第十章信息技术优秀课件.ppt

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1、第十章信息技术第1页，本讲稿共21页 2.信息技术的基础信息技术的基础 信息作为一种社会共享的重要资源和财富，对人类信息作为一种社会共享的重要资源和财富，对人类生存和社会的发展起着极为重要的作用，人类对信息的生存和社会的发展起着极为重要的作用，人类对信息的感知和掌握以及信息利用的深度和广度关系到人类社会感知和掌握以及信息利用的深度和广度关系到人类社会发展的速度。发展的速度。现现代代信信息息技技术术的的三三大大基基础础是是信信息息的的采采集集、传传输输、处处理理。相相应应的的核核心心技技术术是是传传感感器器技技术术、通通讯讯技技术术和和计计算算机机技技术术，它它们们分分别别构构成成了了信信息息技

2、技术术系系统统的的“感感官官”、“神神经经”和和“大大脑脑”。第2页，本讲稿共21页 二信息的获取二信息的获取 人人类类靠靠自自身身的的感感觉觉器器官官直直接接获获取取的的信信息息是是有有限限的的，为为了了克克服服人人体体器器官官的的局局限限和和自自然然条条件件的的限限制制，各各种种传传感感技技术术和和遥遥感感、遥测技术得到迅速发展，大大扩展了人们获得信息的能力。遥测技术得到迅速发展，大大扩展了人们获得信息的能力。1.传感器技术传感器技术 随随着着电电子子计计算算机机技技术术应应用用的的飞飞速速发发展展，向向计计算算机机传传送送信信息息的的传传感感器器技技术术却却落落后后了了。这这种种失失衡衡

3、，势势必必影影响响科科学学技技术术的的进进步步，因此传感器技术已成各国竞相发展的技术。因此传感器技术已成各国竞相发展的技术。第3页，本讲稿共21页 传传感感器器是是将将各各种种非非电电量量（物物理理量量、化化学学量量、生生物物量量等等）按按一一定定规规律律转转换换为为便便于于处处理理和和传传输输的的另另一一种种物物理理量量（一一般般为为电电学学量量）的的器器件件。根根据据传传感感器器感感知知外外界界信信息息的的不不同同原原理理，可分为：物理传感器、化学传感器和生物传感器。可分为：物理传感器、化学传感器和生物传感器。传传感感器器一一般般包包括括：1.敏敏感感元元件件 把把待待测测的的物物理理量量

4、、化化学学量量、生生物物量量等等转转换换为为容容易易转转换换成成电电量量的的非非电电量量。2.转转换换元元件件 把把非非电电量量转转换换成成电电量量。3.测测量量电电路路 把把转转换换元元件件输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的电信号。输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的电信号。第4页，本讲稿共21页 利利用用物物理理现现象象、化化学学现现象象、生生物物效效应应设设计计制制作作各各种种用用途途的的传传感感器器是是传传感感器器技技术术的的基基础础工工作作。目目前前以以硅硅材材料料为为主主的的半半导导体体传传感感器器材材料料已已十十分分成成熟熟。陶陶瓷瓷传传感感器器材材料料可可用用于于

5、高高温温，克克服服了了半半导导体体材材料料传传感感器器工工作作温温度度上上限限低低的缺点。的缺点。2.遥感技术遥感技术 遥遥感感是是不不接接触触的的测测量量和和识识别别技技术术。它它是是从从航航空空摄摄影影开开始始，20世世纪纪60年年代代蓬蓬勃勃发发展展起起来来的的一一门门综综合合技技术术。涉涉及及到到物物理理、电子学、计算机、空间技术、地球科学等高科技领域。电子学、计算机、空间技术、地球科学等高科技领域。蝙蝙蝠蝠用用超超声声波波作作遥遥感感测测量量。现现代代的的遥遥感感测测量量使使用用的的是电磁波，常用的是可见光、红外线、微波。是电磁波，常用的是可见光、红外线、微波。第5页，本讲稿共21页

6、 从从第第二二章章知知道道，不不同同物物体体吸吸收收、反反射射、辐辐射射、散散射射电电磁磁波波的的情情况况不不一一样样，这这个个性性质质叫叫做做物物体体的的光光谱谱特特性性。因因各各种种物物体体的的光光谱谱特特征征互互不不相相同同，我我们们只只要要事事先先用用仪仪器器收收集集记记录录各各种种物物体体在在不不同同情情况况下下的的各各种种光光谱谱，用用计计算算机机处处理理分分析析，把把信信息息存存储储起起来来。然然后后通通过过安安装装在在地地面面或或飞飞机机、卫卫星星、航航天天飞飞机机等等运运载载工工具具上上的的各各种种遥遥感感器器，收收集集和和记记录录当当前前目目标标及及其其所所处处环环境境（如

7、如大大气气、地地表表面面等等）的的辐辐射射或或反反射射的的电电磁磁波波信信息息，得得到到数数据据或或图图象象再再经经过过计计算算机机数数据据处处理理或或人人工工图图像像判判读读，与与原原来来存存储储的的相相关关信信息息进进行行比比较较，便便能能得得到到目目标标及及其其环环境境的的当当前前的的信息特征。信息特征。第6页，本讲稿共21页遥感技遥感技术的三术的三部分部分遥感仪遥感仪用来接收辐射或反射来的电磁波。用来接收辐射或反射来的电磁波。运运载载工工具具把把遥遥感感仪仪送送到到与与被被测测物物体体保保持持一一定定距离和角度的地点。距离和角度的地点。识识别别设设备备判判读读、处处理理由由遥遥感感仪仪

8、接接收收到到的的目目标标物的信息特征。物的信息特征。三信息的传输三信息的传输 现现在在经经常常见见诸诸报报端端的的“信信息息高高速速公公路路”实实际际上上包包括括：计计算算机机控控制制系系统统、卫卫星星传传输输系系统统、光光纤纤传传输输系系统统、多多媒媒体体图图像像通通讯讯系系统统和和数数字字通通讯讯系系统统等等，其其中中第第一一个个系系统统实实际际是是信信息息高高速速公公路路的的管管理理系系统统，第第二二、三三个个系系统统是是通通讯讯网网络络，最最后后两两个个系统则是讯号的收发系统。系统则是讯号的收发系统。第7页，本讲稿共21页 在在信信息息传传输输系系统统中中，虽虽然然传传统统的的通通信信

9、手手段段：电电报报、邮邮政政还还不不可可缺缺少少，但但是是从从发发展展看看卫卫星星通通讯讯、光光纤纤通通讯讯将将是是两两大大支支柱。柱。1.卫星通讯卫星通讯 是利用卫星作为中继站，是利用卫星作为中继站，地面卫星站向卫星发送微地面卫星站向卫星发送微波信号，微波能穿透电离层，卫星收到信号后，把信号波信号，微波能穿透电离层，卫星收到信号后，把信号放大发回地面。地面卫星覆盖地区的另外卫星地面站就放大发回地面。地面卫星覆盖地区的另外卫星地面站就能接收到信号。能接收到信号。卫星绕地球作无动力飞行。卫星绕地球作无动力飞行。通讯卫星通讯卫星运动通讯卫星运动通讯卫星静止通讯卫星静止通讯卫星 由地球同步卫星担任由

10、地球同步卫星担任第8页，本讲稿共21页 卫星通讯有明显的优点：视野大，覆盖面广，通讯距离卫星通讯有明显的优点：视野大，覆盖面广，通讯距离远，越洋通讯无需铺设电缆，不受地理条件限制，不受线路远，越洋通讯无需铺设电缆，不受地理条件限制，不受线路制约，组网灵活、迅速，但是又有明显的缺点。由于通讯卫制约，组网灵活、迅速，但是又有明显的缺点。由于通讯卫星距地球约星距地球约3.6万公里，因此卫星通讯至少会有万公里，因此卫星通讯至少会有0.24秒的时间秒的时间延迟，而且电磁波要通过延迟，而且电磁波要通过16公里厚的大气层以及地球上空的公里厚的大气层以及地球上空的云层，会受到干扰。另外卫星通讯使用微波通讯，易

11、被窃听，云层，会受到干扰。另外卫星通讯使用微波通讯，易被窃听，保密性差，且卫星造价高，寿命短。光纤通讯的出现是通讯保密性差，且卫星造价高，寿命短。光纤通讯的出现是通讯史上的一场革命。史上的一场革命。第9页，本讲稿共21页 2.光纤通讯光纤通讯 上上一一章章谈谈到到激激光光的的单单色色性性好好，是是光光通通讯讯的的理理想想载载波波。光光纤纤是是传传播播激激光光的的介介质质，在在第第二二章章中中介介绍绍光光的的全全反反射射时时已已对对光光纤纤作作过过介介绍绍。1966年年英英籍籍华华人人高高锟锟提提出出光光纤纤作作为为光光波波传传输输手手段段的的可可能能性性，但但当当时时制制作作的的光光纤纤的的损

12、损耗耗高高达达1000db/km，实实际际上上无无法法使使用用。1970年年美美国国康康宁宁玻玻璃璃公公司司拉拉出出第第一一根根可可实实用用的的光光纤纤，1980年年日日本本生生产产出出损损耗耗仅仅为为0.2db/km的的石石英英光光纤纤，使使光纤通讯获得飞速的发展。光纤通讯获得飞速的发展。第10页，本讲稿共21页 3.数字信号数字信号 信信息息的的采采集集、传传输输、处处理理，要要求求有有一一种种表表达达和和交交流流信信息息的工具，这种工具就是数据。的工具，这种工具就是数据。数据是信息的具体表示，数据不仅包括数值数据，还数据是信息的具体表示，数据不仅包括数值数据，还包括语言、文字、图形、声音

13、等非数值数据。包括语言、文字、图形、声音等非数值数据。在在传传统统的的信信息息技技术术中中，如如通通过过电电话话传传送送声声音音（数数据据）时时，是是用用话话筒筒之之类类的的声声电电传传换换器器把把声声信信号号转转换换成成电电信信号号，且且电电信信号号的的波波动动形形式式和和声声信信号号完完全全一一样样。电电信信号号通通过过电电话话线线传传到到接接收收方方再再通通过过扬扬声声器器之之类类的的电电声声转转换换器器转转换换还还原原成成声声音音信信号号。这这种种用用电电信信号号波波动动模模拟拟声声音音波波动动的的方方式式称称为为模模拟拟方方式式，这这样样的的电电信信号号称称为为模模拟拟信信号号。由由

14、于于传传输输过过程程的干扰，信号往往失真。的干扰，信号往往失真。第11页，本讲稿共21页 声信号声信号 电信号电信号与声信号与声信号波动形式波动形式一致一致模拟信号模拟信号通讯通讯线路线路 声信号声信号传统的声电传统的声电转换技术转换技术第12页，本讲稿共21页 70年年代代发发展展起起数数字字传传输输技技术术。这这种种技技术术是是把把数数值值数数据据和和非非数数值值数数据据都都转转化化为为数数字字信信号号。数数字字信信号号是是一一种种间间断断的的脉脉冲冲信信号号，由由一一些些矩矩形形波波组组成成，有有矩矩形形的的地地方方用用二二进进制制数数字字“1”代代表表，没没有有矩矩形形的的地地方方用用

15、二二进进制制数数“0”代代表表，这这样样原原始始信信号号就就转转为为一一连连串串由由“0”、“1”组组成成的的编编码码数字信号。数字信号。数字信号有很强的抗干扰能力，数字信号有很强的抗干扰能力，因为它只有因为它只有“0”“1”两个状态。两个状态。由于计算机都是用二进由于计算机都是用二进01制处理数据，所以很方便制处理数据，所以很方便地与数字通讯接口。地与数字通讯接口。第13页，本讲稿共21页 四信息的处理四信息的处理 信信息息处处理理是是对对收收集集来来的的信信息息进进行行整整理理、分分类类、统统计计、加加工工、存存储储、利利用用、传传播播等等一一系系列列活活动动，目目的的是是提提取取有有价价

16、值值信信息息。因因为为信信息息是是用用数数据据表表示示的的，所所以以对对信信息息的的处处理理又又具具体体表表现现为为对对数数据据的的处处理理上上。计计算算机机处处理理数数据据快快、存存贮贮量量大大、输输入入输输出出方方便便、手手工工操操作作降降到到最最低低，因因而而使使人类对信息的占有和处理能力呈几何级数上升。人类对信息的占有和处理能力呈几何级数上升。第14页，本讲稿共21页 世界上几乎世界上几乎80%的计算机用于信息处理。现代信息分的计算机用于信息处理。现代信息分析处理技术主要包括：析处理技术主要包括：管理信息系统，管理信息系统，人工智能人工智能(AI)与专家系统，与专家系统，办公自动化办公

17、自动化(OA)系统，系统，计算机辅助设计与辅助制造计算机辅助设计与辅助制造(CAD/CAM)，图形处理与多媒体技术，图形处理与多媒体技术，数据库技术等。数据库技术等。管理信息系统是以各基础业务部门的作业系统和事物管理信息系统是以各基础业务部门的作业系统和事物处理系统为基础，把来自这些系统的信息进行加工分析，处理系统为基础，把来自这些系统的信息进行加工分析，最后向管理者提供生产计划、管理、作业控制、市场预测最后向管理者提供生产计划、管理、作业控制、市场预测等方面的信息产品。等方面的信息产品。第15页，本讲稿共21页 人人工工智智能能（AI）与与专专家家系系统统是是计计算算机机科科学学的的一一个个

18、分分支支，是是指指用用计计算算机机和和工工程程的的方方法法来来理理解解人人的的智智能能行行为为，使使计计算算机机具具有有智智能能和和模模拟拟人人的的智智能能行行为为的的能能力力。说说通通俗俗些些，人人工工智智能能就就是是模模仿仿智智能能活活动动的的程程序序。人人工工智智能能理理论论自自1956年年诞诞生生以以后后，经经历历了了博博弈弈、自自然然语语言言理理解解、知知识识工工程程和和目目前前的的机机器器学学习习阶阶段段，如如包包括括语语言言识识别别、手手写写体体和和印印刷刷体体的的识识别别、人人机接口、机器翻译、机器推理专家系统的应用等。机接口、机器翻译、机器推理专家系统的应用等。办办公公自自动

19、动化化（OA）是是利利用用计计算算机机及及其其它它电电子子机机械械设设备辅助办公室进行工作，以提高办公室的效率和质量。备辅助办公室进行工作，以提高办公室的效率和质量。第16页，本讲稿共21页 计计算算机机辅辅助助设设计计与与辅辅助助制制造造（CAD/CAM）主主要要服服务务于于机机械械、电电子子、宇宇航航、建建筑筑、纺纺织织、化化工工等等产产品品的的总总体体设设计计、造造型型设设计计、结结构构设设计计、运运动动机机构构模模拟拟设设计计、工工艺艺过过程程设设计计、数数控控加加工工与与控控制制等等环环节节。应应用用CAD/CAM技技术术可可缩缩短短产产品品开开发发周周期期，提提高高产产品品设设计计

20、质质量量，增增加加产产品品种种类类，提高产品的应变能力。提高产品的应变能力。图形处理与多媒体技术：早期的计算机的显示器和打图形处理与多媒体技术：早期的计算机的显示器和打印机只能输出纯文本形式。随着硬件的发展，计算机可以印机只能输出纯文本形式。随着硬件的发展，计算机可以输出图形，在此基础上逐渐增加了对音频、视频、语音等输出图形，在此基础上逐渐增加了对音频、视频、语音等信息处理的能力，形成了计算机多媒体技术。计算机处理信息处理的能力，形成了计算机多媒体技术。计算机处理图形时要附加一些特殊硬件设备。图形时要附加一些特殊硬件设备。第17页，本讲稿共21页图图形形输输出出设设备备包包括括显显示示器器、绘

21、绘图图仪仪、打打印印机机等等。计计算算机机与与显显示示器器通通过过显显卡卡连连接接。鼠鼠标标、图图形形输输入入笔笔、扫扫描描仪仪等等是是图图形输入设备。形输入设备。数数据据库库技技术术：数数据据库库是是存存储储在在计计算算机机内内的的有有结结构构的的数数据据的的集集合合。数数据据库库中中的的数数据据按按一一定定的的形形式式存存储储，形形成成彼彼此此相相关关的的整整体体，能能被被许许多多用用户户共共同同使使用用。数数据据库库实实现现了了数数据据的的集集中中管管理理，维护了数据的一致性，对数据实行了保护，也实现了数据共享。维护了数据的一致性，对数据实行了保护，也实现了数据共享。五五.信息的快捷交换

22、信息的快捷交换计算机网络计算机网络 计计算算机机网网络络是是一一组组计计算算机机及及设设备备用用通通信信线线路路连连接接构构成成一一个个完完整整的的新新计计算算机机系系统统。是是通通讯讯技技术术和和计计算算机机技技术术结合的产物。结合的产物。第18页，本讲稿共21页 系系统统中中包包含含了了各各种种计计算算机机、数数据据通通讯讯设设备备、通通讯讯线线路路以以及及实实现现和和控控制制计计算算机机之之间间联联络络的的软软件件系系统统。通通过过网网络络实实现现各各计计算算机机间间的的信信息息交交换换和和处处理理、资资源源共共享享、协协同同计计算算等等，使使单单台台计计算算机机的的能能力力外外延延，拥

23、拥有有小小型型计计算算机机的的用用户户可可以以通通过过网网络络使使用用大大型型计算机。计算机。网网络络分分为为广广域域网网和和局局域域网网。广广域域网网是是覆覆盖盖地地理理范范围围很很广广的的网，如因特网；局域网是覆盖局部范围的网。网，如因特网；局域网是覆盖局部范围的网。因因特特网网又又称称互互联联网网，是是一一个个将将世世界界各各国国的的网网络络群群都都连连接起来的大网络，它不为任何个体所有，是人类共享的资源。接起来的大网络，它不为任何个体所有，是人类共享的资源。第19页，本讲稿共21页 从网络应用的角度看，因特网的发展经历了三个阶从网络应用的角度看，因特网的发展经历了三个阶段：一是从段：一

24、是从1970年代开始的以电子邮件为主的通信阶段；年代开始的以电子邮件为主的通信阶段；二是从二是从1995年开始的信息发布和浏览阶段；三是网上业年开始的信息发布和浏览阶段；三是网上业务，如电子商务、网上银行、网上学校等。务，如电子商务、网上银行、网上学校等。六六.计算机网络系统的安全计算机网络系统的安全 计算机网络系统近二计算机网络系统近二、三十年的发展表明，计算机、三十年的发展表明，计算机活动在社会发展中占有重要地位。计算机信息系统的建活动在社会发展中占有重要地位。计算机信息系统的建立是发展国民经济的物质条件之一，而且是国民经济发立是发展国民经济的物质条件之一，而且是国民经济发展的主导；计算机

25、信息系统的建立使国民经济生产体制展的主导；计算机信息系统的建立使国民经济生产体制和生产方式得以改变；计算机信息系统及和生产方式得以改变；计算机信息系统及 拥有的信息资拥有的信息资源是国家的重要资源；计算机信息系统在国民经济活动源是国家的重要资源；计算机信息系统在国民经济活动中具有替代物质和能源的作用。中具有替代物质和能源的作用。第20页，本讲稿共21页 但但是是计计算算机机信信息息系系统统又又着着自自身身的的脆脆弱弱性性。表表现现在在：1.程程序序部部分分;2.操操作作系系统统;3.数数据据输输入入部部分分;4.硬硬件件部部分分;5.软软件件部部分分;6.输输出出部部分分;7.通通讯讯线线路路部部分分;8.数数据据库库部部分分;9.电电磁磁干干扰扰;10.辅助保障系统辅助保障系统;11.存取控制部分。存取控制部分。如何保障计算机信息系统的安全，特别是要害部门的如何保障计算机信息系统的安全，特别是要害部门的信息安全，是各国极为关注的事。信息安全，是各国极为关注的事。第21页，本讲稿共21页