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发布时间:2020-09-15 01:33:17

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作者:季超群,余卫中

出版社:浙江大学出版社

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信息技术.第1册

信息技术.第1册试读:

编者的话

根据国家教育部2000年11月印发的《中小学信息技术课程指导纲要(试行)》的精神,我们组织从事中学信息技术教学有丰富教学经验的老师、教学骨干、教研员编写了《初中信息技术》这套教材。

本套教材根据国家教育部《中小学信息技术课程指导纲要(试行)》的教学目标和内容,从实际情况出发,以培养学生的能力、提高素质为目的,让学生掌握信息学的基础知识和一些基本操作技能。在内容编排和语言运用上符合初中学生的年龄特点,用浅显易懂的语言,配以直观的图片,力图通过激发初中学生对信息技术的兴趣达到认识电脑、学习信息技术的目的。本套教材分为二册,以Windows 98为教学平台,把计算机基础知识的学习和介绍计算机实用的应用技术相结合,循序渐进。在课程设计上,根据课程整合的理念,以任务驱动的方式,通过解决其他学科或感兴趣的问题,引导学生动手实践。全书整体结构清晰,易懂,方便自学,每节开始就安排了“学习目标”和“学习任务”,使读者对本节知识的要求一目了然,书中的“试一试”、“开动脑筋”、“练习天地”,供学生课堂或课后练习,可操作性强。为了满足不同层次学生学习的需要,还收录了一些相关的阅读材料,以开拓学生的视野。本书可作为初中学校的信息技术课教材和各类职业学(技)校的非计算机专业的培训教材,亦可以作为广大计算机爱好者入门的自学用书。

参加教材编写的人员有:余卫中、范红鹰、钱华斌、顾台平、王峰、邹志英、周俊霞、姜松刚、徐孟飞、方达科、张珊英,全文由季超群、余卫中、范红鹰老师统稿和最后审定。在编写过程中,徐寅波、王荣明两位专家提出了宝贵的意见,在此表示感谢。

鉴于编者水平有限,时间仓促,疏漏、不当之处在所难免,敬请广大读者批评、指正。《初中信息技术》编委会2004年5月《初中信息技术》编委会

顾  问 余水宝 王基一

主  编 季超群 余卫中

副 主 编 范红鹰

编  委 钱华斌 顾台平 邹志英 周俊霞

    王峰姜 松刚徐 孟 飞 方达科

    张珊英 胡 彦 余明春 刘盛昱

    葛喜潭 叶 展

第一章 信息技术基础

计算机技术是20世纪最伟大的发明之一,它对于我们的生活产生了极其深远的影响,使人类进入了崭新的“数字化”时代,它正在改变并继续改变着我们的学习、工作和生活方式。

第一节 漫步信息社会

学习目标

·理解信息的含义以及信息技术的发展

·了解信息处理过程

·了解信息处理技术及信息技术的应用

知识浏览

一、信息的含义

我们生活在一个充满信息的世界里。学校的铃声传递了上课下课的信息;报纸上的新闻、电视节目中的广告、厨房飘来的香味等都是信息。那么什么是信息?信息的英文是Information,原义为通知与消息,这里是指声音、文字、图像、动画等消息中所包含的实际内容。

信息需要传播,发布信息与接受信息的过程就是信息的传播。我们说话、写文章、做事情就是在发布信息,我们听别人讲话、看别人写的文章、了解别人所从事的工作就是在接受信息。声音、文字、图像等都是信息传播的载体。

二、信息技术的发展

1.信息革命

人类在认识世界、改造世界的过程中,认识了信息、利用了信息,并且发展了信息。加工处理信息的工具与手段的每一次变革,都使人类利用信息的过程和效果有了质的飞跃,产生了信息革命。人类迄今为止,共经历了六次巨大的信息革命。

第一次信息革命是指语言的形成。这次革命最终使人与动物彻底区别和分离开来,完成了从动物到人的提升和根本性转变,揭开了人类文明的序幕。

第二次信息革命是文字的创造(如图1-1)。这是一次语言文字化的革命过程,是信息由声音传播转变为物质传播的过程,是一次信息载体和传播手段的重要革命。

第三次信息革命是造纸、印刷术的发明应用(如图1-2),它对科学技术的推广、文化教育的进步、社会事业的发展产生了极其深远的影响,为人类近代文明奠定了基础。图1-1 甲骨文和古代竹简图1-2 我国古代雕版印刷作坊

第四次信息革命是电话、电报的发明应用(如图1-3、图1-4所示)。电报、电话的发明和应用超越了空间、缩短了距离,极大地缩短了信息传播的时间,使信息传播手段发生了根本性变革,是信息由物质传播转化为电传播的过程。图1-3 电话图1-4 电报机

第五次信息革命是微电子技术(电子计算机)与现代通讯技术的应用和发展,这是人类信息传播和处理手段的又一次深刻而广泛的革命(如图1-5所示)。它同时包括了信息传播手段与信息处理手段在内的人类历史上影响更加深远、更加伟大的信息革命,使信息革命向智能化方向发展迈出的第一步。图1-5 卫星

第六次信息革命是以电子计算机技术为主导的高度综合现代高科技的信息革命,即信息高速公路。电子计算机的联网设施并不等于信息高速公路,信息高速公路是建立在电子计算机技术、现代通讯技术等高科技基础上的、立体的、广域的、交互的、数字化的、高智能化的多媒体信息网络系统。

六次信息革命与科技、社会紧密联系在一起。信息时代给社会带来了严峻的挑战,最主要最根本的是加速了科学技术的产品化、商品化,最直接的是信息企业家成为传统企业的新成员。在本世纪,信息企业注入工业社会,必将主宰信息时代的社会和经济部门,这已成为历史的必然。

开动脑筋

·六次信息革命的特点分别是什么?

2.信息处理过程

信息是人类社会赖以生存和发展的一大资源,但现实世界中存在的各种信息必须经过适当的加工处理后才能变成有价值的资源。比如同学们做数学练习时,看清问题的过程就是信息的输入,审题的过程就是对信息的加工处理,写出答案的过程是信息的输出。信息的处理过程主要包括信息的采集、输入、传输、加工处理和输出等(如图1-6所示)。图1-6 信息的处理过程

3.模拟技术与数字技术

到目前为此,人类信息处理技术取得了很大的成就,它主要包括模拟技术与数字技术两大类。模拟技术一般是指用电压、电流等连续变化着的物理量来表示相应的不断变化的实际信息。模拟技术易受环境变化、元器件老化等影响使信息失真、损坏。

数字技术是指把信息编写成以0或1表示的二进制代码进行存储,或通过与0、1相对应的表示高、低电平的电波进行传送,因此传送过程中信息受外界的影响较小,信息的复现度较高。随着社会的进步和科学的发展,数字技术将逐渐取代模拟技术。

三、信息技术的应用

从人类的信息革命中可以发现,除第一次信息革命外,其他的信息革命都是因为信息技术的发展带来的。信息技术是20世纪发展最迅速的一种技术,英文全名为Information Technology,简称IT,主要是指人们获取、存储、传递、处理信息的各种技术,它包括传感技术、计算机技术、通讯技术等。

目前,传感技术已经发展了一大批敏感元件,除了普通的照相机能够收集可见光波的信息之外,现在已经有了更为先进的敏感元件,帮助人们获取那些人眼看不到的重要信息,从而延长和扩展人类收集信息的功能。

作为信息技术核心的计算机技术同样取得了飞速的发展。电子出版系统的应用改变了传统的印刷、出版业;计算机文字处理系统的应用使作家改变了原来的写作方式,称作“换笔”革命;出现了电子图书这样的新一代电子出版物;多媒体技术的发展使音乐创作、动画制作等成为普通人可以涉足的领域。

通讯技术的发展速度之快是惊人的。从传统的电话、电报、收音机、电视,到如今的手机、传真、卫星通讯等,这些新的、人人可用的现代通讯方式使数据和信息的传递效率得到很大的提高,从而使过去必须由专业的电信部门来完成的工作,现在可由行政、业务部门办公室的工作人员直接方便地完成。通讯技术已成为办公自动化的支撑技术。

第二节 信息技术的发展趋势

学习目标

·了解计算机的诞生及其发展史

·了解计算机的分类与发展趋势

·了解计算机的特点

·了解计算机在日常生活中的应用

一、计算机的诞生与发展

1.第一台电子计算机的诞生世界上第一台电子计算机于1946年在美国宾夕法尼亚大学研制成功,取名为ENIAC,中文译名为“埃尼阿克”(如图1-7所示)。ENIAC采用电子管为基本元件,是真正能自动运行的计算机。它使用了18000多只电子管,占地170平方米,重达30吨,耗电140千瓦,运算速度每秒5000次,是一个既昂贵又耗电的“庞然大物”。尽管ENIAC存在不少弱点,但它的问世具有划时代的意义。图1-7 科学家在操作“埃尼阿克”

2.计算机的发展

从第一台电子计算机诞生到现在,计算机已

经历了半个多世纪的发展历程。我们根据计算机所采用的主要物理器件,将计算机的发展划分成几个阶段,一个阶段称为一代。图1-8 电子管图1-9 晶体管图1-10 集成电路

第一代从1946年到1957年,称为“电子管计算机时代”,其主要元件使用的是电子管(如图1-8所示)。这一代计算机主要用于科学研究和工程计算。

第二代从1958年到1964年,由于在计算机中采用了比电子管更先进的晶体管(如图1-9所示),所以我们将这段时期称为“晶体管计算机时代”。计算机软件中开始出现高级语言和操作系统。这一代计算机主要应用于商业、大学教学和政府机关。

第三代从1965年到1970年,这段时期的计算机元件主要采用中小规模集成电路(如图1-10所示),被称为“中小规模集成电路计算机时代”。这一代计算机的特点是体积更小、成本更低、可靠性更高、计算速度更快。

第四代从1971年到现在,计算机中的主要元件采用大规模和超大规模集成电路,被称为“大规模和超大规模集成电路计算机时代”。1975年,美国IBM公司推出了个人计算机——PC(Personal Computer)机。从此,人们对计算机不再陌生,计算机开始深入到人类生活的各个方面。

自从1946年第一台计算机诞生以来,计算机经历了巨大的变化,其性能也有了极大的提高。计算机按其功能和规模大小可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和便携机,按计算机用途可分为通用机和专用机。

到目前为止,计算机的发展出现了更加多元化的局面。一方面,人们为了普及计算机,使计算机不断趋于微型化、多功能化(如图1-11所示);另一方面,由于军事、科技的需要,计算机又朝着巨型化的方向发展(如图1-12所示)。目前,计算机的发展趋势表现为:巨型化、微型化、网络化、多媒体化和智能化。图1-11 掌上电脑图1-12 中国“银河”亿次巨型计算机

二、计算机的特点

计算机作为一种通用的智能工具,具有以下一些主要特点:

1.运算速度快

现在,一般计算机的运算速度是每秒几十万次到几百万次。目前,运行速度最快的计算机每秒钟能进行数千亿次的运算。

2.运算精度高

在科学研究和工程设计中,对计算结果的精度有很高的要求。一般的计算工具只能达到几位有效数字,而计算机对数据的结果精度可达到十几位、几十位有效数字,甚至根据需要可达到任意的精度。

3.具有“记忆”和逻辑判断的能力

计算机的存储设备可以把原始数据、中间结果、计算结果、程序等信息存储起来,存储能力取决于存储设备的容量。计算机还具有逻辑判断能力,并能根据判断的结果自动决定以后执行的命令。

4.具有自动控制能力

由于程序和数据存储在计算机中,一旦向计算机发出运行指令,计算机就能在程序的控制下、按事先规定的步骤一步一步执行,直到完成指定的任务为止。这一切都是计算机自动完成的,不需要人工干预。

三、计算机在日常生活中的应用

随着计算机技术的不断发展,计算机的应用领域越来越广泛,应用水平也越来越高,已经渗透到各行各业,改变着人们传统的工作、学习和生活方式,推动着人类社会的不断发展。

1.数值计算

数值计算一般是指用于完成科学研究和工程技术中遇到的数学问题的计算,通过计算机可以解决人工无法解决的复杂计算问题。50多年来,一些现代尖端科学技术中的复杂计算,都是依靠计算机来完成的,如卫星轨迹计算、气象预报等。

2.数据处理

数据处理也称为非数值处理或事务处理,是对大量信息进行存储、加工、分类、统计、查询及报表等操作。一般来说,数值计算的数据量不大,但计算过程比较复杂,而数据处理数据量很大,但计算方法较简单。

3.过程控制

过程控制也称实时控制,是指计算机用于科学技术、军事领域、工业、农业等各个领域的过程控制(如图1-13所示)。无人驾驶飞机、导弹、人造卫星和宇宙飞船的制造都是过程控制的实际应用。

4.计算机辅助系统

计算机辅助系统是指能够部分或全部代替人完成各项工作(如设计、制造及教学等)的计算机应用系统,目前主要包括计算机辅助教学(CAI)、计算机辅助设计(CAD)等。CAI是指利用计算机来辅助教学工作,以计算机作为教学媒体,综合运用文字、图形、声音等信息,辅助各学科的课堂教学,为学生提供一个良好的学习环境。CAD是指利用计算机来辅助设计工作,是近年来迅速发展的一个新领域。利用CAD技术可以设计出各种方案,能够提高设计工作的自动化程度,缩短设计周期,并达到最佳的设计效果。目前,CAD已广泛地应用于机械、电子、建筑、航空、服装、化工等行业,成为计算机应用最活跃的领域之一。

5.多媒体技术

多媒体技术是把数字、文字、声音、图形、图像和动画等多种媒体有机组合起来,利用计算机、通讯和广播电视技术,使它们建立起逻辑联系,并能进行加工处理的技术(如图1-14所示)。目前多媒体计算机技术的应用领域正在不断拓宽,除了知识学习、电子图书、商业及家庭应用外,在远程医疗、视频会议中都得到了极大的推广。

6.人工智能和网络通讯

人工智能是研究解释和模拟人类智能、智能行为及其规律的一门学科(如图1-15所示)。网络通讯是计算机技术与通讯技术结合的产物,计算机网络技术是将处在不同地理位置的计算机用通讯线路连接起来,配以相应的软件,达到资源共享的目的。图1-13 过程控制实验装置图1-14 多媒体教学软件图1-15 人工智能机器狗

第三节 认识计算机

学习目标

·掌握计算机的组成以及计算机的基本结构

·掌握中央处理器的组成

·掌握计算机信息的存储容量换算关系、存储器的分类及其特点

·了解常见的输入、输出设备

·了解计算机系统软件和应用软件

当我们走入机房时,看到的显示器、键盘、鼠标、主机这些实实在在的物体都是计算机的硬件设备。而计算机的运行需要依靠硬件和相应的软件才能完成。硬件是计算机系统运行的物质基础,软件则是计算机系统的灵魂,一个完整的计算机系统通常由硬件系统和软件系统两大部分组成。

一、计算机的基本结构

目前电子计算机的硬件结构都属于冯·诺依曼(如图1-16所示)结构,其基本特点是程序和数据统一存储并在程序控制下自动工作。这种结构的硬件系统由五个基本部分组成:运算器、控制器、存储器、输入和输出设备(如图1-17所示)。这五个部分各尽其职、协调工作。图1-16 冯·诺依曼图1-17 冯·诺依曼硬件结构图

1.计算机的指挥中心——中央处理器

中央处理器(简称CPU)由运算器和控制器组成,是硬件系统的核心,是计算机实际进行信息加工处理的装置。运算器又名“算术逻辑单元”,它是实现各种算术运算和逻辑运算的实际执行部件。而控制器是计算机的指挥部,是统一指挥和控制计算机各部件协调工作的部件。

中央处理器的型号、时钟频率及处理字长,大致能决定计算机的性能。目前主流CPU型号为Intel(英特尔)的奔腾、赛扬,AMD(超微)处理器等,从CPU的时钟频率来看,由原来只有200kHz,发展到现在的3.2GHz(如图1-18所示)。图1-18 各种型号的CPU

CPU的时钟频率:通常称为主频,是指CPU运算时的工作频率。一般说来,主频越高,CPU的速度就越快,整机的性能就越高。

CPU的字长:是指CPU一次能同时处理的二进制数据的位数。如字长8位的CPU一次能同时处理8位的二进制数据。目前主流CPU是32位字长的CPU。

2.计算机中的信息存储

计算机系统的一个重要特点是具有极强的“记忆”能力,存储器是计算机的记忆或暂存装置,用于存储各种数据以及指挥计算机运行的各种程序。将信息存入存储器的过程称为“写”,而将信息从存储器中取出的过程称为“读”。

存储器按功能可分为内存储器(简称内存)和外存储器(简称外存)两大类。其中内存(如图1-19所示)是计算机中主要的工作存储器,用于存放当前正在运行的程序与数据。而外存则用于存放那些暂时不处理的信息。当计算机要执行程序和处理数据时,必须把外存中的信息送入内存中才能处理,即计算机通过外存与内存不断交换数据的方式调用外存中的信息。图1-19 内存条

内存储器按其读写方式的不同可分为随机存储器(简称RAM)和只读存储器(简称ROM)两种。常说的内存容量指的就是RAM的容量。RAM特点是允许用户随时对其进行读写操作,但是断电后存储的信息立即消失。由于计算机电源切断后RAM中的信息会丢失,因此计算机处理好的、需保存的信息必须保存到外存中。ROM只能读出所存储的信息,存储的信息内容是由厂家一次性写入的,并永久保存下来,用户不能再写入新的信息。内存具有体积小,存取速度快的优点,但其容量不大,价格较贵。目前常见的RAM大小为256MB和512MB。

常见的外存有软盘、硬盘、光盘等,它们必须通过驱动器实现对信息的读写。外存的价格较为便宜,容量大,存取速度较慢。

软盘(如图1-20所示),其主要部分是由磁性材料做成。软盘需要插入软盘驱动器才能进行读写操作,目前常用的是3.5英寸软盘,其容量是1.44MB,容量小且存取速度很慢。

硬盘(如图1-21所示),通常容量很大且存取速度快,是计算机系统中最主要的外存设备。目前硬盘容量有40GB、80GB等。

光盘(如图1-22所示),它是一种利用激光写入和读出的存储器,其特点是读取速度较快,容量大,且能永久保存信息。目前常用的光盘属于只读存储器(CD-ROM),容量一般为650MB。图1-20 软盘图1-21 硬盘图1-22 光盘

随着多媒体技术的日益成熟,人们开始寻求新的、容量更大并且移动方便的存储器,因此新型的移动存储设备应运而生,如USB移动硬盘、优盘、记忆棒(MS卡)等等,这些移动存储设备一般都基于闪存介质和USB接口,容量为16MB到80GB不等。

闪存(也称优盘)是由半导体存储芯片组成的一种外存储器(如图1-23所示)。因其体积小、功耗低等优点被广泛用于如计算机、数码相机、移动电话等产品中。图1-23 优盘

USB是一种支持热插拔的新型接口技术,现在常见的优盘、数码相机都是支持USB的。

存储器由记忆单元组成,每个记忆单元可表示二进制数中的“0”或“1”,每一个二进制数码“0”或“1”所占的位称之为位(bit,又称比特),是存储器中存储信息的最小单位。8位二进制信息称为一个字节(Byte),字节是存储器中存储信息的最基本单位。存储器中存储单元的总量叫存储容量,其单位用字节B(Byte)表示,存储器的容量一般很大,因此常用kB、MB、GB、TB表示,它们之间的换算关系是:

1kB=1024B

%%%1MB=1024kB

1GB=1024MB

1TB=1024GB

3.输入设备和输出设备

输入设备是计算机用来接收外界信息的设备。最常见的输入设备当然就是键盘和鼠标了,另外还有众多的数字化输入设备,如光笔、扫描仪可用来输入字符和图像;话筒可用来输入音频信息;数码相机和数码摄像机可向计算机输入图像和视频信息等(如图1-24所示)。

输出设备的功能与上面所介绍的“输入设备”相反,它是将计算机处理后的信息或中间结果以某种人们可以识别的形式表示出来。常用的输出设备有显示器、打印机、音箱、绘图仪等。随着数字技术的不断发展,用于输出数字信息的设备不断地被研制出来,如MP3音乐播放器以及目前学校多媒体演示教学的大屏幕投影仪、实物展示台等(如图1-25所示)。图1-24 扫描仪和数码照相机图1-25 打印机和投影仪

二、计算机软件

硬件系统是计算机处理信息的物质基础,但没有软件,硬件等于废铜烂铁一堆,什么事情也干不了。软件是指各种可在计算机上运行的程序及其有关的文档资料。计算机软件一般分为系统软件和应用软件两大类。

1.系统软件

系统软件是指用于计算机内部的管理、维护、控制、运行及计算机程序的翻译、编辑控制和运行等,主要包括操作系统、语言处理程序、数据管理系统、监控管理程序、设备驱动程序等。

操作系统用于管理和维护计算机,使用户能方便地操作计算机,它是每台计算机必备的系统软件。操作系统从字符界面的DOS发展到图形界面的Windows,又涌现了如Netware、Windows NT、Windows2000、Linux等网络操作系统。

计算机语言一般分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。机器语言指二进制语言,这种语言对于机器而言不需要任何翻译,计算机就能识别和运行,但不易记忆、难于修改。高级程序设计语言包括早期适合于数值计算的FORTRAN,到以后比较流行的Basic、Pascal等,以及面向对象的编程语言C++、Visual Basic、Delphi、Power Builder、Java等等。

另外,系统软件还包括诸如监控系统的专用程序、内存管理程序和各种设备驱动程序等。

2.应用软件

应用软件是指专门为了解决某个实际问题而编写的程序。应用软件扩大了计算机的功能,使计算机能更好地为我们服务。应用软件包括办公软件、图像视频等多媒体处理软件、网络应用软件、企事业信息管理软件等等,常见的办公软件如Microsoft公司的Office软件,我国金山公司的WPS文字处理软件等。图像处理软件Photoshop是图像处理与平面设计的最优秀软件之一(如图1-26所示)。另外,学校的学籍管理软件、图书管理软件、教师课件等都属于应用软件。图1-26  Photoshop软件

三、保护知识产权

知识产权是指在各个领域的创作所享有的权利,包括著作权、专利权、商标权。计算机软件知识产权是指计算机软件开发过程中创造出来的智力成果所享有的专有权利。我国从20世纪90年代初开始,为适应改革开放的需要,已初步建立了计算机软件知识产权保护的法律体系,由《著作权法》、《计算机软件保护条例》、《计算机软件著作权登记办法》、《计算机信息系统安全保护条例》等组成。另外,还有一些相关的法律如《专利法》、《商标法》等,也从不同的角度来保护计算机软件知识产权(如图1-27所示)。计算机软件是人类的知识、经验、智慧和创造性劳动的结合体,因此它理所当然应当受到法律的保护。图1-27 软件登记证书中央处理器的发展及厂家介绍

CPU作为计算机中的核心部件,一直以来都被人们所关注。不同型号的CPU决定了计算机的不同性能。CPU从它的诞生至今只有短短的三十几年的时间,但它的每一次变革,都为计算机的发展带来全新的改变。

1.CPU的发展史

1971年,Intel公司的总设计师Hoff成功开发了具有里程碑意义的4位微处理器4004,拉开了Intel技术的CPU发展序幕。

1978年,Intel全新的16位微处理器8086横空出世,开辟了一个Intel新的时代。接着生产出微处理器i8086,数字协处理器i8087,增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算的指令。1982年的Intel80286是16位芯片,这是一个划时代的产品,后来走过了386、486的历程,这时个人计算机的应用从科学计算为主,逐步扩展到了字符处理、数据库处理、声音信号的处理。

1993年,全面超越486的新一代CPU问世,英特尔公司把自己的新一代产品命名为Pentium(奔腾)以区别AMD公司和Cyrix公司的产品。AMD公司和Cyrix公司同时也分别推出了K5和6x86微处理器。

1997年,Intel推出奔腾II处理器,这款新产品集成了Intel MMX媒体增强技术,专门为高效处理视频、音频和图形数据而设计,后来又专门推出了Intel赛扬处理器。1999年春季,Intel推出了奔腾Ⅲ处理器。

2000年11月,奔腾4处理器诞生了(如图1-28所示)。2003年5月,Intel 64位的CPU——“安腾”问世,这款从研制到“诞生”长达7年之久的处理器震撼了整个CPU市场,它昭示了今后CPU的发展方向。图1-28 Intel P4

2.CPU的主要生产厂家

生产X86系列CPU的厂家主要有Intel公司、AMD公司和Cyrix公司,其中Intel公司的CPU在产量、技术上都占主导地位。

AMD公司于1969年在美国加利福尼亚州的硅谷成立,在CPU开发和生产方面仅次于Intel,目前它最先进的CPU是Athlon XP。

Cyrix公司在CPU的开发和生产上始终处于劣势。1999年,Cyrix

的CPU设计部门被我国台湾的VIA(威盛)公司收购,其主要产品MⅡ停止发展,Cyrix公司的MⅡ生产技术以及它与Intel之间的CPU技术专利许可被VIA公司继承。除了Intel、AMD和Cyrix三家公司生产CPU外,还有两个生产X86系列CPU的厂家,它们的产品分别是IDT-Win chip(IDT-C6)和MP6,IDT-C6的生产厂家IDT(Integrated Technology)公司的子公司——Centaur Technology公司也被VIA公司兼并。

软件大王比尔·盖茨(William H.Gates)

比尔·盖茨是Microsoft公司即微软公司主席和首席软件设计师(见图1-29)。微软公司在个人计算机软件和商业计算机软件、服务和互联网技术方面都是全球范围内的领导者。到2002年6月止,微软公司的收入达283.7亿美元,在78个国家和地区开展业务,全球的员工总数超过50,000人。图1-29 比尔·盖茨

比尔·盖茨(William H.Gates),1955年10月出生在美国西雅图,曾就读于西雅图的公立小学和私立的湖滨中学,在那里他发现了自己在软件方面的兴趣,并在13岁时开始了计算机的编程。

1973年,比尔·盖茨考进了哈佛大学。在大学三年级的时候,比尔·盖茨离开了哈佛,与他孩提时代的好友Paul Allen创建了著名的Microsoft公司。在计算机将成为每个家庭、每个办公室中最重要的工具这样信念的引导下,他们开始为个人计算机开发软件。盖茨的远见卓识以及他对个人计算机的先见之明成为微软的软件产业成功的关键。在盖茨的领导下,微软改进软件技术,致力于长期的发展,使公司的技术实力、经济财力日益壮大。

盖茨又是一个慈善家。迄今为止,比尔·盖茨和他的妻子Melinda Gates建立的基金已经将25亿多美元用于全球的健康事业,将14亿多美元用于改善人们的学习条件,其中包括盖茨为图书馆购置的计算机设备,为美国和加拿大的低收入社区的公共图书馆提供互联网培训和互联网访问服务。此外还将2.6亿多美元用于西北太平洋地区的社区项目建设,将3.8亿多美元用在一些特殊项目和每年的礼物发放活动上。

第四节 数据在计算机中的表示

学习目标

·了解二进制、ASCII码的基本概念

·掌握二进制与十进制之间的相互转换

·了解计算机中字符和汉字的编码方式

一、二进制概念

二进制数是用两个数码“0”和“1”表示,采用“逢二进一,借一当二”的计数规则的数制。几种数制在混用时,为了区分,通常用数制当作下标,例如(11001)2表示二进制数11001,而(25)10表示十进制数25。

二、二进制与十进制的相互转换

二进制数与我们现实生活中习惯用的十进制数有很大的差别,如下表格是二进制数与十进制数对照表。

把一个二进制数转换成十进制数,采用按位权展开法:若有一个n位的二进制数,最低数位的位权为20,次低数位的位权为21……,最高数位的位权为2n-1,各位二进制数与其位权的乘积之和就是所要求的十进制数。

而十进制数转换成二进制数形式时,可采用“除二取余倒排法”。

例:将十进制数86转换为二进制数。图1-30 除二取余倒排法

所以,(86)10=(1010110)2

使用Windows附件中的计算器也可以进行二进制与十进制的相互转换。单击任务栏中的“开始”按钮,选择程序菜单中的“附件”下的“计算器”命令,弹出“计算器”对话框,选择“查看(V)”菜单中的“科学型(S)”选项,将标准型的计算切换成科学型,选择“十进制”选项,在数据框中输入一个十进制数,然后选择“二进制”选项,数据框中就显示出一个二进制数,对应的十进制数即转换成二进制数。将二进制数转换成十进制数时,只要先选择“二进制”选项,在数据框中输入一个二进制数,然后选择“十进制”选项。

三、计算机中字符的表示

目前,国际上表示字符的编码种类很多,其中使用最广泛的是ASCII码(美国国家信息交换标准码),图1-31是字符与ASCII码对应编码表。例如字符A用ASCII码表示就是1000001,其他字母也可以通过图1-31所示的ASCII编码表得到相应的编码。标准的ASCII码使用一个字节中的7个位来表示128个符号,包括32个通用字符、10个十进制数字、52个英文大小写字符和34个专用符号。图1-31  ASCII编码表

那么,我们的汉字又是采用什么编码的呢?我国于1981年公布了国家标准GB2312,即中华人民共和国国家信息交换汉字编码字符集,简称国标码,它是16位编码,即一个汉字需用两个字节来表示。为了利用计算机上现有的标准西文键盘来输入汉字,必须为汉字设计输入码,即外码。目前,已申请专利的汉字输入编码方案有六七百种之多,而且还不断有新的输入方法问世,以至于有“万码奔腾”之喻,其中应用最广泛的是拼音码和字形码。

第五节 信息的使用安全

学习目标

·掌握计算机病毒的概念、特征与防治方法

·了解计算机黑客的含义

·了解信息安全的防范措施

在现代科学技术的支持下,信息日益走向数字化、虚拟化和网络化。然而在信息技术高速发展的今天,计算机信息安全问题也日益突出。近年来,信息犯罪特别是网络信息犯罪活动频频发生并迅速增长,给社会造成了十分惊人的损失。目前计算机信息所面临的安全威胁,主要来自计算机病毒、计算机黑客、信息侵权和信息污染。

一、计算机病毒

1.计算机病毒的定义

计算机病毒(Computer Viruses)是一种人为编制的特殊程序。1994年2月18日,我国正式颁布实施了《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》,在《条例》第二十八条中明确指出:“计算机病毒,是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者毁坏数据,影响计算机使用,并能自我复制的一组计算机指令或者程序代码。”此定义具有法律性、权威性。

2.计算机病毒的特征

计算机病毒这种特殊程序主要有以下几种特征:(1)传染性

传染性是病毒的基本特征。计算机病毒一旦进入计算机并得以执行,那么病毒会在这台计算机上迅速扩散,其中的大量文件(一般是可执行文件)会被感染。(2)隐蔽性

病毒一般是一种具有很高编程技巧、短小精悍的程序,通常附在正常程序中或磁盘较隐蔽的地方,还有的病毒以隐含文件形式出现。(3)潜伏性

如著名的“黑色星期五”病毒,每逢13日的星期五发作,最令人难忘的便是每月26日发作的CIH病毒,这些病毒在平时会隐藏得很好,只有在爆发日期才会暴露出可恶的真实面目。(4)破坏性

病毒会删除程序、破坏磁盘中的数据、清除系统内存区和操作系统中重要的信息等。如CIH病毒会破坏CMOS中的数据,冲击波病毒会导致系统操作异常、不停地重新启动计算机、甚至导致系统崩溃等。

3.计算机病毒的危害及传播途径

计算机病毒对计算机数据信息具有直接的破坏作用,如删除文件、占用磁盘空间、占用和消耗系统的内存、影响计算机运行速度等。它主要通过以下几种途径进行传播,一是通过软盘、优盘等移动存储设备进行传染,这是比较普遍的传染媒介;二是通过网络传染,当网络中某台计算机染上病毒后,与其他计算机进行网上数据交换、共享资源时传染,使整个网络上的计算机也感染上病毒。图1-32 金山毒霸

4.病毒的防治

病毒的防治首先要从管理上预防,从技术上检测和清除病毒。如不使用来历不明的软盘、软件;经常备份数据;定期检测病毒和杀毒。目前国内有许多优秀的杀毒防毒软件,如江民公司的KV系列杀病毒防黑客软件、瑞星网络杀毒软件和防火墙、金山公司的金山毒霸软件(如图1-32所示)等。

二、计算机黑客

黑客英文名Hacker,原指热心于计算机技术,水平高超的计算机专家,尤其是程序设计人员。但到了今天,黑客一词已被用于泛指利用不正当手段窃取计算机网络系统的口令和密码,从而非法进入计算机网络的人。一旦黑客窃取网络系统的口令和密码,就可以对网络系统进行攻击,给用户及社会造成重大的经济损失。图1-33 黑客哪儿最“黑”

黑客攻击手段可分为非破坏性攻击和破坏性攻击两类。非破坏性攻击一般是为了扰乱系统的运行,并不盗窃系统保密的信息、破坏系统的资料,通常采用拒绝服务攻击和信息炸弹;破坏性攻击是以侵入他人计算机系统、盗窃系统保密信息、破坏目标系统的数据为目的。如1990年4月~1991年5月间,几名荷兰黑客自由进出美国国防部站点如入无人之境,调出了所有包含“武器”、“导弹”等关键词的信息,而美国国防部当时竟一无所知。在1991年的海湾战争中,美国首次将信息战用于实战,但黑客很快就攻击了美国军方的网络系统,同时黑客们将窃取到的部分美军机密文件提供给了伊拉克。据报道,黑客每年给全球计算机网络带来的损失估计高达上百亿美元。黑客常用的攻击手段有后门程序、信息炸弹、拒绝服务和网络监听等(如图1-33所示)。

三、信息侵权和信息污染

信息侵权是指严重侵犯作品原作者的知识产权,未经作者同意加以利用、盗版销售的行为。

Internet自诞生之日,网络信息污染问题便与之俱来,而且越来越严重,互联网给世界各国带来巨大的经济和社会效益的同时,也带来了非常严峻的信息污染问题。通过网络传播违反社会道德或所在国家法律及社会意识形态的信息,如:垃圾信息、虚假信息、冗余过时信息等大量有害的计算机程序(包括病毒)对各国信息系统造成严重的危害。一些色情的、种族主义的或有明显意识形态倾向的信息,不仅对青少年的毒害十分严重,也对国家安全、社会稳定造成极大的危害。图1-34 全国青少年网络文明公约

四、信息安全的防范

随着社会经济信息化进程的加快,信息网络在各个领域发挥着越来越大的作用。

近年来,我国互联网发展非常迅速,网络已成为我们学习知识、交流思想、休闲娱乐的重要平台,增强了我们与外界的沟通和交流,有利于我们的发展。但是在网上获取信息时,要善于“取其精华,去其糟粕”,学习和传播信息的知识和技巧,遵守团中央等部门推出的《全国青少年网络文明公约》(如图1-34所示)。

我国在《刑法》中增加了相应的内容并且颁布了《计算机信息系统安全保护条例》等相关法律条文,以法制来强化信息安全。世界头号黑客——凯文·米特尼克

在互联网上,一直活跃着一群年轻人,他们精通电脑,常以不速之客的身份,侵入和扰乱各种高级计算机网络系统,人们通常称其为黑客。35岁的凯文·米特尼克(如图1-35所示)就是被公认的世界头号电脑黑客。他作案时间之长、破坏力之大,令电脑警察们都胆战心惊。当2000年1月21日美国法庭宣布他假释出狱后,几乎当今所有依赖电脑和网络的公司、企业都开始了胆战心惊的生活,人们害怕他会重操旧业。

1964年米特尼克出生在美国洛杉矶一个中下阶层的家庭里。米特尼克在上小学时就喜欢上了业余无线电活动,他很快对社区小学生俱乐部里唯一的一台电脑着了迷,到中学就有了高超的计算机专业知识和操作技能,老师们赞叹他是一位电脑奇才,认为他是个有培养前途的天才少年。不料有一天,米特尼克竟然使用学校的电脑闯入了其他学校的网络,他因此被迫退学。图1-35 凯文·米特尼克

不到一年工夫,年仅14岁的米特尼克便闯入了北美空中防务指挥系统的电脑主机内,他和另外一些朋友翻遍了美国指向苏联及其盟国的所有核弹头的数据资料,然后又悄无声息地溜了出来。

闯入北美空中防务指挥系统之后,他又一举破译了美国著名的太平洋电话公司在南加利福尼亚州通讯网络的改户密码。他开始随意更改这家网络中的电脑用户,特别是那些知名人士的电话号码和通讯地址。一时间,这些用户被折腾得哭笑不得。

一天,米特尼克发现特工们正调查一名电脑黑客,便饶有兴趣地偷阅起调查资料来。看着看着,他不禁大吃一惊:被调查者竟然是他自己!米特尼克立即施展浑身解数,破译了联邦调查局中央电脑系统的密码,开始每天认真地查阅案情进展情况的报告。

不久,米特尼克就对他们不屑一顾了,并恶作剧式地将几个负责调查的特工的档案调出,将他们全都涂改成了十足的罪犯。凭借着最新式的电脑网络信息跟踪机,特工人员还是将米特尼克捕获了。当人们得知这名弄得联邦特工狼狈不堪的黑客竟是一名15岁的孩子时,无不惊愕万分。法官顺从民意,只将米特尼克送进了少年犯管教所。米特尼克成了世界上第一名电脑网络少年犯。

米特尼克很快就被假释了。不过,他并未改邪归正,电脑网络对他的诱惑实在是太大了。他开始把目光投向了一些信誉不错的大公司。在很短的时间里,他连续进入了美国五家大公司的网络,不断发出让人愤怒的错误账单,把一些重要合同涂改得面目全非。

1988年他再次被逮捕,这次逮捕的原因是数字设备公司指控他

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