第2章现代信息技术上课讲义.docx
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第2章现代信息技术上课讲义
第2章现代信息技术
⏹2.1现代信息技术的发展
⏹2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹2.3现代信息技术处理内容的阶段性特征
⏹2.4现代信息技术应用指导思想的阶段性特征
信息技术（InformationTechnology，简称IT），是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。
一切与信息的获取，加工，表达，交流，管理和评价等有关的技术都可以称之为信息技术。
它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。
它也常被称为信息和通信技术（InformationandCommunicationsTechnology,ICT）。
主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。
第2章现代信息技术
⏹本章重点
⏹现代信息技术的定义
⏹电子数字计算机的发展历程和基本结构
⏹现代信息技术发展的阶段性特征
⏹现代信息技术处理内容和重点的演变和阶段性特征
⏹应用现代信息技术的指导思想的演变和阶段性特征
2.1现代信息技术的发展
⏹2.1.1“信息技术”概念的形成
⏹信息技术的定义
⏹基于计算机和微电子技术的，与信息的生产、处理、存储、通信、交换、传播和利用相关的各种技术
⏹信息技术主要构成
⏹微电子技术、计算机技术、电子通信技术以及软件技术
2.1现代信息技术的发展
⏹2.1.2电子数字计算机的发明
⏹电子数字计算机的发展历程
⏹1642年，法国数学家帕斯卡（BlaisePascal）
发明了世界上第一台机械计算机
⏹1700年前后，德国数学家莱布尼茨（GottfriedLeibniz）提出了二进制数的运算法则
2.1现代信息技术的发展
⏹1848年，英国数学家布尔（GeorgeBoole）创立了二进制代数学
⏹1906年，美国人佛瑞斯特（LeeDeForest）发明了电子管
⏹1936年，英国数学家图灵（AlanM.Turing）提出了一种抽象计算模型
⏹1937年，申农（ClaudeShannon）开创了二进制电子电路设计和逻辑门的应用
2.1现代信息技术的发展
⏹1941年，世界上第一台电子计算机，即阿塔纳索夫·贝瑞计算机终于诞生
⏹还不是现代意义上的电子数字计算机
⏹1946年，世界上第一台电子数字计算机依尼亚克（ENIAC）开始运行
⏹存在两个重大的缺点：
一是没有存储器；二是采用布线连接进行程序的控制
2.1现代信息技术的发展
⏹1945年，冯·诺依曼和他的同事们发表了著名的“存储程序通用电子计算机方案——EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer）”
⏹奠定了现代电子数字计算机体系结构的基础，开启了通用电子数字计算机的时代
⏹冯·诺依曼也因此被称为
“计算机之父”
冯.诺依曼结构处理器具有以下几个特点：
1：
必须有一个存储器；2：
必须有一个控制器；3：
必须有一个运算器，用于完成算术运算和逻辑运算；4：
必须有输入设备和输出设备，用于进行人机通信。
:
另外，程序和数据统一存储并在程序控制下自动工作
功能
⏹根据冯·诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：
⏹把需要的程序和数据送至计算机中。
⏹必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。
⏹能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。
⏹能够按照要求将处理结果输出给用户。
⏹为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件，
⏹包括：
⏹输入数据和程序的输入设备；
⏹记忆程序和数据的存储器；
⏹完成数据加工处理的运算器；
⏹控制程序执行的控制器；
⏹输出处理结果的输出设备。
2.1现代信息技术的发展
⏹电子数字计算机的冯·诺依曼体系结构
2.1现代信息技术的发展
⏹2.1.3描述现代信息技术发展的四大定律
⏹摩尔定律
⏹计算机芯片的性能每两年增加一倍，而制造成本也会相应减少
⏹英特尔公司创建人之一摩尔提出
2.1现代信息技术的发展
⏹摩尔定律
摩尔定律（Moore’s Law）：
微处理器的速度每18个月翻一番。
美国人高登•摩尔提出摩尔定律，即微处理器的速度每18个月翻一翻。
这意味着同等价位的微处理器速度会变得越来越快，同等速度的微处理器会变得越来越便宜。
作为迄今为止半导体发展史上意义最深远的摩尔定律，集成电路数十年的发展历程, 令人信服地证实了它的正确性。
它并不是严格的物理定律，而是基于一种几乎不可思议的技术进步现象所做出的总结。
在过去10年中，摩尔定律所描述的技术进步不断冲击着计算机工业：
晶体管越做越小, 芯片性能越来越高，计算能力呈指数增长, 生产成本和使用费用不断降低。
世界半导体工业界预测，这种进步至少仍将持续10到15年。
面对现有的晶体管模式及技术已经临近极限，借助芯片
2.1现代信息技术的发展
⏹贝尔定律
⏹如果保持计算能力不变，微处理器的价格和体积每18个月减小一半
第二定律“贝尔定律”（Bell’s Law）：
微处理器的价格和体积每１８个月减小一倍
两大定律互相补充，前者断定微处理器的速度会每１８个月翻一倍，而后者则认为如果保持计算能力不变，微处理器的价格和体积每１８个月减小一倍，这就意味着同等价位的微处理器的速度会越变越快，而同等速度的微处理器则会越来越便宜。
2.1现代信息技术的发展
⏹吉尔德定律
⏹1996年，吉尔德预言未来的25年内：
⏹带宽的增长速度比计算能力，即计算机中央处理器（CPU）的运算能力，增长的速度至少要快3倍
⏹全球主干网的带宽每6个月增长一倍
第三定律：
吉尔德定律”（Gilder’s Law）：
在未来25年，主干网的带宽每6个月增长一倍，其增长速度是摩尔定律预测的CPU增长速度的3倍。
吉尔德定律是数字时代三大思想家之一的乔治•吉尔德先生提出的，在大学期间，他师从于享利•基辛格博士。
根据吉尔德的观点，在可预见的将来，总有一天，人人可以免费上网。
他认为正如20世纪70年代昂贵的晶体管，在现如今变得如此便宜一样，主干网如今还是稀缺资源的网络带宽,有朝一日会变得足够充裕，那时上网的代价也会大幅下降。
随着带宽的增加，将会有更多的设备以有线或无线的方式上网，这些设备本身并没有什么智能，但大量这样的“傻瓜”设备通过网络连接在一起时，其威力将会变得很大，就像利用便宜的晶体管可以制造出价格昂贵的高档电脑一样，只要将廉价的网络带宽资源充分利用起来，也会给人们带来巨额的回报，他同时认为，其实从根本上讲，无论何种资源都无法和人的头脑相比，人类智慧才是未来社会中真正的稀缺资源。
2.1现代信息技术的发展
⏹梅特卡夫定律
⏹网络的价值与网络结点数量的平方成正比
⏹在网络时代，“网以多为贵”，上网的人越多，拥有用户群体越大，共享程度越高，产生的效益就越多，网络的价值越能够得到最大程度的体现
第四定律：
麦特卡尔夫定律（Metcalfe’s Law）：
网络的价值同网络用户数量的平方成正比。
也就是说，N个联结创造出N*N的效益。
该定律的提出者为以太网的发明人鲍勃•麦特卡尔夫。
举例来说，电话是一个人打给另一个人，信息是从一个端口到另一个端口，得到的效益是1，一个电视节目N个人同时收看，信息是从一个端口到N个端口, 得到的效益是N；而在网上，每一个人都能够连接到N个人，N个人能看到N个人的信息，所以信息的传送效益是N的平方。
上网的人数越多，产生的效益越多。
按照摩尔定律和吉尔德定律，未来的计算机成本将会持续回落，而网络将呈指数级发展；随着网络用户数量迅速膨胀到数以亿计，网络的价值越发不可估量，这又与麦特卡尔夫定律不谋而合
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹2.2.1主机阶段
⏹第一代的电子计算机
⏹使用真空电子管和磁鼓储存数据
⏹操作指令为特定任务而编制
⏹不同的机器则有各自不同的机器语言
⏹不仅功能受到限制，而且速度也很慢
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
世界上第一台电子计算机其实是ABC（Atanasoff-BerryComputer,阿塔纳索夫-贝瑞计算机），ENIAC是第二台。
之前很多纪录声称第一台电子计算机叫ENIAC（电子数字积分计算机的简称，英文全称为ElectronicNumericalIntegratorAndComputer），事实上它是世界上第一台电子多用途计算机，它于1946年2月14日在美国宣告诞生。
承担开发任务的“莫尔小组”由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成。
总工程师埃克特在当时年仅26岁。
ENIAC长30.48米，宽1米，高2.4米，占地面积约170平方米，30个操作台，重达30英吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。
它包含了17,468根真空管7,200根水晶二极管，1,500个中转，70,000个电阻器，10,000个电容器，1500个继电器，6000多个开关，每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹第二代的电子计算机
⏹以大量使用晶体管和磁芯存储器为主要特征
⏹印刷电路、打印机、磁带、磁盘、内存储器等开始在计算机中使用
⏹计算机体积更小、速度更快、功耗更低，而且性能更稳定
⏹程序语言出现，使用操作系统
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹基尔比发明的世界上第一快集成电路
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹第三代的电子计算机
⏹采用中、小规模集成电路
⏹1964年开始出现，60年代末进入大量生产
⏹机种多样化、系列化，外部设备品种繁多，并开始与通信设备相结合而发展为由多机组成的计算机网
⏹运算速度每秒几百万次，甚至更高
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹第四代的电子计算机
⏹1971年微处理器发明以后，极大规模集成电路和微处理器被用于计算机之中，成为第四代计算机的主要特征
⏹20世纪70年代中期，小型机（minicomputer）问世，为个人计算机的问世开启了先河
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹第五代的电子计算机
⏹具有人工智能的计算机
⏹主要目标包括：
知识处理，大规模数据库和知识库处理，高性能工作站，分布式计算，以及超级计算机
⏹个人计算机（PC）的成功问世，令计算机的发展模式和发展方向已经发生重大的转变
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹2.2.2微机加局域网阶段
⏹世界上第一台微处理器Intel4004
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹第一台供个人使用的个人计算机
⏹1974年英特尔公司推出8080微处理器之后，1975年就诞生了以该芯片为CPU的“牵牛星（Altair）”计算机
⏹IBM5150个人计算机
⏹使用8088微处理器，在微软公司的磁盘操作系统MS-DOS上运行
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹1981年IBM公司推出的IBM5150个人计算机
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹1982年，80286微处理器问世
⏹1985年，第一种32位微处理器80386问世。
⏹1989年，80486芯片问世
⏹2000年，奔腾4处理器问世
⏹1977年，Datapoint公司于首先推出了ARC系统，成为全球第一个商用局域网
⏹1979年，以太网确定为局域网的标准
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹2.2.3互联网阶段（网络计算阶段）
⏹ARPANET（ARPA网）
⏹1969年，由美国国防部研究计划署（ARPA）研发
⏹初衷是在核战争的条件下，保证联网的计算机可以经由不同的路由继续保持数据通信
⏹“互联网之父”——瑟夫及其研发小组
1969年11月，美国国防部高级研究计划管理局（ARPA全称：
AdvancedResearchProjectsAgency）开始建立一个命名为ARPAnet的网络，但是只有4个结点，分布在洛杉矶的加利福尼亚州大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他州大学四所大学的4台大型计算机。
选择这四个结点的一个因素是考虑到不同类型主机联网的兼容性。
对arparnet发展具有重要意义的是它利用了无限分组交换网与卫星通信网。
通过专门的接口信号处理机（IMP）和专门的通信线路，相互连接把美国的几个军事及研究用电脑主机联接起来。
起初是为了便于这些学校之间互相共享资源而开发的。
ARPANET采用了包交换机制。
当初，ARPAnet只联结4台主机，从军事要求上是置于美国国防部高级机密的保护之下，从技术上它还不具备向外推广的条件。
最初，ARPAnet主要是用于军事研究目的，它主要是基于这样的指导思想：
网络必须经受得住故障的考验而维持正常的工作，一旦发生战争，当网络的某一部分因遭受攻击而失去工作能力时，网络的其他部分应能维持正常的通信工作。
ARPAnet在技术上的另一个重大贡献是TCP/IP协议簇的开发和利用。
作为Internet的早期骨干网，ARPAnet的试验并奠定了Internet存在和发展的基础，较好地解决了异种机网络互联的一系列理论和技术问题。
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹20世纪70年代初，许多国家希望加入ARPA网
⏹1983年，ARPA网开始向公众开放
⏹1984年分成为两个部分，即面向研究活动的ARPA网（交由美国国家科学基金管理）和用于军事运作活动的国防数据网（DDN）
⏹20世纪90年代初期，ARPA网开始变得热门起来
到了1975年，arpanet已经连入了100多台主机，并结束了网络试验阶段，移交美国国防部国防通信局正式运行。
在总结第一阶段建网实践经验的基础上，研究人员开始了第二代网络协议的设计工作。
这个阶段的重点是网络互联问题，网络互连技术研究的深入导致了TCP/IP协议（中译名为传输控制协议/因特网互联协议）的出现与发展。
到1979年，越来越多的研究人员投入到了tcp/Ip协议的研究与开发之中。
在1980年前后，arpanet所有的主机都转向tcp/IP协议。
到1983年1月，arpanet向tcp/ip的转换全部结束。
同时，美国国防部国防通信局将arpanet分为两个独立的部分，一部分仍叫arpanet，用于进一步的研究工作；另一部分稍大一些，成为著名的MILNET，用于军方的非机密通信。
1983年，ARPA和美国国防部通信局研制成功了用于异构网络的TCP/IP协议，美国加利福尼亚伯克莱分校把该协议作为其BSDUNIX（是加州大学伯克利分校软件组作的操作系统）的一部分，使得该协议得以在社会上流行起来，从而诞生了真正的Internet（互联网）。
该年，ARPAnet分裂为两部分，ARPAnet和纯军事用的MILNET。
同时，局域网和广域网的产生和逢勃发展对Internet的进一步发展起了重要的作用。
其中最引人注目的是美国国家科学基金会NSF（NationalScienceFoundation）建立的NSFnet。
NSF在全美国建立了按地区划分的计算机广域网并将这些地区网络和超级计算机中心互联起来。
NFSnet于1990年6月彻底取代了ARPAnet而成为Internet的主干网。
1986年，美国国家科学基金会（NationalScienceFoundation，NSF）利用ARPAnet发展出来的IP的通讯，在5个科研教育服务超级电脑中心的基础上建立了NSFnet广域网。
由于美国国家科学基金会的鼓励和资助，很多大学、政府资助的研究机构甚至私营的研究机构纷纷把自己的局域网并入NSFnet中。
那时，ARPAnet的军用部分已脱离母网，建立自己的网络--Milnet。
ARPAnet--网络之父，逐步被NSFnet所替代。
到1990年，ARPAnet已退出了历史舞台。
如今，NSFnet已成为Internet的重要骨干网之一。
2.2现代信息技术发展的阶段性特征
⏹WWW（WorldWideWeb——万维网）
⏹伯纳斯·李在1990年编写了一个叫WWW的程序，利用超文本标识语言（HTML）发展了一种对数据进行编码的标准系统
⏹安德逊开发了全球第一个采用图形用户接口的网络浏览器（web-browser）
2.3现代信息技术处理内容的阶段性特征
⏹2.3.1数据管理
⏹数据管理的主要内容
⏹数据的采集，数据的存储（数据库管理）和分析计算，以及数据的检索和利用等等
⏹计算机系统的这种数据处理和管理功能一直延续到今天
2.3现代信息技术处理内容的阶段性特征
⏹2.3.2信息管理
⏹戴维斯（GordonDavis）于1967年在美国明尼苏达大学首创了第一个管理信息系统研究中心
⏹20世纪60和70年代，在发达国家的企业和政府中，管理信息系统取得了快速的发展和广泛的应用
2.3现代信息技术处理内容的阶段性特征
⏹2.3.3知识管理
⏹是信息管理的一个高级阶段，可以更有效地提供决策支持，帮助企业或集团抓住机遇
⏹最终目的是促进知识资源的开发
2.4现代信息技术应用指导思想的阶段性特征
⏹2.4.1计算机化
⏹在生产和管理的过程中尽可能地使用计算机，以达到提高工作效率和管理水平的目的
⏹20世纪80年代以前的指导思想
2.4现代信息技术应用指导思想的阶段性特征
⏹2.4.2业务流程再造
⏹对原有的业务流程进行重新设计，使其更精简、更有效、更合理，更能充分发挥现代信息技术的潜力
⏹在20世纪80年代后期、90年代初中期盛行一时
2.4现代信息技术应用指导思想的阶段性特征
⏹2.4.3机构改造
⏹利用包括互联网技术在内的信息技术对现有的、工业时代的组织形态和结构进行信息化的机构改造，使其能够适应于信息时代的要求
⏹政府改造（TransformationofGovernment）
思考题
⏹结合你在日常生活中所使用或者接触过的，与信息的接收、处理、传播相关的技术或设备，试各举出5个例子，说明哪些属于现代信息技术的范畴，哪些属于传统信息技术的范畴。
⏹选择几个不同的行业或生活中的不同领域，就其中信息技术的应用和影响，举例说明信息技术是一门通用技术。
⏹试说明什么是电子数字计算机和现代信息技术中的核心技术，为什么？
思考题
⏹试列举并说明影响电子数字计算机发明和发展进程的关键性科学技术发明或创新，并指出第一代至第四代电子数字计算机的主要特征。
⏹试举岀几个你所知道的数据处理系统、管理信息系统和决策支持系统的例子。
⏹根据你个人的观察或经验，试举出信息技术应用中属于“计算机化”和“业务流程再造”的例子。
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