序存儲到計算機內(nèi)部讓它自動執(zhí)行。1.2信息理論的奠基人與ACM圖靈獎計算機界的諾貝爾獎——ACM圖靈獎1.

ACM圖靈獎——1966年，ACM在紀念電子計算機誕生20周年時(亦即圖靈逝世12周年)，決定設(shè)立計算機世界的第一個獎項——“圖靈獎”。到2003年，被譽為“計算機界的諾貝爾獎”的圖靈獎已經(jīng)頒發(fā)了38屆，共有45位計算機科學(xué)家獲此殊榮。1997年圖靈獎獲得者——

道格拉斯·恩格爾巴特,鼠標器

的發(fā)明人和超文本研究的先驅(qū)。2000年圖靈獎獲得者——姚期智

對計算理論有眾多貢獻，其中

包括偽隨機數(shù)生成理論的復(fù)雜性、密碼學(xué)、通信復(fù)雜性等。近百篇學(xué)術(shù)論文幾乎覆蓋了計算復(fù)雜性的所有方面；也涉及算法設(shè)計與分析的許多重要問題；他的研究結(jié)果和所采用的證明方法，常常使一些核心課題的認識和理解產(chǎn)生飛躍。他近期的研究集中于量子通信、量子計算和量子密碼學(xué)上。在榮獲圖靈獎之前，在1987年獲得波利亞獎，在1996年獲得首屆克努斯獎，2000年4月當(dāng)選為美國藝術(shù)和科學(xué)院數(shù)學(xué)部院士?，F(xiàn)已在清華大學(xué)執(zhí)教。50多年的光輝歷程，開創(chuàng)了人類

信息社會發(fā)展史的三個新紀元40年代——ENIAC為代表——開創(chuàng)了人類開始用機器代替部分腦力勞動的新紀元80年代——微型機為代表——開創(chuàng)了計算機不再為少數(shù)專業(yè)人員所擁有和使用并走向普及化的新紀元90年代——因特網(wǎng)為代表——開創(chuàng)了把許多微機連接起來最大限度實現(xiàn)資源共享的新紀元

1.3計算工具的演變和計算機的發(fā)展

1.3.1最古老的計算工具——算籌和算盤

《數(shù)術(shù)記遺》系中國古算書，位列我國算術(shù)的“十經(jīng)”之一，介紹了我國古代14種算法，除第14種“計數(shù)”為心算無須計算工具外，其余13種均有計算工具，分別是：積算(即籌算)、太乙算、兩儀算、三才算、五行算、八卦算、九宮算、運籌算、了知算、成數(shù)算、把頭算、龜算和珠算。“珠算”之名，首見于此。珠算被稱為我國“第五大發(fā)明”，至今仍在加減運算和教育啟智領(lǐng)域發(fā)揮著電子計算機無法替代的作用。1.3.2古算史上的“哥德巴赫猜想”

1992年，曾長期師從李培業(yè)教授進行珠算研究的經(jīng)濟師程文茂，率先破譯了失傳一千多年的“太乙算”，并發(fā)明出“太乙算棋”。1999年，程文茂又發(fā)明了“世界算盤”，“世界算盤”不僅能隨意拆卸拼裝俄羅斯、日本及中國的10珠、5珠和7珠算盤，而且可將失傳的“太乙算、兩儀算、三才算和珠算”四種古算具一一再現(xiàn)。2002年5月下旬，程文茂受漢中石門十三品的啟發(fā)，依據(jù)李培業(yè)的《漢中甄鸞古算十三品草圖》，歷經(jīng)10年時間潛心研究，制作完成了國內(nèi)第一個完整、系統(tǒng)、科學(xué)地將我國古代13種計算工具恢復(fù)舊制的“古算十三品”。13種算具中，最令程文茂興奮的是“九宮算”。因為以往人們所熟悉的所有計算方法，均為“數(shù)動位不動”的位置制，而“九宮算”則為位動數(shù)不動。1.3.2古算史上的“哥德巴赫猜想”1.3.2古算史上的“哥德巴赫猜想”1.3.2古算史上的“哥德巴赫猜想”1.3.2古算史上的“哥德巴赫猜想”1.3.2古算史上的“哥德巴赫猜想”

明代以來，珠算逐漸取代了籌算，珠算算法及口訣也逐漸趨于完善。在這種變化的過程中，貢獻最大的是明代數(shù)學(xué)家程大位(1533～1606年),被譽為珠算一代宗師。程大位是安徽休寧人，少年時期就極愛讀書，對書法和數(shù)學(xué)很感興趣，一生沒有做過官。20歲起，他便在長江中、下游一帶經(jīng)商。因商業(yè)計算的需要，他非常留心數(shù)學(xué)，遍訪名師，搜集很多數(shù)學(xué)書籍，刻苦鉆研，并把心得隨時記錄下來。約40歲時，他棄商回家，專心研究珠算。他參考各家學(xué)說，加上自己的見解，于60歲時完成其杰作《直指算法統(tǒng)宗》。全書共17卷，萬歷二十年（1592年）刻印。書中把各種算法都編寫成口訣形式，便于人們學(xué)習(xí)和使用；內(nèi)收595個數(shù)學(xué)應(yīng)用題，全用珠算進行解答。該書流傳極為廣泛和長久，不僅為中國民間普及珠算起了很大的作用，而且于明朝末年傳入朝鮮、日本及東南亞各地，對這些地方珠算術(shù)的傳播和發(fā)展，也起到了極大的促進作用。1.3.2古算史上的“哥德巴赫猜想”

這里應(yīng)該指出的是，算盤一詞并不專指中國算盤。從現(xiàn)有文獻資料來看，許多文明古國都有過各自的算盤。古今中外的各式算盤大致可以分為三類：沙盤類，算板類，穿珠算盤類。沙盤是在桌面、石板等平板上，鋪上細沙，人們用木棍等在細沙上寫字、畫圖和計算。后來逐漸不鋪沙子，而是在板上刻上若干平行的線紋，上面放置小石子(稱為“算子”)來記數(shù)和計算，這就是算板。穿珠算盤指中國算盤、日本算盤和俄羅斯算盤。日本算盤叫“十露盤”，和中國算盤不同的地方是算珠的縱截面不是扁圓形而是菱形，尺寸較小而檔數(shù)較多。俄羅斯算盤有若干弧形木條，橫鑲在木框內(nèi)，每條穿著10顆算珠。在世界各種古算盤中，中國算盤是最先進的，已基本具備了現(xiàn)代計算機的主要結(jié)構(gòu)特征。例如，撥動算珠，也就是向算盤輸入數(shù)據(jù)，這時算盤起著“存貯器”的作用；運算時，珠算口訣起著“運算指令”的作用，而算盤則起“運算器”的作用。1.3.2古算史上的“哥德巴赫猜想”1.3.3信息技術(shù)及計算工具發(fā)展大事記

人類在同大自然斗爭中，創(chuàng)造并逐步發(fā)展了計算工具早在公元前3000年，中國人就發(fā)明了算籌和竹籌計數(shù)唐末創(chuàng)造出算盤，南宋1274年已有算盤和歌訣的記載1633年，奧芙特德（Oughtred）發(fā)明了計算尺。1642年，法國數(shù)學(xué)家帕斯卡制成第一臺機械計算機1671年，德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨發(fā)明了自動四則運算器1746年，英國工程師沃森在電線上傳遞了電信號1832年，S.F.B.莫爾斯發(fā)明了電報1876年，亞力山大.G.貝爾(GrahamBell)發(fā)明了電話裝置并獲得專利1915年，電傳打字機問世，電報員用它發(fā)送氣象公報給國家氣象服務(wù)臺人類追求的計算工具1642BlaisePascal加法器1822差分機1833分析機MARKIENIAC電子計算機時代人類追求的計算工具人類追求的計算工具1.3.4最早與目前最快的計算機

1．世界上第一臺電子數(shù)字計算機——ENIAC由美國賓夕法尼亞大學(xué)的莫克利和?？颂仡I(lǐng)導(dǎo)研制1946年2月14日正式啟用ENIAC（電子數(shù)值積分計算機）ENIAC采用變速電子器件——電子管作為基本邏輯部件運算速度每秒可進行5000次加減運算，3毫秒一次乘法它約3000立方英尺，重30噸，占地約170平方米運行時耗電量很大，功耗25千瓦；存儲容量小ENIAC僅運行了十年，1956年它被送進了博物館

第一臺電子計算機（ENIAC）5000次加法/秒體重28噸占地170M218800只電子管1500個繼電器耗電150KW世界上最快的計算機Roadrunner（“走鵑”）

2008年6月9日，美國IBM公司和美國能源部宣布，IBM已經(jīng)研制出一臺全球最快的超級計算機，運算速度達到了突破性的1PetaFLOP，即每秒鐘可進行1000萬億次浮點運算，比此前速度最快的超級計算機IBM“藍色基因／L”快一倍。這款新型超級計算機由IBM和新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室聯(lián)合開發(fā)，取名“走鵑”(Roadrunner，新墨西哥州州鳥之名)。“走鵑”歷時6年完成，價值1.33億美元，目前放置于IBM位于紐約波基普西的實驗室中，占地557平方米，連接光纖長91.7公里，重226.8噸，80TB的存儲空間，運行紅帽子(RedHat)Linux操作系統(tǒng)，運行時功率接近3兆瓦?！白啭N”不久將移至新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室，未來將隸屬于美國能源部國家核安全管理局。

世界上最快的計算機Roadrunner（“走鵑”）ENIAC與新一代計算機

計算機從“數(shù)字計算”到“信息處理”的轉(zhuǎn)變信息壓縮與全數(shù)字化帶來了豐富多彩的多媒體技術(shù)以多媒體技術(shù)為基礎(chǔ)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)也正在向我們走來3S(GIS，GPS，RS)技術(shù)實現(xiàn)的電子地圖系統(tǒng)、衛(wèi)星遙感定位跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)的遠程教育、遠程醫(yī)療診斷系統(tǒng)無線接入技術(shù)（藍牙技術(shù)、WAP）實現(xiàn)的手機上網(wǎng)、無線局域網(wǎng)(WLAN)電腦卡已由早期的光電卡、條碼卡、磁卡發(fā)展到今天的IC卡、射頻卡美國五角大樓(DoD)一直就是IBM的第一大用戶，現(xiàn)代軍事與信息技術(shù)已密不可分1998年美國副總統(tǒng)戈爾提出了“數(shù)字地球”的概念（數(shù)字化智能小區(qū)、數(shù)字化圖書館）CRAY-Ⅱ新一代計算機（未來的計算機）

運算速度可達每秒幾百億次運算的超級計算機1975年世界上第一臺超級計算機“Cray-I”超級計算機應(yīng)用：天氣預(yù)報、地震機理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計算的高科技領(lǐng)域。中國超級計算機：國防科技大學(xué)研制的“銀河1號”、“銀河2號”和“銀河3號”國家職能計算機中心推出的“曙光1000”和“曙光2000”銀河Ⅱ巨型化Altair8800微型化計算機不再是單一的計算機器，而是一種信息機器，一種個人的信息機器。網(wǎng)絡(luò)化計算機網(wǎng)絡(luò)：計算機技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動力：使用遠程資源，共享程序、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶的通訊和合作。智能化“總有一天，人類會造出一些舉止跟人一樣的‘沒有靈魂的機械’來”。

——笛卡爾（1637）DeepblueGarryKasparov

人類第一個“工業(yè)機器人”：

一頭在紡織機上挑紗的“驢”（1742年）第一代機器人

機械手（1962年出現(xiàn)）第二代機器人

具有“感覺”的機器人第三代機器人

裝有啟發(fā)式計算機的“智能機器人”第一代（1946~1956）電子管5千~4萬（次/秒）第二代（1957~1964）晶體管幾十萬~百萬（次/秒）第三代（1965~1970）集成電路百萬~幾百萬（次/秒）第四代（1971~90年代）集成電路幾百萬~幾億（次/秒）

計算機發(fā)展的幾個階段晶體管數(shù)目4004奔騰4420,000,0002,300

將電腦濃縮在一顆芯片上0.18微米芯片10微米芯片晶體管數(shù)單位時間執(zhí)行的指令數(shù)百萬條/每秒每18個月芯片能力增長一倍。

計算機第一定律——摩爾定律計算機在蘭大

從蘭大小精靈公司的光電卡、條碼卡、磁卡IC卡到目前全球最流行的射頻卡1958年,我校研制成功了模擬電子管計算機1973年,DJS121:第二代晶體管計算機1974年,DJS130:第三代小規(guī)模集成電路計算機1985年,M340-S:第四代大規(guī)模集成電路計算機

1.3.5高性能計算和網(wǎng)格計算

高性能計算機一般指信息處理能力比個人計算機快一到兩個數(shù)量級以上的計算機。作為一種信息處理基礎(chǔ)設(shè)施，無論是已經(jīng)進入全球超級計算機500強排名第14位的聯(lián)想“深騰6800”，還是具備了十萬億次計算能力的曙光4000A，高性能計算都和老百姓的生活息息相關(guān)，行業(yè)研究領(lǐng)域也將包含氣象、環(huán)保、船舶、飛機制造、汽車、建筑、鋼鐵、石油、機電、高校、科學(xué)院等各個方面。

發(fā)展高性能計算可以有兩條途徑，一是基于現(xiàn)有的半導(dǎo)體集成電路技術(shù)和微處理機技術(shù)，通過提高并行處理能力來實現(xiàn)；二是突破硅半導(dǎo)體器件的物理限制，發(fā)展非傳統(tǒng)的新技術(shù)，包括超導(dǎo)計算、量子計算、生物計算與光計算等。

提高計算性能也可以有兩條途徑，一是硬件方面，即研制超高性能器件或部件，如量子器件、超導(dǎo)芯片、光互連和光存儲部件、生物分子部件等；二是計算模型和算法設(shè)計方面，從根本上突破馮·諾依曼計算機和電子技術(shù)的局限，如量子計算和DNA計算模型都為求解復(fù)雜問題開辟了嶄新的思路1.3.5高性能計算和網(wǎng)格計算

半個世紀以來電子計算機的基本原理——圖靈機模型沒有任何改變，它建立在對二進制中的位——“比特”的操作和運算上。

1994年美國貝爾實驗室的PeterW.Shor設(shè)計出大數(shù)分解（將一個復(fù)合實數(shù)分解為兩個素數(shù)的乘積）的量子算法。也是在1994年，分布在全世界的1600臺工作站，花了8個月時間成功地分解了一個129位數(shù)，引起巨大轟動。如仍用這1600臺工作站來分解一個1000位的大數(shù)，其計算時間將大大超過宇宙的年齡。而用Shor的量子算法，只須幾百萬步計算，這是多么了不起的突破！Shor的量子算法意味著以大數(shù)因式分解算法為依據(jù)的電子銀行、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域的RSA公開密鑰密碼體系在量子計算機面前將不堪一擊。1．量子計算機1.3.5高性能計算和網(wǎng)格計算

1995年Grover提出“量子搜尋算法”，計算時間從傳統(tǒng)算法的n降為n的平方根，可以破譯DES密碼。上述這兩個算法的提出意義重大，因為它們從理論上說明了量子計算機的確可以解決傳統(tǒng)計算機難以解決的實際問題，掃清了人們對量子計算機計算能力的疑慮。量子力學(xué)和計算機這兩個看似互不相干的理論，其結(jié)合卻產(chǎn)生了一門也許會從根本上影響人類未來發(fā)展的新興學(xué)科——量子信息學(xué)，通常人們通俗地稱之為“量子計算機”。1．量子計算機1.3.5高性能計算和網(wǎng)格計算有科學(xué)家認為，21世紀將是生物計算機的時代生物技術(shù)將從根本上突破電子計算機的物理極限計算機的硅芯片將不可避免地面臨耗能和散熱等發(fā)展極限問題DNA有可能成為新一代功能更強大的計算機的基礎(chǔ)2.生物計算機1.3.5高性能計算和網(wǎng)格計算

生物技術(shù)為信息技術(shù)發(fā)展開辟著新的道路1994年11月，美國南加州大學(xué)的計算機科學(xué)家阿德爾曼在《科學(xué)》雜志上公布了他的DNA計算機理論通過DNA分子上堿基不同的排列次序，可表示計算機的數(shù)據(jù)然后酶對這些DNA上的堿基鏈進行操作，就能實現(xiàn)計算功能1立方分米的DNA溶液可以存儲1萬億億位二進制的數(shù)據(jù)2000年美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校研制出了分子開關(guān)2001年11月，以色列魏茨曼研究所的科學(xué)家研制出了一種由DNA分子和酶分子構(gòu)成的世界首臺“生物計算機”。2002年1月28日，日本奧林巴斯光學(xué)工業(yè)公司與東京大學(xué)聯(lián)合開發(fā)出了全球第一臺能夠真正投入商業(yè)應(yīng)用的DNA計算機。2004年1月27日，上海交通大學(xué)Bio-X生命科學(xué)研究中心和中科院上海生科院營養(yǎng)科學(xué)研究所已在試管中完成了DNA計算機的雛形研制工作。2.生物計算機1.3.5高性能計算和網(wǎng)格計算2.生物計算機(2)

生物計算機的優(yōu)點和缺陷密集度高運行速度快具備自我修復(fù)功能，增強計算機的可靠性能量消耗極超強的存儲能力

當(dāng)然，生物計算機要真正超越電子計算機，還需要在DNA大分子操縱技術(shù)等方面有大的突破，還有許多技術(shù)問題需要解決。如有時輕微的振蕩就會使DNA斷裂；有些DNA由于粘在試管壁上，在計算過程中被丟失了。也許更大的障礙是控制生物的演變以便創(chuàng)造出準確的計算結(jié)果，因為DNA并不總是像人們預(yù)計得那樣變化。中科院計算所夏培肅院士曾這樣評價DNA計算機：“DNA計算機也存在兩大缺陷,由于生化反應(yīng)本身存在一定的隨機性，所以這種運算的結(jié)果也就不完全精確。另外，參與運算的DNA分子之間不能像傳統(tǒng)計算機一樣進行通訊，只能‘各自為戰(zhàn)’，這對于DNA計算機今后處理一些大型計算也是一種缺陷”1.3.5高性能計算和網(wǎng)格計算3.網(wǎng)格計算網(wǎng)格計算在構(gòu)建網(wǎng)格系統(tǒng)時將其分為三個基本層次：

網(wǎng)格資源層（包括各種計算資源）、網(wǎng)格中間件層和網(wǎng)格應(yīng)用層（體現(xiàn)用戶具體需求）。其中，網(wǎng)格中間件層包括一系列工具和協(xié)議軟件，也稱為網(wǎng)格操作系統(tǒng)。其功能是屏蔽資源層各資源的地理分布與異構(gòu)特性，向網(wǎng)格應(yīng)用層提供透明、一致的使用接口，提供用戶編程接口和開發(fā)環(huán)境。網(wǎng)格計算應(yīng)用的實例有：美國Argonne國家實驗室與12所大學(xué)、研究機構(gòu)合作，開發(fā)了網(wǎng)格計算工具軟件（Globus項目），已用于氣象預(yù)報。1997年，歐洲的3500臺工作站協(xié)同破譯了48位RSA密碼。同年，使用78000臺計算機破譯了56位DES密碼。1.3.5高性能計算和網(wǎng)格計算1.3.6信息電器與機器動物機器人

1956年提出的人工智能是指計算機模擬人類的某些智能行為。計算機專家咨詢系統(tǒng)和機器人是人工智能研究的兩個重要方面。計算機專家咨詢系統(tǒng)可用于醫(yī)療診斷、模擬法官和律師、風(fēng)險評估等領(lǐng)域。機器人可以有遙控機器人、程序機器人、示教-再現(xiàn)機器人和智能機器人等。檢測爬行器、異物抓取機器人、水下機器人1.3.6信息電器與機器動物

機器人足球世界杯是從1997年開始舉辦的，每年一屆

賽事是世界范圍內(nèi)檢驗智能控制與機器人研究的良好平臺

中國第一支機器人足球隊是1998年11月在哈工大誕生

1999年6月，東北大學(xué)的“牛牛”機器人足球隊在第四屆

機器人足球世界杯亞太區(qū)預(yù)選賽上獲得小組第二名

2001年8月，清華大學(xué)在美國西雅圖首次參加第五屆

機器人足球世界杯賽決賽，以1:0奪得仿真組冠軍

2002年6月17日至25日，在日本福岡舉行的第六屆機器人足球世界杯比賽上，清華大學(xué)的“清華風(fēng)神隊”又一次榮獲仿真組冠軍，清華大學(xué)成功衛(wèi)冕

2.機器人足球世界杯1.3.6信息電器與機器動物美國制造出了世界上第一只能飛翔的“機器蠅”

美國五角大樓的高級官員們和許多生物研究所正在以前所未有的熱情來關(guān)注這種不起眼的動物。蒼蠅個頭雖小，卻能以40公里的時速飛行；如果發(fā)現(xiàn)情況，能在3%秒的瞬間迅速起飛；蒼蠅飛行一整天卻只消耗食物1/10克。加州大學(xué)展示的這只機器蠅名叫“黑寡婦”，重量只有100毫克，身高不到3厘米。該項目負責(zé)人馬特·金儂介紹說：“它在100米上空飛行，人們用肉眼幾乎發(fā)現(xiàn)不了它，而它卻可以拍出極為清晰的照片傳回?！?/p>

雖然機器蠅的研制目前還處于初級階段，但其廣泛的應(yīng)用前景已引起多方關(guān)注。美國五角大樓對有望成為“微型間諜”的機器蠅極為重視。在未來戰(zhàn)爭中，機器蠅甚至可以帶上微型炸藥，飛到敵方總部，炸掉其指揮中心的所有儀器。1.3.6信息電器與機器動物中科院自動化所研制出移動機器人和仿生機器魚

2003年1月11日11:47

新華社北京一月十日電(記者孫自法)它身高八十厘米、能向你問好、能與你對話、還能聽命于你的指揮……它就是中國科學(xué)院自動化研究所最新研制的移動機器人。

記者今天從中科院自動化所獲悉，該所已成功研制出集多種傳感器、視覺、語音識別與會話功能于一體的智能移動機器人和仿生機器魚。

該所復(fù)雜系統(tǒng)與智能科學(xué)實驗室侯增廣副研究員介紹說，移動機器人的基本結(jié)構(gòu)包括傳感器、控制器和運動機構(gòu)，傳感器由位于機器人底層的十六個觸覺紅外傳感器、位于機器人中間兩層的十六個超聲傳感器和十六個紅外傳感器、位于機器人頂部的攝像機(CCD)等組成。1.3.6信息電器與機器動物

1.4.1中國計算機的發(fā)展初期

1952年，在清華大學(xué)成立中國第一個計算機三人研究小組（組長：電機系教授閔大可）1954年，小組經(jīng)擴充和調(diào)整，并入中科院近代物理研究所（負責(zé)人：錢三強）1956年，國家制定科學(xué)技術(shù)12年遠景規(guī)劃時，把計算機技術(shù)列為四大技術(shù)之首，成立了計算機技術(shù)工作小組。1958年，完成第一臺電子計算機1031959年，完成大型電子計算機1041959年，中國自行研究的107計算機問世1965年，中國開始研制第三代計算機（集成電路）1977年，研制成功中國第一臺微機DJS0501.4

中國特色的信息化道路

華羅庚教授是我國計算機技術(shù)的奠基人和我國第一臺電子計算機的主要創(chuàng)始人之一1956年，國家制定科學(xué)技術(shù)12年遠景規(guī)劃時，把計算機技術(shù)列為四大技術(shù)之首1958年，我國根據(jù)前蘇聯(lián)提供的設(shè)計圖紙造出了第一臺電子管計算機（103機）1959年，根據(jù)前蘇聯(lián)的設(shè)計圖紙完成了我國第一臺大型通用電子計算機（104機）1960年，我國第一臺自行設(shè)計的通用電子計算機（107機）開始運行1964年，我國開始推出第二代晶體管計算機。如中科院計算所的“109”、15所的“108”等。1971年，我國研制成功第三代集成電路計算機“150機”1.4

中國特色的信息化道路

1973年，電子工業(yè)部開展了計算機系列化的研制，形成了DJS-100系列國產(chǎn)機1974年，DJS-130通過鑒定，它是采用小規(guī)模集成電路制造的1979年，DJS-140是采用中規(guī)模集成電路制造的1982年，DJS-150是采用大、中規(guī)模集成電路制造的16位機1983年，我國研制成功757大型向量計算機，每秒向量運算1000萬次1992年，向量運算10億次的銀河Ⅱ號投入使用1996年，銀河Ⅲ號機投入運行，速度為每秒百億次1.4

中國特色的信息化道路

90年代以來，聯(lián)想、方正、同方、華碩、七喜、TCL、長城、實達、海信等國產(chǎn)微機形成勢頭國標GB2312-80與GB18030-2000的頒布實施漢字掃描輸入、手寫輸入和語音識別輸入軟件的推廣應(yīng)用紅旗中文2000和紅旗Office北京大學(xué)“激光照排之父”──王選教授西北民院藏文信息處理創(chuàng)始人——于洪志教授中國上網(wǎng)第一人——錢天白中國首家知識銀行的創(chuàng)辦人——魏同悟1.4

中國特色的信息化道路

“金”字工程：如最初的“三金”工程就包括國家公用信息網(wǎng)（金橋）、外貿(mào)企業(yè)間信息系統(tǒng)（金關(guān)）、金融業(yè)電子貨幣（金卡）。1999年5月，清華大學(xué)“探索108”計算機1999年10月，首屆高交會（中國國際高新技術(shù)成果交易會）2000年5月，北京首次舉辦的“21世紀數(shù)字城市論壇”中國的互聯(lián)網(wǎng)時代經(jīng)歷了“接入為王”(1998年以前)到“內(nèi)容為王”(1998-2001年)再到“應(yīng)用為王”(2001年以來)的三個階段。1.4

中國特色的信息化道路

2001年3月9日，中科院計算所研制成功“曙光3000超級服務(wù)器”2001年7月13日，北京申奧成功2001年8月28日，Inter公司經(jīng)過18個月的努力推出2GHz的

Pentium4處理器2001年9月4日，美國IT業(yè)的兩大公司HP和Compaq以220億美元的價格合并2001年9月11日，“9.11”事件3500億美元的損失，Nasdaq股市指數(shù)一路下跌2001年10月13日，我國第一款通用CPU芯片——“龍芯”誕生2001年10月25日，微軟公司在全球發(fā)布了WindowsXP2001年11月10日，在已完成所有談判工作之后，中國入世已定1.4

中國特色的信息化道路

2002年6月底，由中科院、北大、清華聯(lián)合向國家科技部提出“虛擬中國人計劃”立項申請2002年6月，CERNET已建成2萬公里主干線路，通達160多個城市，連網(wǎng)900多家，上網(wǎng)人數(shù)800萬人2002年7月23日，CNNIC公布:平均每周至少上網(wǎng)1小時的中國公民人數(shù)已超過4580萬，排世界第三位2002年7月，國家信息化指標構(gòu)成體系公布，共有20項指標2002年7月12日至14日，來自世界各地的2000多名黑客云集美國紐約，召開所謂的黑客年會2002年8月29日，中國聯(lián)想集團在北京中關(guān)村推出聯(lián)想深騰1800大規(guī)模計算機系統(tǒng)1.4

中國特色的信息化道路

中國“天河一號”——千萬億次超級計算機系統(tǒng)

2009年10月29日新華網(wǎng)長沙報道，我國首臺千萬億次超級計算機系統(tǒng)——“天河一號”由國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制成功。在中國高性能計算機TOP100組織公布的2009年度前100強排名中，天河一號高居榜首。直接參與“天河一號”研發(fā)的科技人員有200多人，平均年齡為36歲，目前投資為6億人民幣。從信息技術(shù)的發(fā)展速度預(yù)計，使用壽命預(yù)計為10年?！疤旌右惶枴钡恼Q生，是我國戰(zhàn)略高技術(shù)和大型基礎(chǔ)科技裝備研制領(lǐng)域取得的又一重大創(chuàng)新成果，實現(xiàn)了我國自主研制超級計算機能力從百萬億次到千萬億次的跨越，使我國成為繼美國之后世界上第二個能夠研制千萬億次超級計算機系統(tǒng)的國家。中國“天河一號”——千萬億次超級計算機系統(tǒng)

1．超級計算機系統(tǒng)——“天河一號”的性能指標美國早在上個世紀90年代就提出了做千萬億次巨型計算機的目標，直到2008年才實現(xiàn)。截至2009年6月，世界上僅有3臺千萬億次的計算機。“天河一號”綜合技術(shù)水平已進入世界前列。性能指標1：全系統(tǒng)峰值性能為每秒1206萬億次，Linpack實測性能為每秒563．1萬億次。這意味著，“天河一號”計算一天，一臺配置Intel雙核CPU、主頻為2．5GHz的微機需要計算160年。性能指標2：共享存儲總?cè)萘繛?PB。按國內(nèi)數(shù)字圖書館應(yīng)用軟件的圖片格式PDG為例計算，如果平均每冊書大小約10MB的話，“天河一號”的存儲量相當(dāng)于4個藏書量為2700萬冊的國家圖書館。性能指標3：“天河一號”由103臺機柜組成，每個機柜占地1．44平方米、高兩米、重1．5噸，系統(tǒng)總重量相當(dāng)于19個神舟飛船。把通風(fēng)等條件考慮在內(nèi)，放置“天河一號”需要一個近千平方米的房間。性能指標4：全系統(tǒng)包含6144個通用處理器（CPU）和5120個加速處理器（GPU），僅系統(tǒng)級軟件就有20多萬行代碼。按照每人每個小時寫20行代碼的速度，需要寫1萬小時。性能指標5：互聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)的單根線傳輸速率為10Gbps，這是目前國際上最快的速率，相當(dāng)于在“天河一號”計算機內(nèi)部修了一條信息高速公路。性能指標6：全系統(tǒng)運行情況下，每小時耗電1280度。能耗比即每瓦電創(chuàng)造的計算效能為4．3億次運算，與目前峰值性能排名世界第一的美國“走鵑”超級計算機相當(dāng)。中國“天河一號”——千萬億次超級計算機系統(tǒng)

2．七大技術(shù)四大特點打造“中國第一”“天河一號”的峰值性能提升到了每秒1206萬億次（即10的15次方）?？茖W(xué)家預(yù)計，未來10年左右時間，世界上將研制出運算速度超過每秒百萬萬億次（即10的18次方）的超級計算機。這個速度是目前世界上最快計算機的1000倍?！疤旌右惶枴辈捎昧?項關(guān)鍵技術(shù)，包括：多陣列可配置協(xié)同并行體系結(jié)構(gòu)、高速率擴展互聯(lián)通信技術(shù)、高效異構(gòu)協(xié)同計算技術(shù)、基于隔離的安全控制技術(shù)、虛擬化的網(wǎng)絡(luò)計算支撐技術(shù)、多層次的大規(guī)模系統(tǒng)容錯技術(shù)和系統(tǒng)能耗綜合控制技術(shù)。由于采用了一系列創(chuàng)新技術(shù)，這臺計算機系統(tǒng)具有四大特點：高性能。無論是1206萬億次的峰值性能，還是563.1萬億次的Linpack實測性能，均位于國內(nèi)榜首、世界一流。低能耗。能耗是每瓦電創(chuàng)造的計算效能，“天河一號”目前能效為每瓦4.3億次運算，與2009年6月公布的Top500（全球超級計算機前500強）排名第一的美國“走鵑”（Roadrunner）相當(dāng)。參照2009年6月公布的Green500（全球綠色超級計算機前500強）排名，“天河一號”可以位居第5。高安全。“天河”實現(xiàn)了不同用戶間數(shù)據(jù)和工作信息的相互隔離。對用戶來說，相當(dāng)于到銀行租個保險柜，鑰匙掌握自己手里。易使用?！吧倒匣钡牟僮鹘缑婧筒藛?、鼠標等常規(guī)操作，讓機器的使用變得簡單。同時，作為一臺國際通用的標準化的超級計算機，“天河”上能運行來自各行業(yè)的各種程序，不存在兼容性問題。中國“天河一號”——千萬億次超級計算機系統(tǒng)

3．世界超級計算機及排名

1993年，德國曼海姆大學(xué)漢斯、埃里克等人發(fā)起創(chuàng)建了全球超級計算機TOP500排名榜。TOP500目前由德國曼海姆大學(xué)、美國田納西大學(xué)、美國能源研究科學(xué)計算中心（NERSC）以及勞倫斯伯克利國家實驗室聯(lián)合舉辦，每年排名兩次，已發(fā)展成為全世界最具權(quán)威的超級計算機排名榜，是衡量各國超級計算水平的最重要的參考依據(jù)。美、英、法、德、日是超級計算機研發(fā)和應(yīng)用的傳統(tǒng)強國，其中美國具有絕對優(yōu)勢地位。2009年6月TOP500排名中，美國占據(jù)291席，歐洲占據(jù)145席，亞洲49席，其中第1至第10名均為美國的產(chǎn)品，部署在美國能源部洛斯阿拉莫斯國家實驗室的IBM“Roadrunner（走鵑）”名列世界第一，峰值性能達1456萬億次，Linpack實測速度為1105萬億次。中國“天河一號”——千萬億次超級計算機系統(tǒng)

4．超級計算機發(fā)揮作用的領(lǐng)域

上個世紀末期，西方發(fā)達國家的汽車、建筑、金融、動漫等行業(yè)已經(jīng)開始普及巨型機。如波音飛機的外形設(shè)計過去一個型號要在風(fēng)洞做3年的實驗，現(xiàn)在運用超級計算機后，設(shè)計周期縮短到了6個月。金融產(chǎn)品投資運用超級計算機計算是否盈利，能精確到幾分幾秒出手。應(yīng)用是無止境的。有技術(shù)，就會有應(yīng)用，應(yīng)用又會反過來推動技術(shù)的發(fā)展。

——網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。高性能服務(wù)器每秒鐘可以處理數(shù)千萬乃至數(shù)億次服務(wù)請求，及時提供用戶所需要的信息和服務(wù)，保證服務(wù)質(zhì)量。

——天氣預(yù)報。天氣預(yù)報的結(jié)果，也是由超級計算機計算而來。目前世界最高水平可預(yù)報8天，我國為5至6天。

——生物制藥。研制一種新藥，從化合物篩選到臨床試驗，一般需要10到15年的時間。使用超級計算機，大大縮短了藥物研發(fā)的周期。

1．IT業(yè)已成為中國支柱產(chǎn)業(yè)

1997年4月，國務(wù)院召開了首次全國信息工作會議，確定了國家信息化建設(shè)的二十四字指導(dǎo)方針：統(tǒng)籌規(guī)劃，國家主導(dǎo)；統(tǒng)一標準，聯(lián)合建設(shè)；互聯(lián)互通、資源共享。國務(wù)院信息化領(lǐng)導(dǎo)小組結(jié)合我國的國情提出了國家信息化的定義：國家信息化就是在國家統(tǒng)一規(guī)劃和組織下，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科學(xué)技術(shù)、國防及社會生活各個方面應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開發(fā)，廣泛利用信息資源，加速實現(xiàn)國家現(xiàn)代化的進程。這個定義有四層含義：一是實現(xiàn)四個現(xiàn)代化離不開信息化，信息化要服務(wù)于四個現(xiàn)代化；二是國家要統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一組織信息化建設(shè)；三是各個領(lǐng)域要廣泛應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開發(fā)利用信息資源；四是信息化是一個不斷發(fā)展的過程。1.4.2IT業(yè)已成為中國支柱產(chǎn)業(yè)

2．中國軟件業(yè)的發(fā)展

1997年4月，國務(wù)院頒布《國家信息化的“九五”規(guī)劃和2010年遠景目標綱要》。1999年，國務(wù)院批準設(shè)立政府專項基金《科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金》。2000年6月24日，國發(fā)18號文:《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策》。2002年7月，國辦發(fā)[2002]47號文：《振興軟件產(chǎn)業(yè)行動綱要》。2002年12月，計高技[2002]2686號文：三部委關(guān)于組織實施《綱要》的通知。2002年12月，國科高函[2002]97號文：“縮小數(shù)字鴻溝——西部行動”。2002年12月，《信息系統(tǒng)工程監(jiān)理暫行規(guī)定》頒布。2003年2月25日，國務(wù)院召開貫徹落實《振興軟件產(chǎn)業(yè)行動綱要》工作會議。1.4.2IT業(yè)已成為中國支柱產(chǎn)業(yè)

3．大力發(fā)展民營軟件企業(yè)

2000年6月，國務(wù)院下發(fā)的IT業(yè)眾所周知的18號文，從軟件產(chǎn)業(yè)的投資、融資、稅收、出口、分配、人才、采購、知識產(chǎn)權(quán)等方面給予了全方位的傾斜支持。18號文中所提到的“軟件企業(yè)不分所有制性質(zhì)”，第一次給予了民營軟件企業(yè)以“國民”待遇，受到了各地政府部門和民營軟件企業(yè)的大力支持。在國務(wù)院的政策支持下，2001年，全國35所高校成立了校企合辦、按企業(yè)機制運作的軟件學(xué)院，許多高新技術(shù)開發(fā)區(qū)及其軟件園區(qū)也已在全國各地興起。入校和入園企業(yè)中，民營軟件企業(yè)的比重及所發(fā)揮的作用已越來越大。盡管入世后人民幣有三年的保護期，但北京已有100多家外國銀行的分支機構(gòu)，大陸中國每天匯入的投資金額有一億美元。中國已成為世界上最大也是最佳的投資市場。中國的民營企業(yè)和民營企業(yè)家們已真正進入與狼共舞的時代。為抓緊時間，許多民營軟件企業(yè)的經(jīng)理人都采用了716工作制，即一周干7天，每天16個小時。1.4.2IT業(yè)已成為中國支柱產(chǎn)業(yè)

當(dāng)今時代是一個需要民營企業(yè)和民營企業(yè)家的時代，沒有私營經(jīng)濟就沒有市場經(jīng)濟！一個不能產(chǎn)生世界級企業(yè)家的民族是貧乏的民族！我們常說，發(fā)展是硬道理。發(fā)展中表現(xiàn)最突出的是競爭和掠奪。市場的競爭和掠奪、人才的競爭和掠奪、資源的競爭和掠奪。競爭掠奪就要有競爭掠奪的心態(tài)和手段，更要有競爭掠奪的觀念。四平八穩(wěn)是發(fā)展不起來的。

1.4.2IT業(yè)已成為中國支柱產(chǎn)業(yè)

4．建立企業(yè)信用信息系統(tǒng)市場經(jīng)濟的社會基礎(chǔ)是誠信。這里有來自兩個方面的信息：中國每年因為逃廢債務(wù)造成的直接損失為1800億元；西部某省2001年金融機構(gòu)人民幣各項存款1653億，各項貸款1268億，存差385億。一方面銀行缺乏企業(yè)信用信息不敢給企業(yè)貸款；另一方面企業(yè)融資困難卻又貸不了款。因此，加快建立健全信用體系，打造“信用中國”應(yīng)提到一個戰(zhàn)略的高度來認識。企業(yè)信用信息系統(tǒng)中企業(yè)信息包括：基本信息、良好記錄和不良行為警示三大類。對企業(yè)商標、品牌產(chǎn)品、重合同守信用企業(yè)和不良行為企業(yè)等信息，系統(tǒng)都將以公告欄形式予以發(fā)布。對于受到法律保護、涉及企業(yè)商業(yè)秘密的信息，則將由有關(guān)企業(yè)授權(quán)查詢。企業(yè)信用信息系統(tǒng)將對完善企業(yè)信用制度、擴大企業(yè)信貸、防范信貸風(fēng)險、降低銀行和商業(yè)的經(jīng)營成本、簡化企業(yè)認證手續(xù)、方便企業(yè)信用消費具有重要意義。1.4.2IT業(yè)已成為中國支柱產(chǎn)業(yè)

中國“金”系列工程

“金”系列工程是中國各行業(yè)重點業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程的代名詞。1993年3月12日，時任副總理的朱镕基主持國務(wù)院會議，提出要建設(shè)“三金”工程，即金橋、金關(guān)、金卡工程。

金字工程從1993年開始，經(jīng)過十年的努力取得了成績。除早期的“三金”工程之外，其他重點業(yè)務(wù)系統(tǒng)的“金”字工程也取得了突破性進展。

金橋、金關(guān)、金卡、金稅、金財、金審、金農(nóng)、金水、金質(zhì)、金盾、金保、金智、金宏、金旅、金貿(mào)、金衛(wèi)、金版、金葉1.4.3當(dāng)代畢昇——王選

一個民族的文化中，文字是最根本的東西。一種文字的印刷技術(shù)水平，制約著這個民族接受外來先進科技文化的速度和質(zhì)量，更制約著這個民族以自己的科技文化對世界施加影響的速度和質(zhì)量。它將會影響人類的知識表達利用的方式，影響民族文化的存亡與發(fā)展。

900多年前，中國人畢昇發(fā)明了活字印刷術(shù)，使知識和信息的長期保存和廣泛傳播成為可能，對中國乃至世界的文明發(fā)展產(chǎn)生了巨大的推動作用。1488年，德國人發(fā)明了鉛字印刷術(shù)，但其基本原理與畢昇的發(fā)明沒有本質(zhì)的變化，印刷術(shù)的“發(fā)明專利”仍屬中國。畢昇的名字被列入了世界文化巨人的史冊。

20世紀中葉，世界范圍內(nèi)的科技革命把印刷術(shù)帶進了電子時代，印刷術(shù)開始使用計算機和激光照排技術(shù)，并迅速淘汰了鉛字，實現(xiàn)了書報自動排版。但是在中國卻依然沿襲著以火熔鉛、以鐵鑄字、以字排版、以版印刷的傳統(tǒng)技術(shù)。計算機漢字信息處理便成為畢昇的后人們亟待解決的一個難題。

從1975年開始，北京大學(xué)承擔(dān)了國家重點項目“漢字信息處理工程”（簡稱748工程）中“漢字精密照排系統(tǒng)”的研究工作。年僅38歲，1958年畢業(yè)于北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系計算數(shù)學(xué)專業(yè)的王選老師作為技術(shù)負責(zé)人領(lǐng)導(dǎo)這一科研項目。

經(jīng)歷了十幾個沒有假日的寒暑，王選和他的合作者們終于以全新的思路和方法獲得了獨特的碩果，圓滿地解決了世界上最復(fù)雜的文字——漢字的信息存儲和輸出難題。針對漢字字數(shù)多、印刷用漢字字體多、精密照排要求分辨率很高所帶來的技術(shù)困難，王選發(fā)明了高分辨率字形的高倍率信息壓縮和高速復(fù)原方法，在世界上首次使用控制信息（或參數(shù)）來描述筆畫的寬度、拐角形狀等特征，以保證字形變化后的筆畫勻稱和寬度一致。這一發(fā)明獲得了歐洲專利和8項中國專利。接著，王選又率領(lǐng)他的團隊推出了處于國內(nèi)外領(lǐng)先地位的“華光”、“方正”電子出版系統(tǒng)，取得了重大的經(jīng)濟和社會效益，使我國的印刷業(yè)告別了“鉛與火”的歷史，進入了“電與光”的時代。1.4.3當(dāng)代畢昇——王選1.5信息安全與信息社會的發(fā)展計算機、通信及微電子技術(shù)的發(fā)展推動了信息革命。信息化把人們帶進高速度、多媒體、智能化、個性化、全天候、全球一體的信息環(huán)境，跨入了數(shù)字化生存的新境界。但是，在北約對南聯(lián)盟的轟炸中，我們看到人類科學(xué)進步的巨大成果正在變成殺人利器，包括間諜衛(wèi)星、全球定位系統(tǒng)、電子抗干擾預(yù)警飛機、F-117隱形飛機、激光精確制導(dǎo)導(dǎo)彈、放射性集束炸彈等一系列最先進的武器系統(tǒng)。從冷兵器到核武器，從結(jié)繩記事到數(shù)字時代，我們有時真不明白，是戰(zhàn)爭推動了文明，還是文明帶來了戰(zhàn)爭。這不能不說是文明的悲哀！

《計算機不能做什么》是1979年哲學(xué)家休伯特·德雷福斯寫的一本書，他想告訴人們，計算機不會左右我們的未來，但會影響我們的未來。2001年的“9.11”事件，造成了3500億美元的損失，已影響到極不景氣的世界經(jīng)濟的增長，而對全球IT產(chǎn)業(yè)帶來的消極影響也將會持續(xù)很長一段時間。因為美國是高科技武器以及遠程精確打擊武器擁有量最多的國家，迷信高技術(shù)的美國對恐怖襲擊所表現(xiàn)出來的無能為力說明包括IT在內(nèi)的高科技并非包打天下的常勝將軍。也又一次證明了計算機界這樣一句名言：“總有一些事情人可以比機器做得更好，更有一些事情只有人才可以做到，而且永遠都是如此！”。信息社會中的人文科學(xué)問題信息系統(tǒng)的安全與防御技術(shù)

1.5.1黑客、病毒與信息污染

1．黑客

“黑客”是英文單詞hacker的音譯，原為“惡作劇”之意，現(xiàn)在一般特指利用電腦軟件，通過網(wǎng)絡(luò)非法進入他人系統(tǒng)，截獲或篡改計算機數(shù)據(jù)，危及信息安全的電腦入侵者。黑客的主要手段有：尋找系統(tǒng)漏洞，非法侵入涉及國家機密的計算機信息系統(tǒng)；非法獲取口令，偷取特權(quán)，侵入他人計算機信息系統(tǒng)以竊取他人的商業(yè)秘密、個人隱私或挪用、盜竊他人財產(chǎn)；非法侵入他人計算機信息系統(tǒng)，對計算機資料進行刪除、修改、增加等破壞活動；非法侵入他人計算機信息系統(tǒng)，制作、傳播計算機病毒；常以一個節(jié)點為根據(jù)地，攻擊其它節(jié)點，如進行電子郵件攻擊等。

2．計算機病毒

“又收到400封信”，自從SirCam病毒發(fā)作以來，每天上班的時候都能聽到辦公室白領(lǐng)們氣憤而又無奈的抱怨聲?！癏i!Howareyou!”這行很有紳士風(fēng)度的問候語似乎成了病毒郵件正文的必要內(nèi)容。自美國1983年首次發(fā)現(xiàn)計算機病毒以來，世界上許多國家和地區(qū)都發(fā)生了計算機病毒的侵擾。計算機病毒是對計算機資源具有破壞作用的一組程序或指令的集合，它是一個程序，一段可執(zhí)行碼，當(dāng)達到某種條件時即被激活。計算機病毒可以借助磁盤、光盤和網(wǎng)絡(luò)等媒介傳播，具有潛伏性、傳染性和破壞性。就像生物病毒一樣，計算機病毒有獨特的復(fù)制能力，可以很快地蔓延。1.5.1黑客、病毒與信息污染3．信息爆炸與信息污染

現(xiàn)在信息多的不得了，以至于人們不知道上網(wǎng)看什么？要找什么信息？于是就有了網(wǎng)蟲在網(wǎng)上漫無邊際地漫游。信息爆炸導(dǎo)致大量垃圾信息，如何清理垃圾和網(wǎng)絡(luò)色情是個很大的難題。據(jù)2000年美國賓夕法尼亞州耐基·梅隆大學(xué)一份調(diào)查報告披露，在過去的18個月中，研究人員在國際互聯(lián)網(wǎng)中發(fā)現(xiàn)了91.7萬幅(件)色情圖片、小說和影視片。信息污染在全世界都存在，黃色、白色以及黑色的都有。有道德方面的，有政治方面的。自由化的發(fā)展模式使一些不宜傳播的信息失去控制。1.5.1黑客、病毒與信息污染

4．計算機犯罪所謂計算機犯罪是指行為人利用計算機操作所實施的危害計算機信息系統(tǒng)（包括內(nèi)存數(shù)據(jù)和程序）安全和其他嚴重危害社會的犯罪行為。我國刑法確定了懲治計算機犯罪的三條五款，計算機犯罪的立案標準主要包括：違反國家規(guī)定，侵入國家事務(wù)、國防建設(shè)、尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的計算機信息系統(tǒng)；對計算機信息系統(tǒng)功能進行刪除、修改、增加、干擾，造成計算機信息系統(tǒng)不能正常運行；對計算機信息系統(tǒng)中存儲、處理或傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和應(yīng)用程序進行刪除、修改、增加的操作；故意制作、傳播計算機病毒等破壞性程序，影響計算機系統(tǒng)的正常運行；利用計算機實施金融詐騙、盜竊、貪污、挪用公款、竊取國家秘密或其他犯罪行為等。1.5.1黑客、病毒與信息污染4．計算機犯罪

常見的計算機犯罪的形式包括：

計算機黑客，制造邏輯炸彈，故意更改破壞數(shù)據(jù)或程序、制造或傳播計算機病毒，通過電磁輻射等手段盜竊計算機信息，利用網(wǎng)絡(luò)傳播有害或虛假信息等等。進行計算機犯罪的手段包括特洛伊木馬術(shù)、截尾術(shù)、超級指令法、異步攻擊術(shù)等等。1.5.1黑客、病毒與信息污染

道德學(xué)是哲學(xué)的一個分支，它以善和惡、正義和非正義、公正和偏私、誠實和虛偽等道德觀念來評價人們的各種行為和調(diào)整人們之間的關(guān)系，通過各種形式的教育和社會輿論的力量，使人們逐漸形成一定的信念、習(xí)慣、傳統(tǒng)而發(fā)生作用。所謂“道德行為”就是按照基于倫理價值而建立的一整套道德原則處世行事。計算機產(chǎn)業(yè)在帶給人類巨大效益和便利的同時，也會給人帶來諸如環(huán)境保護、人體健康等問題，所以，我們應(yīng)該關(guān)注“綠色”信息產(chǎn)業(yè)問題。

1．“綠色”信息產(chǎn)業(yè)

（1）環(huán)保和節(jié)能（2）計算機與健康1.5.2信息產(chǎn)業(yè)界的道德準則２．計算機科學(xué)技術(shù)專業(yè)人員的道德準則

計算機專業(yè)人員應(yīng)該遵守專業(yè)的道德準則?！禔CM道德和職業(yè)行為規(guī)范》共有24條。其中最基本的幾條準則包括：為社會進步和人類生活的幸福做貢獻；不傷害他人，尊重別人的隱私權(quán)；做一個講真話并值得別人信賴的人；公平公正地對待別人；尊重別人的知識產(chǎn)權(quán)，尊重國家、公司、企業(yè)等特有的機密。３．企業(yè)和計算機用戶的道德準則（1）保護好自己的數(shù)據(jù)（2）不使用盜版軟件（3）不做“黑客”（4）公用及專用網(wǎng)絡(luò)的自律1.5.2信息產(chǎn)業(yè)界的道德準則

知識產(chǎn)權(quán)：

是指受法律保護的人類智力活動的一切成果。它包括：文學(xué)、藝術(shù)和科學(xué)作品；表演藝術(shù)家的表演及唱片和廣播節(jié)目；人類一切活動領(lǐng)域的發(fā)明；科學(xué)發(fā)現(xiàn)；工業(yè)品外觀設(shè)計；商標、服務(wù)標記以及商業(yè)名稱和標志；制止不正當(dāng)競爭，以及在工業(yè)、科學(xué)、文學(xué)或藝術(shù)領(lǐng)域內(nèi)由于智力活動而產(chǎn)生的其他一切權(quán)利。1.5.3知識產(chǎn)權(quán)保護與制度建設(shè)

知識產(chǎn)權(quán)：

1.5.3知識產(chǎn)權(quán)保護與制度建設(shè)

分類著作權(quán)工業(yè)產(chǎn)權(quán)特性專有性(又稱獨占性、壟斷性、排他性)

地域性(即國家所賦予的權(quán)利只在本國國內(nèi)有效)

時間性(知識產(chǎn)權(quán)都有一定的保護期限)

1.5.3知識產(chǎn)權(quán)保護與制度建設(shè)

1．專利與專利保護

專利是對發(fā)明授予的一種專利權(quán)利。專利通過對個人創(chuàng)造力予以承認，并對其適于在市場上銷售的發(fā)明提供物質(zhì)上獎勵的方式，而對個人提供的一種激勵。專利對專利權(quán)人的發(fā)明予以保護，保護在有限的時期內(nèi)有效，一般為20年。一般說來，發(fā)明必須符合以下條件才能受到專利保護：

①發(fā)明必須具有實際使用價值；并具有新穎性內(nèi)容，即：在其所屬技術(shù)領(lǐng)域的已有知識總和中不為人所知的一些新特征。這種“已有知識的總和”被稱為“現(xiàn)有技術(shù)”。②發(fā)明必須具有同一技術(shù)領(lǐng)域中具有中等知識的人所不能演繹出的創(chuàng)造性步驟。③發(fā)明的主題必須是根據(jù)法律規(guī)定“可以獲得專利權(quán)”的。1.5.3知識產(chǎn)權(quán)保護與制度建設(shè)

2.我國知識產(chǎn)權(quán)保護狀況1980年3月3日，中國政府向世界知識產(chǎn)權(quán)組織遞交了加入申請書。同年6月3日，中國成為世界知識產(chǎn)權(quán)組織的成員國。1984年12月19日，中國政府向世界知識產(chǎn)權(quán)組織遞交了《保護工業(yè)產(chǎn)權(quán)巴黎公約》(簡稱巴黎公約)的加入申請書。從1985年

3月19日起，中國成為巴黎公約成員國。1989年7月4日，中國政府向世界知識產(chǎn)權(quán)組織遞交了《商標國際注冊馬德里協(xié)定》(簡稱馬德里協(xié)定)的加入申請書。從1989

年10月4日起，中國成為馬德里協(xié)定成員國。1992年7月10日和7月30日，中國政府分別向世界知識產(chǎn)權(quán)組織和聯(lián)合國教育、科學(xué)、文化組織遞交了《保護文學(xué)和藝術(shù)作品伯爾尼公約》和《世界版權(quán)公約》的加入申請書。分別從1992

年10月15日和10月30日起，中國成為伯爾尼公約和世界版權(quán)公約的成員國。1992年9月4日修訂后頒布實施了中華人民共和國專利法。

1.5.3知識產(chǎn)權(quán)保護與制度建設(shè)

3．計算機軟件保護

計算機軟件保護在法律上是指兩個方面，一是以法律手段對計算機軟件的知識產(chǎn)權(quán)提供保護；二是為支持計算機軟件的安全運行而提供的法律保護。

計算機軟件知識產(chǎn)權(quán)是指公民或法人對自己在計算機軟件開發(fā)過程中創(chuàng)造出來的智力成果所享有的專有權(quán)利。軟件的權(quán)利人可擁有四個方面知識產(chǎn)權(quán)，即:著作權(quán)、專利權(quán)、商標權(quán)和制止不正當(dāng)競爭的權(quán)利。1.5.3知識產(chǎn)權(quán)保護與制度建設(shè)

3．計算機軟件保護1990年9月7日，第七屆全國人大常務(wù)委員會第十五次會議通過了《中華人民共和國著作權(quán)法》，該法于1991年6月1日起施行。依據(jù)該法，中國把計算機軟件納入著作權(quán)保護范圍。中國是世界上為數(shù)不多的明確將計算機軟件作為著作權(quán)法保護客體的國家之一。1991年6月4日，國務(wù)院令第84號發(fā)布《中華人民共和國計算機軟件保護條例》，規(guī)定了保護計算機軟件的具體實施辦法，于1991年10月1日施行。1992年4月6日頒布了“計算機軟件著作權(quán)登記辦法”。1994年2月18日國務(wù)院令147號發(fā)布《中華人民共和國計算機信息系統(tǒng)安全保護條例》。1996年2月1日國務(wù)院令第195號發(fā)布《中華人民共和國計算機信息網(wǎng)絡(luò)國際聯(lián)網(wǎng)管理暫行辦法》。1997年12月12日公安部令第32號發(fā)布《計算機信息系統(tǒng)安全專用產(chǎn)品檢測和銷售許可證管理辦法》。1.5.4信息系統(tǒng)的安全與防范

計算機系統(tǒng)是一個人機系統(tǒng)，而多年來在普及計算機應(yīng)用的同時，忽視了對使用計算機的人的教育，尤其是對那些在濫用計算機時并未意識到這種行為是犯罪的計算機工作人員，缺乏使他們建立模范的職業(yè)道德規(guī)范和計算機安全觀念的教育。

1．信息系統(tǒng)安全的重要性信息系統(tǒng)的安全之所以重要，其表現(xiàn)在于：①信息系統(tǒng)涉及到有關(guān)國家安全的政治、經(jīng)濟和軍事的機密及敏感信息。②信息系統(tǒng)本身的脆弱性已成為不安全的內(nèi)在因素。③計算機系統(tǒng)本身存在的隱患成為不安全因素。④惡劣的環(huán)境會導(dǎo)致計算機出錯概率和故障的增加。⑤人為地某些因素也會威脅信息系統(tǒng)的安全。⑥許多威脅和攻擊是隱蔽的、潛在的和難以明確的。⑦信息系統(tǒng)安全涉及到許多學(xué)科。1.5.4信息系統(tǒng)的安全與防范

1．信息系統(tǒng)安全的重要性

就技術(shù)而言，信息系統(tǒng)安全涉及計算機技術(shù)、通信技術(shù)、存取控制技術(shù)、驗證技術(shù)、容錯技術(shù)、診斷技術(shù)、加密技術(shù)、防病毒技術(shù)、抗干擾技術(shù)和防泄漏技術(shù)等，因此它是一個綜合性很強的問題。并且其技術(shù)、方法和措施，還要根據(jù)外界不斷變幻的威脅和攻擊情況而不斷變化，這就增加了保證信息系統(tǒng)安全的難度。1.5.4信息系統(tǒng)的安全與防范

2．信息安全問題的界定

信息安全是信息系統(tǒng)資源和信息資源不受自然和人為有害因素的威脅和危害。其具體含義有四層：①系統(tǒng)設(shè)備及相關(guān)設(shè)施運行正常，系統(tǒng)服務(wù)適時；②軟件(包括OS、DBMS、網(wǎng)絡(luò)軟件、應(yīng)用軟件及相關(guān)資料)完整；③系統(tǒng)擁有的和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)或信息完整、有效、使用合法；④系統(tǒng)資源和信息資源使用合法。1.5.4信息系統(tǒng)的安全與防范

3．實體安全與環(huán)境安全

要保證計算機系統(tǒng)的安全，首先必須保證計算機系統(tǒng)的實體安全，即計算機及其外部設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)及通信線路可靠、無故障和無差錯。實踐表明，影響計算機可靠性的因素有內(nèi)因和外因兩個方面：內(nèi)因是指機器本身的因素，包括設(shè)計、工藝、結(jié)構(gòu)等因素。外因是指所在環(huán)境條件對系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性和維護水平的影響。在系統(tǒng)的可靠性方面，元器件是基礎(chǔ)，設(shè)計是關(guān)鍵，環(huán)境是保證。1.5.4信息系統(tǒng)的安全與防范

3．實體安全與環(huán)境安全

（1）容錯技術(shù)