《計算機(jī)基礎(chǔ)知識與應(yīng)用案例教程》中職全套教學(xué)課件

0計算機(jī)基礎(chǔ)知識與應(yīng)用案例教程全套可編輯PPT課件項目一計算機(jī)概述項目二信息與數(shù)據(jù)項目三計算機(jī)硬件系統(tǒng)項目四計算機(jī)軟件系統(tǒng)項目五多媒體技術(shù)全課導(dǎo)航項目六Windows操作系統(tǒng)計算機(jī)概述項目一目錄認(rèn)識計算機(jī)任務(wù)1了解計算機(jī)的應(yīng)用及未來發(fā)展趨勢任務(wù)2了解新一代信息技術(shù)任務(wù)3項目導(dǎo)讀如今，計算機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，無論是科學(xué)研究、工業(yè)制造、商業(yè)交易，還是日常娛樂、社交通信，到處都能看到計算機(jī)的身影。計算機(jī)不僅推動著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步，同時也為人們的日常工作、學(xué)習(xí)和生活提供了巨大便利。本項目將帶領(lǐng)大家全面了解計算機(jī)的基本概念、發(fā)展歷程、分類和特點、應(yīng)用領(lǐng)域和未來發(fā)展趨勢，以及新一代信息技術(shù)等知識。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)了解計算機(jī)的概念、發(fā)展及各階段的特點。了解計算機(jī)的分類和特點。了解我國計算機(jī)的發(fā)展歷程。了解計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域及未來發(fā)展趨勢。了解人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實、云計算等新一代信息技術(shù)。能力目標(biāo)能根據(jù)自身興趣、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢做好未來職業(yè)生涯規(guī)劃。素質(zhì)目標(biāo)理解計算機(jī)在當(dāng)代社會中的作用與價值，發(fā)展計算思維和提升信息素養(yǎng)。了解計算機(jī)行業(yè)的最新動態(tài)，不斷開闊視野，增強(qiáng)科學(xué)興趣、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。認(rèn)識計算機(jī)任務(wù)一任務(wù)描述從重達(dá)30余噸的龐然大物到可隨身攜帶的掌上電腦，計算機(jī)經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展歷程？從最初的數(shù)值計算到辦公、學(xué)習(xí)、娛樂……計算機(jī)給我們的工作、學(xué)習(xí)和生活帶來了哪些變化？本任務(wù)將帶領(lǐng)大家了解計算機(jī)的概念、誕生和發(fā)展，計算機(jī)的分類和特點，以及我國計算機(jī)的發(fā)展歷程。任務(wù)準(zhǔn)備計算機(jī)誕生不足百年，卻始終發(fā)展迅猛，可謂日新月異。如今，每秒以億次計的運算速度和納米級工藝制程的CPU已是計算機(jī)的標(biāo)配。與此同時，量子計算機(jī)、生物計算機(jī)等先進(jìn)的新型計算機(jī)相繼問世，人工智能、3D打印等新技術(shù)也在不斷取得突破。未來，相信計算機(jī)還會給人類社會帶來更多的改變和進(jìn)步。請掃碼觀看“神奇的計算機(jī)”視頻，然后思考以下問題。（1）截至目前，計算機(jī)都給人類社會帶來了哪些影響？（2）日常生活中有哪些常見的計算機(jī)類型？它們各自有什么特點？計算機(jī)（computer），俗稱“電腦”，是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一。它是一種用于高速計算的電子計算機(jī)器，可以進(jìn)行數(shù)值計算和邏輯計算，且具有存儲記憶功能，能夠按照程序自動、高速處理海量數(shù)據(jù)，是現(xiàn)代化的智能電子設(shè)備。一、計算機(jī)的誕生和發(fā)展1946年2月，世界上第一臺通用電子計算機(jī)——ENIAC在美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生。ENIAC占地約170平方米，重量達(dá)30余噸，功率約為150千瓦，主要元器件是電子管，采用十進(jìn)制計算，每秒可進(jìn)行5000次加法運算。第一臺通用電子計算機(jī)ENIAC一、計算機(jī)的誕生和發(fā)展ENIAC的誕生奠定了電子計算機(jī)的發(fā)展基礎(chǔ)，開辟了信息時代。自ENIAC誕生以來，計算機(jī)技術(shù)獲得了飛速發(fā)展。根據(jù)所用電子元器件的不同，計算機(jī)的發(fā)展已歷經(jīng)以下4個階段：電子管晶體管中小規(guī)模集成電路大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路一、計算機(jī)的誕生和發(fā)展發(fā)展階段起止時間主要元器件主存儲器特點主要應(yīng)用第一階段1946—1957年電子管水銀延遲線或磁鼓體積龐大、功耗大、運算速度慢、可靠性差、價格昂貴科學(xué)計算第二階段1958—1964年晶體管磁芯體積、功耗減小，可靠性及運算速度提高，價格下降，出現(xiàn)了高級語言科學(xué)計算、工業(yè)控制等第三階段1965—1970年中小規(guī)模集成電路半導(dǎo)體體積、功耗進(jìn)一步減小，可靠性及運算速度進(jìn)一步提高，操作系統(tǒng)逐漸成熟，出現(xiàn)了多種應(yīng)用軟件科學(xué)計算、文字處理、圖形圖像處理等第四階段1971年至今大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路集成度更高的半導(dǎo)體性能大幅度提高，價格大幅度下降，編程語言和軟件更加豐富多樣應(yīng)用滲透到社會各個領(lǐng)域計算機(jī)的發(fā)展階段及其特點一、計算機(jī)的誕生和發(fā)展在計算機(jī)發(fā)展到第四階段時，最重要的成就之一微處理器的體積不斷減小集成度不斷提高運算速度越來越快計算機(jī)逐漸向微型機(jī)方向發(fā)展，從而使計算機(jī)逐漸走進(jìn)辦公室、學(xué)校和普通家庭。二、計算機(jī)的分類和特點1．計算機(jī)的分類計算機(jī)按照性能、規(guī)模和處理能力的不同分類巨型機(jī)大型機(jī)小型機(jī)微型計算機(jī)二、計算機(jī)的分類和特點1．計算機(jī)的分類類型優(yōu)點缺點應(yīng)用巨型機(jī)（超級計算機(jī)）是運算速度最快、處理能力最強(qiáng)的計算機(jī)規(guī)模龐大，造價昂貴適用于解決諸如氣象、太空、能源、醫(yī)藥等尖端科學(xué)研究中的復(fù)雜計算問題。大型機(jī)有很快的運算速度和很大的存儲容量在量級上不及巨型機(jī)適用于政府部門或大型企業(yè)（如銀行），其主要用于進(jìn)行復(fù)雜事務(wù)處理、海量信息管理、大型數(shù)據(jù)庫管理和數(shù)據(jù)通信等拓展閱讀超級計算機(jī)的研制水平是一個國家科技實力的重要體現(xiàn)。我國是世界上少數(shù)幾個能研制超級計算機(jī)的國家之一，已經(jīng)成功研制出“銀河”“曙光”“神威”“天河”等超級計算機(jī)。在2023年5月公布的全球超級計算機(jī)500強(qiáng)榜單中，我國共有134臺超級計算機(jī)上榜。其中，榜單前10名中有兩臺超級計算機(jī)來自我國，分別是“神威·太湖之光”和“天河二號”。二、計算機(jī)的分類和特點1．計算機(jī)的分類類型優(yōu)點缺點應(yīng)用小型機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高和維護(hù)費用低性能和價格介于微型計算機(jī)和大型機(jī)之間已逐漸被微型計算機(jī)取代微型計算機(jī)“微型機(jī)”“微機(jī)”體積小、功耗低、功能多、性價比高，是如今最普及的一類計算機(jī)是如今最普及的一類計算機(jī)二、計算機(jī)的分類和特點1．計算機(jī)的分類工作站具有比PC更大的存儲容量、更快的運算速度，通常應(yīng)用于圖形圖像處理和計算機(jī)輔助設(shè)計等領(lǐng)域。微型機(jī)按結(jié)構(gòu)和性能劃分單片機(jī)單板機(jī)個人計算機(jī)（PC）臺式計算機(jī)筆記本電腦一體機(jī)平板電腦工作站服務(wù)器個人計算機(jī)是人們最熟悉的一類計算機(jī)二、計算機(jī)的分類和特點1．計算機(jī)的分類巨型機(jī)（超級計算機(jī)）

大型機(jī)臺式計算機(jī)

筆記本電腦二、計算機(jī)的分類和特點1．計算機(jī)的分類計算機(jī)按照用途的不同劃分專用計算機(jī)指為某種特殊需要而設(shè)計的計算機(jī)如地質(zhì)勘探專用計算機(jī)、自動化控制專用計算機(jī)等通用計算機(jī)指各行業(yè)、各種工作環(huán)境都能使用的計算機(jī)目前，市場上銷售的計算機(jī)大多數(shù)都是通用計算機(jī)二、計算機(jī)的分類和特點1．計算機(jī)的分類計算機(jī)按照所處理的數(shù)據(jù)類型的不同數(shù)字計算機(jī)模擬計算機(jī)混合計算機(jī)二、計算機(jī)的分類和特點2．計算機(jī)特點特點具體內(nèi)容（1）運算速度快運算速度決定了計算機(jī)處理數(shù)據(jù)的效率，它通常用計算機(jī)每秒執(zhí)行加法運算的次數(shù)或平均每秒執(zhí)行指令的條數(shù)來衡量。運算速度快是計算機(jī)的突出特點，目前，世界上運算速度最快的計算機(jī)已可完成每秒百億億次運算。（2）計算精度高計算精度決定了計算機(jī)處理數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。一般來說，計算機(jī)機(jī)器碼的二進(jìn)制位數(shù)（稱為“字長”）越長，計算精度就越高。目前，通用計算機(jī)的字長通常為32位或64位。較高的計算精度使得計算機(jī)廣泛應(yīng)用于科學(xué)計算領(lǐng)域。例如，如今的計算機(jī)可輕易計算出圓周率π小數(shù)點后的數(shù)百萬位。二、計算機(jī)的分類和特點2．計算機(jī)特點特點具體內(nèi)容（3）存儲功能強(qiáng)計算機(jī)強(qiáng)大的存儲功能主要體現(xiàn)在：計算機(jī)可存儲文本、圖像、音頻、視頻、網(wǎng)頁等多種類型的數(shù)據(jù)；一臺計算機(jī)可輕易存儲一座大型圖書館的所有資料；計算機(jī)可以保存數(shù)據(jù)數(shù)年乃至數(shù)十年；計算機(jī)可通過移動存儲設(shè)備（如U盤）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、超文本傳輸協(xié)議（HTTP）等，以有線或無線方式快速存取大量數(shù)據(jù)。二、計算機(jī)的分類和特點2．計算機(jī)特點特點具體內(nèi)容（4）具有邏輯判斷能力計算機(jī)不僅能進(jìn)行快速、精準(zhǔn)的計算，還能進(jìn)行各種邏輯判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果自動選擇下一步要執(zhí)行的命令。這使得計算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)比較、分類、合并、檢索等功能，乃至進(jìn)行推理、診斷和聯(lián)想等模擬人類思維的行為，且這些行為可以達(dá)到很高的準(zhǔn)確性，并可確?？陀^性。（5）具有自動執(zhí)行能力計算機(jī)內(nèi)部的操作和運算都是根據(jù)預(yù)先編制的程序自動控制執(zhí)行的，人們只需把需要計算機(jī)處理的問題編寫成程序并存儲到計算機(jī)中，計算機(jī)就能夠根據(jù)程序的指令進(jìn)行工作，工作過程完全自動化，不需要人的干預(yù)。此外，程序可在計算機(jī)中反復(fù)執(zhí)行，這使得計算機(jī)可以非常高效地處理重復(fù)性工作。三、我國計算機(jī)的發(fā)展歷程早期使用電子管、晶體管使用中小規(guī)模集成電路使用超大規(guī)模集成電路作為核心電子元器件我國的計算機(jī)事業(yè)起步于20世紀(jì)50年代這個過程伴隨著各種艱辛與挑戰(zhàn)，但一直以來，一代又一代的科研人員堅持不懈地努力奮斗，終于使中國的計算機(jī)在眾多研究領(lǐng)域走在了國際前沿。三、我國計算機(jī)的發(fā)展歷程1．電子管計算機(jī)1952年著名數(shù)學(xué)家華羅庚組織閔乃大、夏培肅和王傳英等學(xué)者建立了中國首個計算機(jī)科研小組，他們作為我國計算機(jī)技術(shù)的奠基人和最主要的開拓者，開始設(shè)計和研制中國自己的電子計算機(jī)，我國的計算機(jī)事業(yè)就此拉開序幕。1953年計算機(jī)科研小組提出了制造一臺電子管串行計算機(jī)的設(shè)想。根據(jù)這個設(shè)想，小組成員分為兩組：一組負(fù)責(zé)設(shè)計計算機(jī)的存儲器，由吳幾康擔(dān)任負(fù)責(zé)人；另一組負(fù)責(zé)設(shè)計計算機(jī)的基本邏輯電路、運算器和控制器，由夏培肅擔(dān)任負(fù)責(zé)人。1956年吳幾康負(fù)責(zé)的小組成功研制出陰極射線管存儲器，這是中國研制成功的首個計算機(jī)部件，它可以存儲32×32個二進(jìn)制位信息，并可組合成漢字。夏培肅負(fù)責(zé)的小組完成了首臺電子計算機(jī)運算器和控制器的設(shè)計工作，并編寫了中國第一本電子計算機(jī)原理講義。同年，我國首個專門從事計算機(jī)科學(xué)技術(shù)綜合性研究的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)——中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所成立。三、我國計算機(jī)的發(fā)展歷程1．電子管計算機(jī)1958年由中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研制的103機(jī)交付使用，這是我國研制出的首臺通用數(shù)字電子計算機(jī)。1959年中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所成功研制出了我國首臺大型通用數(shù)字電子計算機(jī)——104機(jī)。1964年中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研制的119機(jī)交付使用。這是我國第一臺自行設(shè)計的大型通用電子管計算機(jī)，每秒可進(jìn)行5萬次浮點計算，它在我國研制首顆氫彈、勘探大型油田等重大科研項目中發(fā)揮了重要的作用。103機(jī)拓展閱讀103機(jī)和104機(jī)的問世不僅填補了我國計算機(jī)技術(shù)的空白，還解決了大量過去無法計算的經(jīng)濟(jì)和國防等領(lǐng)域的難題，是中國計算機(jī)事業(yè)起步階段的重要里程碑。三、我國計算機(jī)的發(fā)展歷程2．晶體管計算機(jī)1962年國防科技大學(xué)（原中國人民解放軍軍事工程學(xué)院）研制的“隔離—阻塞振蕩器”成功解決了晶體管性能不穩(wěn)的問題，為晶體管計算機(jī)的成功問世創(chuàng)造了條件。1964年國防科技大學(xué)成功研制出我國第一臺晶體管計算機(jī)——441B機(jī)。該機(jī)采用國產(chǎn)晶體管，每秒可進(jìn)行8000次運算，樣機(jī)連續(xù)工作268小時未發(fā)生任何故障。1965年中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所成功研制出大型晶體管計算機(jī)——109乙機(jī)。該機(jī)所用器材全部為國產(chǎn)，每秒可完成9萬次定點運算，6萬次浮點運算，且性能穩(wěn)定，損壞率和耗電量較低。1967年中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所成功研制出109乙機(jī)的升級版本——109丙機(jī)。該機(jī)具有分時系統(tǒng)和管理程序，使用時間長達(dá)15年，在我國的“兩彈一星”實驗中發(fā)揮了重要作用，被譽為“功勛機(jī)”。在研制電子管計算機(jī)的同時，我國就已經(jīng)啟動了晶體管計算機(jī)的研究工作。在晶體管計算機(jī)研制時期，中國計算機(jī)研制進(jìn)入高速追趕國際先進(jìn)水平的階段。三、我國計算機(jī)的發(fā)展歷程3．集成電路計算機(jī)我國集成電路計算機(jī)的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代，這一時期，我國在不同計算機(jī)領(lǐng)域均取得了累累碩果。典型代表小型計算機(jī)111機(jī)150機(jī)DJS系列機(jī)微型計算機(jī)長城曙光聯(lián)想巨型計算機(jī)銀河神威天河三、我國計算機(jī)的發(fā)展歷程3．集成電路計算機(jī)1971年中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所成功研制出111機(jī)。這是我國第一臺采用小規(guī)模集成電路為核心電子元器件的計算機(jī)，為日后國產(chǎn)計算機(jī)走向集成化、微型化、高速化和智能化奠定了重要基礎(chǔ)。1973年北京大學(xué)與“738廠”等聯(lián)合研制的150機(jī)問世，它不僅在當(dāng)時國產(chǎn)計算機(jī)中運算速度最高（每秒可完成100萬次48位浮點數(shù)運算），同時也是中國第一臺配有多道程序和自研操作系統(tǒng)的集成電路計算機(jī)。1974年清華大學(xué)等單位聯(lián)合設(shè)計和研制出采用集成電路的DJS-130小型計算機(jī)，其運算速度也達(dá)到了每秒100萬次。1983年“銀河-Ⅰ”巨型計算機(jī)研制成功，運算速度達(dá)每秒1億次，這是我國高速計算機(jī)研制的一個重要里程碑。三、我國計算機(jī)的發(fā)展歷程3．集成電路計算機(jī)1985年我國成功研制出“長城0520CH”微型計算機(jī)，它是我國首臺中文化、工業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)的微型計算機(jī)，是我國計算機(jī)產(chǎn)業(yè)取得重大突破和成功的重要標(biāo)志。1992年“銀河-Ⅱ”巨型計算機(jī)研制成功，其數(shù)字仿真能力是“銀河-Ⅰ”的10倍。1995年中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所推出了“曙光1000”并行機(jī)，它包括36個可并行運行的處理機(jī)，是國內(nèi)首臺具有大規(guī)模并行處理機(jī)結(jié)構(gòu)的高性能計算機(jī)。曙光1000的理論峰值速度可達(dá)每秒25.6億次，實際運算速度可達(dá)每秒15.8億次。1997年“銀河-Ⅲ”巨型計算機(jī)研制成功，這標(biāo)志著我國高性能計算技術(shù)實現(xiàn)了從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的歷史跨越?！般y河-Ⅲ”巨型計算機(jī)采用可擴(kuò)展分布共享存儲并行處理體系結(jié)構(gòu)，由130多個處理節(jié)點組成，峰值運算速度可達(dá)每秒130億次，是我國第一臺運算速度達(dá)百億次級的計算機(jī)。三、我國計算機(jī)的發(fā)展歷程3．集成電路計算機(jī)2000年中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所與曙光公司推出了每秒可進(jìn)行4032億次浮點運算的“曙光3000”超級服務(wù)器。2002年中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所成功研制出我國首款通用CPU“龍芯1號”。我國第一臺擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“龍騰”服務(wù)器誕生。2006年中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所成功研制出我國首個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的通用高性能CPU“龍芯2號”。2010年曙光公司研制出運算速度高達(dá)每秒千萬億次的“星云”超級計算機(jī)，在當(dāng)時排名世界第二。同年，“天河一號”超級計算機(jī)以峰值速度每秒4700萬億次、持續(xù)速度每秒2566萬億次的性能，成為當(dāng)時世界上最快的超級計算機(jī)。三、我國計算機(jī)的發(fā)展歷程3．集成電路計算機(jī)2013年“天河二號”超級計算機(jī)正式投入運行，它以峰值速度每秒5.49億億次、持續(xù)速度每秒3.4億億次的性能，在每半年公布一次的世界超級計算機(jī)排名榜單TOP500中位居榜首，并在2013—2015年間持續(xù)霸榜，獲得了“六連冠”的優(yōu)異成績。2016年“神威·太湖之光”超級計算機(jī)以峰值速度每秒12.54億億次、持續(xù)速度每秒9.3億億次的性能，斬獲世界超級計算機(jī)排名榜單TOP500第一名。2018年歷經(jīng)兩年多的持續(xù)研發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，我國自主研發(fā)的“天河三號”E級原型機(jī)研制成功并完成課題驗收，組成系統(tǒng)的6個機(jī)柜達(dá)到了與我國首臺千萬億次超級計算機(jī)“天河一號”120個機(jī)柜相當(dāng)?shù)挠嬎隳芰Α?023年工業(yè)和信息化部宣布，近年來，我國算力產(chǎn)業(yè)年增長率近30%，算力總規(guī)模位居全球第二。截至2022年底，我國算力總規(guī)模達(dá)到每秒1.8萬億億次，算力核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到1.8萬億元。三、我國計算機(jī)的發(fā)展歷程3．集成電路計算機(jī)一路走來，中國計算機(jī)的發(fā)展歷程充滿了坎坷和挫折，但一次次的跌倒并沒有阻止我們前行的步伐，無數(shù)科學(xué)家和工程師在這條道路上前赴后繼，默默耕耘，用汗水和智慧鑄就了中國計算機(jī)現(xiàn)在的輝煌。如今，中國的計算機(jī)尤其是超級計算機(jī)已成為世界了解中國的一張名片。未來，相信我國計算機(jī)技術(shù)還會不斷取得突破，邁向一個又一個新臺階，創(chuàng)造更多的輝煌，為人類的進(jìn)步和發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。任務(wù)實施如今的人類科學(xué)，特別是生物制藥、宇宙探索、氣候預(yù)測等尖端科學(xué)研究工作非常依賴計算機(jī)的算力。但是，傳統(tǒng)計算機(jī)受到工藝制程、能耗等因素的制約，已很難在算力上產(chǎn)生飛躍式發(fā)展，在面對復(fù)雜問題時也顯得力不從心。為此，眾多國家早早開始了新型計算機(jī)的研究工作。例如，基于量子力學(xué)原理的量子計算機(jī)算力極高，短時間內(nèi)即可完成傳統(tǒng)計算機(jī)數(shù)百年的計算量；基于生物學(xué)原理的生物計算機(jī)能耗較低，可以在某些特定的計算任務(wù)中表現(xiàn)出更高的效率。此外，人們還在積極探索光學(xué)計算機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)等新型計算機(jī)。我國高度重視新型計算機(jī)的研究和發(fā)展，經(jīng)過堅持不懈的努力，我國目前已在新型計算機(jī)領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就。請查閱資料，了解我國近年來在新型計算機(jī)領(lǐng)域的先進(jìn)研究成果，并針對搜集到的資料以小組為單位進(jìn)行交流或開展“我國新型計算機(jī)‘黑科技’探秘”主題班會。了解我國在新型計算機(jī)領(lǐng)域的研究成果任務(wù)實施下面以我國在量子計算機(jī)領(lǐng)域取得的成果為例進(jìn)行介紹。2020年12月4日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布，經(jīng)過20多年的研究攻關(guān)，該校研究團(tuán)隊成功研制出76個光子（量子比特）的量子計算原型機(jī)“九章”并將這一成果發(fā)表在了國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上?！熬耪隆碧幚硖囟▎栴}的速度比當(dāng)時排名世界第一的超級計算機(jī)“富岳”快100萬億倍，比2019年發(fā)布的53個量子比特的量子計算機(jī)“懸鈴木”快100億倍?！熬耪隆钡膯柺溃馕吨覈鴮崿F(xiàn)了量子計算研究的第一個里程碑——量子計算優(yōu)越性。量子計算原型機(jī)“九章”了解計算機(jī)的應(yīng)用及未來發(fā)展趨勢任務(wù)二任務(wù)描述如今，計算機(jī)已經(jīng)全面融入人類社會的方方面面，持續(xù)推動著社會進(jìn)步，讓人們的生活和工作更加智能、便捷和高效。未來，計算機(jī)將繼續(xù)向各個領(lǐng)域延伸，并不斷創(chuàng)新和發(fā)展，給人類生產(chǎn)與生活帶來廣泛而深刻的影響。本任務(wù)將帶領(lǐng)大家了解計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域和未來發(fā)展趨勢。任務(wù)準(zhǔn)備作為學(xué)生，我們幾乎每天都在和計算機(jī)打交道。在學(xué)校，計算機(jī)是提高效率的工具，老師會用計算機(jī)進(jìn)行多媒體教學(xué)，讓我們更好地理解知識，我們也時常會去機(jī)房上實踐課，或者去圖書館上機(jī)查資料；在家里，計算機(jī)是學(xué)習(xí)和娛樂的好伙伴，我們可以利用它查資料、學(xué)習(xí)在線課程、閱讀電子書等，隨時隨地獲取知識，也可以在計算機(jī)上看電影、聽音樂，放松身心……請結(jié)合自己的生活經(jīng)歷，思考以下問題。（1）生活中的哪些地方離不開計算機(jī)？（2）未來，計算機(jī)會是什么樣子？生活如何因它而更加美好？一、計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域計算機(jī)問世之初，主要用于數(shù)值計算，但隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，它的應(yīng)用已滲透到社會的各個領(lǐng)域，正在改變著人們的工作、學(xué)習(xí)和生活方式，推動著社會的發(fā)展。歸納起來，計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下幾個方面。應(yīng)用領(lǐng)域定義優(yōu)點舉例（1）科學(xué)計算是計算機(jī)最早的應(yīng)用領(lǐng)域。計算機(jī)不僅具有非常高的運算速度和精度，而且具有強(qiáng)大的信息存儲能力，使人們能夠既快速又準(zhǔn)確地完成各類復(fù)雜的運算，從而大大提高工作效率。例如，氣象預(yù)報需要求解描述大氣運動規(guī)律的微分方程，交通部門需要根據(jù)城市通勤大數(shù)據(jù)的分析結(jié)果來規(guī)劃新線路的建設(shè)工作，這些都要通過計算機(jī)高速而精確的計算才能完成。一、計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域定義優(yōu)點舉例（2）數(shù)據(jù)處理。是對各種數(shù)據(jù)的收集、存儲、整理、分類、統(tǒng)計、加工、利用、傳播等一系列活動的統(tǒng)稱如企業(yè)的生產(chǎn)管理、學(xué)校的學(xué)籍管理、奧運會上的成績統(tǒng)計、氣象數(shù)據(jù)的采集與分析等。（3）過程控制。是指利用計算機(jī)檢測生產(chǎn)過程或其他過程，并自動控制設(shè)備的運行狀態(tài)。利用計算機(jī)進(jìn)行過程控制，無須人工干預(yù)，可以有效提高生產(chǎn)的自動化水平，從而改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量及合格率等。例如，在汽車制造領(lǐng)域，利用計算機(jī)控制機(jī)床，進(jìn)而控制整個生產(chǎn)流水線，可以實現(xiàn)高精度、復(fù)雜形狀零件的自動化加工。一、計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域定義優(yōu)點舉例（4）計算機(jī)輔助。主要包括計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）、計算機(jī)輔助制造（CAM）和計算機(jī)輔助教學(xué)（CAI），分別用于幫助人們進(jìn)行工程設(shè)計、管理生產(chǎn)過程和完成教學(xué)計劃等?？商岣咴O(shè)計速度、縮短設(shè)計周期、保證設(shè)計質(zhì)量，從而更好地節(jié)省人力、物力、財力，進(jìn)一步解放生產(chǎn)力。例如，利用計算機(jī)進(jìn)行高速鐵路的效果圖設(shè)計、產(chǎn)品模具設(shè)計、服裝設(shè)計、三維動畫設(shè)計等某城市的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析圖利用計算機(jī)設(shè)計的建筑效果圖一、計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域定義優(yōu)點舉例（5）多媒體應(yīng)用。是文本、圖形、圖片、音頻、動畫和視頻等各種媒體的組合物。-多媒體技術(shù)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、教育、商業(yè)、軍事和出版等領(lǐng)域。（6）人工智能。指讓計算機(jī)模擬人類的某些智力能力，使其具有人的感知能力和思維能力。是計算機(jī)應(yīng)用的新領(lǐng)域，這方面的研究和應(yīng)用正處于發(fā)展階段，在醫(yī)療診斷、定理證明、語言翻譯、機(jī)器人等方面已有顯著成效。一、計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域利用多媒體技術(shù)制作的廣告利用人工智能技術(shù)研制的機(jī)器人一、計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域定義優(yōu)點舉例（7）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。是現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)高度發(fā)展和密切結(jié)合的產(chǎn)物。它利用通信設(shè)備和線路將地理位置不同、功能獨立的多個計算機(jī)系統(tǒng)互連起來，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的資源共享和信息傳遞。例如，世界上最大的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)——因特網(wǎng)（Internet）把整個地球變成一個小小的“村落”，讓人們可以方便地在網(wǎng)上查詢信息、下載資源、通信、學(xué)習(xí)、娛樂和買賣東西等。二、計算機(jī)的發(fā)展趨勢從技術(shù)和應(yīng)用的角度來看，未來的計算機(jī)會朝著巨型化、微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化的方向發(fā)展。1．巨型化指計算機(jī)將朝著高速度、大存儲量和功能強(qiáng)大的巨型機(jī)發(fā)展。隨著天文、氣象、地質(zhì)、核反應(yīng)、航天飛機(jī)和衛(wèi)星軌道計算等尖端科學(xué)的不斷發(fā)展，計算機(jī)需要擁有更快的速度、更大的存儲容量和更高的可靠性，這也是巨型化這一計算機(jī)發(fā)展趨勢產(chǎn)生的原因。二、計算機(jī)的發(fā)展趨勢2．微型化指進(jìn)一步提高集成度，利用高性能的超大規(guī)模集成電路研制性能更加優(yōu)良、運行更加穩(wěn)定、價格更加低廉、整機(jī)更加小巧便攜、有更多應(yīng)用場景的微型計算機(jī)。如今流行的筆記本電腦、平板電腦等類型的計算機(jī)都是這種發(fā)展趨勢的重要體現(xiàn)。二、計算機(jī)的發(fā)展趨勢3．智能化指讓計算機(jī)能夠模擬人的感覺能力和思維能力。盡管人們常稱微型計算機(jī)為“電腦”，但它尚未具有人腦的智慧。為此，人們期待未來能夠開發(fā)出智能計算機(jī)，使其可以像人類一樣，具有自主獲取新知識的學(xué)習(xí)能力、表示知識的邏輯思維能力和得出新知識的推理能力等。目前，人們在知識庫、知識推理、知識獲取、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能研究領(lǐng)域取得了很大進(jìn)展，這些進(jìn)展將為日后智能計算機(jī)的誕生奠定基礎(chǔ)。二、計算機(jī)的發(fā)展趨勢4．網(wǎng)絡(luò)化指用通信線路把計算機(jī)連接成彼此間可以相互通信并共享資源的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化能夠使計算機(jī)的軟硬件資源得到充分利用并擴(kuò)大計算機(jī)的使用范圍，為用戶提供方便、及時、可靠的信息服務(wù)，它是計算機(jī)當(dāng)下和未來發(fā)展的重要趨勢。二、計算機(jī)的發(fā)展趨勢5．多媒體化是20世紀(jì)80年代中后期興起的一門跨學(xué)科的新技術(shù)。采用這種技術(shù)，可以使計算機(jī)具有處理文本、圖像、音頻、視頻等多種媒體的能力，從而使計算機(jī)的功能更加完善，擴(kuò)大了計算機(jī)的應(yīng)用范圍。因此，多媒體技術(shù)又稱多媒體計算機(jī)技術(shù)。隨著生活水平的不斷提高，人們對休閑娛樂的需求也日益增加，融合多媒體技術(shù)的計算機(jī)可為用戶打造出視聽盛宴，故多媒體化成為計算機(jī)發(fā)展的重要趨勢。素養(yǎng)之窗為適應(yīng)不斷進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)和不斷擴(kuò)展的應(yīng)用場景，未來計算機(jī)的發(fā)展必然不是一維化、對立化的，而會是多元化、綜合化、智能化的。因此，計算機(jī)相關(guān)行業(yè)的從業(yè)者必須具備與時俱進(jìn)的創(chuàng)新能力，樹立終身學(xué)習(xí)的意識，具備終身學(xué)習(xí)的能力，不斷地學(xué)習(xí)和成長，以適應(yīng)計算機(jī)行業(yè)日新月異的發(fā)展，從而在職業(yè)生涯中立于不敗之地。任務(wù)實施如今，從家庭到社會，從醫(yī)療到教育，計算機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的部分。請以小組為單位，探討計算機(jī)技術(shù)在生活領(lǐng)域的應(yīng)用場景。舉例如下。（1）信息存儲技術(shù)。只需一塊小巧便攜的U盤或移動硬盤，人們就可以存儲上千張照片、上百首音樂和數(shù)十部視頻。（2）信息管理技術(shù)。從前，學(xué)校、醫(yī)院等公共場所通常需要設(shè)立專門的資料館來存放人員檔案、物資、財務(wù)等信息，且信息的查詢往往不太方便。如今，只需在計算機(jī)上安裝信息管理系統(tǒng)，就可以輕松將各種信息整理得井井有條，并快速、準(zhǔn)確地查詢出需要的信息。探討計算機(jī)技術(shù)在生活領(lǐng)域的應(yīng)用場景信息存儲技術(shù)信息管理技術(shù)任務(wù)實施（3）辦公自動化技術(shù)。如今，幾乎所有公司都會在計算機(jī)上安裝辦公自動化軟件，從而完成編寫文檔、制作圖表等工作，以提高辦公效率、降低辦公成本。（4）數(shù)字媒體技術(shù)。通過平板電腦，人們不僅可以方便地閱讀資訊、聽音樂、看電影、玩游戲，還可以隨時隨地拍照、錄像，記錄生活的美好瞬間。辦公自動化技術(shù)數(shù)字媒體技術(shù)了解新一代信息技術(shù)任務(wù)三任務(wù)描述近年來，我們常常能聽到“大數(shù)據(jù)”“云計算”“AI”等新詞，而且能明確地感覺到，它們正離我們的生活越來越近。本任務(wù)將帶領(lǐng)大家了解新一代信息技術(shù)。任務(wù)準(zhǔn)備周末，小偉和爸爸去參觀市里新建成的科技館。進(jìn)門時，小偉忽然聽到一個聲音：“周×偉，歡迎你！祝你參觀愉快！”小偉環(huán)顧四周，沒有發(fā)現(xiàn)人影，不禁大吃一驚。爸爸笑著解答道：“不用害怕！剛剛歡迎你的是科技館的門禁?！毙ゲ唤獾貑枺骸伴T禁怎么會知道我的名字呢？”爸爸繼續(xù)答道：“因為它集成了很多高科技！我在網(wǎng)上預(yù)約入館時登記了你的身份證信息，這些信息被存儲在了云端的大數(shù)據(jù)平臺中。剛剛你一進(jìn)門，門禁就獲取了你的人臉掃描圖像，并通過物聯(lián)網(wǎng)上傳給了大數(shù)據(jù)平臺。隨后，大數(shù)據(jù)平臺就會利用云計算和AI技術(shù)識別你的人臉圖像并與數(shù)據(jù)庫里的游客信息進(jìn)行匹配，成功后，門禁也就‘認(rèn)出’了你?！毙ヂ犕瓴唤袊@：“哇，這真是太神奇了！”請結(jié)合上述文字，思考以下問題。（1）上述情景中的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云存儲、AI技術(shù)分別是什么？（2）這些新技術(shù)在你身邊有哪些具體的應(yīng)用？（3）你還知道哪些類似的新技術(shù)？一、信息技術(shù)概述信息技術(shù)（informationtechnology,IT）是指獲取、傳遞、存儲、處理和應(yīng)用信息的過程中所采用的技術(shù)總和。它的研究與發(fā)展，極大地提高了人類的信息應(yīng)用能力，使信息成為人類生存和發(fā)展過程中不可缺少的一種資源。1．信息技術(shù)的概念一、信息技術(shù)概述（1）語言的使用人類最初只能通過手勢、表情、肢體動作、嗓音等表達(dá)和傳遞信息，因此只能在人的聽覺和視覺所能及的范圍內(nèi)傳遞信息。語言的產(chǎn)生和使用是信息表達(dá)和交流手段的一次關(guān)鍵性發(fā)展，產(chǎn)生了信息獲取和信息傳遞技術(shù)（但受時空的限制）。（2）文字的創(chuàng)造文字可以長期存儲信息，也可以跨時間、跨地域地傳遞信息，從而促進(jìn)了信息存儲技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展。2．信息技術(shù)的發(fā)展歷程一、信息技術(shù)概述（3）造紙術(shù)和印刷術(shù)的發(fā)明造紙術(shù)和印刷術(shù)的發(fā)明，把信息的記錄、存儲、傳遞和使用擴(kuò)大到更廣闊的空間，使知識的積累和傳播有了可靠的保證，是人類信息存儲與傳播手段的一次重要發(fā)展。（4）電報、電話、廣播、電視的發(fā)明和普及應(yīng)用1837年，世界上第一臺有線電報機(jī)的誕生使信息可以實時傳送。1876年，電話的發(fā)明使人類實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離通話。它們和廣播、電視等發(fā)明的出現(xiàn)打破了信息交流的時空界限，使信息可以傳播得更快、更遠(yuǎn)，是信息技術(shù)的又一次重要發(fā)展。2．信息技術(shù)的發(fā)展歷程一、信息技術(shù)概述（5）計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代信息技術(shù)的綜合使用20世紀(jì)50—60年代，計算機(jī)的應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)大大促進(jìn)了信息傳播和處理手段的發(fā)展，對人類社會產(chǎn)生了空前的影響，使信息數(shù)字化成為可能，現(xiàn)代信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)應(yīng)運而生，人類開始步入信息社會。2．信息技術(shù)的發(fā)展歷程二、新一代信息技術(shù)新一代信息技術(shù)人工智能大數(shù)據(jù)虛擬現(xiàn)實云計算云存儲物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)二、新一代信息技術(shù)人工智能（artificialintelligence,AI）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門技術(shù)科學(xué)，其目標(biāo)是讓人所創(chuàng)造的機(jī)器或人工系統(tǒng)模擬人類智能，包括模擬人類計劃、學(xué)習(xí)、語言、感知、情感、意念表述等方面的能力，從而更好地為人類服務(wù)?！叭斯ぶ悄堋币辉~最早提出于1956年，在經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展后1．人工智能人工智能的研究領(lǐng)域模式識別智能機(jī)器人語言識別圖像識別專家系統(tǒng)自然語言處理智能搜索模式識別技術(shù)是人工智能最為基礎(chǔ)和重要的技術(shù)之一智能機(jī)器人的發(fā)展在很大程度上解決了勞動力短缺的問題專家系統(tǒng)存在無限的商業(yè)價值，其與各大行業(yè)的深度結(jié)合對人們的工作、生活都產(chǎn)生了重要的影響。二、新一代信息技術(shù)如今，人工智能已進(jìn)入爆發(fā)式增長期，成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動力和推動行業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵力量。事實上，人工智能離我們并不遙遠(yuǎn)，甚至可以說已深深地融入我們的生活?？萍籍a(chǎn)品自動駕駛汽車無人機(jī)智能音箱早教機(jī)器人軟件應(yīng)用指紋識別人臉識別實時導(dǎo)航美顏拍照新聞推薦智能搜索語音助手自動翻譯垃圾郵件過濾都屬于人工智能在生活中的典型應(yīng)用。1．人工智能二、新一代信息技術(shù)自動駕駛汽車無人機(jī)智能音箱早教機(jī)器人1．人工智能二、新一代信息技術(shù)大數(shù)據(jù)（bigdata）也稱“海量數(shù)據(jù)”或“巨量數(shù)據(jù)”，是指數(shù)據(jù)量大到無法利用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)在合理的時間內(nèi)獲取、存儲、管理和分析的數(shù)據(jù)集合。“大數(shù)據(jù)”一詞除用來描述信息時代產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)外，也被用來命名與之相關(guān)的技術(shù)、創(chuàng)新與應(yīng)用。大數(shù)據(jù)具有的特征海量的數(shù)據(jù)規(guī)模（volume）快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)（velocity）多樣的數(shù)據(jù)類型（variety）真實的數(shù)據(jù)來源（veracity）較低的價值密度（value）簡稱“5V”2．大數(shù)據(jù)二、新一代信息技術(shù)（1）海量的數(shù)據(jù)規(guī)模。據(jù)統(tǒng)計，全球數(shù)據(jù)總量2004年為30EB，2005年達(dá)到50EB，2015年達(dá)到7

900

EB，2021年已達(dá)到84.5

ZB。預(yù)計到2025年，全球數(shù)據(jù)總量將達(dá)到驚人的175ZB。（2）快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)。指數(shù)據(jù)產(chǎn)生、流轉(zhuǎn)速度快，而且越新的數(shù)據(jù)價值越大。這就要求對數(shù)據(jù)的處理速度也要快，以便能夠及時從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)、提取有價值的信息。2．大數(shù)據(jù)提示1ZB=210EB=220PB=270B。若1塊2.5英寸的機(jī)械硬盤的容量為1TB，大概要10億塊這樣的硬盤才能裝得下1ZB數(shù)據(jù)，這些硬盤連起來可以繞地球約2.5圈。二、新一代信息技術(shù)（3）多樣的數(shù)據(jù)類型。指數(shù)據(jù)的來源及類型多樣。大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型除包括二維表結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)外，還包括大量無法用傳統(tǒng)二維表存儲的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。（4）真實的數(shù)據(jù)來源。指數(shù)據(jù)不是憑空捏造的，而是由現(xiàn)實世界的真實事物產(chǎn)生的，可以準(zhǔn)確反映出事物的特征、發(fā)展規(guī)律和趨勢。（5）較低的價值密度。指數(shù)據(jù)的量大但價值密度相對較低，挖掘數(shù)據(jù)中蘊藏的價值猶如沙里淘金。2．大數(shù)據(jù)二、新一代信息技術(shù)大數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用的各個領(lǐng)域科學(xué)計算金融社交網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療互聯(lián)網(wǎng)搜索天文學(xué)大氣科學(xué)生物和其他復(fù)雜或跨學(xué)科的科研軍事偵察大規(guī)模的電子商務(wù)活動不同領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用具有不同的特點，其對響應(yīng)時間、穩(wěn)定性、精確性的要求各不相同，解決方案也層出不窮解決方案InformaticaCloud解決方案IBM戰(zhàn)略Microsoft戰(zhàn)略京東框架結(jié)構(gòu)2．大數(shù)據(jù)二、新一代信息技術(shù)虛擬現(xiàn)實（virtualreality,VR）是指利用數(shù)字媒體技術(shù)和專業(yè)的VR設(shè)備模擬出一個逼真的三維空間虛擬環(huán)境，在其中的用戶可以獲得與真實環(huán)境相近乃至相同的感知和交互體驗。3．虛擬現(xiàn)實二、新一代信息技術(shù)常見的VR設(shè)備建模設(shè)備3D掃描儀顯示設(shè)備3D眼鏡3D投影儀頭戴式3D顯示器（又稱“VR頭盔”“VR頭顯”“VR眼鏡”交互設(shè)備觸覺反饋設(shè)備3D控制設(shè)備（如3D手柄、操縱桿）位置追蹤設(shè)備動作捕捉設(shè)備力覺反饋設(shè)備數(shù)據(jù)手套頭戴式3D顯示器和觸覺反饋設(shè)備

數(shù)據(jù)手套3．虛擬現(xiàn)實二、新一代信息技術(shù)特點定義具體內(nèi)容沉浸性指虛擬環(huán)境的逼真程度。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)該使用戶獲得與真實環(huán)境相同的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等感官體驗。交互性指用戶可以與虛擬環(huán)境中的元素進(jìn)行交互并得到與現(xiàn)實環(huán)境相同的響應(yīng)或反饋。例如，用戶用手直接抓取虛擬環(huán)境中的物體時，手會實時感知到物體的重量、溫度、質(zhì)地等信息。客觀性指虛擬環(huán)境中的物體遵循物理學(xué)規(guī)律。例如，當(dāng)用戶推動虛擬環(huán)境中的某個球體時，球體的運動軌跡、速度、距離等均會遵循力學(xué)定律。想象性指用戶在虛擬環(huán)境中可構(gòu)思和創(chuàng)造在現(xiàn)實環(huán)境中不存在的條件、物體、場景等，從而充分發(fā)揮自身想象力，激發(fā)創(chuàng)新思維。VR技術(shù)打造的虛擬環(huán)境具有沉浸性、交互性、客觀性和想象性等特點。3．虛擬現(xiàn)實二、新一代信息技術(shù)目前，VR技術(shù)已發(fā)展得較為成熟，且在多個行業(yè)和領(lǐng)域均有一定應(yīng)用常見的應(yīng)用方向演示實驗（如教學(xué)實驗）模擬訓(xùn)練（如飛機(jī)駕駛模擬訓(xùn)練）仿真設(shè)計（如汽車仿真設(shè)計）藝術(shù)與娛樂（如VR游戲）3．虛擬現(xiàn)實二、新一代信息技術(shù)VR教學(xué)實驗VR飛機(jī)駕駛模擬訓(xùn)練VR汽車仿真設(shè)計VR游戲3．虛擬現(xiàn)實二、新一代信息技術(shù)例如，在汽車專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域，當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)動機(jī)的組成、結(jié)構(gòu)和工作原理時，3．虛擬現(xiàn)實傳統(tǒng)教學(xué)方法是利用圖示或播放錄像的方式向?qū)W生展示相關(guān)知識，無法使學(xué)生直觀地理解和運用利用VR技術(shù)，老師不僅可以直觀地向?qū)W生展示發(fā)動機(jī)的3D結(jié)構(gòu)、工作原理及工作時各個部件的運行狀態(tài)，而且可以讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中完成拆裝和維修發(fā)動機(jī)等實驗，從而使教學(xué)和實驗效果事半功倍。目前，許多學(xué)校都建立了虛擬仿真實驗室。高手點撥人們探討VR時，往往還會提起AR。增強(qiáng)現(xiàn)實（augmentedreality,AR）是一種在現(xiàn)實的環(huán)境中疊加虛擬內(nèi)容，實現(xiàn)“虛實結(jié)合”的技術(shù)。與致力于為用戶提供以假亂真的虛擬環(huán)境體驗的VR不同，AR致力于在現(xiàn)實環(huán)境的基礎(chǔ)上為用戶提供增強(qiáng)性、補充性的信息展示形式。二、新一代信息技術(shù)從服務(wù)的角度來講云計算（cloudcomputing）是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)交付模式，它為用戶提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問和虛擬化的、高響應(yīng)的、易擴(kuò)展的、按使用量付費的計算資源，如算力、存儲、服務(wù)器、帶寬、現(xiàn)成的服務(wù)等。從技術(shù)的角度來講云計算是分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負(fù)載均衡、冗余熱備份等計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。4．云計算二、新一代信息技術(shù)云計算的原理可簡單概括為，將超大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理任務(wù)分解成大量小任務(wù)然后通過由多臺服務(wù)器組成的系統(tǒng)（即分布式系統(tǒng)）對其進(jìn)行處理和分析并將各自得到的結(jié)果匯總、合并后返回給用戶。利用云計算，用戶只需花費較小的成本即可享受強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。4．云計算二、新一代信息技術(shù)云計算的主要特征如下。（1）資源配置動態(tài)化。根據(jù)消費者的需求動態(tài)劃分或釋放不同的物理和虛擬資源，當(dāng)增加一個需求時，可通過增加可用的資源進(jìn)行匹配，實現(xiàn)資源的快速彈性提供；當(dāng)用戶不再使用這部分資源時，可釋放這些資源。云計算為用戶提供的這種能力可視為無限，實現(xiàn)了IT資源利用的可擴(kuò)展性。（2）需求服務(wù)自助化。云計算為用戶提供自助化的資源服務(wù)，用戶無須同提供商交互就可自動得到自助的計算資源。同時云計算為用戶提供一定的應(yīng)用服務(wù)目錄，用戶可采用自助方式選擇滿足自身需求的服務(wù)項目和內(nèi)容。4．云計算二、新一代信息技術(shù)（3）以網(wǎng)絡(luò)為中心。云計算的組件和整體構(gòu)架由網(wǎng)絡(luò)連接在一起并存在于網(wǎng)絡(luò)中，同時通過網(wǎng)絡(luò)向用戶提供服務(wù)。而用戶可借助不同的終端設(shè)備，通過標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的訪問，從而使得云計算的服務(wù)無處不在。（4）資源池化、透明化。對云服務(wù)的提供商而言，各種底層資源（計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、資源邏輯等）的異構(gòu)性（如果存在某種異構(gòu)性）被屏蔽，邊界被打破，所有的資源可以被統(tǒng)一管理和調(diào)度，成為所謂的“資源池”，從而為用戶提供按需服務(wù)；對用戶而言，這些資源是透明的，無限大的，用戶無須了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只關(guān)心自己的需求是否得到滿足即可。4．云計算二、新一代信息技術(shù)云計算根據(jù)所提供資源集成度的不同劃分IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）硬件基礎(chǔ)設(shè)施PaaS（平臺即服務(wù)）資源管理平臺SaaS（軟件即服務(wù)）定制化應(yīng)用軟件4．云計算二、新一代信息技術(shù)云存儲（cloudstorage）是云計算概念的延伸和發(fā)展，是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)和分布式文件系統(tǒng)等，將網(wǎng)絡(luò)中大量不同類型的存儲設(shè)備通過虛擬化軟件集合起來協(xié)同工作，實現(xiàn)共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能。當(dāng)云計算系統(tǒng)處理的核心是大量數(shù)據(jù)的存儲和管理時，云計算系統(tǒng)就需要配置大量的存儲設(shè)備，那么云計算系統(tǒng)就轉(zhuǎn)變成云存儲系統(tǒng)，所以云存儲是一個以數(shù)據(jù)存儲和管理為核心的云計算系統(tǒng)。5．云存儲與傳統(tǒng)存儲服務(wù)相比云存儲的資源配給更加靈活企業(yè)可按需選擇增加、縮減云存儲的使用規(guī)模。企業(yè)使用云存儲建立數(shù)據(jù)中心可節(jié)省大量建造、管理和維護(hù)成本，實現(xiàn)資源的集中共享。云存儲服務(wù)具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性包括更低的硬件成本、電力價格、管理費用和更高的資源利用率等。二、新一代信息技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)（internetofthings,IoT）即“萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，它是將各種信息傳感設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)隨時隨地的“人—機(jī)—環(huán)境”的互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)的基本特征全面感知感知層可靠傳遞網(wǎng)絡(luò)層智能處理應(yīng)用層6．物聯(lián)網(wǎng)二、新一代信息技術(shù)（1）感知層。物聯(lián)網(wǎng)的感知層利用射頻識別（RFID）、傳感器、攝像頭、全球定位系統(tǒng)（GPS）等傳感技術(shù)和設(shè)備，隨時隨地獲取物體的屬性信息并傳輸給網(wǎng)絡(luò)層。物體屬性靜態(tài)靜態(tài)屬性可以存儲在電子標(biāo)簽中，使用閱讀器讀取動態(tài)動態(tài)動態(tài)屬性（如溫度、濕度、速度、位置等）則需要使用傳感器、攝像頭或全球定位系統(tǒng)等實時探測。6．物聯(lián)網(wǎng)提示射頻識別（RFID）是物聯(lián)網(wǎng)感知層中的重要技術(shù)，它是20世紀(jì)90年代興起的一種自動識別技術(shù)。RFID系統(tǒng)主要由3部分組成：電子標(biāo)簽（tag）、閱讀器（reader）和天線（antenna）。其中，電子標(biāo)簽用于存儲物體的標(biāo)識信息；閱讀器用于以射頻信號方式讀取電子標(biāo)簽中的信息（有的閱讀器也具有寫入信息功能）；天線用于發(fā)射和接收射頻信號，往往內(nèi)置在電子標(biāo)簽和閱讀器中。二、新一代信息技術(shù)（2）網(wǎng)絡(luò)層。向上傳輸感知層采集的數(shù)據(jù)，向下傳輸應(yīng)用層發(fā)出的控制指令。（3）應(yīng)用層。應(yīng)用層有一個信息處理中心，用來處理從感知層得到的信息，以實現(xiàn)物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等實際應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用智能家居智慧醫(yī)療智慧交通環(huán)境保護(hù)政府工作公共安全智能消防工業(yè)監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測老人護(hù)理個人健康花卉栽培食品溯源情報搜集物聯(lián)網(wǎng)的生活應(yīng)用火車站刷身份證進(jìn)站ETC不停車收費系統(tǒng)用校園一卡通在圖書館借書6．物聯(lián)網(wǎng)二、新一代信息技術(shù)智能家居

智慧醫(yī)療6．物聯(lián)網(wǎng)二、新一代信息技術(shù)區(qū)塊鏈（blockchain）是一種在對等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通過透明和可信規(guī)則，構(gòu)建不可偽造、不可篡改和可追溯的塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)和管理可信數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、存取和使用的技術(shù)。區(qū)塊鏈?zhǔn)怯嬎銠C(jī)、分布式系統(tǒng)、密碼學(xué)等不同領(lǐng)域的理論和技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)時代組合創(chuàng)新的應(yīng)用模式。區(qū)塊鏈特征分布式對等數(shù)據(jù)塊鏈?zhǔn)讲豢蓚卧旆来鄹耐该骺尚趴煽啃愿?．區(qū)塊鏈二、新一代信息技術(shù)區(qū)塊鏈包括以下3個基本要素。（1）交易（transaction）對賬本的一次操作，導(dǎo)致賬本狀態(tài)的一次改變，如添加一條轉(zhuǎn)賬記錄。（2）區(qū)塊（block）記錄一段時間內(nèi)發(fā)生的所有交易和狀態(tài)結(jié)果，是對當(dāng)前賬本狀態(tài)達(dá)成的一次共識。（3）鏈（chain）由區(qū)塊按照發(fā)生順序串聯(lián)而成，是整個賬本狀態(tài)變化的日志記錄。7．區(qū)塊鏈二、新一代信息技術(shù)簡單來講，可將區(qū)塊鏈視為一個需要時刻保持同步的賬本系統(tǒng)，一筆交易必須由所有系統(tǒng)成員達(dá)成共識并記錄下來后方可生效，多筆成功的交易就構(gòu)成了區(qū)塊，多個區(qū)塊首尾相連就構(gòu)成了區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈應(yīng)用場景金融服務(wù)征信和權(quán)屬管理資源共享貿(mào)易管理區(qū)塊鏈核心架構(gòu)為主分布式系統(tǒng)P2P網(wǎng)絡(luò)密碼學(xué)為輔多種改良技術(shù)7．區(qū)塊鏈二、新一代信息技術(shù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（industrialinternet）是新一代信息技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用模式和工業(yè)生態(tài)，它通過對人、機(jī)、物、系統(tǒng)等的全面連接，構(gòu)建起覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的全新制造和服務(wù)體系，為工業(yè)乃至產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展提供了實現(xiàn)途徑，是第四次工業(yè)革命的重要基石。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及平臺構(gòu)建在智能機(jī)器之上，提倡的是人、物和數(shù)據(jù)的連接，這樣智能機(jī)器之間的網(wǎng)絡(luò)化連接和它們所組成的系統(tǒng)才能創(chuàng)造更大的價值。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心是互聯(lián)，是制造企業(yè)實現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵使能技術(shù)之一。8．工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)任務(wù)實施科技的發(fā)展日新月異。短短數(shù)年時間，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)就由“不識廬山真面目”的未來科技變?yōu)椤爸两褚延X不新鮮”的普惠科技。這些技術(shù)不僅與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)深度融合，深刻改變了各行各業(yè)的面貌、生產(chǎn)方式等，也走進(jìn)了千家萬戶的日常生活，成為人們習(xí)以為常的普通事物。請通過觀察、思考、查閱資料等方式，探尋新一代信息技術(shù)在周圍環(huán)境或日常生活中的應(yīng)用場景，有條件的同學(xué)可親身體驗一番。具體舉例如下。體驗新一代信息技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用任務(wù)實施1．智能識圖智能識圖通?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)，可較為準(zhǔn)確地識別出事物的名稱、類型等，是如今智能手機(jī)上不少App都提供的一項功能。任務(wù)實施2．個性化推薦個性化推薦基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，可根據(jù)用戶購買的物品、瀏覽的內(nèi)容等信息分析其喜好，從而給用戶精準(zhǔn)推送商品或內(nèi)容，實現(xiàn)“千人千面”的精準(zhǔn)營銷。3．網(wǎng)盤網(wǎng)盤又稱“網(wǎng)絡(luò)U盤”“網(wǎng)絡(luò)硬盤”，它基于云計算和云存儲技術(shù)，可為用戶提供多設(shè)備文件同步、存儲、訪問、備份、共享、協(xié)作等服務(wù)。目前，國內(nèi)較知名的網(wǎng)盤包括百度網(wǎng)盤、阿里云盤、騰訊微云、和彩云等。任務(wù)實施4．共享單車如今，共享單車在大街小巷隨處可見，用戶可以通過手機(jī)應(yīng)用程序定位附近的共享單車，并通過掃描車身二維碼自動開啟或輸入密碼開啟智能鎖等方式解鎖車輛，騎行結(jié)束后將車輛停放在指定區(qū)域，系統(tǒng)會根據(jù)自動記錄的騎行時間和里程結(jié)算費用。共享單車基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可為用戶提供短途出行服務(wù)，解決城市中人們的“最后一公里”出行難題。項目實訓(xùn)1．實訓(xùn)目的（1）了解計算機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。（2）根據(jù)計算機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢制訂職業(yè)生涯規(guī)劃。2．實訓(xùn)內(nèi)容了解計算機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。（1）發(fā)展迅速，成就顯著。我國計算機(jī)行業(yè)發(fā)展時間并不長，但已成為一個包含多個子行業(yè)，對各行各業(yè)的技術(shù)進(jìn)步均起到重要推動作用，在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)舉足輕重地位的重要行業(yè)，產(chǎn)生了一大批具有國際競爭力的知名企業(yè)，如華為、聯(lián)想、騰訊、阿里巴巴等。（2）崗位薪資待遇較高。計算機(jī)行業(yè)聚集了大量高素質(zhì)、高水平的技能型人才，行業(yè)內(nèi)的薪資普遍較豐厚。在人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等前沿領(lǐng)域，高端人才的年薪高達(dá)數(shù)十萬乃至上百萬元。此外，我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展也為計算機(jī)行業(yè)較高的薪資水平提供了有利條件。（3）行業(yè)人才缺口較大。我國計算機(jī)行業(yè)發(fā)展速度非?？?，故行業(yè)對人才的需求量非常大。盡管各大院校都在源源不斷地為行業(yè)培養(yǎng)和輸送人才，然而計算機(jī)行業(yè)仍然存在著較大的人才缺口，高端人才更是一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。項目實訓(xùn)了解計算機(jī)行業(yè)的未來發(fā)展趨勢。（1）新一代信息技術(shù)在行業(yè)中的應(yīng)用占比持續(xù)擴(kuò)大。未來，人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)將成為計算機(jī)行業(yè)的重要發(fā)展方向。這些技術(shù)不僅會給計算機(jī)行業(yè)帶來更多創(chuàng)新和變革，也會成為企業(yè)提高效率、降低成本、增強(qiáng)創(chuàng)新能力，提高市場競爭力和占有率的重要砝碼。（2）行業(yè)對人才素質(zhì)的要求不斷提高。未來，計算機(jī)行業(yè)的人才不僅需要具備計算機(jī)相關(guān)知識和技能，還需要具有良好的綜合素質(zhì)，如創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、新知識學(xué)習(xí)能力等。這意味著計算機(jī)行業(yè)從業(yè)者必須不斷提升自身素質(zhì)，以適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展需求。（3）成本、規(guī)模不再是制約公司發(fā)展的主要因素。過去，大公司可以通過規(guī)模優(yōu)勢和強(qiáng)大的資金實力壟斷市場，很多有想法、有創(chuàng)意的創(chuàng)業(yè)公司因此舉步維艱。但新一代信息技術(shù)可以讓創(chuàng)業(yè)公司通過較少的成本獲得不遜于大公司的資源，從而擁有更多的市場機(jī)會。換句話說，未來，創(chuàng)新和創(chuàng)意將成為計算機(jī)行業(yè)的制勝法寶，創(chuàng)業(yè)者只要具備足夠的創(chuàng)新能力和市場敏銳度，就有可能在行業(yè)中獲得成功。項目實訓(xùn)3．實訓(xùn)小結(jié)請根據(jù)實訓(xùn)內(nèi)容，結(jié)合自身情況制訂職業(yè)生涯規(guī)劃，并分階段記錄在下表中。個人職業(yè)生涯規(guī)劃序號階段規(guī)劃（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

項目總結(jié)項目評價評價項目評價內(nèi)容分值評價得分自評互評師評知識

（50%）計算機(jī)的概念、誕生和發(fā)展10分

計算機(jī)的分類和特點10分

計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域和未來發(fā)展趨勢15分

信息技術(shù)的概念、發(fā)展歷程，以及信息技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的關(guān)系5分

新一代信息技術(shù)10分

技能

（20%）能夠描述計算機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢，并據(jù)此制訂清晰的職業(yè)生涯規(guī)劃20分

素養(yǎng)

（30%）課前做好準(zhǔn)備，上課精神飽滿，聽講專心10分

善于思考，積極參與教學(xué)活動，勇于提出問題10分

富有團(tuán)隊合作精神，出色完成實踐任務(wù)10分

總評綜合得分：______100分

綜合等級：______教師簽字：___________總結(jié)提高

（創(chuàng)新、進(jìn)步及不足）全班同學(xué)每3～5人為一組，各組成員結(jié)合課前、課中和課后的學(xué)習(xí)情況，按照表1-3中的評價標(biāo)準(zhǔn)對本項目的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行自評和互評，并請老師進(jìn)行總體評價。0謝謝觀看信息與數(shù)據(jù)項目二目錄了解計算機(jī)中信息的表示任務(wù)1了解計算機(jī)中信息的存儲與編碼任務(wù)2項目導(dǎo)讀在日常生活中，我們經(jīng)常使用計算機(jī)獲取和管理文字、圖像、聲音、視頻、動畫等各種形式的信息，但計算機(jī)只能識別和處理二進(jìn)制代碼，故計算機(jī)需要使用信息編碼技術(shù)完成各種信息與二進(jìn)制代碼之間的轉(zhuǎn)換。本項目將帶領(lǐng)大家了解計算機(jī)中信息的表示、存儲與編碼等的基本概念、基本原理和基本方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)理解信息與數(shù)據(jù)的概念。理解數(shù)制的概念及常用數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換方法。熟悉數(shù)字在計算機(jī)中的表示方法和處理過程。理解數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的存儲方法。了解計算機(jī)中字符和漢字的編碼。能力目標(biāo)能進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換。能進(jìn)行不同數(shù)據(jù)存儲單位之間的換算。素質(zhì)目標(biāo)感受中國文化的博大精深，增強(qiáng)民族自信心和自豪感。培養(yǎng)一絲不茍、精益求精的工作作風(fēng)。了解計算機(jī)中信息的表示任務(wù)一任務(wù)描述在計算機(jī)科學(xué)中，數(shù)制是一個重要概念。人類習(xí)慣使用十進(jìn)制，而計算機(jī)則是一種基于二進(jìn)制的計算機(jī)器。本任務(wù)將帶領(lǐng)大家了解信息、數(shù)據(jù)和數(shù)制的概念，常用數(shù)制及其轉(zhuǎn)換方法，以及計算機(jī)與二進(jìn)制的相關(guān)知識。任務(wù)準(zhǔn)備《周易?系辭上》記載：“是故《易》有太極，是生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦。”相傳，人文始祖伏羲觀察天地間變化之理，創(chuàng)立了“太極”思想，該思想認(rèn)為宇宙最初是渾然一體、混沌無形的，從無形中生出的有形就是“兩儀”——陰陽，“兩儀”又演化出了“四象”“八卦”，乃至宇宙萬物。18世紀(jì)，著名數(shù)學(xué)家萊布尼茨在偶然接觸“太極”思想后大受啟發(fā)，迅速將其與數(shù)學(xué)聯(lián)系起來：“陰”可視作0，“陽”可視作1，將0和1進(jìn)行排列組合后，即可表示各種數(shù)據(jù)信息。隨后，萊布尼茨在一篇名為《論單純使用0與1的二進(jìn)制算術(shù)——兼論二進(jìn)制用途及伏羲所使用的古代中國符號的意義》的論文中，詳細(xì)論述了二進(jìn)制算術(shù)原理及用途，這篇論文標(biāo)志著二進(jìn)制的誕生，也為現(xiàn)代電子計算機(jī)的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)。請結(jié)合上述文字查閱相關(guān)資料，思考以下問題。（1）什么是數(shù)制？不同數(shù)制之間有什么關(guān)系？（2）為什么計算機(jī)不采用十進(jìn)制，而采用二進(jìn)制？一、信息與數(shù)據(jù)概述1．信息信息是對客觀事物的屬性及其相互之間聯(lián)系的描述，反映了客觀事物的存在形式或運動狀態(tài)，同時也泛指人類社會傳播的一切內(nèi)容。在計算機(jī)科學(xué)中，信息通常是指能夠被計算機(jī)處理，并由通信系統(tǒng)傳輸?shù)膬?nèi)容，它們通常以數(shù)據(jù)的形式存在。信息具有以下5個基本特性（1）載體依附性。信息的表現(xiàn)必須借助媒介或載體方可實現(xiàn)。（2）價值性。信息的價值性體現(xiàn)在它可以滿足人們某些方面的需要。（3）時效性。信息會隨著客觀事物的變化而變化，且隨著時間的推移，信息可能會失去價值。（4）共享性。信息可以供多人瀏覽和使用。（5）傳遞性。信息的傳播可以打破時間和空間的限制。一、信息與數(shù)據(jù)概述數(shù)據(jù)是人們利用文字、數(shù)字及其他符號對客觀事物信息的抽象描述和符號表示。在計算機(jī)科學(xué)中，人們將所有能輸入到計算機(jī)中并被計算機(jī)處理的信息稱為“數(shù)據(jù)”。2．?dāng)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)信息載體內(nèi)在含義或解釋二、常用數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制也稱“計數(shù)制”“進(jìn)位計數(shù)制”，是用一組固定的計數(shù)符號和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)值的方法，其核心規(guī)則可概括為“逢r進(jìn)一”（r代表r進(jìn)制，如十進(jìn)制的計數(shù)規(guī)則是“逢十進(jìn)一”）。二、常用數(shù)制及其轉(zhuǎn)換1．?dāng)?shù)制的要素要素定義舉例基數(shù)指一種數(shù)制所使用的計數(shù)符號的個數(shù)〔r進(jìn)制的基數(shù)為r，可供使用的計數(shù)符號有r個，為0～（r?1）〕。例如，十進(jìn)制的計數(shù)符號為阿拉伯?dāng)?shù)字0～9，故其基數(shù)為10；二進(jìn)制的計數(shù)符號為0和1，故其基數(shù)為2。數(shù)位是計數(shù)符號在某個數(shù)字中的位置，通常小數(shù)點左側(cè)第1個計數(shù)符號的數(shù)位序號為0，其他數(shù)位的序號自右向左依次遞增。例如，十進(jìn)制數(shù)385.26中，整數(shù)部分，5的數(shù)位序號為0，8的數(shù)位序號為1，3的數(shù)位序號為2；小數(shù)部分，2的數(shù)位序號為?1，6的數(shù)位序號為?2。位權(quán)簡稱“權(quán)”，它是數(shù)制中每個數(shù)位對應(yīng)的單位值（即該數(shù)位計數(shù)符號為1時的值）。位權(quán)通常表示為冪運算（即an）的形式，其中底數(shù)a為數(shù)制的基數(shù)，指數(shù)n為數(shù)位序號。例如，二進(jìn)制數(shù)0.1中，0的位權(quán)為20，1的位權(quán)為2?1。二、常用數(shù)制及其轉(zhuǎn)換1．?dāng)?shù)制的要素不同數(shù)位的計數(shù)符號所代表的數(shù)值等于計數(shù)符號乘以相應(yīng)的位權(quán)（稱作“按位展開”），所有計數(shù)符號的數(shù)值相加就得到了數(shù)字的值。例如，將十進(jìn)制數(shù)385.26按權(quán)展開后求和，為3×102+8×101+5×100+2×10?1+6×10?2。常用的數(shù)制二進(jìn)制是目前計算機(jī)普遍使用的數(shù)制，計算機(jī)中所有的文本、圖形、圖像、音頻、視頻等數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制形式存儲八進(jìn)制十進(jìn)制是人們最熟悉的數(shù)制十六進(jìn)制二、常用數(shù)制及其轉(zhuǎn)換2．常用的數(shù)制為了區(qū)分多種數(shù)制，人們通常在一個數(shù)的后面用下標(biāo)數(shù)字（如2、8、10、16）或特定的字母（B為二進(jìn)制；O為八進(jìn)制；D為十進(jìn)制，可省略；H為十六進(jìn)制）表示該數(shù)的進(jìn)制。例如，二進(jìn)制數(shù)101100可表示為(101100)2或101100B。主要用于彌補計算機(jī)中二進(jìn)制數(shù)在書寫和讀取方面的不足，可看作二進(jìn)制的壓縮形式。二、常用數(shù)制及其轉(zhuǎn)換2．常用的數(shù)制常用數(shù)制的計數(shù)符號、對同一數(shù)值的表示和標(biāo)記方法數(shù)制計數(shù)符號對同一數(shù)值的表示標(biāo)記方法二進(jìn)制0、111011(11011)2或11011B八進(jìn)制0、1、2、3、4、5、6、733(33)8或33O十進(jìn)制0、1、2、3、4、5、6、7、8、927(27)10、27D或27十六進(jìn)制0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F1B(1B)16或1BH二、常用數(shù)制及其轉(zhuǎn)換3．?dāng)?shù)制的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)：1×24+1×23+0×22+1×21+1×20=27八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)：3×81+3×80=27十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)：1×161+11×160=27（1）其他進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。首先將其他進(jìn)制數(shù)各數(shù)位的計數(shù)符號用十進(jìn)制數(shù)表示，然后將其按權(quán)展開，最后各項相加，即可得到相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。二、常用數(shù)制及其轉(zhuǎn)換3．?dāng)?shù)制的轉(zhuǎn)換（2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為其他進(jìn)制數(shù)（假設(shè)基數(shù)為r）。整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采用“除r取余倒排法”，即整數(shù)部分不斷除以r，并記下每次所得余數(shù)，直到商為0為止，然后將所有余數(shù)按倒序排列，即為相應(yīng)的r進(jìn)制數(shù)整數(shù)部分；小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換則采用“乘r取整順排法”，即小數(shù)部分不斷乘以r，并記下每次所得整數(shù)，直到滿足精度要求或純小數(shù)部分為0為止，然后將所有整數(shù)按順序排列，即為相應(yīng)的r進(jìn)制數(shù)小數(shù)部分。二、常用數(shù)制及其轉(zhuǎn)換3．?dāng)?shù)制的轉(zhuǎn)換采用“乘2取整順排法”將十進(jìn)制小數(shù)0.125轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的過程。除2取余倒排法乘2取整正排法采用“除2取余倒排法”將十進(jìn)制整數(shù)27轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的過程。二、常用數(shù)制及其轉(zhuǎn)換3．?dāng)?shù)制的轉(zhuǎn)換（3）二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換。由于二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)之間存在特殊的關(guān)系：81=23，161=24，即1位八進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于3位二進(jìn)制數(shù)，1位十六進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于4位二進(jìn)制數(shù)，因此它們之間的轉(zhuǎn)換比較容易，對照下表進(jìn)行轉(zhuǎn)換即可。各種進(jìn)制的數(shù)碼對照表十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制0000810001081111910011192102210101012A3113311101113B41004412110014C51015513110115D61106614111016E71117715111117F高手點撥二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)時，以小數(shù)點為中心，整數(shù)部分自右向左，每3位為一組，最后一組不滿3位時高位補0；小數(shù)部分自左向右，每3位為一組，最后一組不滿3位時低位補0。二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)時，每4位為一組，原理同上。三、計算機(jī)與二進(jìn)制1．計算機(jī)采用二進(jìn)制的原因盡管十進(jìn)制是人們最熟悉、最常用的數(shù)制，但計算機(jī)采用的數(shù)制卻是二進(jìn)制，原因如下。（1）容易實現(xiàn)。信息在計算機(jī)中是以核心電子元器件的物理狀態(tài)來表示的。二進(jìn)制只有0和1兩個計數(shù)符號，可以分別用兩種不同的穩(wěn)定狀態(tài)（如低電平和高電平、通電和不通電）來表示，計算機(jī)的核心電子元器件容易實現(xiàn)；而十進(jìn)制具有10個計數(shù)符號，計算機(jī)若想采用十進(jìn)制，就需要制造出具有10種穩(wěn)定狀態(tài)的電子元器件，這無疑是十分困難的。（2）運算簡單。二進(jìn)制的運算規(guī)則十分簡單，操作實現(xiàn)簡便，運算效率較高。（3）工作可靠。計算機(jī)采用兩種狀態(tài)來表示數(shù)字，這兩種狀態(tài)不僅容易識別，而且穩(wěn)定性較高，故計算機(jī)中數(shù)據(jù)的存儲、傳送和處理等工作均十分可靠。（4）邏輯運算方便。二進(jìn)制的計數(shù)符號0和1正好代表邏輯運算中的“假”和“真”，由于計算機(jī)的很多工作需要以邏輯運算為基礎(chǔ)，因此邏輯運算方便是計算機(jī)采用二進(jìn)制的另一個重要原因。三、計算機(jī)與二進(jìn)制2．二進(jìn)制的算術(shù)運算計算是計算機(jī)最基本的功能，也是計算機(jī)實現(xiàn)其他一切功能的基礎(chǔ)。由于計算機(jī)中的信息都是以二進(jìn)制代碼的形式存在的，因此了解二進(jìn)制的算術(shù)運算很有必要。（1）加法運算。二進(jìn)制的加法運算法則為“逢二進(jìn)一”，類似于十進(jìn)制的加法運算法則“逢十進(jìn)一”。0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10（逢二進(jìn)一）（2）減法運算。二進(jìn)制的減法運算法則為“借一當(dāng)二”，類似于十進(jìn)制的減法運算法則“借一當(dāng)十”。0?0=0 10?1=1（借一當(dāng)二） 1?0=1 1?1=0（3）乘法運算。0×0=0 0×1=0 1×0=0 1×1=1（4）除法運算。0÷0（無意義）

0÷1=0 1÷0（無意義）

1÷1=1三、計算機(jī)與二進(jìn)制3．機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)是數(shù)字在計算機(jī)中的二進(jìn)制表示形式。計算機(jī)使用的機(jī)器數(shù)長度通常為8的整數(shù)倍，如8位、16位、32位、64位等。機(jī)器數(shù)最高位0表示數(shù)字的正號1表示數(shù)字的負(fù)號其余各位表示數(shù)值稱為“符號位”稱為“數(shù)值位”也就是說，機(jī)器數(shù)是由最高位的符號位和數(shù)值位兩部分組成的。小數(shù)點不占位數(shù)。三、計算機(jī)與二進(jìn)制3．機(jī)器數(shù)數(shù)字的表示方法定點數(shù)定點整數(shù)定點小數(shù)浮點數(shù)指小數(shù)點位置固定不變的數(shù)。指小數(shù)點的位置不固定的數(shù)對于既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分的數(shù)，一般用浮點數(shù)表示。由于浮點數(shù)的存儲規(guī)則較為復(fù)雜，本書不做過多介紹。規(guī)定小數(shù)點的位置固定在數(shù)據(jù)的最低位之后，但不占一個二進(jìn)制位規(guī)定小數(shù)點的位置固定在符號位之后，但不占一個二進(jìn)制位三、計算機(jī)與二進(jìn)制3．機(jī)器數(shù)數(shù)字的形式原碼反碼補碼正數(shù)的原碼、反碼和補碼均相同，負(fù)數(shù)的原碼、反碼和補碼通常不同，但存在一定的轉(zhuǎn)換關(guān)系。三、計算機(jī)與二進(jìn)制3．機(jī)器數(shù)下面以8位機(jī)器數(shù)（共256個）為例，分別講解原碼、反碼和補碼。（1）原碼。在機(jī)器數(shù)中，原碼的最高位用0或1分別表示該數(shù)的正號、負(fù)號，后面數(shù)值部分不變。例如：X1=+85=(+1010101)2 [X1]原=(01010101)2X2=?85=(?1010101)2 [X2]原=(11010101)20的原碼有兩種表達(dá)方式：[+0]原=(00000000)2 [?0]原=(10000000)2由于0占用了兩個編碼，因此8位機(jī)器數(shù)的原碼用十進(jìn)制表示為?127～?0，+0～127。三、計算機(jī)與二進(jìn)制3．機(jī)器數(shù)（2）反碼。在機(jī)器數(shù)中，正數(shù)的反碼與原碼相同；負(fù)數(shù)的反碼符號位為1，數(shù)值位為原碼的數(shù)值位逐位求反。例如：X1=+85=(+1010101)2 [X1]反=(01010101)2X2=?85=(?1010101)2 [X2]反=(10101010)20的反碼也有兩種表達(dá)方式：[+0]反=(00000000)2 [?0]反=(11111111)2因此，8位機(jī)器數(shù)的反碼用十進(jìn)制表示也為?127～?0，+0～127。三、計算機(jī)與二進(jìn)制3．機(jī)器數(shù)（3）補碼。在機(jī)器數(shù)中，正數(shù)的補碼與原碼相同；負(fù)數(shù)的補碼為它的正數(shù)原碼（帶符號位）按位取反后末位加1，也就是該負(fù)數(shù)的反碼的末位加1。例如：X1=+85=(+1010101)2 [X1]補=[X1]原=[X1]反=(01010101)2X2=?85=(?1010101)2 [X2]補=[X2]反+1=(10101011)20的補碼只有一種表達(dá)方式：[+0]補=(00000000)2=[?0]補而(10000000)2則用來表示?128的補碼。因此，8位機(jī)器數(shù)的補碼用十進(jìn)制表示為?128～127。任務(wù)實施Windows10操作系統(tǒng)自帶的“計算器”應(yīng)用軟件功能十分強(qiáng)大，它不僅可以實現(xiàn)常規(guī)的計算器功能，還支持?jǐn)?shù)制轉(zhuǎn)換、日期計算、匯率換算、體積換算、存儲單位換算等。本任務(wù)實施就帶領(lǐng)大家使用該軟件進(jìn)行不同數(shù)制的轉(zhuǎn)換。步驟1啟動并登錄一臺安裝有Windows10操作系統(tǒng)的計算機(jī)。步驟2按“Windows+S”組合鍵，在展開的搜索欄中輸入“計算器”并按“Enter”鍵，打開“計算器”程序窗口。步驟3單擊窗口左上方的“打開導(dǎo)航”按鈕，在展開的列表中選擇“程序員”選項進(jìn)入數(shù)制轉(zhuǎn)換窗口。步驟4選擇二進(jìn)制類型“BIN”，然后輸入二進(jìn)制數(shù)10100100，即可看到程序自動將該二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為其他數(shù)制相應(yīng)的值。步驟5參考步驟4的操作，選擇其他數(shù)制類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換。使用Windows計算器進(jìn)行數(shù)制轉(zhuǎn)換課堂互動請根據(jù)前面學(xué)習(xí)的知識將下方的一組數(shù)字分別轉(zhuǎn)換為其他數(shù)制（二、八、十、十六進(jìn)制）的數(shù)字，然后使用“計算器”應(yīng)用軟件驗證自己的計算結(jié)果。(10101111)2

(107)8

(255)10 (4F2)16了解計算機(jī)中信息的存儲與編碼任務(wù)二任務(wù)描述人類熟悉的信息需要編碼為二進(jìn)制代碼后方可由計算機(jī)存儲和處理。本任務(wù)將帶領(lǐng)大家了解計算機(jī)存儲和編碼信息的相關(guān)知識。任務(wù)準(zhǔn)備周末，表弟來小趙家做客，閑聊時，表弟好奇地問：“表哥，一臺小小的筆記本電腦里怎么存得下那么多照片、音樂和視頻啊？”小趙回答道：“筆記本電腦雖然看起來小，但它硬盤的存儲空間非常大，比如我的筆記本電腦就足足有512GB的存儲空間呢！1張普通照片通常也就3MB～4MB大小，我的電腦存十幾萬張