2.3 信息系统中的计算机和移动终端
📌 学习目标
- 理解计算机和移动终端在信息系统中的作用
- 掌握计算机的工作原理
- 了解移动终端的硬件和软件结构
- 认识移动互联网和云计算的概念
一、计算机和移动终端的作用
计算机的作用
计算机具有海量存储、高速运算的特点，主要用于：
- 数据存储
- 数据加工、计算、分类和整理
- 实现对信息的管理
- 对各种设备的实时控制
移动终端的作用
移动终端是指可以在移动中使用的计算机设备，主要用于实现人机交互。
移动性体现：
- 移动通信能力
- 便携化体积
移动终端类型：
- 手机
- 笔记本电脑
- 平板电脑
- 车载电脑
移动终端功能：
- 基础功能：通话、拍照、听音乐、玩游戏
- 扩展功能：定位、信息处理、指纹扫描、身份证扫描、条码扫描、IC卡扫描、酒精含量检测
表2-4网络订票系统中计算机和移动终端的作用
| 硬件设备 | 设备名称 | 作用 |
|---|---|---|
| 计算机 | 自动售票机 | |
| 计算机 | 自动售票服务器 | |
| 计算机 | 订票网络后台服务器 | |
| 计算机 | 银行前置机 | |
| 计算机 | 银行主机 | |
| 计算机 | 售票点计算机 | |
| 计算机 | 用户数据库服务器 | |
| 计算机 | 顾客购票计算机 | |
| 移动终端 | 顾客平板电脑 | |
| 移动终端 | 顾客手机 | |
| 移动终端 | 顾客笔记本电脑 | |
| 移动终端 | 系统管理笔记本电脑 | |
| 📎 知识延伸：CPU | APP |
二、计算机的工作原理
📎 相关探究：实验_组建计算机系统
1. 计算机的发展
以硬件物理器件的变革为主要特征：
| 代次 | 电子元件 | 时期 |
|---|---|---|
| 第一代 | 电子管 | 1946-1957 |
| 第二代 | 晶体管 | 1958-1964 |
| 第三代 | 集成电路 | 1965-1970 |
| 第四代 | 大规模集成电路 | 1971-1990 |
| 第五代 | 超大规模集成电路 | 1991-至今 |
中国成就：2016年，“神威·太湖之光”超级计算机在国际超级计算大会上亮相，持续性能9.3亿亿次/秒，全部使用国产“申威26010”处理器。
2. 计算机工作的基本原理
存储程序和程序控制——计算机科学之父冯·诺依曼提出
工作原理：
- 预先存储：将指令序列（程序）和原始数据输送到计算机内存储器中
- 逐条取出：从内存中取出第一条指令
- 译码执行：通过控制器译码，按指令要求进行运算
- 存储结果：将结果送到内存中
- 循环执行：取出下一条指令，继续执行
3. 计算机的系统架构
计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。两者之间相互依存，互为补充。
1）硬件
硬件是计算机系统的物理装置，即由电子线路、元器件和机械部件等构成的具体装置，是看得见、摸得着的实体。
表2-5 计算机的基本组成部件
| 计算机硬件 | 说明 |
|---|---|
| 运算器、控制器 | 组合称为中央处理器（CPU），是对信息进行高速运算处理的主要部件，其处理速度可达每秒几亿次以上 |
| 存储器 | 用于存储程序、数据和文件，常由快速的内存储存器和慢速的外存储器组成 |
| 输入设备、输出设备 | 是人机间的信息转换器，由输入、输出控制系统管理外部设备与内存储器之间的信息交换 |
2）软件
软件一般是指一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。软件分为系统软件和应用软件。
表2-6 计算机系统软件和应用软件
| 计算机软件 | 说明 |
|---|---|
| 系统软件 | |
| 操作系统 | 操作系统实施对各种软硬件资源的管理控制 |
| 诊断程序 | 诊断程序的功能是诊断计算机软硬件的故障 |
| 语言处理程序 | 语言处理程序的功能是把用户用汇编语言或某种高级语言所编写的程序，翻译成机器可执行的机器语言程序 |
| 应用软件 | 是直接面向最终用户的具体软件，以操作系统为基础，用程序设计语言编写，或用数据库管理系统构造，用于满足用户的各种具体需求 |
系统软件还包含支撑软件，支撑软件有接口软件、工具软件、环境数据库等，它能支持用机的环境，提供软件研制工具。
4. 计算机的主要性能指标
计算机功能的强弱或性能的好坏，不是由某项指标决定的，而是由它的系统结构、指令系统、硬件组成、软件配置等多方面的因素综合决定的，一般可以用表中的指标来评价计算机的性能。
| 指标 | 说明 | 单位 |
|---|---|---|
| 字长 | 计算机一次能直接处理的二进制位数 | 位（bit） |
| CPU时钟频率 | CPU每秒发出的脉冲数 | Hz、MHz、GHz |
| 运算速度 | 每秒能完成的运算次数 | MIPS |
| 存取周期 | 存储器完成一次读写的时间 | 纳秒（ns） |
| 存储容量 | 存储器能容纳的信息量 | B、KB、MB、GB |
📍 探究活动：实践（p58）
人们可以通过网络购买计算机、智能手机等设备，图2-14是电子商务系统提供的某型号计算机的规格参数。同学们根据所学知识，通过网络查找资料，了解其规格参数的含义，调查信息技术实验室的计算机参数，填写表2-8。
表2-8 计算机配置表
| 配件 | 品牌及型号 |
|---|---|
| CPU | |
| 内存 | |
| 显卡 | |
| 声卡 | |
| 硬盘 | |
| 显示器 | |
| 机箱 | |
| 电源 | |
| 键盘 | |
| 鼠标 | |
| 操作系统 |
📎 相关探究：实践_调查计算机规格参数
三、移动终端的工作原理
数据参考（CNNIC 2022）
截至2021年12月：
- 手机网民规模：10.29亿
- 手机上网比例：99.7%
- 平板电脑上网比例：27.4%
- 台式电脑上网比例：35.0%
- 笔记本电脑上网比例：33.0%
1. 硬件和软件
移动终端与计算机结构相似，但输入输出方式更多样化。
| 组成部件 | 智能手机 | 平板电脑 | 笔记本电脑 |
|---|---|---|---|
| 中央处理器 | 整机控制中枢 | 同左 | 同左 |
| 存储器 | 运行内存+存储内存 | 同左 | 同左 |
| 输入输出设备 | 触摸屏、感应单元、摄像头 | 同左 | 键盘、触摸板 |
| 操作系统 | iOS、Android | iOS、Android | Windows、macOS |
| 应用软件 | 个性化APP | 同左 | 各类应用 |
| 📎 相关探究：调查_移动终端组成部件 |
📍 探究活动：交流（p60）
同学们交流讨论常用的移动终端操作系统，填写表2-10。
表2-10 常用移动终端操作系统的体验与比较
| 项目 | 移动终端操作系统 | 移动终端操作系统 |
|---|---|---|
| 适用设备 | ||
| 系统开放性 | ||
| 系统安全性 | ||
| 文件的管理 | ||
| APP开发难度 | ||
| 操作系统占用空间 |
2. 移动互联网
定义：移动网络与互联网融合的产物，用户通过移动终端接入互联网。
三层结构：
应用层 → 为用户提供各类应用与服务
↑
网络层 → 2G/3G/4G/5G/Wi-Fi无线网络
↑
终端层 → 智能手机、平板、笔记本电脑等
3. 云计算
定义：通过互联网以服务的形式将计算资源提供给用户。
核心特征：
- 按使用量付费
- 便捷的网络访问
- 可配置的资源池
- 快速弹性伸缩
本质：云计算是分布式计算、并行计算、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。
随着移动互联网时代的到来，智能手机已普及应用，大大地改变了人们的社会生活方式与交往方式。
📍 探究活动：思考（p61-p62）
这是一个新时代，一部智能手机，可以理财、约车、叫外卖、网购，可以满足我们很多需求。手机几乎占用了所有的碎片化时间，夺走了与家人朋友相处的时间。请同学们思考，如何处理好信息系统与人、社会的关系？如何健康、负责任地使用智能手机等移动终端？
📍 项目实施
各小组根据项目选题及拟订的项目方案，结合本节所学知识，开展相应的信息系统组装和调试实验，了解计算机与移动终端的工作原理，体会计算机与移动终端在信息系统中的作用，并参照项目范例的样式，撰写相应的项目成果报告。
📍 拓展：结构化系统分析方法（p62）
结构化系统分析方法是运用系统工程原理于大型软件开发的产物，就是采用“自顶向下，由外到内，逐层分解”的思想对复杂的系统进行分解化简，从而有效地控制系统分析中每一步的难度，并运用数据流图、加工说明和数据字典作为表达工具的一种系统分析技术。
🔗 本章其他小节
📎 本章术语索引
| 术语 | 英文/缩写 |
|---|---|
| 中央处理器 | CPU |
| 应用程序 | APP |
| 中国互联网络信息中心 | CNNIC |
| 无线网络通信技术 | Wi-Fi |
| 操作系统 | OS |
| 云计算 | Cloud Computing |
| 移动互联网 | Mobile Internet |
📝 本节小结
| 知识点 | 核心内容 |
|---|---|
| 计算机作用 | 海量存储、高速运算 |
| 计算机原理 | 存储程序、程序控制 |
| 性能指标 | 字长、主频、运算速度、存储容量 |
| 移动终端 | 便携、移动通信、多样化交互 |
| 云计算 | 按需服务、分布式计算 |