信息技術(shù)導(dǎo)論

信息技術(shù)導(dǎo)論第一章信息、信息科學(xué)與信息技術(shù)☆信息是客觀世界中各種事物的變化和特征的最新反映以及經(jīng)過(guò)傳遞后的再現(xiàn)。數(shù)據(jù)是指通過(guò)對(duì)客觀事物的觀察而記錄下來(lái)可作鑒別的符號(hào)，如數(shù)字、字母、圖形等。信息科學(xué)是以信息為主要研究對(duì)象，以信息的性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和應(yīng)用方法為主要研究?jī)?nèi)容，以計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)等為主要技術(shù)工具，以提高人類獲取和利用信息的能力為主要目標(biāo)的一門新興的綜合性學(xué)科。信息技術(shù)是指應(yīng)用在信息加工和處理中的科學(xué)、技術(shù)與工程的訓(xùn)練方法和管理技巧；上述方法和技巧的應(yīng)用；計(jì)算機(jī)及其與人、機(jī)的相互作用；與之相應(yīng)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化等諸種事物。信息技術(shù)四基元：感測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)、控制技術(shù)信息技術(shù)的體系可分為四個(gè)最基本的層次，即：基礎(chǔ)技術(shù)層次、支撐技術(shù)層次、主體技術(shù)層次和應(yīng)用技術(shù)層次。1）信息技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)主要是指新材料技術(shù)和新能量技術(shù)。2）信息技術(shù)的支撐技術(shù)主要是機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、微電子技術(shù)、激光技術(shù)和生物技術(shù)等。3）信息技術(shù)的在主體技術(shù)主要是它的“四基元”，既感測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)和控制技術(shù)。4）信息技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)主要是指各種由“四基元”衍生出來(lái)的實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)。也就是信息技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用。如醫(yī)院的電子醫(yī)療系統(tǒng)。信息技術(shù)的特征高度的戰(zhàn)略地位巨大的滲透能力更新速度快高額的投入高度的競(jìng)爭(zhēng)性高度的風(fēng)險(xiǎn)性1、高度的戰(zhàn)略地位:隨著信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，世界各國(guó)已經(jīng)越來(lái)越清楚的認(rèn)識(shí)到，信息技術(shù)已成為衡量一國(guó)的綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。如何開發(fā)和利用信息技術(shù)已成為各國(guó)首先考慮的重大戰(zhàn)略決策之一。目前，各國(guó)將發(fā)展信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)提高到立國(guó)之本的高度來(lái)認(rèn)識(shí)，并將此作為龍頭產(chǎn)業(yè)，以期通過(guò)信息技術(shù)的突破來(lái)帶動(dòng)其它技術(shù)的發(fā)展，引發(fā)新的技術(shù)革命，確立有利的競(jìng)爭(zhēng)地位和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。由此可見(jiàn)，信息科學(xué)技術(shù)的高度戰(zhàn)略性的特點(diǎn)日益突出。2、巨大的滲透能力：以“四基元”為主體技術(shù)，具有多層次的分類體系結(jié)構(gòu)且不斷向外擴(kuò)展和延伸的信息技術(shù)是一個(gè)綜合性、交叉性極強(qiáng)，涉及范圍極廣的技術(shù)領(lǐng)域，它既包括適用于各種環(huán)境的通用技術(shù)，也包括針對(duì)特定工序的專業(yè)技術(shù)，因而具有巨大的滲透能力，能廣泛的滲透到各個(gè)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)部門，進(jìn)行技術(shù)改造，促進(jìn)產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約能源和材料，提高工作效率。3、更新速度快：信息技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越迅猛，更新速度之快，委實(shí)令人咋舌。從1946年世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的問(wèn)世，到現(xiàn)在僅僅60幾年的時(shí)間，計(jì)算機(jī)的性能提高了100萬(wàn)倍還多。目前。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，遍布全球的因特網(wǎng)正在把地球變成一個(gè)小小的“地球村”。4、高額的投入：信息技術(shù)的研究和開發(fā)需要大量的資金的投入，這是以往任何一種傳統(tǒng)技術(shù)所難以比擬的。而且，信息技術(shù)產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度極快，為了搶占市場(chǎng)，也往往需要一次性的快速、大量的投入。正因?yàn)槿绱?，?dāng)今世界各國(guó)之間的信息技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)正演變成一場(chǎng)綜合競(jìng)爭(zhēng)國(guó)力之間的競(jìng)爭(zhēng)。5、高度的競(jìng)爭(zhēng)性：信息科學(xué)技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的競(jìng)爭(zhēng)，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了企業(yè)與企業(yè)以及產(chǎn)業(yè)集團(tuán)之間的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)范圍，而成為國(guó)與國(guó)之間在軍事、政治、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域的戰(zhàn)略“制高點(diǎn)”。信息技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)質(zhì)上是一場(chǎng)關(guān)于資金、人才、管理和市場(chǎng)的全方位的較量。用“白熱化”和“瞬息萬(wàn)變”來(lái)形容信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展態(tài)勢(shì)，是毫不過(guò)分的。6、高度的風(fēng)險(xiǎn)性：信息技術(shù)的研制和開發(fā)需要耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間。而且，信息技術(shù)往往又處于當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿，具有高度的超前性和先導(dǎo)性。信息技術(shù)往往在人們對(duì)其產(chǎn)品未來(lái)的性能、作用和能夠占據(jù)的市場(chǎng)份額等的認(rèn)識(shí)都還很不充分的情況下，就已經(jīng)開始了研究和開發(fā)。因此，無(wú)論從市場(chǎng)需求的把握、技術(shù)員離的探索和技術(shù)開發(fā)的組織實(shí)施等方面來(lái)看，都存在著不確定性，這正是信息技術(shù)的高風(fēng)險(xiǎn)性的體現(xiàn)。新信息革命的特征1、技術(shù)科學(xué)化和科學(xué)技術(shù)化2、技術(shù)群體化以及新科技群的興起3、技術(shù)智能化5、科技產(chǎn)業(yè)化信息科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響一、信息技術(shù)促進(jìn)生產(chǎn)方式的變革二、信息技術(shù)引起產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重大調(diào)整三、信息技術(shù)促進(jìn)交換方式的轉(zhuǎn)變第二章計(jì)算與計(jì)算科學(xué)計(jì)算就是符號(hào)串的變換。從一個(gè)已知的符號(hào)串開始，按照一定的規(guī)則，一步一步地改變符號(hào)串，經(jīng)過(guò)有限的步驟，最后得到一個(gè)滿足預(yù)先規(guī)定的符號(hào)串，這種變換過(guò)程就是計(jì)算。算法是求解某類問(wèn)題的通用法則或方法，即符號(hào)串變換的規(guī)則。計(jì)算科學(xué)是對(duì)描述和變換信息的算法過(guò)程，包括對(duì)其理論、分析、設(shè)計(jì)、效率、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用等進(jìn)行的系統(tǒng)研究。人工智能是研究人類智能活動(dòng)的規(guī)律，構(gòu)造具有一定智能的人工系統(tǒng)，研究如何讓計(jì)算機(jī)去完成以往需要人的智力才能勝任的工作，也就是研究如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)的軟硬件來(lái)模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。第三章信息處理機(jī)器：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)馮諾依曼型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)：存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。硬件系統(tǒng)：在計(jì)算機(jī)科學(xué)術(shù)語(yǔ)中，硬件系統(tǒng)通常是指機(jī)器的物理系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)是指所有構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體，它包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中一切電子、機(jī)械、光電設(shè)備等設(shè)備。軟件系統(tǒng)：是指管理計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)資源、控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的程序、命令、數(shù)據(jù)等。CPU主要是由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。課后習(xí)題：P8511（答案P70）12（答案P72）第四章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件是在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的各種程序、要處理的各類數(shù)據(jù)以及有關(guān)文檔的總稱。軟件的分層結(jié)構(gòu)：（1）系統(tǒng)軟件（2）支持軟件（3）應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)的功能分為處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、Ｉ/O設(shè)備管理、文件管理和用戶接口等。文件文件是在邏輯上具有完整意義的并賦有名稱的信息集合體。文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)操作和管理文件的一整套設(shè)施，它實(shí)現(xiàn)文件的建立、讀寫、修改、共享和保護(hù)等操作，還負(fù)責(zé)完成對(duì)文件的按名存取和進(jìn)行存取控制。操作系統(tǒng)的主要特性：（1）并發(fā)性（2）共享性（3）異步性課后習(xí)題Ｐ11621編譯程序與解釋程序的區(qū)別：編譯程序是將用高級(jí)語(yǔ)言編寫的源程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言（目標(biāo)程序）。這一翻譯過(guò)程稱為編譯。對(duì)匯編語(yǔ)言而言，通常是將一條匯編語(yǔ)言指令翻譯成一條機(jī)器語(yǔ)言指令，但對(duì)編譯程序而言，往往需要將一條高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)句轉(zhuǎn)換成若干條機(jī)器語(yǔ)言指令。解釋程序是邊掃描邊翻譯邊執(zhí)行的翻譯程序，解釋過(guò)程不產(chǎn)生目標(biāo)程序，解釋程序?qū)⒃凑Z(yǔ)句一句一句地讀入，對(duì)每個(gè)語(yǔ)句進(jìn)行分析和解釋。第五章信息媒體的表示及數(shù)字化模擬數(shù)據(jù)時(shí)隨時(shí)間連續(xù)變化的值。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是模擬數(shù)據(jù)經(jīng)量化后得到的離散的值。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)可以相互轉(zhuǎn)換。模/數(shù)轉(zhuǎn)換就是將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)。數(shù)/模轉(zhuǎn)換是將離散的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)變化的模擬信號(hào)。模擬技術(shù)與數(shù)字技術(shù)的比較A、抗干擾的能力特別強(qiáng)；B、計(jì)算機(jī)都是數(shù)字的，它們處理的信號(hào)就是數(shù)字信號(hào)；C、數(shù)字信號(hào)便于存儲(chǔ)；D、數(shù)字信號(hào)還便于加密和糾錯(cuò)，具有較強(qiáng)的保密性和可靠性。計(jì)算機(jī)為什么要采用二進(jìn)制？A、容易表示；B、運(yùn)算簡(jiǎn)單。媒體：在現(xiàn)代人類社會(huì)中，信息的表現(xiàn)形式是多種多樣的，我們把這些表現(xiàn)形式稱為媒體，媒體可理解成承載信息的實(shí)際載體。媒體的分類：感覺(jué)媒體、表示媒體、顯示媒體、存儲(chǔ)媒體、傳輸媒體圖像的數(shù)學(xué)化過(guò)程分為采樣、量化與編碼3個(gè)步驟第六章數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)與算法數(shù)據(jù)：客觀事物的符號(hào)表示，是所有能輸入到計(jì)算機(jī)中并被計(jì)算機(jī)程序處理的符號(hào)的總稱。數(shù)據(jù)元素：數(shù)據(jù)的基本單位，在計(jì)算機(jī)程序中通常作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮和處理，一個(gè)數(shù)據(jù)元素可由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)的不可分割的最小單位。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合.數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)系稱為結(jié)構(gòu)，通常有四類基本結(jié)構(gòu)：集合、線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)、圖狀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三個(gè)方面：1、數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)：反映數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系。包括線性結(jié)構(gòu)（線性表、棧、隊(duì)）、非線性結(jié)構(gòu)（樹形結(jié)構(gòu)、圖形結(jié)構(gòu)）2、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)元素在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的組織方式。包括順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)3、數(shù)據(jù)的運(yùn)算：檢索、排序、插入、刪除、修改等。算法：對(duì)特定問(wèn)題求解步驟的一種描述，它是指令的有限序列。算法的特性：有窮性、確定性、可行性、輸入、輸出。算法設(shè)計(jì)的要求：首先，算法應(yīng)當(dāng)滿足以特定的“規(guī)格說(shuō)明”方式給出的需求。其次，對(duì)算法是否“正確”的理解可以有以下四個(gè)層次：a．程序中不含語(yǔ)法錯(cuò)誤；b．程序?qū)τ趲捉M輸入數(shù)據(jù)能夠得出滿足要求的結(jié)果；c．程序?qū)τ诰倪x擇的、典型、苛刻且?guī)в械箅y性的幾組輸入數(shù)據(jù)能夠得出滿足要求的結(jié)果；d．程序?qū)τ谝磺泻戏ǖ妮斎霐?shù)據(jù)都能得出滿足要求的結(jié)果；通常以第c層意義的正確性作為衡量一個(gè)算法是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。算法主要是為了人的閱讀與交流，其次才是為計(jì)算機(jī)執(zhí)行。因此算法應(yīng)該易于人的理解；另一方面，晦澀難讀的程序易于隱藏較多錯(cuò)誤而難以調(diào)試；當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)非法時(shí)，算法應(yīng)當(dāng)恰當(dāng)?shù)刈鞒龇从郴蜻M(jìn)行相應(yīng)處理，而不是產(chǎn)生莫名奇妙的輸出結(jié)果。并且，