木舟| 计算机与传感器（第六单元） | 2022年暑期“二次学习微视频”10

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PPT及讲稿

生活于信息时代，我们的生活、学习以及工作都与信息系统的使用息息相关。因此我们需要深入地了解信息系统的内部结构，今天的视频我们主要了解信息系统中的计算机和传感器。

我们以“智能停车系统”为例，来看看在这个信息系统中都用到了哪种类型的计算机。

当我们的车辆驶入智能停车场时，入口处的拍摄识别设备中，包含有嵌入式计算机，其作用是将拍摄的图像转换成车牌号码等，属于数据的采集。同时这些采集到的车牌号码会随同入场时间一并传入停车场内的服务器中，进行存储和相关处理。当我们的车辆停到某个停车位后，可能还会存在车位视频服务器，用来处理来自车位相机的拍摄数据，将识别出的车牌号码与该停车的车位号处理保存。当我们找不到自己的车辆时，可能还会用到自助查询机，输入车牌号码并传输到服务器，并将查询到的车位号以及路线返回给查询机。实现了数据信息的输入输出处理。当然，在我们离开停车场时，往往会用到智能终端进行付费等操作。由此可见，计算机在智能停车系统中发挥着非常重要的作用。

对于一台计算机来说，硬件部分和软件部分相互配合，才能实现计算、存储、输入、输出等功能。在硬件方面，我们都知道一般包括中央处理器CPU、硬盘、键盘、鼠标、显示器等；而软件包括系统软件如操作系统等，以及各类应用软件。这些软件都是由程序和相关文档组成的。

当然，计算机经过几十年的发展，虽然外部形态、运算速度发生了很大的改变，但在基本结构上，遵循由运算器、处理器、存储器、输入设备和输出设备这五大逻辑部件组成。其中，运算器和控制器目前被集成到了一起，合称为中央处理器，即我们常说的CPU。它是计算机最为核心的部件，主要决定着一台计算机的性能。在计算机系统中，会同时流转着至少两类信息流，一种是数据与指令流，围绕着运算器和存储器传输，对数据信息进行处理和存储。一种是控制流，主要由控制器做出各类控制信号，主宰计算机系统各类功能的实现。

移动终端也可以看作一种计算机，通常包括智能手机、PAD、POS机、车载电脑以及可穿戴式设备等。从硬件结构和配置上看，它们和普通计算机有着类似的组成，只不过在电源、通信模块和外部接口方面，出于便捷性的考虑，有更多的设计要求。

尽管在内部结构上，普通计算机和移动终端基本一致，但两者的差异也是非常明显的。

第一是外部形态的差异。和普通计算机相比，移动终端在外部尺寸以及重量设计上有着更高的要求。

第二是内部组件的差异。移动终端限于尺寸，多采用集成化程度高或者体积小的组件。同时因为移动应用的要求，也有自己独特的组件，比如有着支持移动通信网络的处理单元。

第三是软件系统的差异。目前大部分的移动终端和普通计算机在软件系统上是不兼容的。以操作系统为例，移动终端主要采用安卓、苹果和我们国产的鸿蒙，而目前我们大部分普通用户的计算机，主要采用WINDOWS系列或者LINUX操作系统。

当然，在交互方式上，二者也差异显著。普通计算机的键盘鼠标是常用的输入设备。但移动终端有各种各样的传感器组件以及最为明显的触摸屏，使它们与用户的交互方式更加多元化。

随着相关技术的发展，信息系统的输入输出方式在不断的优化。以“智能停车系统”为例，在停车收费过程中，会经常看到“扫码输入”“触摸屏输入”“点击输入”以及“指纹输入”等相关应用。

输出方式也是这样，在“智能停车系统”中，“室内诱导屏”“停车场的闸机显示屏”（往往还会有声音提示）“自动道闸”以及“车位状态灯”等，都是一些常见的输出方式。

所以，在目前的各种信息系统中，我们可以看到，在输入方式方面，我们熟悉的键盘、鼠标等传统输入方式以及以自动采集数据为主的“指纹识别”“图像识别”“地磁感应”形式共存；同样，在输出方式方面，普通的人工操控的方式逐渐减少，而自动控制的输出方式在逐渐增加。因此，我们可以这样说，随着信息技术的发展，输入、输出方式朝自动化、智能化发展……、智能终端发挥着越来越重要的作用……、随着信息社会的进一步发展，自动采集已经成为越来越重要的输入方式。

自动采集的实现，在很大程度上得益于各类传感器。还是以“智能停车系统”为例，智能停车系统中的视频相机（传感器）采集车位是否空闲的信息，并汇总到服务器上，计算后通过诱导屏显示出来。在这个过程中，基本遵循IPO原则，即输入-处理-输出。

除了车位相机，在“智能停车系统”中，地磁感应器能够探测磁场变化，从而感知车辆的存在与否，再通过无线网络，将数据发送出去，完成信息采集。

其实，除了刚才我们讲到的这些传感器，还有一些传感器在我们的生活中也广泛存在。如声、光控开关，烟雾报警器、温度和光传感器以及疫情期间广泛使用的各类测温计等，这些传感器在信息社会，对数据的自动采集起到了非常大的作用。总之，我们需要根据对不同信息的需求，选择相应的传感器。

无论哪种传感器，其工作目标都是进行信息的交换，即将外界的各类物理量、化学量转换成信息系统能够处理的数据。我们以前面提到的地磁传感器为例，简要了解一下它的信息转换过程。

首先，当有车辆停在停车位置后，地磁感应器会感受到车辆带来的磁场变化信息，这是一种物理量；其次，敏感与转换元件对感受到的磁场变化信息，会将其转换为电流、电压等信号；第二步，信号调节电路再将此信号转换成便于传输的电信号；第三步，模数转换电路将传输过来的电信号转换为计算机系统可以识别的二进制数据。

虽然每种传感器的信息转换部件会有不同，但其基本原理都是类似的。

同学们，在信息社会，信息系统给我们的生活、学习带来了极大的便捷，各类信息系统中的计算机与传感器虽然变化样式不同，但它们都发挥了非常重要的作用。希望同学们在日常生活中，根据所学知识，寻找信息系统中的计算机和传感器，并试着分析它们的功能和工作原理，从而更好地理解我们所处的时代。相信大家都是最棒的。