第一章 信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)

大學(xué)信息技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)人民郵電出版社講授：第1章 信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)1.4 計(jì)算思維

1.3 信息化社會與計(jì)算機(jī)文化

1.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)

1.1 信息與信息技術(shù)

第1章信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)【學(xué)習(xí)要點(diǎn)】了解信息化的概念、信息化社會及計(jì)算機(jī)文化、信息技術(shù)的發(fā)展；計(jì)算機(jī)的發(fā)展史、特點(diǎn)、分類及應(yīng)用領(lǐng)域。第1章信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)主要內(nèi)容1.1信息與信息技術(shù)1.2計(jì)算機(jī)技術(shù)1.3信息化社會與計(jì)算機(jī)文化1.4計(jì)算思維

1.1信息與信息技術(shù)

以計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)正在全方位地向人類社會的各個(gè)領(lǐng)域滲透，及其深刻地影響著人們的思維方式、學(xué)習(xí)方式、工作方式和生活方式。1.1信息與信息技術(shù)1.1.1信息的含義信息（Information）既是人類生存的基本條件，也是人類生存的基本需求，它和物質(zhì)，能量構(gòu)成了當(dāng)今人類社會的三大資源。它是一種能夠增加社會財(cái)富的源泉和造福人類的手段，信息是社會生產(chǎn)力發(fā)展的要素之一。信息:是反映一切事物屬性及動態(tài)的消息、情報(bào)、指令、數(shù)據(jù)和信號中所包含的內(nèi)容。信息:是人類的一切生存活動和自然存在所傳達(dá)出來的信號和消息。信息（Information）既是人類生存的基本條件，也是人類生存的基本需求，它和物質(zhì)，能量構(gòu)成了當(dāng)今人類社會的三大資源。它是一種能夠增加社會財(cái)富的源泉和造福人類的手段，信息是社會生產(chǎn)力發(fā)展的要素之一。信息:是反映一切事物屬性及動態(tài)的消息、情報(bào)、指令、數(shù)據(jù)和信號中所包含的內(nèi)容。信息:是人類的一切生存活動和自然存在所傳達(dá)出來的信號和消息。信息代碼:

信息本身是看不見摸不著的東西，但它可以用一定的方式表現(xiàn)出來，通常人們把用來表示信息符號的組合叫做信息的代碼。計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制代碼可以方便地存儲、處理和傳送信息。1.1.2信息的作用和特征1、信息的作用:信息有為決策提供依據(jù)的作用；信息可被用于控制；信息有告知作用。另外信息還有認(rèn)知、使動、欣賞、學(xué)習(xí)以及研究等作用。2、信息的特征:①普遍性②不完全性③時(shí)效性④共享性⑤依附性1.1.3信息技術(shù)信息技術(shù)（InformationTechnology，IT）是指在信息的獲取、整理、加工、存儲、傳遞和利用過程中所采用的技術(shù)和方法。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息技術(shù)已進(jìn)入到現(xiàn)代信息技術(shù)階段?，F(xiàn)代信息技術(shù)是指產(chǎn)生、存儲、轉(zhuǎn)換和加工圖像、文字、聲音、數(shù)據(jù)等信息的一切現(xiàn)代高技術(shù)的總稱，它是以電子技術(shù)尤其是微電子技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)（信息處理技術(shù)）為核心，以通信技術(shù)（信息傳遞技術(shù)）為支柱，以信息技術(shù)應(yīng)用為目的的科學(xué)技術(shù)群。信息技術(shù)主要包括：1.計(jì)算機(jī)技術(shù)2.通信技術(shù)3.微電子技術(shù)4.傳感技術(shù)1.1.4信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用1．信息技術(shù)的發(fā)展歷程第一次信息技術(shù)革命：語言的產(chǎn)生第二次信息革命：文字的發(fā)明第三次信息革命：造紙術(shù)和印刷術(shù)的發(fā)明第四次信息革命：電報(bào)、電話、廣播和電視的發(fā)明和普及應(yīng)用第五次信息革命：計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用和計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)的結(jié)合2．信息技術(shù)的發(fā)展趨勢（1）越來越友好的人機(jī)界面；（2）越來越個(gè)性化的功能設(shè)計(jì)；（3）越來越高的性能價(jià)格比。3．信息技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)今的社會中，信息技術(shù)的應(yīng)用已遍及我們的工作和生活。20世紀(jì)90年代興起的“信息高速公路”以及Internet的廣泛應(yīng)用，形成了全球化的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，把全世界的計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)用戶連在一起，縮短人與人之間的距離，把世界變成了一個(gè)“地球村”。在21世紀(jì)這個(gè)信息時(shí)代，信息技術(shù)將在信息資源、信息處理和信息傳遞方面實(shí)現(xiàn)微電子與光電子結(jié)合，智能計(jì)算與認(rèn)知科學(xué)等結(jié)合，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V泛，將給人類帶來全新的工作方式和生活方式。1.2.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展

1、近代計(jì)算機(jī)的發(fā)展世界上第一臺計(jì)算機(jī)自1949年問世以來，經(jīng)過了50多年的發(fā)展歷程，計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，歷經(jīng)了電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路4個(gè)時(shí)代的發(fā)展。特別是進(jìn)入20世紀(jì)70年代以后，微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)為計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用開拓了更為廣闊的前景。它已滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，極大地改變了人們的工作、學(xué)習(xí)、生活方式，成為信息時(shí)代的主要標(biāo)志。1.2計(jì)算機(jī)技術(shù)1．近代計(jì)算機(jī)的發(fā)展

巴貝基

圖靈

馮.諾依曼

2．現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展20世紀(jì)40年代，電子技術(shù)和電子工業(yè)的發(fā)展為電子計(jì)算機(jī)的研制提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。1946年，美國賓西法尼亞州州立大學(xué)莫爾學(xué)院的莫奇萊（John.W.Mauchly）教授及其學(xué)生?？颂兀↗.PresperEckertJr.）博士等人研制的電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)（TheElectronicNumericalIntegratorAndComputer，ENIAC）是世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)。1946年2月正式交付使用。一般認(rèn)為，大型電子計(jì)算機(jī)階段始于1946年，延續(xù)至1981年。3．微機(jī)及網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段

20世紀(jì)70年代初，大規(guī)模集成電路用于計(jì)算機(jī)。1971年，第一臺微機(jī)問世。但微機(jī)大范圍的普及，并開始部分取代大型機(jī)的地位，則始于20世紀(jì)80年代初。1981年8月，IBM公司推出個(gè)人計(jì)算機(jī)IBM-PC。20世紀(jì)60年代末，鑒于當(dāng)時(shí)的國際背景，美國國防部高級研究計(jì)劃管理局（AdvancedResearchProjectsAgency，ARPA）建立了名為ARPAnet的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)起初只連接了美國本國的4臺主機(jī)，完全用于軍事目的。20多年后這個(gè)ARPAnet竟成了全球因特網(wǎng)的雛形。

1.2.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

運(yùn)算速度快

精確度高存儲容量大具有邏輯判斷能力具有自動控制能力1.2.3計(jì)算機(jī)的分類

1．按用途的不同來劃分按照計(jì)算機(jī)用途的不同，可以把它分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。專用計(jì)算機(jī)專門用于某種用途，它對于特定用途而言更經(jīng)濟(jì)、快速和有效，但適應(yīng)性差。而通用機(jī)適應(yīng)性較強(qiáng)。2．按規(guī)模的不同來劃分按照計(jì)算機(jī)規(guī)模的不同，可以把它分為巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、工作站和微機(jī)。

1.2.4計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用

科學(xué)計(jì)算信息管理計(jì)算機(jī)控制計(jì)算機(jī)控制計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)人工智能信息高速公路電子商務(wù)電子政務(wù)1.3信息化社會與計(jì)算機(jī)文化

從20世紀(jì)60年代開始的第五次信息技術(shù)革命，使人類開始邁入信息化社會。特別是20世紀(jì)90年代以來，多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及正在以驚人的速度改變著人們的工作方式和生活方式。信息社會在各個(gè)方面都呈現(xiàn)出與工業(yè)社會顯著不同的特征，一是信息成為重要的戰(zhàn)略資源，二是信息產(chǎn)業(yè)上升為最重要的產(chǎn)業(yè)，三是信息網(wǎng)絡(luò)成為社會的基礎(chǔ)設(shè)置。

1.3.1信息化社會

1.3.2計(jì)算機(jī)文化

（1）計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了社會物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富的飛速增長;（2）計(jì)算機(jī)技術(shù)引起了語言的重構(gòu)與再生;（3）計(jì)算機(jī)技術(shù)引起了人類社會記憶系統(tǒng)的更新;（4）計(jì)算機(jī)技術(shù)引起了人類社會思維概念和推理的改變.總之，計(jì)算機(jī)已作為一種影響社會發(fā)展的明顯的特征出現(xiàn)在每個(gè)人的面前。計(jì)算機(jī)技術(shù)沖擊著人類創(chuàng)造的基礎(chǔ)、思維和信息交流，沖擊著人類社會的各個(gè)領(lǐng)域，改變著人類的觀念和社會結(jié)構(gòu)。這些變化中的共同特征就是計(jì)算機(jī)的介入，這就導(dǎo)致了一種全新的文化模式——計(jì)算機(jī)文化（ComputerLiteracy），即信息時(shí)代的文化的誕生。1.3.3信息素養(yǎng)信息社會是一個(gè)“知識爆炸”的社會，也是個(gè)“信息爆炸”的社會。據(jù)聯(lián)合國教科文組織的統(tǒng)計(jì)，人類近30年來所積累的科學(xué)知識占有史以來積累的科學(xué)知識總量的90%，而在此之前的幾千年中所積累的科學(xué)知識只占10%。為了能適應(yīng)信息社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，信息社會所需要的新型人才必須具有很強(qiáng)的信息獲取、信息分析和信息加工的能力。計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使這種能力同當(dāng)代信息技術(shù)結(jié)合，成為信息時(shí)代的每個(gè)公民必須具備的基本素養(yǎng)1.4計(jì)算思維1.4.1計(jì)算思維概念及特征計(jì)算思維就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為，它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動。自然科學(xué)領(lǐng)域公認(rèn)有三大科學(xué)方法，即理論方法、實(shí)驗(yàn)方法與計(jì)算方法。有專家指出，與三大科學(xué)方法相對應(yīng)人類認(rèn)為世界和改造世界就有三種思維，即是理論思維（以數(shù)學(xué)學(xué)科為代表）、實(shí)證思維（以物理學(xué)科為代表）和計(jì)算思維（以計(jì)算機(jī)學(xué)科為代表）。計(jì)算思維（ComputationalThinking，CT）是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動。它的本質(zhì)是抽象和自動化。下面的內(nèi)容是表達(dá)計(jì)算思維的一些重要概念：計(jì)算思維是通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)看來困難的問題重新闡釋成一個(gè)我們知道怎樣解決的問題。計(jì)算思維是一種遞歸思維，它是并行處理，它采用了抽象和分解來迎接龐雜的任務(wù)或者設(shè)計(jì)巨大復(fù)雜的系統(tǒng)。計(jì)算思維是基于關(guān)注分離的方法（SeparationofConcerns，SOC方法）；它是選擇合適的方式對一個(gè)問題的相關(guān)方面建模使其易于處理。?計(jì)算思維能力是形式化描述和抽象思維能力以及邏輯思維方法。1.4.2計(jì)算思維的原理計(jì)算思維的基本原理：計(jì)算思維的原理包括可計(jì)算性原理、形理算一體原理和機(jī)算設(shè)計(jì)原理。所謂“可計(jì)算性原理”亦即計(jì)算的可行性原理。在計(jì)算思維領(lǐng)域，最顯著的成果就是計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)原理，比如，電子計(jì)算機(jī)構(gòu)成就是五個(gè)外部設(shè)備（計(jì)算器、運(yùn)算器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備）以及運(yùn)用二進(jìn)制和存儲程序的概念來達(dá)到解決問題的目的。計(jì)算科學(xué)中的三個(gè)學(xué)科形態(tài)分別是：理論、抽象和設(shè)計(jì)，對應(yīng)于計(jì)算思維和問題求解的三個(gè)典型過程：問題表示（如何建立模型）、問題求解（如何設(shè)計(jì)算法）和效率（如何有效地求解）。1