計算機與信息社會的發(fā)展

本章內容1.4計算機的發(fā)展1.11.21.31.5計算機的特點現(xiàn)代信息技術計算機的應用現(xiàn)代信息技術的應用1.1計算機的發(fā)展1642BlaisePascal加法器CharlesBabbage1822差分機1834分析機MARK

IENIAC電子計算機時代Nota:珠算01是我國古代勞動人民的偉大創(chuàng)造，但它究竟起源于何時，由于珠算史料其缺乏，珠算史家們說法不一。根據(jù)已有珠算史料，綜合各家之言，可以得出以下結論：萌于商周。珠算是以珠做計數(shù)元件，用一定方式排列，用以表示數(shù)字，然后根據(jù)五升十進制原理進行計算。我國至遲在3000多年前的商代就已有了完備的10進制記數(shù)系統(tǒng)。目前發(fā)現(xiàn)的最早的用來計算的圓珠便是西周時期的陶丸。因此珠算的萌芽，可遠溯至3000多年前的商周時期。Nota:PascalineMachines01Nota:PascalineMachines02BlaisePascal1623–1662BlaisePascalwasaveryinfluencialFrenchmathematicianandphilosopherwhocontributedtomanyareasofmathematics.HeworkedonconicsectionsandprojectivegeometryandincorrespondencewithFermathelaidthefoundationsforthetheoryofprobability.

Nota:PascalineMachines03Nota:PascalineMachines04In1642,Pascalstartedsomepioneeringworkoncalculatingmachines,andafterthreeyearsofeffortand50prototypes,heinventedthemechanicalcalculator.Hebuilttwentyofthesemachines(calledthePascaline)inthefollowingtenyears.Pascalwasamathematicianofthefirstorder.Nota:差分機01差分機，1822年出現(xiàn)模型，能提高乘法速度。1834年，巴貝奇就已經(jīng)提出了一項新的更大膽的設計并稱之為分析機。所謂"差分"的含義，是把函數(shù)表的復雜算式轉化為差分運算，用簡單的加法代替平方運算。Nota:差分機02巴貝奇耗費了整整十年光陰，于1822年完成了第一臺差分機，它可以處理3個不同的5位數(shù)，計算精度達到6位小數(shù)。差分的定義分為前向差分和逆向差分兩種。函數(shù)的前向差分通常簡稱為函數(shù)的差分。對于函數(shù)，如果：則稱為的一階前向差分。在微積分學中的有限差分（finitedifferences），前向差分通常是微分在離散的函數(shù)中的近似運算。第一臺電子計算機（ENIAC）1946年2月由賓州大學研制的ENIAC電子計算機時代的到來

每秒5千次加減運算沒有存儲器采用十進制第一款商用計算機：UNIVAL1947年，莫奇萊和?？颂仉娮訑?shù)字積分計算機電子數(shù)字積分計算機電子數(shù)字積分計算機電子數(shù)字積分計算機ElectronicNumericalIntegratorAndCalculatorNota:ENIAC01ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)wasthefirstgeneral-purposeelectroniccomputer.ItwasaTuring-completedigitalcomputercapableofbeingreprogrammedtosolveafullrangeofcomputingproblems.Nota:ENIAC02ENIACwasdesignedtocalculateartilleryfiringtablesfortheUnitedStatesArmy'sBallisticResearchLaboratory.TheENIAC'sdesignandconstructionwasfinancedbytheUnitedStatesArmyduringWorldWarII.TheconstructioncontractwassignedonJune5,1943,andworkonthecomputerbeganinsecretbytheUniversityofPennsylvania'sMooreSchoolofElectricalEngineeringstartingthefollowingmonthunderthecodename"ProjectPX".".Nota:ENIAC03TheENIACwasamodularcomputer,composedofindividualpanelstoperformdifferentfunctions.Twentyofthesemoduleswereaccumulators,whichcouldnotonlyaddandsubtractbutholdaten-digitdecimalnumberinmemory.Numberswerepassedbetweentheseunitsacrossanumberofgeneral-purposebuses,ortrays,astheywerecalled.Inordertoachieveitshighspeed,thepanelshadtosendandreceivenumbers,compute,savetheanswer,andtriggerthenextoperation.Nota:ENIAC04ENIACcontained17,468vacuumtubes,7,200crystaldiodes,1,500relays,70,000resistors,10,000capacitorsandaround5millionhand-solderedjoints.Itweighedmorethan30shorttons(27t),wasroughly8by3by100

feet(2.4

m×0.9

m×30

m),tookup1800squarefeet(167

m2),andconsumed150kWofpowerNota:HarvardMarkI01TheIBMAutomaticSequenceControlledCalculator(ASCC),calledtheMarkIbyHarvardUniversity,wasanelectro-mechanicalcomputer.Nota:HarvardMarkI02TheelectromechanicalASCCwasdevisedbyHowardH.Aiken,builtatIBMandshippedtoHarvardinFebruary1944.ItbegancomputationsfortheU.S.NavyBureauofShipsinMayandwasofficiallypresentedtotheuniversityonAugust7,1944.Itwasveryreliable,muchmoresothanearlyelectroniccomputers.Ithasbeendescribedas"thebeginningoftheeraofthemoderncomputer"and"therealdawnofthecomputerage".時代年份器件軟件應用一

46-58電子管機器語言匯編語言科學計算二59-63晶體管高級語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制三64-71集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四71年迄今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡等社會的各個領域電子管晶體管集成電路大規(guī)模集成電路史料：

IBM的發(fā)展史

硅谷人才搖籃仙童半導體公司

HP的發(fā)展史

比爾.蓋茨計算機世界中的中國1958年，中科院計算所研制成功我國第一臺小型電子管通用計算機103機（八一型）標志著我國第一臺電子計算機的誕生。1965年，中科院計算所研制成功第一臺大型晶體管計算機109乙，之后推出109丙機，該機為兩彈試驗中發(fā)揮了重要作用。1974年，清華大學等單位聯(lián)合設計、研制成功采用集成電路的DJS-130小型計算機。1983年，國防科技大學研制成功億次銀河-I計算機。1985年，電子工業(yè)部計算機管理局研制出長城0520CH微機。1992年，國防科技大學研制出銀河-II通用并行巨型機。1997年，國防科技大學研制出銀河-III百億次并行巨型計算機系統(tǒng)。未來計算機：1.光計算機2.生物計算機3.量子計算機

計算機的發(fā)展方向微型化網(wǎng)絡化智能化巨型化Nota:量子計算機量子計算機（quantumcomputer）是一類遵循量子力學規(guī)律進行高速數(shù)學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。量子計算機的概念源于對可逆計算機的研究。研究可逆計算機的目的是為了解決計算機中的能耗問題。Nota:生物計算機生物計算機（biologicalcomputer）又稱仿生計算機(bioniccomputer)。以生物芯片取代在半導體硅片上集成效以萬計的晶體管制成的計算機。涉及計算機科學、腦科學、神經(jīng)生物學、分子生物學、生物物理、生物工程、電子工程、物理學和化學等有關學科。1986年日本開始研究生物芯片，研究有關大腦和神經(jīng)元網(wǎng)絡結構的信息處理、加工原理，以及建立全新的生物計算機原理，探討適于制作芯片的生物大分子的結構和功能，以及如何通過生物工程(用脫氧核糖核酸A重組技術和蛋白質工程)來組裝這些生物分子功能元件。Nota:光計算機01與傳統(tǒng)硅芯片計算機不同，光計算機用光束代替電子進行計算和存儲：它以不同波長的光代表不同的數(shù)據(jù)，以大量的透鏡、棱鏡和反射鏡將數(shù)據(jù)從一個芯片傳送到另一個芯片。Nota:光計算機02計算機的分類按用途及其使用范圍通用計算機專用計算機按運算速度和性能高性能計算機微型計算機工作站服務器嵌入式計算機1.2

計算機的特點計算精度高存儲功能強具有邏輯判斷能力具有自動運行的能力運算速度快1.3現(xiàn)代信息技術1.經(jīng)濟增長方式的高度集約化2.勞動生產(chǎn)率水平的進一步提高3.企業(yè)組織和管理體制的靈活化4.工作方式和生活方式的個人自主化5.信息化經(jīng)濟導致經(jīng)濟的全球化6.信息經(jīng)濟可能成為環(huán)保經(jīng)濟7.政府與公眾的溝通加強和公開化8.軍事技術和未來戰(zhàn)爭的信息化信息與信息技術各種事物的變化和特征的反映信息的載體信息數(shù)據(jù)1.信息與數(shù)據(jù)

例如：數(shù)值、文字、語言、圖形、圖像等。

信息與信息技術應用在信息加工和處理中的科學、技術與工程的訓練方法和管理技巧；上述方面和技巧和應用；計算機及其與人、機的相互作用；與之相應的社會、經(jīng)濟和文化等諸種事物。聯(lián)合國教科文組織的定義2.信息技術(InformationTechnology，IT)現(xiàn)代信息技術的內容1.信息基礎技術 微電子技術——當今世界新技術革命的基石 光電子技術——采用光子作為信息的載體2.信息系統(tǒng)技術 信息獲取技術——傳感技術、遙測技術和遙感技術信息處理技術——計算機技術成為現(xiàn)代信息技術的核心信息傳輸技術——光纖通信技術、衛(wèi)星通信技術等信息控制技術——利用信息傳遞和反饋來實現(xiàn)信息存貯技術——縮微品、磁盤、光盤通信技術(Communication)、計算機技術(Computer)和控制技術(Control)合稱為3C。3.信息應用技術如信息管理、信息控制、信息決策現(xiàn)代信息技術的特點數(shù)字化多媒體化智能化1.4計算機的應用計算機的主要應用領域1.工商：電子商務、CAD/CAM2.教育：多媒體教育、遠程教育3.醫(yī)藥：CAT、MRI、遠程醫(yī)療4.政府：電子政府5.娛樂：虛擬現(xiàn)實、電影特技6.科研：數(shù)據(jù)采集、計算分析7.家庭：家庭信息化Nota:CAM01Computer-aidedmanufacturing(CAM)istheuseofcomputersoftwaretocontrolmachinetoolsandrelatedmachineryinthemanufacturingofworkpiecesNota:CAM02Nota:CADComputer-aideddesign(CAD),alsoknownascomputer-aideddesignanddrafting(CADD),1istheuseofcomputertechnologyfortheprocessofdesignanddesign-documentation.ComputerAidedDraftingdescribestheprocessofdraftingwithacomputer.CADDsoftware,orenvironments,providestheuserwithinput-toolsforthepurposeofstreamliningdesignprocesses;drafting,documentation,andmanufacturingprocesses.CADDoutputisoftenintheformofelectronicfilesforprintormachiningoperations.Nota:MRI01Magneticresonanceimaging(MRI),nuclearmagneticresonanceimaging(NMRI),ormagneticresonancetomography(MRT)isamedicalimagingtechniqueusedinradiologytovisualizedetailedinternalstructures.MRImakesuseofthepropertyofnuclearmagneticresonance(NMR)toimagenucleiofatomsinsidethebodyNota:MRI02計算機的應用類型科學計算

數(shù)據(jù)處理

電子商務

過程控制

4123CAD/CAM

多媒體技術

虛擬現(xiàn)實

人工智能

8567Nota:ScientificComputing01Mostproblemsolvinginscienceandengineeringusesscientificccomputing.Ascientistmightdeviseasystemofdifferentialequationstomodelaphy