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计算机与信息社会本章学习要点:(1)了解计算机的发展过程、主要特征和发展趋势;(2)了解信息和信息技术的基本概念;(3)了解计算机在信息社会中的主要应用.
电子计算机俗称电脑,是一种能够进行高速运算、具有内部存储能力、由程序控制其操作过程的自动电子装置.
随着微型计算机的出现和计算机网络的发展,计算机应用已经渗透到了社会的各个领域,改变了人类的生活方式和思维方式,是人们工作、学习、娱乐不可缺少的工具.
在21世纪,掌握和使用计算机是人类必备的基本技能之一.

1.
1计算机的发展1.
1.
1早期的计算机1.
远古时代的计算工具计算机最初用于数值计算,从计算工具演化而来,可谓历史久远.
公元前600年左右,我们的祖先发明了算盘,称得上世界上第一种手动式计算器.
2.
奥特雷德的计算尺1622年,英国数学家威廉·奥特雷德(WilliamOughtred)发明了对数计算尺,它能够进行加、减、乘、除、指数、三角函数和对数函数等运算,一直到20世纪60年代,才逐渐被袖珍电子计算器取代.
3.
帕斯卡的加法器和莱布尼兹的乘法器1642年,法国的布莱斯·帕斯卡(BlaisePascal,欧洲伟大的数学家和哲学家)发明了一种使用时钟齿轮和杠杆驱动的机械式计算器——PascaLine,能够进行加法和减法运算.
PascaLine虽然没有在商业中广为应用,但帕斯卡仍是计算领域中的先驱者.
一种名为Pascal的高级语言就是以帕斯卡的名字命名的.

1673年,德国数学家莱布尼兹在帕斯卡的加法器的基础上,制造了一种能进行加、减、乘、除及开方运算的计算器,使计算工具又向前迈了一步.
4.
雅卡尔的穿孔卡片1804年,法国丝织工匠雅卡尔(JosephMarieJacquard)发明了雅卡尔织布机(Loom),它能在打有小孔的纸卡片的控制下自动工作,纺织出花纹纤细精美的漂亮布料.
雅卡尔的发明曾一度造成纺织工人的惊慌,害怕因机器的自动化而失业.
1811年,一名叫勒德的纺织工人带领他的同事对机器进行攻击.
今天,人们仍用"勒德分子"来指代那些抵制技术进步的人.

雅卡尔织布机上的穿孔卡片被后人改进后成为计算机输入的最初形式,直到20世纪80年代,穿孔卡片仍被用来输入计算机的数据和程序.
5.
巴贝奇的差分机与分析机19世纪早期,英格兰的巴贝奇完成了第一台现代计算机的设计.
巴贝奇在攻读博士学位期间需要求解大量的复杂公式,但无法在合理的时间内手工完成这些问题,为了求解方程,巴贝奇于1822年研制了一种用蒸汽驱动的机器——差分机.

1834年左右,巴贝奇又设计了一种与差分机不同的新机器,并称之为分析机.
分析机由三部分组成:一部分是由许多轮子组成的能够保存数据的"存储库";另一部分是能够从存储库中取出数据进行各种基本运算的运算装置,运算是通过各种齿轮与齿轮的咬合、旋转、平移等实现的;第三部分是一个能够控制顺序、选择所需处理的数据以及输出结果的装置.

巴贝奇在分析机中引入了"程序控制"的思想,它根据存储在穿孔卡中的指令来确定应该执行的操作,并自动运算.
分析机比差分机精度更高,计算速度更快,而且具有通用性,可以进行数字或逻辑运算,是现代通用计算机的雏形.
由于得不到资助,巴贝奇最终未能实现他所设计的分析机,但分析机的构想与计算机的最后实现已经十分接近,故巴贝奇被尊称为"计算机之父".
图1-1是巴贝奇和他设计的机器.

(a)查尔斯·巴贝奇(b)差分机(c)分析机图1-1巴贝奇和他设计的差分机及分析机诗人拜伦的女儿奥古斯塔·爱达·拜伦与巴贝奇一起进行了多年的设计工作.
奥古斯塔·爱达是一位出色的数学家,她为巴贝奇的设计工作做出了巨大的贡献,为分析机编制了一些函数计算程序,被公认为世界上第一位程序员,一种名叫Ada的编程语言就是以她的名字命名的.

6.
霍勒里斯和IBM公司美国每10年进行一次人口普查,至19世纪末,一直都使用手工进行统计.
由于统计极费时间,1880年的人口普查花费了7年多的时间才统计出结果.
一位当时在做人口普查工作的统计师——霍勒里斯,他设想在穿孔卡片上对人口普查问题的结果进行编码,研制了一种打孔装置,一种手动进纸的电子阅读机可以在一分钟内处理50张卡片;同时,他还研制出了一种分类装置,能够对不同的卡片进行分类.
这种革新使1890年的人口普查在两年半的时间内就完成了.

1896年,霍勒里斯创立了表格制作机器公司,把他的穿孔卡片设备推向市场.
1911年,表格制作机器公司与其他两家公司合并,组建了计算—制表—记录公司,该公司取得了极大的成功.
1924年,计算—制表—记录公司更名为国际商业机器公司,即IBM公司.

1.
1.
2近代计算机1.
Mark-Ⅰ计算机巴贝奇对其分析机的设计论文约在100年后被哈佛大学的霍华德·艾肯(HowardAiken)教授在图书馆发现了,艾肯在巴贝奇的设计基础上,提出了用机电而非纯机械方式制作新的分析机.
在IBM公司的资助下,艾肯于1944年研制出了世界著名的大型电磁式自动计算机Mark-Ⅰ,实现了巴贝奇的构想.
后来艾肯又主持了MarkⅡ、MarkⅢ和MarkⅣ等计算机的研制工作,但这些机器已经属于电子计算机的范畴了.

在Mark系列计算机的研制过程中,还有一位天才的女程序员、海军中尉格蕾丝·霍波(GraceHopper)博士在为此机器编写软件.
计算机软件中的一个术语bug就是霍波在一次偶然的计算机故障中提出来的.
1946年,她在发生故障的MarkⅡ计算机的继电器触点里找到了一只飞蛾,正是这只小虫子"卡"住了机器的运行,霍波由此诙谐地把程序故障称为bug.
bug此后演变成计算机行业的专业术语,术语Debug也由此而来,意为排除程序故障.
霍波在1959年发明了商用语言COBOL,开创了程序语言的编译时代,被人们称为"计算机语言之母".

2.
图灵的贡献阿兰·图灵(AlanTuring,见图1-2)是英国的一名数学家,在第二次世界大战中曾帮助英国创建了称为"罗宾逊"的机器,破译德国的Emigma机器编码的德国军方电文.
20世纪30年代,他的一篇论文《论可计算数及其在判定问题中的应用》中描述了一种理想的通用计算机器:该机器使用一条无限长度的纸带,纸带被划分成许多方格,有的方格被画上斜线代表1,有的方格没有画任何线条代表0;该计算机有一个读写头部件,可以从带子上读出信息,也可以往空方格里写信息.
该计算机仅有的功能:把纸带向右移动一格,然后把1变成0,或者相反把0变成1.
后人称之为"图灵机",图灵机实际上是一种不考虑硬件状态的计算机逻辑结构.
图灵的这篇论文奠定了现代计算机的理论基础,指出了计算机的发展方向.

1950年,图灵发表了题为《计算机与智能》的文章,奠定了人工智能的理论基础.
图灵在此文中提出了一种假想:即一个人在不接触对方的情况下,通过一种特殊的方式和对方进行一系列的问答,如果在相当长时间内,他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机,那么就可以认为这个计算机具有同人相当的智力,即这台计算机是能思维的.
这就是著名的"图灵测试"(TuringTesting).
图灵对计算机的贡献极大,被称为"计算机之父"和"人工智能之父".
为表示对他的纪念,美国计算机协会(AssociationComputerMachinery,ACM)于1966年设立了图灵奖,专门奖励那些对计算机事业做出重要贡献的个人.
图灵奖是计算机界的最高奖项,要求极高,评奖程序极严,被认为是计算机界的"诺贝尔奖".

3.
ABC计算机美国依阿华大学的保加利亚裔美国人约翰·阿塔诺索夫(JohnV.
Atanasoff)和他的研究生克里福特·伯瑞(CliffordE.
Berry)在1941年制作出了一台电子计算机:ABC计算机(Atanasoff-BerryComputer).
最近的研究表明这台机器更应称为世界上第一台电子计算机.
1.
1.
3现代计算机1.
第一台电子数字计算机的诞生宾夕法尼亚大学的约翰·莫奇莱教授与研究生埃克特花费了3年时间,于1946年2月研制出了被世界公认的第一台电子计算机,名为电子数字积分计算机(ElectronicNumericalIntegratorandCalculator,ENIAC),如图1-3所示.
这台计算机使用了18000多个电子管、70000个电阻、10000个电容,重30多吨,占地170多平方米,耗电150千瓦(据说当它启动时,整个费城的电灯都会变暗),每秒钟能做5000次加、减运算,价格非常昂贵.
图1-3ENIAC计算机ENIAC仅仅表明人类创造了计算机,它对后来的计算机研究没有多大的影响.
因为它不具备现代计算机"存储程序"的主要特点,难以使用,每次解决新问题时,工作人员必须重新接线才能输入新的指令.

莫奇莱和埃克特1947年创建了一个计算机公司,生产出售商用计算机,第一种作为商品售出的是他们1951年生产出的计算机UNIVAC,开启了计算机工业的新时代.
2.
冯·诺依曼计算机世界上的第二台计算机是美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(VonNeumann,见图1-4)教授设计并参与研制的EDVAC计算机,它是第一台"存储程序"式计算机,它与ENIAC相比有了重大改进,具有以下特点:(1)采用二进制0、1直接模拟开关电路的通、断两种状态,用于表示计算机内的数据或计算机指令.
(2)把机器指令存储在计算机内部,计算机能依次执行指令.
(3)硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部件组成.
1946年6月,冯·诺依曼发表了《电子计算机装置逻辑结构初探》的论文,这篇论文具有划时代的意义,标志着计算机时代的到来.
文中介绍了电子计算机制造和程序设计的新思想,明确规定计算机由计算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出5大部分组成,并阐述了这5部分的职能和相互关系.
凡是以此概念构造的各类计算机都称为冯·诺依曼计算机.

半个多世纪以来,虽然计算机系统在运算速度、工作方式、应用领域和性能指标等方面与当时的计算机有了较大的差别,但其基本结构仍然属于冯·诺依曼计算机结构.
冯·诺依曼因其对计算机的卓越贡献,也被称为"计算机之父".

1.
1.
4计算机发展的4个时代从1946年到今天,计算机的物理构成器件在不断地更新换代,人们据此将计算机的发展分为4个阶段.
1.
电子管时代(1946—1958年)1904年,英国物理学家弗莱明发明了电子管(真空二极管),标志着世界从此进入了电子时代.
1906年,被称为"电子管之父"的美国发明家李·德弗雷斯特在二极管的基础上发明了三极管,使电子管成为了广泛应用的电子器件.

第一代计算机就是采用电子管作为基本元器件,用汞延迟线作为内存储器,磁鼓和磁芯作为外存储器.
由于电子管本身的特征和缺陷(体积大、功耗大和易发热等),致使第一代计算机造价高、存储容量小(内存只有几KB),体积庞大,耗电多,运算速度慢,每秒仅能做几千次到几万次的运算,性能不稳定,经常出现故障,可靠性极低,大部分时间处于停机状态.

计算机程序只能用由0和1组成的机器语言编写,所有的数据和指令都用穿孔卡片输入.
因为机器语言难使用,只有少数专家懂得如何为这些机器编写程序,所以编写程序费时费力,计算机主要用于军事和科学计算.

2.
晶体管时代(1958—1964年)1947年,美国的肖克利和巴丁等人发明了晶体三极管.
晶体管出现后,就有人以它为元器件制作电子计算机.
晶体管具有体积小、重量轻、寿命长、效率高、发热少、功耗低等优点,更容易制作出高速度的电子计算机,而且成本更低.

1954年美国贝尔实验室就制作出一台用了800多个晶体管的计算机,因此也有人认为第二代计算机应该从1954年开始.
但第一台全部使用晶体管制成的计算机是1958年美国的IBM公司制造的RCA501型计算机.
此外,晶体管计算机的商业生产也始于1958年.
因此将第二代计算机的起点定为1958年似乎更加合理.

第二代计算机采用晶体管作为基本元件,用磁芯作为内存,磁盘、磁带作为外存储器,运算速度为每秒几十万次到几百万次.
比第一代计算机体积小、速度快、成本低、功能强、可靠性高.
程序设计语言除了汇编语言外,还出现了高级语言.
1957年IBM公司创建了FORTRAN语言,1959年美国数据系统语言委员会发明了商用语言COBOL,1960年美国计算机学会和德国应用数据协会共同研制出了算法语言ALGOL60.
这些语言以英语为基础,接近人们的思维习惯,易学易用.
随着高级语言的推广,计算机的应用范围不断扩大,从政府和大学扩展到了工业、交通、医疗和商业等多个领域,计算机除了用于科学计算外,还广泛应用于商业数据处理和工业控制.

3.
小规模集成电路时代(1964—1970年)1958年,美国物理学家基尔比和诺伊斯同时发明了集成电路.
集成电路IC(integratedcircuit)是一种微型电子器件,它把实现某一逻辑功能的电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构.

集成电路具有体积小,重量轻,引出线和焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,且成本低,可大规模生产.
集成电路的出现将人类引入了飞速发展的电子时代,因特尔公司的创始人之一——戈登·摩尔在1965年预言"集成电路上能被集成的晶体管数目,将会以每18个月翻一番的速度稳定增长,并在今后数十年内保持着这种势头".
这个预言就是著名的"摩尔定律",被后来集成电路的发展所证明,指引着电子产品的发展方向.

1964年,IBM公司制成了IBM360系列的混合固体逻辑集成电路计算机,标志着计算机进入了第三代.
第三代计算机采用集成电路代替晶体管,用半导体存储器代替磁芯存储器,不仅使计算机的体积大大减小,而且使内存容量和计算速度也有了大幅度的提高,运算速度可达每秒几百万次至几千万次.

在软件方面,出现了操作系统、编译系统和应用程序.
除了晶体管时代的高级语言外,达特茅斯(Dartmouth)大学的凯梅尼(J.
Kemeny)和克兹(T.
Kurtz)还在1964年设计出了会话式的BASIC程序设计语言.

4.
大规模集成电路和超大规模集成电路时代(1971年至今)1971年,英特尔公司的特德·霍夫(TedHoff)发明了第一代微处理器芯片Intel4004,该芯片集成了2300个晶体管,标志着大规模集成电路时代的到来.
大规模集成电路和超大规模集成电路的出现使计算机的体积更小、性能更高、成本更低,使计算机的普及和微型化成为可能.
20世纪70年代末,史蒂夫·乔布斯和史蒂夫·沃兹尼亚克创建了苹果计算机公司,该公司是微机市场的主导力量之一.

1980年,IBM公司生产出了它的个人计算机(即IBM-PC),并与微软公司合作编写了微机操作系统,这就是今天还在使用着的DOS系统.
由于微软公司和英特尔公司是协议的独立方,它们可以自由地向开放的市场投放自己的产品,因此,许多不同的公司就购买这两家公司的产品并生产出了自己的微机,这就是所谓的"IBM兼容机".

英特尔公司不断致力于微处理器芯片的研究工作,1985年后相继推出了Intel80386、Intel80486;1993以后又推出了IntelPentium、PentiumPro、PentiumMMX等系列产品,Pentium处理器在一块小小的集成硅片上集成了310~910万个晶体管;2006年后IntelCore(酷睿)系列微处理器,它是应用于当前微机中的主流器芯片.
酷睿系列微处理器是将两个或更多的CPU集成在一块芯片上构成的双核或多核处理器,其集成度更高,运算速度更快.
1.
1.
5计算机的分类根据计算机所采用的技术、功能、体积大小、价格和性能等多方面的综合因素,人们常将计算机分为以下6种类型.
但是随着技术的发展变化,不同计算机之间的分界线变得模糊起来,随着更多高性能计算机的出现,各种不同类型的计算机之间也在相互渗透.
1.
超级计算机(巨型机)当前的超级计算机通常是指由数千上万个(甚至更多)的可以并行工作的处理器构成,能够把复杂的工作细分为可以同时处理的工作并分配给不同的处理器,实现普通计算机不能完成的大型复杂课题的计算机.
世界上第一台超级计算机由"超级计算机之父"西蒙·克雷(SeymourCray)建成于20世纪60年代,是当时速度最快的计算机.
超级计算机主要用于包含大量数学运算的科学计算,例如核爆炸模拟、国家安全、空间技术、天气预报和地震分析.
可以用4个"最"字来形容:体积最大,速度最快,功能最强,价格最昂贵.
超级计算机的运算速度用纳秒和千兆次浮点运算来衡量.
1纳秒是1秒的10亿分之一,1千兆运算是指每秒进行10亿次浮点运算,目前较快的超级计算机可达到每秒千万亿次浮点运算.

美国和欧洲的超级计算机水平一直处于世界领先水平,目前世界上最快的计算机是美国IBM公司设计的Jaguar(美洲虎)超级计算机,平均每秒进行1759万亿次浮点运算,最高可达到每秒2331万亿次运算.
中国在超级计算机方面的发展较快,逐渐跨入了世界的先进行列.
国防科技大学2009年设计出的"天河一号"超级计算机(见图1-5),每秒可完成563.
1万亿次运算,最高可达每秒1206万亿次运算.
该机采用Intel的四核心处理器,共有71680个处理核心,全系统包含6144个通用处理器(CPU)和5120个加速处理器,98304GB内存,共有103台机柜,150多吨重,占地近千平方米.
图1-5"天河一号"超级计算机2.
大型计算机第一台大型计算机是1951年问世的UNIVACⅠ.
自从UNIVACⅠ问世之后,大型机就一直是计算机界的基石,蓝色巨人IBM公司一直统领这块阵地,占据着大部分市场.
大型机采用多处理器结构,体积庞大,价格高,速度快,每秒至少可以完成几十万亿次浮点运算.
具有高可靠性、高可用性、高服务性、强大的输入输出处理能力,常作为大型的商业服务器,或用于为大企业、政府、大银行的大量数据提供集中的存储、处理和管理,也常用于科研机构和研究型大学.
与小型机相比较,它能够为更多用户提供更多、更快的处理.

3.
小型计算机1968年,数字设备公司(DEC)推出了第一台小型计算机DECPDP-8.
与大型机相比,小型计算机规模小、结构相对简单,设计周期短,更新快.
小型机应用范围广泛,如工业控制、医疗数据采集、中小型企业数据管理等.
小型机常用作多用户系统,一般可容许200多个用户同时工作在不同的终端上,每个用户使用键盘、鼠标、显示器等终端来输入请求信息,计算机获取各用户请求后进行处理,并把处理结果分别返回给各终端用户.

4.
工作站工作站是性能和价格介于小型计算机和微机之间的一种计算机,其芯片多采用RISC(精简指令集计算机)微处理器,运算速度比微机快.
最初的工作站是一种用来满足工程师、建筑师及其他需要详尽图形显示的专业人员的计算需求,具有高性能的图像和数据处理能力,强大的网络功能和良好人机交互作用的高性能台式计算机.
随着技术和需求的发展,工作站已向多媒体方向发展,可综合处理文字、数据、声音、图形和图像,常用于需要有良好图形显示性能的商业和办公室自动化等方面.

工作站在市场上的主要竞争者是DEC、惠普、SUN和SiliconGraphics公司.
5.
服务器20世纪80年代,随着网络和数据库技术的兴起,信息技术由最初的分散式管理向集中式管理发展.
因为在网络环境中,如果信息分散在不同的计算机中,难以保证信息的一致性.
最初的服务器就是解决这一问题的高性能计算机,它在网络中具有特殊的地位,负责管理网络中的其他计算机,并存放大量的数据.
其他计算机可以访问这些数据,也可以将数据存放在服务器中.

随着网络的普及,服务器在性能方面与普通计算机之间的界限越来越模糊,在一些小型网络中,一台普通的PC也在充当着服务器的角色.
6.
微型计算机1971年,美国Intel公司在一块小小的芯片上集成了中央处理器的功能部件,研制出了微处理器(MicroProcessingUnit,MPU)芯片4004,并用它组装成了第一台微机MCS-4.
用微处理器作为中央处理单元构造出的计算机就称为微机,也称为个人计算机(PersonalComputer,PC).
自微机产生以来,根据其机器字长的变化,可将微机的发展划分为5代:第一代是字长为4位的微机,约在1971—1973年间;第二代是字长为8位的微机,约在1974—1977年间;第三代是16位微机,约在1978—1980年间;第四代是32位微机,约在1981—1992年间;第五代是64位微机,从1993年到现在.

微机功能简单、体积小、重量轻、价格便宜、操作方便,每秒钟可以执行几亿次操作,在多数情况下只用来处理一个用户的任务.
微机是个人、家庭、一般办公室和小型企业中最常见的计算机,包括台式、笔记本、个人数字助理、嵌入式等多种类型.

笔记本电脑也是一种微机,它小巧轻便,甚至小得可以放进小小的公文包,可以随身携带,办公、上网、传数据、写程序等随时可用.
笔记本电脑与台式机功能相当,但价格比一般的微机要高.
个人数字助理(PersonalDigitalAssistant,PDA)是一种手持式计算机,通常不配备键盘,而是采用手写或语音方式输入数据,常用来管理个人信息(如通讯录、计划等),上网,收发电子邮件和传真,某些PDA还能与台式计算机相连接,作为企业信息系统的业务数据采集工具.
PDA因其小巧轻便,可随身携带,会得到更加广泛的应用,未来的PDA将会是计算、通信、网络、存储、娱乐、电子商务等多功能的融合.

1.
1.
6计算机的发展趋势计算机的发展趋势可以概括为四化:巨型化、微型化、网络化和智能化.
(1)巨型化:指处理器速度快、存储容量巨大、每秒钟可达上万亿次的运算速度、外设完备的计算机系统,主要用于国防、军事、大型商业机构和尖端科技的研究.
(2)微型化:随着半导体技术的发展,超大规模集成电路微处理器芯片的连续更新换代,使微机操作简单、价格低廉、使用方便,能够普及到千家万户.
(3)网络化:指利用通信技术和计算机技术,把分散在不同地点的计算机相互连接起来,按照网络协议相互通信,以达到所有用户均可以共享软硬件和数据资源的目的.
当今世界最大的网络就是Internet,它让世界成了"地球村",不同国家的人可以通过网络互访.

目前,我国正在实施三网融合的工程,即将电信网、计算机网、有线电视网整合在一起,使它们可以实现互联互通,形成无缝覆盖,业务互相渗透和交叉.
在经营上互相竞争、互相合作,为人们提供多样化、多媒体化、个性化的服务.
三网融合工程的实施会使将来的网络能够更好地传送数据、文本、声音、图形和图像,用户可随时随地在全世界范围内拨打可视电话或收看各个国家的电视、电影.

(4)智能化:计算机能够模拟人的思维功能和感官,具有识别声音、图像的能力,有推理、联想和学习的功能.
其中具有代表性的领域是专家系统和智能机器人.
1.
1.
7下一代计算机的展望迄今为止,计算机都是按冯·诺依曼的体系结构进行设计的,但这种结构未必就是计算机的最后归属,专家们设想未来的计算机可能会按以下几个方向发展.
1.
神经网络计算机神经网络计算机是一种巨型信息系统,它用简单的数据处理单元来模拟人脑的神经元,并以此来模拟人脑的活动.
它具有智能性,能模拟人的逻辑思维、记忆、推理、设计、分析和决策等智能活动,并且能和人进行自然通信.
近10年来,日本、美国以及西欧等国家加大了对人工神经网络研究的力度,并且取得了很大的进展.

2.
生物计算机生物计算机使用生物芯片,生物芯片是用由生物工程技术产生的蛋白质分子为主要原材料制造的芯片.
生物芯片不仅有巨大的存储能力,而且能以波的形式传送信息.
数据处理的速度比当今最快的巨型机的速度还要快10万倍以上,而能量的消耗为其十亿分之一.
由于蛋白质分子具有自我组合的能力,从而使生物计算机具有自我调节能力、自我修复能力和再生能力,更易于模拟人类大脑的功能.
不少科学家认为21世纪可能会成为生物计算机的时代.

3.
光子计算机光子计算机是指利用光子代替半导体芯片中的电子进行数据存储、传递和运算的数字计算机.
由于光子不带电荷,不受电磁场干扰,光子的速度也比电子快,因此用光通信设备代替电子器件,用光运算代替电运算而设计的计算机,运算速度比现代计算机要快1000倍以上,具有较强的抗干扰能力,超大容量的信息存储能力.

4、量子计算机量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存,利用原子的量子特性进行信息处理.
由于原子具有在同一时间处于两个不同位置的奇妙特性,即处于量子位的原子既可以代表0或1,也能同时代表0和1以及0和1之间的中间值,故无论从数据存储还是信息处理的角度,量子计算机有速度快、信息存储量大以及安全性更高等特点.

1.
1.
8计算模式的发展随着技术的发展和社会需求的变更,计算机采用的计算技术也在不断地发展变化,当前的主要计算模式大概有以下几种.
1.
单机计算与嵌入式计算单机计算是指数据存储和计算都在同一台计算机中进行的计算方式,人们常用的个人计算机主要就采用这种计算方式.
嵌入式计算是以嵌入方式将计算机植入其他设备或系统中,作为它们的一个组成部分.
"嵌入"是计算机的一种应用方式.
在一个系统中用嵌入式计算机取代原来的某些功能部件可以降低成本,改善和扩充该系统的性能.

"嵌入"式计算机与通用计算机在工作原理方面没有本质区别,只是它常将系统的功能和软件集成在硬件中,并作为其他系统中完成某些局部功能的组成部件.
在实际产品的应用过程中,甚至不会感知它的存在.
当前的许多电器设备,如个人数字助理(PDA)、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、汽车、微波炉、数码相机、电梯、空调、自动售货机、工业自动化仪表与医疗仪器等都具有嵌入式计算机.

2.
集中式计算通过计算机网络将许多终端(如数据显示与输入设备、打印机、微机等)连接到被称作主机的中央计算机(常采用高性能的超级计算机、巨型机、大型机或服务器)上,数据存储和所有的计算任务都在主机中进行,终端只是用来输入和输出数据,自己不作任何处理,所有任务都在主机上进行处理.

集中式计算把所有数据存储在一个地方,保证了每个终端使用的数据都相同,数据安全性高且容易备份.
银行自动取款机(ATM)的工作方式可以看作是集中式计算的一个简单实例.
3.
分布式计算有些复杂任务的计算量非常庞大,用一台计算机(甚至造价昂贵的高性能超级计算机)无法完成,于是就产生了分布式计算.
分布式计算是指把一个需要巨大计算能力才能解决的复杂问题分解成许多小部分,然后把这些部分分配给许多计算机进行单独处理,最后把所有的计算结果综合起来并计算出最终结果.

分布式计算的研究始于20世纪80年代,主要以分布式操作系统为研究主题.
随着因特网(Internet)的迅速发展和普及,分布式计算也从传统的分布式操作系统的研究转换到了以网络计算平台为中心的分布式技术,研究如何利用网络把成千上万台计算机连接起来,组成一台虚拟的超级计算机,实现计算资源、通信资源、软件资源、信息资源和知识资源的共享,并利用它们的空闲时间和存储空间来完成单台计算机无法完成的超大规模的计算任务.

分布式计算的一个典型例子就是美国加州大学伯克利分校主办的SETI@home项目,利用因特网上志愿者的计算机的空闲资源共同搜寻外星生命.
SETI@home程序通常在屏幕保护模式下或以后台模式运行,不影响用户正常使用计算机.
该项目自1999年启动至2005年间共吸引了500多万志愿者参加,这些用户的计算机累计工作243万年,分析了大量积压数据.
在分布式计算的发展过程中,适时涌现出了许多分布式计算技术,如中间件技术、移动Agent技术、网格技术、云计算等.
中间件是一种独立的基于分布式的系统软件或服务程序,位于客户机/服务器的操作系统之上,管理计算机资源和网络通信,分布式应用软件通过它在不同的技术之间共享资源.
中间件用于将用户计算机中的应用软件与服务器中的系统软件连接起来,并通过中间件相互交换信息,实现两者之间的互操作.
通过中间件,应用程序可以工作于多平台或多个操作系统环境.

网格计算是伴随着互联网而迅速发展起来的,专门针对复杂科学计算的新型计算模式.
通俗地讲,网格计算是利用互联网把分散在不同地理位置的计算机组织成一个"虚拟的超级计算机",其中每一台参与计算的计算机就是一个"节点",而整个计算是由成千上万个"节点"组成的"一张网格",所以这种计算方式叫网格计算.

网格计算的目的是把分布在因特网上数以亿计的计算机、存储器、贵重设备、数据库等结合起来,形成一个虚拟的、空前强大的超级计算机,满足不断增长的计算、存储需求,并使信息世界成为一个有机的整体.
这样组织起来的"虚拟的超级计算机"有两个优势,一个是数据处理能力超强,可以解决对于任何单一的超级计算机来说仍然大得难以解决的问题;另一个是能充分利用网上的闲置处理能力.

云计算是一种新型的分布式计算技术,是网格技术的发展.
其基本概念是通过互联网将庞大的计算处理任务自动分拆成无数个较小的子任务,再交由多部服务器所组成的庞大系统计算,经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户.
通过云计算技术,网络服务提供者可以在数秒之内,聚集起具有超大计算能力的计算机群,能够处理数以千万甚至亿计的信息,提供具有甚至超过"超级计算机"的计算能力的网络服务.

云计算中的"云"是由互联网中的一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源构成(包括硬件、软件和运行平台)的网络,通常为一些大型服务器集群,包括计算服务器、存储服务器、宽带资源等,能够为用户提供大型计算、数据存储、信息处理及网络访问等多方面的服务.

犹如天空中的云一样,互联网就是"云"的天空,"云"就是互联网中的计算机群,它具有自我扩展和压缩能力,可以分散,也可以快速聚集互联网中更多的计算机形成更大的"云",以实现复杂的计算和信息存储;"云"没有固定的位置,但它确实存在于互联网中的某处,用户不需要知道大小,也无须知道它在什么地方,只需要直接使用它提供的服务就行了.
就像用电一样,只需要将电器的电源线插入墙壁上电源插座就行了,无须知道电从何处来,也不需要知道是哪个发电厂提供的.

云计算将所有的计算资源集中起来,并由软件实现自动管理,无须人为参与,具有以下特点:(1)超大规模.
云计算可以聚集为数众多的计算机,形成超大规模的计算能力.
例如,当前Google的云计算已经拥有100多万台服务器,Amazon、IBM、微软、Yahoo等的"云"均拥有几十万台服务器.
(2)虚拟化.
云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务.
所请求的资源来自"云",而不是固定的有形的实体.
应用在"云"中某处实施,但实际上用户无须了解、也不用担心应用实施的具体位置.
用户加入云计算不需要安装服务器或任何客户端软件,只要接入了互联网,就可以在任何时间、任何地点使用任何设备(笔记本、手机、PDA等)随时随意访问云计算提供的服务,业界称这种服务模式为"软件即服务(SaaS)",而对大多数用户来说,它就是一个网络.

(3)高可扩展性.
"云"的规模可以动态伸缩,满足应用和用户规模增长的需要.
(4)高可靠性.
"云"使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性,使用云计算比使用本地计算机可靠.
云计算是时下最新的计算模式,它为信息共享与协作提供了一种既廉价又便捷的方式,各个国家,从事信息生产的许多企业都在大力推进云计算,提供云计算服务,无论是企业和个人都将受益于云计算提供的服务.
在以往,许多企业通常都要花费巨额资金用于构建信息处理中心,用于计算和管理企业的各种数据,现在他们可以将这些数据托管给云计算.
这样做的优势非常明显,除了可以节省大量硬件、软件和能耗开支之外,还具有高效和安全等特点.

1.
2计算机的特点计算机和传统的计算工具相比,有其独特的特点.
1.
运算速度快大型机、巨型机从20世纪50年代的每秒几万次的运算速度发展到1976年的每秒1亿次,20世纪90年代初已达到每秒1万亿次;在2009年,中国设计的"天河一号"超级计算机平均每次可达563万亿次浮点运算,美国的美洲虎(Jaguar)超级计算机,平均每秒进行1759万亿次浮点运算,最高可达到每秒2331万亿次运算.
可以说,计算机的运算速度是其他计算工作望尘莫及的.

2.
运算精确度高计算机采用二进制进行计算,其计算精度随着表示数字的设备的增加而提高,再加上先进的算法,可以达到人们要求的精度.
如计算π的精度,在计算机出现以前,科学家们通过人工计算,其精度只达到小数点后的几百位,英国有位数学家用了15年时间算到了π的第707位,但从第528位起就有错误了;当第一台计算机出现后,其精度就已达到了小数点后的2000多位.
现在一台普通的计算机几小时就可以算到几十万位,2009年日本筑波大学宣称已计算到了π的2.
5万亿位数之后.

3.
存储容量大计算机不仅能够进行各种计算,而且还能够通过它的存储器把原始数据、中间结果、计算指令等信息存储起来,以备后用.
当前一台普通微机的内存可达到几个GB,能够完成相当复杂的程序和数据的存储与处理.
此外,计算机还能够将各种数据或程序保存在磁盘、磁带、U盘或光盘等类型的存储介质上,不仅存储容量大,而且可以长期保存.
在今天,用几张DVD光盘就能够保存一个大型图书馆全部图书的内容.

4.
逻辑判断能力强计算机除了进行一般的数学计算外,还能进行逻辑判断,实现推理和证明,并根据判断结果自动决定以后要执行的命令.
将计算机的存储功能、算术运算和逻辑判断功能相结合,可模仿人的某些智能活动,故有人又把计算机称为智能机.
5.
操作的自动性人们事先把需要计算机处理的问题编成程序,并存放在计算机的存储器中,然后向计算机发出执行命令,计算机就会在程序的控制下自动完成指定的工作,这种工作方式又称为程序控制.
当然,在必要时人们也可对计算机的工作进行干预,计算机能及时响应,实现与人的交互工作.

此外,计算机还具有通用性强的特点,能够广泛地应用于社会生活的各个领域,只须将解决问题的程序设计出来提交给计算机,它就能够执行该程序,求解其对应的问题.
1.
3信息社会与信息技术1.
3.
1信息、信息技术和信息产业信息自古以来就存在,人类对世界的认识和改造过程就是获取、加工和发送信息的过程.
在中国古代,人们通过狼烟来传递边关的敌情;在近代战争中,人们曾用发射到天空中的不同信号弹表示不同的作战信息;今天,人们通过电视、电话、报刊或互联网,获取、加工和传递利用着大量的信息,如通过天气预报获取气象信息,通过广告可以获取感兴趣的商品信息,通过电话可以将知道的信息传递给朋友.

虽然信息长久以来就广泛存在,但却没有一个确切的定义.
人们从不同的角度给出了多种描述:如"信息就是谈论的事情、新闻和知识";"信息,就是在观察或研究过程中获得的数据、新闻和知识";"信息是通信系统传输和处理的对象,泛指消息和信号的具体内容和意义,通常需通过处理和分析来提取"……这些说法大同小异,可以概括为:信息是能够通过文字、图像、声音、符号、数据等为人类获知的知识.
更为全面地说,信息是指与客观事物相联系,反映客观事物的运动状态,通过一定的物质载体(如文字、声音、图像等)来表示,是能够被发射、传递和接收的符号或消息.
从本质上讲,信息是事物自身显示其存在方式和运动状态的属性,是客观存在的事物现象.

信息技术(InformationTechnology,IT)是用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称,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.
包括信息的收集、识别、提取、变换、存储、传递、处理、检索、检测、分析和利用等方面的技术.
具体而言,信息技术主要包括以下几方面技术.

信息获取技术:信息获取是应用信息的第一个环节,包括信息识别、信息提取、信息检测等技术,采用的主要技术包括传感技术,以及由传感技术、测量技术与通信技术相结合而产生的遥感技术和遥测技术.

信息处理技术:包括对信息的识别、转换、编码、压缩、加密、存储等方面的技术,在对信息进行处理的基础上,还可形成一些新的更深层次的决策信息,即再生信息.
信息的处理与再生离不开电子计算机.

信息传递技术:包括各种通信技术,如光纤通信、卫星通信等,广播技术也属于这个范畴,其主要功能是实现信息在异地间的快速传递,以便为更多的用户所应用.
信息使用技术:包括信息控制技术与信息显示技术等.
信息控制技术是通过信息传递和信息反馈来对目标系统进行控制的技术,如人造卫星、无人飞机以及远程导弹等.
信息存储技术:纸张是以前主要的信息存储介质,现代的信息则主要存储在光盘、磁盘、磁带等介质上,不仅存储容量大,而且便于传播、检索、修改.
与此相关的技术则构成了现代信息存储技术.
除了上述技术外,现代信息技术得以迅猛发展离不开其所依赖的微电子和光电子技术,同样也离不开新材料、新能源、新器件的开发以及制造工艺的技术革新.
信息技术给人类经济和社会生活带来了深刻的影响,随着信息技术的发展,越来越多的人投入到信息产品的开发和生产中,信息产业对国民经济的影响越来越大,成了许多国家的支柱产业.
所谓信息产业是指从事信息技术设备制造,信息产品的开发生产与应用,以及对信息进行收集、生产、处理、传递、存储和经营活动的行业.
信息产业主要包含4部分:(1)信息设备制造业,包括计算机及外部设备、集成电路、通信广播和办公室自动化设备等.
(2)信息传播报道业,包括新闻、广播、出版、印刷、声像、数据库等.
(3)信息技术服务业,包括计算机信息处理、信息提供、信息技术的研究开发、软件等.
(4)信息流通服务业,包括图书馆、情报服务机构、教育、邮政、电信、网络通信等.
在今天,通过信息技术构造的智能化综合网络已经遍布社会各个角落,数字化的生产工具与消费终端随处可见,人类已经生活在一个被各种信息终端所包围的社会中,其学习方式、工作方式和娱乐方式也因此而改变,信息逐渐成为现代人类生活不可或缺的重要元素之一.
信息技术引起了社会产业结构的调整和转换,现代的商业交易方式、政府管理模式、社会管理结构也因此而发生了巨大的变化.
电子信息产品制造业、软件业、信息服务业、通信业、金融保险业等一批新兴产业迅速崛起,劳动力人口主要向信息部门集中,新的就业形态和就业结构正在形成.
而传统产业如煤炭、钢铁、石油、化工、农业在国民经济中的比重日渐下降,一些传统的就业岗位被淘汰.

1.
3.
2信息社会人类社会经过农业社会和工业社会后,当前已经进入了信息社会.
在社会的不同阶段,社会的主体劳动者、生产工具以及主要的合作关系有所不同(见表1-1).
表1-1人类社会的变迁农业社会工业社会信息社会大致时间19世纪以前19世纪到20世纪中期20世纪中期至今主体劳动者农民工厂工人知识工人合作关系人与田人与机器人与人主要工具手工工具机器信息技术在农业社会,人们以种田为生,绝大多数人都是农民;在工业社会,人与机器之间建立了合作关系,机器成了大多数工人的生产工具,机械化和自动化简化了许多工作流程,人们在机器的帮助下,大幅度地提高了生产力.

在1957年,美国的白领工人首次超过了蓝领工人,他们主要从事信息的创建、传递和应用,被称作知识工人,标志着人类进入了信息社会.
信息社会是以信息技术为基础,以信息产业为支柱,以信息价值的生产为中心,以信息产品为标志的社会.

在农业社会和工业社会中,人们所从事的是大规模的物质生产,物质和能源是社会发展的主要资源.
而在信息社会中,信息成为比物质和能源更为重要的资源,以开发和利用信息资源为目的信息经济活动迅速扩大,逐渐取代工业生产活动而成为国民经济活动的主要内容.
信息经济在国民经济中占据主导地位,并构成社会信息化的物质基础.
信息技术在生产、科研教育、医疗保健、企业和政府管理以及家庭中的广泛应用对经济和社会发展产生了巨大而深刻的影响,从根本上改变了人们的生活方式、行为方式和价值观念.

在信息社会,虽然农业和工业仍然重要,但信息技术成为人们工作的主要工具.
工业社会所形成的各种生产设备将会被信息技术所改造,成为一种智能化的设备,信息社会的农业生产和工业生产将建立在基于信息技术的智能化设备的基础之上.
同样,社会服务也会在不同程度上建立在智能设备之上,电信、银行、物流、电视、医疗、商业、保险等服务将依赖于信息设备.
由于信息技术的广泛应用,智能化设备的广泛普及,社会的产业结构、就业结构将会发生变化,社会的主体劳动者是从事信息工作的知识工人.
掌握信息技术,利用信息技术获取和应用信息的能力已成为当今社会对人才素质的最基本需求.

1.
4计算机在信息社会中的应用当前,计算机已被广泛运用于社会生活的各个领域,改变了人们的学习、工作和生活方式.
下面举几个计算机在社会中的应用事例,由此可见计算机在信息社会中的重要性.
1.
办公自动化办公自动化(OfficeAutomation,OA)是利用网络技术将一个行政机关、企事业单位中各部门的各种现代化办公设备(如计算机、复印机、打印机、电话机、传真机、网络设备、光盘机等)连成网络,并通过此网络处理日常的办公事务.

早期的OA主要是在单机环境下采用某些办公自动化软件(如MicrosoftOffice,LotusNotes和MicrosoftExchange等)完成一些简单的文字、表格的制作与打印.
随着计算机技术、网络技术、信息处理技术的发展,现代的办公自动化系统已是一个集有日常办公事务处理、决策支持和信息传递等多种功能的人——信息管理平台.
通过它能够广泛、全面、迅速地收集、整理、加工、存储和使用信息,使企业内部人员得以快捷地共享信息,高效地协同工作.

办公自动化系统能够为一个企事业单位的各类工作人员提供不同事务处理能力.
单位领导可以通过它查阅文档、批复文件、下达任务与命令,同时它还是领导的决策支持系统,能够为领导提供决策参考和依据;单位的中层管理者可以通过它查询各种业务和生产数据,进行人、财、物的管理,并向下属工作人员分派各种任务,即是一个信息和业务管理系统;对于普通的办公人员,它是事务和业务处理系统,可以用来进行文件起草,通知发布,各种业务文档管理,电子邮件收发,档案查询,以及各类文档的存储、复印与打印等工作.

一般来说,OA通常具有以下功能:(1)文字处理.
包括文件的输入、编辑、修改、合并、生成、存储、打印、复制和印刷等.
通常由文字处理机、智能复印机和电子照排轻印刷设备等来完成这项任务.
(2)文件管理.
包括文件的登记、存档、分类、检索、保密、制表等,一般通过建立公用的或专用的分布式关系数据库系统来实现.
(3)行政管理.
包括图表生成、日程安排、工作计划、人事管理、财务管理和物资管理等,主要依靠计算机的图形系统、数据库和各种应用软件来实现.
(4)信息通信.
OA系统主要是通过电子邮件和电子会议等方式交流信息,已从采用电话网、用户电报网、计算机网发展到采用综合业务数字网.
(5)决策支持.
OA系统可配置决策支持系统为领导提供决策支持信息.
(6)图像处理.
包括用光学字符阅读器直接将印刷体字母和数字输入计算机,用光电扫描仪或数字化仪将图形文字输入计算机.
有的OA系统配置图像处理系统,它具有图像识别、增强、压缩和复原等功能.

2.
计算机在商业中的应用计算机和网络应用的普及改变了传统的商业运营模式、人们的购买模式和消费习惯.
计算机被广泛应用于各种类型的商业活动中,如零售业、电子数据交换、电子商务等商务活动离开了计算机就无法进行.
零售业中的计算机应用为人们购物带来了许多方便.
在大型超市中,所有的商品都被贴上产品名称、价格和条形码并摆放在货架上供顾客挑选,超市中有许多销售点终端,即POS机(PointOfSale,常被称为POS终端机),它们都被连接到了商场的数据库服务器计算机上.
POS终端通过条码阅读器扫描商品上的条形码,并据此条形码从数据库中找出商品的价格,然后快速计算并打印出账单给顾客.

一些超市还联网到多家银行,允许用户通过各类银行卡购物.
超市通过与银行联网的POS终端读取客户银行卡中的账号信息,并将它传递到银行的计算机,由它扣除客户应支付的购物金额.
一些大型超市还通过计算机网络将其分散到各地的连锁店、供货商、配送中心连接起来,构建起了高效率的供货、销售、配送的信息化系统,可以随时跟踪各种货物的销售情况,及时配送各种商品,减少库存,并能及时统计分析各种商品的销售情况.

EDI(ElectronicDataInterchange)即电子数据交换,是一种利用计算机进行商务处理的方式.
EDI是将贸易、运输、保险、银行和海关等行业的信息,用一种国际公认的标准格式,形成结构化的事务处理的报文数据格式,通过计算机通信网络,使各有关部门、公司与企业之间进行数据交换与处理,并完成以贸易为中心的全部业务过程,此过程又称为"无纸贸易".

在国际、国内贸易活动中使用EDI业务,以电子文件交换取代了传统的纸面贸易文件(如订单、发货票、发票),双方使用统一的国际标准格式编制文件资料,利用电子方式将贸易资料准确迅速的由一方传递到另一方,可以降低成本、方便高效地完成各种贸易活动.

电子商务(ElectronicCommerce,EC)主要是指在全球各地广泛的商业贸易活动中,在因特网开放的网络环境下,基于浏览器/服务器应用方式,买卖双方不谋面地进行各种商贸活动,实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在线电子支付以及各种商务活动、交易活动、金融活动和相关的综合服务活动的一种新型的商业运营模式.

电子商务将传统的商务流程电子化、数字化,以电子流代替实物流,可以大量减少人力、物力,降低成本.
同时,电子商务突破了时间和空间的限制,使得交易活动可以在全球范围内的任何时间、任何地点进行,为企业创造了更多的贸易机会,提高了效率.

此外,顾客可以直接通过商家的网站选购商品,减少了中间环节,使得生产者和消费者的直接交易成为可能,使消费者可以低价购得商品,直接受益.
电子商务主要有以下几种运作模式:B2B(BusinesstoBusiness)也常写作BtoB,泛指企业对企业的电子商务,即企业与企业之间通过互联网进行产品、服务和信息的交换.
例如,阿里巴巴、中国制造网,中国化工网等都是国内B2B的典型案例.
B2C(BusinesstoCustomer)是指企业对顾客的电子商务,即企业通过互联网为消费者提供一个新型的购物环境——网上商店,消费者通过网络在网上购物、在网上支付.
亚马逊、当当网等就是这一类型的网站,这种商务模式节省了客户和企业的时间和空间,大大提高了交易效率.

C2C(ConsumerToConsumer)是顾客对顾客的电子商务,由要销售产品或服务的个人将其产品或服务放在网站上,其他顾客则通过网络进行购买.
国内比较典型的C2C网站有淘宝网、一拍网、易趣网等.
电子商务因其自身的特点和优势,是当前发展最快的行业之一.
据统计,中国2009年电子商务的交易总量较2008年增长100%以上,接近2500亿元,全国电子商务站点数达1.
5万家以上.
3.
计算机在银行中的应用计算机在银行业中应用广泛,引起了银行业务流程的巨大变革,为人们购物、远程转账、交易资金的支付等方面带来了许多方便.
网上银行(E-bank,或InternetBank)是指银行利用互联网向客户提供开户、销户、查询、对账、行内转账、跨行转账、信贷、网上证券、投资理财等传统服务项目,使客户可以足不出户就能够安全便捷地管理活期和定期存款、支票、信用卡及个人投资等.
网上银行又称为在线银行,它不受时间、空间限制,能够在任何时间、任何地点、以任何方式为客户提供金融服务,故有人称其为"3A银行"(Anytime、Anywhere、Anyhow).

由于互联网的普及应用,当前的许多银行(如中国银行、中国工商银行、中国建设银行、交通银行等)都开通了网上银行业务.
人们可以方便地申办网银业务,并通过它查询自己的存折账户、信用卡账户中的余额以及交易情况,还可以通过网络自动定期交纳各种社会服务项目的费用,进行网络购物.
企业用户可以查询本公司账户的余额、汇款、交易信息,并且能够在网上进行电子交易.

电子货币(ElectronicMoney)就是消费者向电子货币的发行者(如银行)支付传统货币,而发行者把这些传统货币的相等价值,以电子、磁性等形式存储在消费者持有的电子设备(如各种银行卡)中.
电子货币是信息技术高度发展的产物,具有使用方便、成本低、远程交易迅捷等特点,为人们购物、资金转账、远程交易、对外贸易带来了许多方便,是电子商务中的主要支付手段.

电子货币主要包括储值卡、信用卡、电子支票、电子钱包、现金模拟型电子货币等类型.
储值卡是指某一行业或公司发行的可代替现金用的IC卡或磁卡.
例如,移动公司发放的神州行充值卡、电信公司发放的IC电话卡、大型超市发放的各类提货卡等,发行单位在收取用户一定的现金后,就发给他等值的储值卡,并可凭卡享受各种服务或购物.

信用卡是银行或专门的公司依照用户的信用度与财力发给用户的一种信用凭证,持卡人在消费时可通过信用卡进行支付,无须支付现金,待到某个结账日再行还款.
信用卡具有信贷与支付两种功能.
我国的工商银行、交通银行、商业银行等多家银行都为用户提供了信用卡业务.

电子支票是纸质支票的电子替代物,与纸质支票一样是用于支付的一种方式.
电子支票是由其持有者向收款人签发的,无条件的数字化支付指令,它可以通过因特网或无线接入设备,安全地进行资金转移以完成结算.
电子支票主要使用数字签名和自动验证技术来确定其合法性,能够完成传统支票的所有功能.

电子钱包是电子商务购物活动中常用的一种支付工具,适于小额购物.
电子钱包由IC卡(智能卡)发展而来,在电子钱包内只能完全装电子货币,即装入智能卡(IC卡)、电子现金、电子零钱、安全零钱、电子信用卡、在线货币、数字货币和网络货币等.
使用电子钱包的顾客通常在银行里都有账户.
几乎每个电子商务服务系统都具有电子钱包管理系统,用户可以用它来存储电子货币、进行网络支付、查看自己银行账号上的金额和往来的电子货币账单、查询全部交易记录.

移动支付(MobilePayment)是允许用户使用移动设备(主要是手机,也可以是PDA、笔记本电脑等)通过无线方式对所消费的商品或服务进行账务支付的一种新型付款方式.
我国现阶段的移动支付业务主要以中国移动、中国电信和中国联通三大运营商为主导,由他们利用自身优势资源,加强与应用提供商和金融机构之间的合作,进一步开展移动支付业务.
特别是2009年3G牌照发放以来,三大运营商都将移动支付业务列为发展的重点.

中国移动2009年已经在湖南、上海、重庆、广东四省市开通了手机小额支付业务的试点,用户只需要在其手机中更换一块特制的带有射频的支付SIM卡,就能够实现移动支付功能.
所有的支付均经过中国移动的支付平台完成,这个平台的后端再与银行以及其他服务提供商对接.
中国移动在今年的上海世博会上采用这种技术来实现世博电子票,用户可以直接用手机刷卡进园,还能在世博园消费点用手机来刷卡消费.

中国电信则推出了基于天翼3G的移动支付业务.
用户可以通过短信、WAP、客户端等多种形式,利用电信账户、支付卡、银行卡等多种支付账户,提供账单支付、手机充值、公用事业费缴费、订购商品服务、自助金融、手机消费等一系列手机自助支付服务.

中国联通于2009年在上海推出了内置NFC芯片的3G手机,该手机内置公交卡账户,在乘公交车、地铁、出租车和轮渡时,可直接用手机进行刷卡扣费或查询公交卡的余额.
4.
计算机在教育中的应用计算机被广泛用于辅助教学、辅助学习、辅助测验以及教学管理等各种形式的教育活动中,是教师教学和学生学习的理想工具.
它不仅可以革新教学内容、教学方法和教学模式,而且可以降低教育成本,创建理想的教学环境.

通过多媒体计算机可以把传统教学中无法表达的内容(如图形、图像、动画和声音等)直观地展示在学生面前,使教学内容变得生动形象、有声有色;一些抽象的概念、关系、原理可以借助计算机和网络变得具体,并可突破时间和空间的限制,让学生听到、看到不易观察到的事物、现象和过程,让学习更加轻松、快乐并充满趣味.

在传统教学过程中某些教学内容是无法给学生展示清楚的,如天体运动、分子运动、核反应、危险性很大的化学反应实验等,这其中有经费原因,有时空限制,有危险性等多种因素.
但利用多媒体计算机则可以仿真这些自然现象或实验环节,构建现实世界的三维模型,为学生提供直观形象、生动活泼的情景,实现静与动、远与近、大与小、宏观与微观等方面的转化,不仅节省资金,且能收到逼真的现场实验效果,帮助学生更好地理解和掌握相关知识.

通过计算机还可以提供交互式、个性化的教学,实施因材施教.
只要精心设计出优秀的多媒体教学课件,让计算机以讲解、分析和问询相结合的方式将教学内容呈现出来,让学生进行选择,计算机再根据学生的应答情况选择不同的教学内容,提出相应问题,引导学生去思考问题,掌握知识.
优秀的课件还允许学生根据自身的学习情况和知识水平选择学习内容、控制学习进度,并可对难以理解的同一内容进行反复学习、演示和练习.

通过计算机和网络可以在全国甚至全球范围内共建共享优质的教学资源,优质教学资源集中了众多教育专家的智慧和经验,实现了教育方式、方法及教学内容的优化,适合学生的年龄特点和接受能力.
我国近些年来启动了国家精品课程建设项目,将全国范围内同类课程的精品组织在其中,包括名师讲课视频录像、优质的教学课件、电子教案、教学大纲、实习实践、教学案例及考试题等内容,全国范围的教师和学生都可以免费共享这些教学资源.

计算机网络特别是互联网拓展了教学内容,提供了新型的教学手段和教学方式,网络教学和远程教育打破了传统的集学生于同一课堂齐学共修的集中式教学方式,使教学可以不受时空的限制,"教室"可以扩大到全球的每一个角落,只要用一台计算机连接互联网,就可以成为一名"同学",通过互联网共同听某名教师在异地进行远程授课,师生之间还可以通过视频进行异地学习交流、提问和知识辩解.

由于多种原因,一些优秀的师资相对集中分布于少数院校,远程教育可以让更多身处偏远地域的学习者根据自己的知识水平、工作时间安排学习内容和时间,能在家里、工作单位或其他场所,不受时间限制地通过网络享受到这些教育资源,完成学习.

5.
计算机在交通中的应用计算机被广泛应用于交通运输中,例如全球卫星定位系统、地理信息系统、交通售票系统、电子警察等,不仅为人们提供了极大的方便,而且还可以为人们分担某些机械而艰苦的工作.
售票系统为人们购买飞机票和火车票带来了极大的方便.
在此之前,人们必须到火车站或航空公司设置的售票窗口排队购票,很不方便.
近年来,航空公司、铁路甚至某些长途公路运输都建立了遍布全国乃至全球的售票系统,人们可在就近的售票点,通过售票系统实时、准确地检索各次列车、航班或长途汽车的售票情况,预订或购买飞机票和车票.

美国最大的三角洲航空公司每天有3000多个班机飞往全球400多个地方,公司建立了一个自助式的信息站,可以在美国的近百个机场使用,公司提供无线登机服务和远离机场的登机服务.
信息站、无线接入和Web站点都连接到公司的全球预售票系统,旅客最多可以在起飞前4小时通过公司信息站的触摸屏办理登机手续,打印登机牌,还可以选择或改变座位、请求退票、托运行李、更改航班、打印电子票购物的收据或查询航班的延误之类的信息.

GPS(GlobalPositioningSystem)全球定位系统是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的空间卫星导航定位系统,到1994年全部建成.
GPS由空间部分、地面控制系统和用户接收机3部分构成.
空间部分共有24颗卫星(其中3颗备用)覆盖全球的各个地表,卫星的分布使全球的每个地方在任何时间都能够同时观测到至少4颗卫星,它们能够保持良好的定位和解析精度的图形,并能在卫星中预存导航信息.
地面控制系统由监测站、主控制站和地面天线构成,负责与卫星的通信,计算相对距离.
用户设备部分为GPS信号接收机,它能够捕获到按一定卫星截止角所划定的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行.
导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,然后综合多颗卫星的数据就可确定接收机的具体位置.
具体方法是当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据.
根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息.

GPS系统可为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务.
在陆地上,GPS主要用于车辆导航、地球物理资源勘探、工程测量、地壳运动监测等方面;在海洋上,GPS主要用于远洋航程航线测定、海洋救援、海洋探索、水文地质测量以及海平面升降监测等;在航天航空领域,GPS主要用于飞机导航、低空卫星定轨、航空救援和载人航天器防护探测等.

电子眼又称"电子警察",是"智能交通违章监摄管理系统"的俗称,它通过对车辆检测、光电成像、自动控制、网络通信和计算机等多种技术的综合应用,对机动车闯红灯、逆行、超速、越线行驶、违例停靠等违章行为,进行实现全天候监视,捕捉车辆违章图文信息,并根据违章信息进行事后处理.