計算機(jī)與信息技術(shù)基礎(chǔ)(第3版)第一章

計算機(jī)與信息技術(shù)基礎(chǔ)(第3版)第一章CATALOGUE目錄計算機(jī)概述與發(fā)展歷程信息技術(shù)基礎(chǔ)概念與原理計算機(jī)硬件系統(tǒng)組成與功能計算機(jī)軟件系統(tǒng)概述與分類計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)原理及應(yīng)用舉例人工智能技術(shù)在計算機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用前景展望01計算機(jī)概述與發(fā)展歷程計算機(jī)的定義計算機(jī)是一種基于微處理器的智能電子計算機(jī)器，能夠按照人們事先編好的程序，自動、高速地進(jìn)行數(shù)值計算、信息處理、數(shù)據(jù)存儲和傳輸?shù)炔僮?。計算機(jī)的分類根據(jù)計算機(jī)的規(guī)模、運算速度、輸入/輸出能力、數(shù)據(jù)存儲容量等指標(biāo)，可以將計算機(jī)分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)（個人計算機(jī)）等幾類。計算機(jī)的定義與分類計算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路等幾個階段。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，計算機(jī)的體積不斷縮小，性能不斷提高，價格不斷降低。計算機(jī)發(fā)展歷程未來計算機(jī)的發(fā)展趨勢包括以下幾個方面：一是向巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等方向發(fā)展；二是采用生物芯片、光計算等新技術(shù)，提高計算機(jī)的性能和速度；三是發(fā)展量子計算機(jī)、生物計算機(jī)等新型計算機(jī)，實現(xiàn)計算機(jī)的跨越式發(fā)展。計算機(jī)發(fā)展趨勢計算機(jī)發(fā)展歷程及趨勢摩爾定律的內(nèi)容摩爾定律是指在一個芯片上集成的晶體管數(shù)量每18個月翻一倍，而價格降低一半。這個定律揭示了信息技術(shù)發(fā)展的速度和趨勢。摩爾定律的影響摩爾定律對計算機(jī)產(chǎn)業(yè)和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。它推動了計算機(jī)硬件技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，使得計算機(jī)的性能不斷提高，價格不斷降低。同時，它也促進(jìn)了軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等的發(fā)展和應(yīng)用，推動了信息技術(shù)的全面進(jìn)步。摩爾定律及其影響02信息技術(shù)基礎(chǔ)概念與原理0102信息技術(shù)的定義及作用信息技術(shù)的作用包括促進(jìn)信息交流、提高生產(chǎn)效率、推動社會進(jìn)步等。信息技術(shù)（IT）是指利用計算機(jī)和現(xiàn)代通信手段實現(xiàn)信息的獲取、傳遞、存儲、處理、顯示和應(yīng)用的技術(shù)總稱。將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，實現(xiàn)信息的數(shù)字化表示和存儲。數(shù)字化原理通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息的傳輸和共享，促進(jìn)信息的流通和交流。網(wǎng)絡(luò)化原理利用計算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)實現(xiàn)信息系統(tǒng)的自動化和智能化，提高信息處理和應(yīng)用的效率和準(zhǔn)確性。智能化原理數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化原理利用信息技術(shù)實現(xiàn)辦公過程的自動化和智能化，提高工作效率和質(zhì)量。辦公自動化利用信息技術(shù)實現(xiàn)醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化和個性化，提高醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)質(zhì)量和效率。醫(yī)療衛(wèi)生信息化利用信息技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)活動的電子化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，促進(jìn)商業(yè)模式的創(chuàng)新和發(fā)展。電子商務(wù)利用信息技術(shù)促進(jìn)教育資源的共享和優(yōu)化，提高教育質(zhì)量和效率。教育信息化利用信息技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化和智能化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)自動化0201030405信息技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用03計算機(jī)硬件系統(tǒng)組成與功能主要包括運算器、控制器和寄存器組。CPU的組成CPU的功能CPU的性能指標(biāo)執(zhí)行算術(shù)運算、邏輯運算、控制程序執(zhí)行流程等。主頻、外頻、倍頻、緩存容量等。030201中央處理器（CPU）包括RAM和ROM，用于暫時存儲程序和數(shù)據(jù)，速度快但容量有限。內(nèi)存儲器包括硬盤、U盤、光盤等，用于長期存儲數(shù)據(jù)，容量大但速度慢。外存儲器位于CPU和內(nèi)存之間，用于提高數(shù)據(jù)訪問速度。緩存存儲器類型及特點

輸入輸出設(shè)備簡介輸入設(shè)備將外部信息轉(zhuǎn)換為計算機(jī)能識別的二進(jìn)制代碼，如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等。輸出設(shè)備將計算機(jī)處理后的結(jié)果轉(zhuǎn)換為人們能識別的形式，如顯示器、打印機(jī)、音響等。輸入輸出接口連接輸入輸出設(shè)備與計算機(jī)主機(jī)的橋梁，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和控制。04計算機(jī)軟件系統(tǒng)概述與分類提供基礎(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)軟件提供了一系列基礎(chǔ)服務(wù)，如文件管理、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理等，為應(yīng)用軟件的開發(fā)和運行提供了必要的支持。優(yōu)化系統(tǒng)性能系統(tǒng)軟件能夠優(yōu)化計算機(jī)系統(tǒng)的性能，提高計算機(jī)的運算速度、存儲效率和可靠性，從而滿足用戶的不同需求。控制和協(xié)調(diào)計算機(jī)硬件系統(tǒng)軟件作為計算機(jī)和用戶之間的橋梁，能夠控制和協(xié)調(diào)計算機(jī)硬件設(shè)備的運行，確保計算機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性。系統(tǒng)軟件功能及作用辦公軟件圖像處理軟件編程開發(fā)軟件數(shù)據(jù)庫管理軟件應(yīng)用軟件種類和舉例如MicrosoftOffice、WPSOffice等，用于文字處理、表格制作、幻燈片演示等日常辦公任務(wù)。如VisualStudioCode、Eclipse等，用于編寫、調(diào)試和運行各種計算機(jī)程序。如AdobePhotoshop、GIMP等，用于圖像編輯、美化、合成等圖形處理任務(wù)。如MySQL、Oracle等，用于創(chuàng)建、管理和維護(hù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。編程語言編程語言是用于編寫計算機(jī)程序的語言，常見的編程語言有C、Java、Python等。每種編程語言都有其獨特的語法規(guī)則和編程范式，適用于不同的應(yīng)用場景。開發(fā)工具開發(fā)工具是用于輔助軟件開發(fā)的工具，包括集成開發(fā)環(huán)境（IDE）、代碼編輯器、調(diào)試器等。常見的開發(fā)工具如VisualStudio、IntelliJIDEA等，提供了代碼編寫、編譯、調(diào)試等一系列功能，提高了軟件開發(fā)效率和質(zhì)量。編程語言與開發(fā)工具簡介05計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識與應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段Web1.0的信息單向傳遞，Web2.0的社交化、互動化變革，以及當(dāng)前Web3.0的去中心化、智能化趨勢。互聯(lián)網(wǎng)起源ARPANET的誕生與發(fā)展，TCP/IP協(xié)議的出現(xiàn)與普及?；ヂ?lián)網(wǎng)現(xiàn)狀全球范圍內(nèi)的普及和應(yīng)用，從社交娛樂、信息獲取到在線教育、遠(yuǎn)程辦公等領(lǐng)域的深度融合?；ヂ?lián)網(wǎng)發(fā)展歷程和現(xiàn)狀03互聯(lián)網(wǎng)（Internet）全球最大的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，由無數(shù)個局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)互聯(lián)而成，實現(xiàn)了全球范圍內(nèi)的信息交換和資源共享。01局域網(wǎng)（LAN）范圍較小，通常局限于一個建筑物或校園內(nèi)，傳輸速度快，成本低。02廣域網(wǎng)（WAN）覆蓋范圍廣，可以跨越城市、國家甚至全球，傳輸速度相對較慢，成本高。局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)區(qū)別聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)協(xié)議TCP/IP協(xié)議族的重要性，包括HTTP、HTTPS、FTP等常用協(xié)議的原理和作用。網(wǎng)絡(luò)安全問題黑客攻擊、病毒傳播、網(wǎng)絡(luò)釣魚等安全威脅的防范措施，以及防火墻、入侵檢測系統(tǒng)等安全技術(shù)的應(yīng)用。加密技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全SSL/TLS協(xié)議提供的傳輸層安全保護(hù)，以及非對稱加密、數(shù)字簽名等技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)安全問題探討06數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)原理及應(yīng)用舉例長期存儲在計算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫（DB）位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，用于科學(xué)地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）在計算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成，一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）根據(jù)數(shù)據(jù)模型的不同，數(shù)據(jù)庫可以分為層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫等。數(shù)據(jù)庫類型劃分?jǐn)?shù)據(jù)庫基本概念和類型劃分關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（RDBMS）以關(guān)系模型為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫，利用關(guān)系來描述現(xiàn)實世界中的各種實體以及實體間的聯(lián)系。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要特點數(shù)據(jù)以表格的形式出現(xiàn)；表格的每一行稱為一個記錄，每一列稱為一個字段；具有操作靈活、可以定義復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等特點。常見的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Oracle、MySQL、SQLServer、PostgreSQL等。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)介紹123泛指非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫，是對不同于傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的統(tǒng)稱。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（NoSQL）不需要固定的表結(jié)構(gòu)，通常也不存在連接操作；容易進(jìn)行水平擴(kuò)展；大數(shù)據(jù)量和高并發(fā)讀寫能力強(qiáng)。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的主要特點MongoDB、Redis、Cassandra、HBase等。常見的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)介紹07人工智能技術(shù)在計算機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用前景展望從圖靈測試到感知機(jī)模型，奠定了人工智能的理論基礎(chǔ)。人工智能的起源專家系統(tǒng)與知識工程機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的崛起深度學(xué)習(xí)的突破通過模擬人類專家的知識和經(jīng)驗，實現(xiàn)特定領(lǐng)域的智能決策。從有監(jiān)督學(xué)習(xí)到無監(jiān)督學(xué)習(xí)，機(jī)器學(xué)習(xí)算法逐漸成熟并應(yīng)用于各個領(lǐng)域。深度學(xué)習(xí)算法在圖像識別、語音識別等領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，推動了人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展。人工智能技術(shù)發(fā)展歷程回顧通過訓(xùn)練數(shù)據(jù)自動學(xué)習(xí)模型，實現(xiàn)對新數(shù)據(jù)的預(yù)測和分類。包括有監(jiān)督學(xué)習(xí)、無監(jiān)督學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)等。機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)通過構(gòu)建深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實現(xiàn)對復(fù)雜數(shù)據(jù)的特征提取和模式識別。包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。深度學(xué)習(xí)技術(shù)研究如何讓計算機(jī)理解和生成人類語言的技術(shù)。包括詞法分析、句法分析、語義理解等。自然語言處理技術(shù)研究如何讓計算機(jī)從圖像或視頻中獲取信息的技術(shù)。包括圖像識別、目標(biāo)檢測、圖像生成等。計算機(jī)視覺技術(shù)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等關(guān)鍵技術(shù)剖析智能安防通過人臉識別、行為識別等技術(shù)，實現(xiàn)智能監(jiān)控和安防系統(tǒng)的升