浙江中医药大学计算机文化基础讲稿

浙江中医药大学讲稿

2007~2008学年第1学期

课程所在学院（部）信息技术学院________

课程所在教研室计算机基础教研室

课程名称计算机文化基础

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•信息

当前，计算机与信息技术的应用已经渗透到大学

所有的学科和专业，对大学非计算机专业的学生来说-信息是描述客观事物运动状态及运动方式的数

不仅应该掌握计算机的操作使用，而且还要了解计算据

机和信息处理的基础知识、原理和方法，才能更好地-科学上所说的信息应该是从原始的、含糊不清

应用于自己的专业学习与工作。大学计算机基础是学的概念中加以概括、提炼、提高和开拓后得到

生进入高校后的第一门计算机课程，它将为后续的计的。

算机课程学习打下必要的基础。教育部非计算机专业-对信息的定义有很多，一般只是在某一方面对

计算机基础课程教学指导委员会发布的《进一步加强其的理解

高校计算机基础教学的几点意见》中，明确要求学生•控制论的创始人维纳从控制论的角度出发

应该了解和掌握计算机系统与网络、程序设计、数据描述信息

库以及多媒体技术等方面的基本概念与基本原理。浙•信息论创始人仙农认为，信息是用以消除不

江省教育厅最近将要颁布的“浙江省高校非计算机专确定性的东西

业学生计算机基础知识和应用能力等级考试大纲”，•美国《书伯斯特词典》的解释：信息是知识

在坚持以应用能力为主的前提下，提高了以计算机技和情报的通信和接受，是通过调查、研究或

术为核心的信息技术基本原理和基本知识的考核要要求而得到的知识，是情报、消息、新闻、

求。为适应大学计算机基础教学新的形势发展的要事实和数据等。

求，我们编写了此书。在编写本书时，我们在兼顾培-不同的解释从不同的侧面、不同的层次揭示了

养学生操作技能的同时，加强了理论知识的内容，希信息的特征与性质，但同时也都存在着这样或

望藉此培养和提高大学生在计算机理论方面的素养。那样的局限性。

-人类社会中，语言、文字、书刊、报纸、文章、

第1章信件、广告等都是信息的表达形式。

信息与计算机

•数据和信息的关系

同学们需要掌握的本章要点

1.什么是信息？

-数据是原料，信息是产品。只有使用了正确、

2.信息分为哪几类？

3.什么是信息技术，计算机在信息社会中的作用是可靠的数据，才能提炼出有用的信息。

什么?

-联合国教科文组织把信息化社会的知识结构

4.计算机有着怎样的发展过程？

5.计算机有哪些特点和用途？描述为多层次的金字塔结构：

1.1信息与信息分类・数据一信息一知识一智慧。

・数据和信息是知识的源泉

•数据和信息是有着密切的关系

・智慧是指经过客观现实验证

而得到充实的知识

•信息来源于数据

1.1.1数据与信息1.1.2信息论及其创始人

•数据・信息论是研究控制广义通信系统设计的数学规律

的理论

-数据是一组表示数量、行为和目标的非随机的

•信息论的主要任务是：

可鉴别的符号，是现实世界客观存在的实体或

事物的属性值。-研究通信系统的有效性和可靠性，

-通信的本质就是信息的传输。

-数据一般是未被加工、处理过的，因而往往称

•信息论是现代通信理论的基础

之为原始数据。

-从产生和采集来看，数据具有离散性、变化性•信息论在计算技术、自动控制等方面得到了广泛的

和规律性。应用。

・信息论主要包括的内容是：・滞后性

-信息的度量、信源（待传输的消息，这些消息-由于信息是加工后的数据，而数据的采集和处

是信息的载体）编码、信息传输、纠错编码、理需要一定的时间，因此信息相对于事实有一

信息率——失真理论、检测与估计和保密学等。段时间的延迟。

-信息论是在20世纪中叶从电信技术中总结和发

,时效性

展起来的理论，美国数学家仙农是信息论的创

始人。-即信息的新旧程度。在某一时刻得到的信息（例

-仙农（香农），1916年出生于美国，他研究了如股市情），将可以随着时间的推移，失去原

继电器和开关的关系，证明了布尔逻辑代数和有的价值。

开关电路具有等同性，并在相关文章中首次使

•可压缩性

用了比特（bit）的概念。

-1948年仙农撰写的论文《通信的数学理论》为-可以抽取关键内容，进行合理、科学的压缩，

信息论的创立奠定了基础压缩应以不丢失信息原有的含义为度。压缩使

•论文中明确了信息量的定量表示方法，即信信息更精炼。

息以二进制符号表示，比特是信息的最小单

扩散性

位，从概率论表示信息的不足程度而采用了・

“埔”的概念。引出的一系列有关信息量的-这是信息区别于物质交换的一个特性。信息可

定义，在通信编码中起着重要的作用。以通过各种渠道无限扩散，信息不会因为得知

•仙农帽反应了一个随机试验的不肯定性，它的人数增加而减少。

是关于发生概率的函数，它的形式与热力学-但扩散性存在着两面性，既有利于知识的传播,

中的帽十分相似，因此称它为仙农嫡。又可能会出现非法扩散

•仙农指出，符号信息的最大传送能力取决于传输线・传输性

路的频带宽度和噪声程度。-传输性表现在信息可以在时间上或空间中从一

点传递到另一点，可以通过口头、信件、报纸、

•根据在信息论研究中总结出的信道容量公式称为

广播、电视、电报、电话、网络等传输。

仙农公式：

・分享性

C=WXLog2（l+S/N）

—其中：-信息可以被分享，如网络、电视上的信息可以

•C表示信息的传输速率多人分享

•表示有用信号功率

・转换性

•W表示频带宽度

•N表示噪声功率-信息可以被转换。转换的主要条件是信息必须

-从公式中可以看出，要提高信息的传输速率C,被人们有效地利用，从而创造更多的物质财富

可以采用两种途径：和能量。

•加大带宽w

•保密性

•提高信噪比S/N

1.1.3信息的基本属性-保密性是指根据信息的价值来确定保密的级别

和程度。如：军事机密信息、商业机密信息、

,事实性

银行金融信息等

-信息应以事实为依据，能真实反映客观现实的

•增值性

信息是真实信息。对真实信息的处理才有可能

产生正确的结果。-合理地使用信息，或对信息的再次加工，可以

使信息增值。

•等级性

1.1.4信息的分类

-信息的等级，反映了信息的安全层次和安全级信息有多种不同的分类方法，下面列举几种：

别。

・按信息生成领域分类传送信号的通信系统的•般由发送端、信

-宇宙信息道和接收端构成，其基本模型如图。

-地球自然信息

・模拟信号

-人类社会信息

-是指信号的波高（幅度）和频率（即每秒的波

•按信息的地位分类

数）在时间上.是连续变化的信号。它是有关时

-客观信息和主观信息间的连续函数

-如电视、广播、雷达信号，基本形式如图所示。

•按信息的应用部门分类

-工业信息、农业信息、军事信息、医学信息、

政治信息、科技信息、经济信息和管理信息等-模拟信号在模拟信道上传输，可通过电流和电

压等的变化进行传输。

・按携带信息的信号形式分类

•数字信号

-连续信息、离散信息等

1.1.5信息的表示和传输形式-数字信号的幅值也被限定为某些离散值

-文本、语音、图形、图像、视频等信息都可以

•信息的表现形式

转变成数字信号，以便于计算机等数字化设备

各种文字、图像、图形、声音等是信息进行信息处理。

的表现形式，也是计算机处理、存储的对象。数字信号，可由二进制数码（第2章介绍）0和1

1.数字：指用数表示的信息，如商场销售统计数组合而成，而计算机内所有的数据就是用0和1

据来表示的。

2.文本：指各种文字性信息，如书刊

•数字传输与模拟传输相比，有以下优点：

3.图表：表示各种情况和注有各种数字的图和表

的总称。如股市行情分析图。-数字信号可以再生，能消除传输过程中引入干

4.语音：指语言的声音，如来自于广播的信息。扰的积累；

5.图形：•般是指图绘形象，它描画出物体的轮-建立的费用更低

廓、形状或外部的界限，如几何图形。-便于使用现代计算机技术对信号进行处理、存

6.图像：一般是指绘制、摄制或印制的形象，如储和变换，从而提高了信息传输的灵活性

照片-能提供高速通信

7.视频：指电视、摄像等的画面，是一些可以感

觉到相对时间、位置、方向和速度的活动的影1.2信息技术

像。信息技术以极快的速度渗透到人类社会

的每一个角落

•信息传输形式

人们的衣食住行、工作生活和学习，卫

星、飞船的发射，都与计算机技术、通讯技术、控

按携带信息的信号形式可以将信息分为

・制技术等有着千丝万缕的联系。

连续信息和离散信息。

1.2.1信息技术的概念

・信号是携带信息的形式，通过它们能传达

•信息学是关于信息的本质和传输规律的学科

消息或信息、情报、声音和图像等。

•信号在信道中进行传送。所谓信道是指传•信息技术（informaliontechnology,IT）可以理

送信息的物理通道。解为与信息处理有关的一切技术，或者说依据信息

科学的原理和方法来实现信息处理的技术。这里的

•按照信道中传送的不同信号的形式，将信

信息处理指对信息的：

号分为模拟信号和数字信号。-收集、识别、提取、变换、

-存贮、传递、处理、检索、

-检测、分析、利用等筹等方法和工具来记事和计算，开始扩

展自己的信息器官。

•利用信息技术可以使人们更方便地获取信息、存储

・手工阶段

信息、再生信息、利用信息，同时更好地为社会服-文字的出现和使用扩展了人们大脑的

务。功能，并使信息长久保留

-造纸术和印刷术等的出现，对信息的传

・信息技术是可以扩展人的信息功能的技术

播和继承产生了很大作用。

•机电阶段

•信息技术包括了延伸人们获取、传输、存储和使用

-1776年第一台瓦特蒸汽机的投产使用，

信息的功能。开始了以蒸汽技术为动力、以机器制造

业为龙头的工业化运动。

•人类信息器官的功能和对应的功能扩展技术如表：

-随后出现了机械式计算机、无线电报的

传送、有线电话、雷达等，这些技术与

•就信息技术的主体而言，最重要的部分是以微电子

设备使人类处理信息的能力有了进一

技术为基础的“计算机”、“通信”和“控制”技步提高。

术，•现代阶段

-指近几十年来迅速发展并普及的一系

•有人认为信息技术（IT,InformationTechnology）

列技术

简单地说就是3c-其核心是计算机技术、现代通信技术和

控制技术。

—Computer（计算机）

・信息技术发展趋势

—Communication（通信）

-信息技术的发展在一定程度上就是计算机技术

和网络技术的发展。

—Control（控制）

-摩尔定律和曼卡夫定律为计算机和网络的快速

发展提供了依据。

-摩尔定律：Intel公司创始人摩尔于1965年提

1.2.2信息技术的产生与发展出，后来表达为：

•“科学”是指对发现、积累并公认的普遍真理或普

•根据这个定律，每18个月（即1.5年）集成

遍定理的运用，是已经系统化和公式化了的知识。电路器件数翻一番。

-曼卡夫定律：以太网发明者Metcalfe于20世纪

•“技术”是在劳动生产方面或其他操作方面的经

90年代初提出的，其表达式为：

验、知识和技巧，是人们扩展各种器官功能的具体网络价值比N（N-l）/2,N为用户数。

方法和手段。•任何通信网络的价值是以网络内用户数的

平方增长。

•科学技术的产生和发展源于人类社会实践活动的

下面几方面信息技术应用，展示了信息技术广阔

实际需要。的前景。

-电子商务

•信息技术的产生和发展也是如此。

-远程教育

-远程医疗

•社会的信息化促进了信息技术的迅速发展。

-虚拟现实技术

-计算机辅助技术

•信息技术的发展历史

•统称为CAX,包括了CAD（计算机辅助设计）、

人类处理信息的历史大致分为4个阶段。CAE（计算机辅助工程）、CAM（计算机辅助

•原始阶段制造）和CAPP（计算机辅助工艺设计）等内

-最初人们通过语言来传播知识和信息。容。

-后来出现绳结语、画图或刻画标记、算-嵌入式系统

-网格与集群-可以大大扩展人们获得信息的能力，使人类更

-数据挖掘好地从外部世界获得信息，检测到人的五官中

不能感受的参数。

要实现并加强信息技术的应用，对信息-测量技术是指测量中所采用的原理、方法和技

技术的发展有更进一步的要求，基本趋势是：术措施

1.超级计算机-传感技术是利用各种功能材料实现信息检测的

•高速计算机始终是计算机技术追求的主要一门应用技术，用于感知外界各种被测信号。

目标

•通信技术

•速度大幅度地提高

•另外网格和集群技术也是推进了超级计算-是有关信息的传输技术，它可以看作是人类传

机发展导神经网络功能的延伸

•存储容量也将越来越大，性能越来越好。-卫星通信的成功，是通信技术的又一次飞跃

2.网络技术-现代通信技术紧密地与电子技术和计算机技术

•电话网、有线电视网、计算机网（主要指相结合。并朝着数字化、宽带化、高速化和智

Internet）"三网合一”能化趋势发展。

•网络朝着更大、更快、更好、更安全、更方

・计算机技术

便、更多业务的方向发展。

3.数字化技术-可用于信息的处理，实现信息的存储、处理和

•数字化产品也有利于与计算机或计算机网再生等。

络结合-本书后面将作进一步介绍

•如数码相机、数码摄像机、数字电视等已经

控制技术

产生。・

•将来会有更多的数字化产品诞生。-控制技术主要包括各种在利用信息的过程中进

4.软件技术行的控制、操纵、指挥、决策等采用的技术。

•软件技术是一种提高能力的技术事实上，信息技术包含有很多技术因素，它包括

・大量的软件将被开发成构件形式，可以像工的内容有：

业产品一样随意组装，异构数据库之间可以・计算机技术（包括硬件与软件）

互联互访。,微电子技术

・利用软件技术可以开拓新软件、新应用。•通信技术

5.半导体、集成电路等技术•网络技术

・按摩尔定律，集成电路芯片的速度和集成•光电子技术

密度还在不断提高。•多媒体技术

•如分子芯片、生物芯片、纳米技术和其它•缩微复印技术

新技术正在不断涌现•声像技术

1.2.3信息技术的主要领域•办公自动化技术

•数据库技术（包括数据存储和压缩技术）

・微电子技术

•人工智能技术

-是基于半导体材料采用微米级甚至纳米级加工•仿真技术

工艺制造微小型化电子元器件和微型化电路的

技术，通过它将人类的智慧与创造固化在一块1.3信息社会

小小的硅芯片上。1.3.1信息社会的标志

-微电子技术发展已进入系统集成芯片的时代，

•信息社会又称为信息化社会

将整个应用电子系统集成在一个芯片中的片上

系统（SystemonChip,SOC）,已成为现代电

•信息化是当今世界发展的大趋势，是推动整个经济

子系统设计的趋势。

社会发展和变革的重要力量。

•感测技术

信息社会的主要标志是:

-篁要是指传感技术和测量技术。

的潜在信息需求，随时可将它充分、正确地

-信息产业在国民经济中的比重加大

表达出来。

•增强信息意识可以从多个方面进行。

-信息技术在传统产业中的应用程度提高

-信息能力

•主要是指收集信息、处理信息、利用信息、

-信息资源在社会中的开发利用程度提高

评价信息，进而创造新信息和新知识的能

力，是综合型的能力。

-国家信息基础设施建设水平提高

-信息道德

1.3.2计算机在信息社会中的地位和作用•信息道德主要是在信息领域调整人们之间

相互关系的行为规范、社会准则和社会风

•信息社会是现代信息技术对社会渗透和广泛发生

尚。

作用的社会•信息道德是社会公德、职业道德、家庭美德

的重要组成部分

现代信息技术的关键是计算机技术、现代通信技术

・•信息道德主要表现在信息的以下几个方面：

和控制技术。-传递、交流、生产、咨询、咨询、消费、

-沟通、开发、利用、广告、发送等

计算机在信息社会中有着重要的地位，主要表示

・1.4信息处理的主要工具

在：——计算机

-计算机改变了人们的工作方式

-计算机改变了人们的生活方式

•计算机技术是信息技术的主要技术之一

-计算机改变了人们的学习方式

-计算机改变了组织机构的工作方式

・计算机在当今社会中给人们带来的影响是巨大的

•同时，计算机也存在着负面影响，如部分青少年沉

•下面主要介绍有关计算机产生的历史、计算机的

湎于网络、无节制地玩游戏等。但总之，计算机是

利大于弊，它是推动社会发展的活跃因素。特点、分类等.

1.3.3信息素养

*

•素养是指山训练和实践而获得的技巧或能力或平

1.4.1计算机的历史

素的修养。

•计算的概念和人类文明历史是同步的

•信息素养，又称为信息素质，美国信息产业协会主

在现代计算机问世前，计算机的发展经历了机械式

席波尔对信息素养的定义为：・

计算机、机电式计算机等几个阶段。

-利用大量的信息工具及主要的信息源使问题得

•1642年法国数学家的B•帕斯卡发明了一个用钟表

到解决的技术和技能

齿轮计数进行加减，用杠杆实现进位的卜进制加法

•随着对信息素养研究的不断深入，比较受到普遍

器。

认可的定义是：-这是人类历史上第一部自动机械计算机器

-结构化程序设计语言Pascal就是以他的名字命

-个体对信息活动的态度以及对信息的获取、分

名的。

析、加工、评价、创新、传播等方面的能力。

•1673年，德国数学家•莱布尼兹改进了B•帕斯卡

・信息素养的主要内容包括：

-信息意识的计算机，解决了十进制数的乘、除运算。

•是人们对信息及其运动规律的抽象、概括、

•1812年英国数学家C•巴贝奇开始研究差分机，并描

总体性的认识。

•加强信息意识教育，可以培养人们对信息的绘出程序控制方式的计算机的雏型——基本原理

科学、全面、深入的认识，并能意识到自身为IPOS(Input,Processing,OutputandStorage)«

•COBOL语言、ALGOL语言等高级语言进入实用

•此后一百多年间，电磁学、电工学和电子学以及数

阶段，

学、物理学不断取得了重大进展，它们为现代计算•操作系统初步成型

机的产生奠定了物质、技术、算法等基础。-第三代计算机

•主要特征是采用中小规模的集成电路

•1935年IBM公司推出IBM601机，它是一台有算术部

(IntegratedCircuits,IC)

件且能在1秒钟内算出乘法的穿孔卡片计算机•体积更小，耗电更少，可靠性更高，速度更

快，应用更广泛

•1936年英国数学家阿兰•图灵提出了“图灵机”的

•IRM公司推出了著名的360系列计算机

理论模型：只要能够被分解为有限步骤就能够实现•计算机中已形成了相当规模的软件子系统，

自动计算。高级语言种类进一步增加，操作系统日益完

善

•1941年，Atannsoff与Berry合作制造了ABC计算

-第四代计算机

机。•主要特征是使用大规模集成电路(LSIC)

•随着1971年美国Intel公司制成世界上第一

•1946年，美国研制成功数字积分计算机ENIAC

个微处理器4004,各种各样的微处理器和微

(ElectronicNumericalIntegratorAnd型计算机应运而生

Calculator)•软件出现图形界面为特征的主流操作系统、

-使用了18000多个电子管，重30吨，耗电150千面向对象(ObjectOrientedProgramming,

瓦OOP)的程序设计语言等

-其速度比继电器计算机快1000倍

•计算机还将朝着高、广、深的方向发展。

-它是第一台可以真正运算的并且全部是电子装

置的计算机，故往往称之为第一台电子数字计-性能高、应用范围广、智能化

算机1.4.2计算机的特点和用途

•一位对电子计算机产生重大影响的是美籍匈牙利•计算机的特点

数字家冯•诺依曼

-运算速度快

-他认为计算机应具备计算器、逻辑控制装置、

存储器、输入、输出5个部分

-运算精度高

-冯•诺依曼的创造奠定了现代计算机的理论基

础。

-准确的逻辑判断能力

-直到今天，通用计算机仍采用冯•诺依曼所阐

述的存储程序和程序控制的设计思想

-强大的存储能力

•现代计算机主要指通用数字电子计算机，从1946

-网络与通信功能

年起得到了飞速发展，按电子元件的不同，人们把

它的发展分为4个时期：

-通用性强

-第一代计算机

•主要特征是采用电子管元件

•计算机的用途

•这一时期的计算机体积大，故障率高，主要

用于科学计算。

-科学计算

•用二进制的0和1表示数据和程序，一些计算

机配置了汇编语言和子程序库，后期高级语

-信息处理

言FORTRAN初露头角。

-第二代计算机(1959—1964)

—实时系统

•主要特征是采用晶体管元件

・第一台晶体管的计算机是CDC公司制造的

-计算机辅助

1604机器

-一般是为了某种特殊用途而将高性能的计

-网络与通信

算机系统、输入/输出设备与专用软件结合

在一起的系统

-人工智能

•需要说明的是，它不是网络中所指的“工作

站”

-数字娱乐

-微型计算机（简称微机，个人计算机）

•是随着大规模集成电路的发展而发展起来

的

1.4.3计算机的类型•它以微处理器为核心。

•微型计算机又分为以下几类：

•有关计算机的类型有多种不同的分类方法，它们是

-台式机

从不同的角度来考虑的。-笔记本电脑

-掌上电脑

按计算机是否专用来进行分类，分为：

・-嵌入式计算机

-专用计算机-单板机和单片机

-通用计算机。•我们现在使用的计算机一般都是通用数字

微型计算机

・根据处理的信号不同，主要分为：

【本章小结】

-数字计算机通过本章学习，应理解和掌握：

-模拟计算机。1.数据和信息的概念。

2.模拟信号与数字信号的概念。

・根据计算机的性能，主要分为：

3.信息的表现形式。

-巨型计算机4.信息技术和信息社会的概念。

-大中型计算机5.信息素养的概念。

-小型计算机6.电子计算机的发展史。

-巨型计算机7.电子计算机的特点、用途和分类。

•一般是指其运算速度在每秒数万亿次以上

的计算机第2章

•不仅速度最快，而且存储容量也是最大信息的表示与数字化

•具有并发处理能力本章要点