第1章 計(jì)算機(jī)與信息社會

1、1第一章第一章 計(jì)算機(jī)與信息社會計(jì)算機(jī)與信息社會 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展 1.2 信息與信息技術(shù)信息與信息技術(shù) 1.3 計(jì)算機(jī)在信息社會中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在信息社會中的應(yīng)用2教學(xué)說明教學(xué)說明 1. 學(xué)時(shí)：學(xué)時(shí)：0學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 以自學(xué)為主以自學(xué)為主 或者根據(jù)各校情況簡要介紹或者根據(jù)各校情況簡要介紹 2. 內(nèi)容：內(nèi)容： 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展 計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分代、分類、新技術(shù)、新型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分代、分類、新技術(shù)、新型計(jì)算機(jī) 信息技術(shù)概念信息技術(shù)概念 現(xiàn)代信息技術(shù)的定義、內(nèi)容、特點(diǎn)現(xiàn)代信息技術(shù)的定義、內(nèi)容、特點(diǎn) 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 在各行各業(yè)中的應(yīng)用、應(yīng)用的類型在各行各業(yè)中的應(yīng)用、

2、應(yīng)用的類型 3. 考核：選擇題、填充題考核：選擇題、填充題3 1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展 具有歷史意義的計(jì)算工具n 算算 籌籌 春秋戰(zhàn)國時(shí)期春秋戰(zhàn)國時(shí)期 最早的計(jì)算工具最早的計(jì)算工具n 算算 盤盤 中國唐代中國唐代 第一種手動(dòng)式計(jì)數(shù)器第一種手動(dòng)式計(jì)數(shù)器 沿有至今沿有至今n 計(jì)算尺計(jì)算尺 1622年年 英國英國William Oughtred 20世紀(jì)世紀(jì)70年代被計(jì)算器取代年代被計(jì)算器取代手動(dòng)式手動(dòng)式功能：功能：加、減、乘、除、指數(shù)、三角函數(shù)等加、減、乘、除、指數(shù)、三角函數(shù)等 n 加法器加法器 16421642年年 法國法國Blaise PascalBlaise Pascal 機(jī)械式機(jī)械

3、式 功能：只能做加法功能：只能做加法n 計(jì)算器計(jì)算器 16731673年年德國德國Gottfried LeibnizGottfried Leibniz 機(jī)械式機(jī)械式 功能：加、減、乘、除和開方功能：加、減、乘、除和開方 4 查爾斯查爾斯. .巴貝奇巴貝奇 1812年差分機(jī)年差分機(jī) 1834年分析機(jī)年分析機(jī) 一、近代計(jì)算機(jī)1.差分機(jī)和分析機(jī)三部分組成：三部分組成：(1)(1)由許多輪子組成的保存數(shù)據(jù)的存儲庫；由許多輪子組成的保存數(shù)據(jù)的存儲庫；(2)(2)運(yùn)算裝置；運(yùn)算裝置；(3)(3)能對操作順序進(jìn)行控制，并選擇所需處理的數(shù)能對操作順序進(jìn)行控制，并選擇所需處理的數(shù)據(jù)以及輸出結(jié)果的裝置。據(jù)以及輸出

4、結(jié)果的裝置。史料：史料：查爾斯查爾斯.巴貝奇巴貝奇5 Howard Aiken博士博士發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了查爾斯查爾斯.巴貝奇的論文巴貝奇的論文在在IBM的支持下，用機(jī)電方式制造了的支持下，用機(jī)電方式制造了MARK IMARK II和和 MARK III是電子計(jì)算機(jī)是電子計(jì)算機(jī)2. MARK I 1944年51尺長尺長重重5頓頓750,000部份合并而成部份合并而成有有72個(gè)累加器，每一個(gè)個(gè)累加器，每一個(gè)有自己的算術(shù)部件，及有自己的算術(shù)部件，及23位數(shù)的寄存器。位數(shù)的寄存器。 3. ABC計(jì)算機(jī) 1941年 電子管數(shù)字計(jì)算機(jī) John V.Atanasoff和和Clifford E.Berry為數(shù)學(xué)物

5、理研究研制的為數(shù)學(xué)物理研究研制的6史料：史料： 阿蘭阿蘭.圖靈圖靈 馮馮諾依曼諾依曼計(jì)算機(jī)科學(xué)奠基人計(jì)算機(jī)科學(xué)奠基人英國科學(xué)家英國科學(xué)家 阿蘭阿蘭. .圖靈圖靈主要貢獻(xiàn)：主要貢獻(xiàn)： 建立圖靈機(jī)模型，奠定了可計(jì)算理論的建立圖靈機(jī)模型，奠定了可計(jì)算理論的基礎(chǔ)基礎(chǔ) 提出圖靈測試，闡述了機(jī)器智能的概念提出圖靈測試，闡述了機(jī)器智能的概念 電子計(jì)算機(jī)之父：電子計(jì)算機(jī)之父：美籍匈牙利數(shù)學(xué)家美籍匈牙利數(shù)學(xué)家 馮馮. .諾依曼諾依曼4. 阿蘭.圖靈和馮.諾依曼美國計(jì)算機(jī)學(xué)會美國計(jì)算機(jī)學(xué)會(ACM)1966(ACM)1966年設(shè)立圖靈獎(jiǎng)年設(shè)立圖靈獎(jiǎng)主要貢獻(xiàn)：主要貢獻(xiàn)： 與同事研制人類第二臺計(jì)算機(jī)與同事研制人類第二

6、臺計(jì)算機(jī)EDVAC 提出提出“存儲程序存儲程序”概念概念 馮馮諾依曼計(jì)算諾依曼計(jì)算機(jī)機(jī) 奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和工作原理奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和工作原理7二、電子計(jì)算機(jī)的問世1946年年2月由賓州大學(xué)研制的月由賓州大學(xué)研制的ENIAC電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來 Electronic Numerical Integrator And Calculator電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī) ENIACENIAC重達(dá)重達(dá)30噸噸占地占地250m2啟動(dòng)工耗啟動(dòng)工耗150000瓦瓦18000個(gè)電子管個(gè)電子管:每秒每秒5千次加減運(yùn)算千次加減運(yùn)算:沒有存儲器沒有存儲器:采用十進(jìn)制采用十進(jìn)

7、制第一款商用計(jì)算機(jī)：第一款商用計(jì)算機(jī)：UNIVAL1947年，莫奇萊和?？颂啬?，莫奇萊和?？颂厥妨希菏妨希耗嫒R和埃克特莫奇萊和?？颂?三、計(jì)算機(jī)的分代時(shí)代時(shí)代年份年份器件器件軟件軟件應(yīng)用應(yīng)用一一 46-58電子管電子管機(jī)器語言匯編語言機(jī)器語言匯編語言 科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算二二58-64晶體管晶體管高級語言高級語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制 三三64-70集成電路集成電路操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)文字處理圖形處理文字處理圖形處理四四71年迄今年迄今大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等社會的各個(gè)領(lǐng)域社會的各個(gè)領(lǐng)域電子管電子管晶體管晶體管集成電路集成電路大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路史料

8、：史料： IBMIBM的發(fā)展史的發(fā)展史 硅谷人才搖籃仙童半導(dǎo)體公司硅谷人才搖籃仙童半導(dǎo)體公司 HPHP的發(fā)展史的發(fā)展史 比爾比爾. .蓋茨蓋茨9 未來新型計(jì)算機(jī)未來新型計(jì)算機(jī)1光計(jì)算機(jī)光計(jì)算機(jī) 利用光子取代電子進(jìn)行數(shù)利用光子取代電子進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲。據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲。 不同波長的表示不同的數(shù)不同波長的表示不同的數(shù)據(jù)據(jù) 優(yōu)點(diǎn)：超高速優(yōu)點(diǎn)：超高速 缺點(diǎn)：體積龐大缺點(diǎn)：體積龐大2生物計(jì)算機(jī)（分子計(jì)算機(jī)）生物計(jì)算機(jī)（分子計(jì)算機(jī)） 2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代中期開始研制年代中期開始研制 采用了生物芯片采用了生物芯片3量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī) 利用處于多現(xiàn)實(shí)態(tài)下的原子進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī)，利用處于多現(xiàn)

9、實(shí)態(tài)下的原子進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī)， 這種多現(xiàn)實(shí)態(tài)是量子力學(xué)的標(biāo)志。這種多現(xiàn)實(shí)態(tài)是量子力學(xué)的標(biāo)志。 10四、計(jì)算機(jī)的分類 按綜合性能按綜合性能指標(biāo)分類指標(biāo)分類高性能計(jì)算機(jī)（高性能計(jì)算機(jī)（巨型機(jī)或大型機(jī)巨型機(jī)或大型機(jī)）：）： 速度最快、處理能力最強(qiáng)、速度最快、處理能力最強(qiáng)、 最快：最快：NEC Earth Simulator NEC Earth Simulator 每秒每秒3535萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算，峰值萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算，峰值4040萬億次萬億次 中國：中國：曙光曙光5000A 5000A 峰值速度峰值速度230230萬億次萬億次 LinpackLinpack實(shí)測值實(shí)測值180.6180.6萬億次萬億次 2

10、0082008年年1111月月 Top500Top500排名第排名第10工作站工作站：介于介于PCPC與小型機(jī)之間高檔微機(jī)系統(tǒng)與小型機(jī)之間高檔微機(jī)系統(tǒng) 高分辨率、大容量內(nèi)外存，圖形功能較強(qiáng)高分辨率、大容量內(nèi)外存，圖形功能較強(qiáng)微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)： 桌面型計(jì)算機(jī)桌面型計(jì)算機(jī) 、筆記本電腦、筆記本電腦、 平板電腦（平板電腦（Tablet PCTablet PC）和超便攜個(gè)人電腦（）和超便攜個(gè)人電腦（Ultra Mobile PCUltra Mobile PC）服務(wù)器服務(wù)器：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中對外提供服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中對外提供服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按用途分類按用途分類通用機(jī)通用機(jī)專用機(jī)專用機(jī)11最新知識

11、補(bǔ)充：天河一號：國防科技大學(xué)研制，天河一號：國防科技大學(xué)研制，20092009年年1010月月2929日亮相日亮相 每秒每秒12061206萬億次的峰值速度萬億次的峰值速度 每秒每秒563.1563.1萬億次的萬億次的LinpackLinpack實(shí)測性能實(shí)測性能 中國超級計(jì)算機(jī)前中國超級計(jì)算機(jī)前100100強(qiáng)之首，強(qiáng)之首， 使中國成為繼美國之后世界上第二個(gè)能夠自主研制千萬億次使中國成為繼美國之后世界上第二個(gè)能夠自主研制千萬億次 超級計(jì)算機(jī)的國家。超級計(jì)算機(jī)的國家。12五、計(jì)算機(jī)的新技術(shù)1嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù) 將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)信息處理部件，嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)之中。將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)信息處理部件，嵌入到

12、應(yīng)用系統(tǒng)之中。系統(tǒng)和功能軟件固化起來，類似系統(tǒng)和功能軟件固化起來，類似BIOS的工作方式。的工作方式。 應(yīng)用：各種家電、數(shù)碼相機(jī)等應(yīng)用：各種家電、數(shù)碼相機(jī)等 應(yīng)用最廣泛，數(shù)量超過應(yīng)用最廣泛，數(shù)量超過PC2網(wǎng)格計(jì)算網(wǎng)格計(jì)算 利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個(gè)利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個(gè)“虛擬的虛擬的 超級計(jì)算機(jī)超級計(jì)算機(jī)”，其中每一臺的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)，其中每一臺的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)“節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)”，而整，而整個(gè)計(jì)個(gè)計(jì) 算是由成千上萬個(gè)算是由成千上萬個(gè)“節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)”組成的組成的“一張網(wǎng)格一張網(wǎng)格”。 優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)，充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)，充

13、分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。 示例：示例：圖1.1.6 D2OL網(wǎng)格計(jì)算13五、計(jì)算機(jī)的新技術(shù)1嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù) 將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)信息處理部件，嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)之中。將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)信息處理部件，嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)之中。系統(tǒng)和功能軟件固化起來，類似系統(tǒng)和功能軟件固化起來，類似BIOS的工作方式。的工作方式。 應(yīng)用：各種家電、數(shù)碼相機(jī)等應(yīng)用：各種家電、數(shù)碼相機(jī)等 應(yīng)用最廣泛，數(shù)量超過應(yīng)用最廣泛，數(shù)量超過PC2網(wǎng)格計(jì)算網(wǎng)格計(jì)算 利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個(gè)利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個(gè)“虛擬的虛擬的 超級計(jì)算機(jī)超級計(jì)算機(jī)”，其中每一臺的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)，其中每一臺的計(jì)算

14、機(jī)就是一個(gè)“節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)”，而整，而整個(gè)計(jì)個(gè)計(jì) 算是由成千上萬個(gè)算是由成千上萬個(gè)“節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)”組成的組成的“一張網(wǎng)格一張網(wǎng)格”。 優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)，充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)，充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。 示例：示例：圖1.1.6 D2OL網(wǎng)格計(jì)算143中間件技術(shù)中間件技術(shù) 中間件是介于應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)之間的系統(tǒng)軟件中間件是介于應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)之間的系統(tǒng)軟件 151.2 信息技術(shù)概述信息技術(shù)概述1. 1. 信息與數(shù)據(jù)信息與數(shù)據(jù) 病歷卡上記載病人的體溫病歷卡上記載病人的體溫39oC是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)39oC本身本身是沒有意義的。當(dāng)數(shù)據(jù)以某種形式經(jīng)過處理、描述或與

15、其是沒有意義的。當(dāng)數(shù)據(jù)以某種形式經(jīng)過處理、描述或與其它數(shù)據(jù)比較時(shí)，才能成為信息。某個(gè)病人的體溫是它數(shù)據(jù)比較時(shí)，才能成為信息。某個(gè)病人的體溫是39oC，這才是信息，信息是有意義的。這才是信息，信息是有意義的。 信息信息即是對各種事物的變化和特征的反映即是對各種事物的變化和特征的反映 又是事物之間相互作用和聯(lián)系的表征。又是事物之間相互作用和聯(lián)系的表征。 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 信息的載體。信息的載體。 例如：數(shù)值、文字、聲音、圖形、圖像等。例如：數(shù)值、文字、聲音、圖形、圖像等。 人類三大基本資源：物質(zhì)、能源、信息人類三大基本資源：物質(zhì)、能源、信息一、信息技術(shù)基礎(chǔ)知識 162. 2. 信息技術(shù)信息技術(shù)(Infor

16、mation Technology，IT)聯(lián)合國教科文組織的定義聯(lián)合國教科文組織的定義 應(yīng)用在信息加工和處理中的科學(xué)、技術(shù)與工程的訓(xùn)應(yīng)用在信息加工和處理中的科學(xué)、技術(shù)與工程的訓(xùn)練方法和管理技巧；上述方面和技巧和應(yīng)用；計(jì)算機(jī)及練方法和管理技巧；上述方面和技巧和應(yīng)用；計(jì)算機(jī)及其與人、機(jī)的相互作用；與之相應(yīng)的社會、經(jīng)濟(jì)和文化其與人、機(jī)的相互作用；與之相應(yīng)的社會、經(jīng)濟(jì)和文化等諸種事物。等諸種事物。 17二、現(xiàn)代信息技術(shù)的內(nèi)容 1. 信息基礎(chǔ)技術(shù)信息基礎(chǔ)技術(shù) 微電子技術(shù)微電子技術(shù) 當(dāng)今世界新技術(shù)革命的基石當(dāng)今世界新技術(shù)革命的基石 光電子技術(shù)光電子技術(shù) 采用光子作為信息的載體采用光子作為信息的載體 2.

17、信息系統(tǒng)技術(shù)信息系統(tǒng)技術(shù) 信息獲取技術(shù)信息獲取技術(shù) 傳感技術(shù)、遙測技術(shù)和遙感技術(shù)傳感技術(shù)、遙測技術(shù)和遙感技術(shù) 信息處理技術(shù)信息處理技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù)成為現(xiàn)代信息技術(shù)的核心計(jì)算機(jī)技術(shù)成為現(xiàn)代信息技術(shù)的核心 信息傳輸技術(shù)信息傳輸技術(shù) 光纖通信技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等光纖通信技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等 信息控制技術(shù)信息控制技術(shù) 利用信息傳遞和反饋來實(shí)現(xiàn)利用信息傳遞和反饋來實(shí)現(xiàn) 信息存貯技術(shù)信息存貯技術(shù) 縮微品、磁盤、光盤縮微品、磁盤、光盤 通信技術(shù)通信技術(shù)( (Communication) )、計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)( (Computer) )和控和控制技術(shù)制技術(shù)( (Control) )合稱為合稱為3C3C。

18、3. 信息應(yīng)用技術(shù)信息應(yīng)用技術(shù)如信息管理、信息控制、信息決策如信息管理、信息控制、信息決策 18三、現(xiàn)代信息技術(shù)的特點(diǎn) 數(shù)字化數(shù)字化 多媒體化多媒體化 高速度、網(wǎng)絡(luò)化、寬頻帶高速度、網(wǎng)絡(luò)化、寬頻帶 Internet 2Internet 2的傳輸速率將可以達(dá)到的傳輸速率將可以達(dá)到2.4Gbps 2.4Gbps 。 智能化智能化 191.3 計(jì)算機(jī)在信息社會中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在信息社會中的應(yīng)用 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用類型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用類型1. 科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算2. 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理3. 電子商務(wù)電子商務(wù) B2B 阿里巴巴：阿里巴巴：http:/ B2C 亞亞 馬馬 遜：遜：http:/ C2C 淘淘 寶寶 網(wǎng)：網(wǎng)：http:/ 易易 趣：趣：http:/ 4. 過程控制過程控制5. CAD/CAM/CIMS6. 多媒體技術(shù)多媒體技術(shù) 7. .人工智能人工智能卡斯