第1章 计算机与信息社会

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,大学计算机基础,贵州大学计算机科学与技术学院,计算中心,1,第一章,计算机与信息社会,1.1,计算机的发展,1.2,信息技术概述,1.3,计算机在信息社会中的应用,2,1.1,计算机的发展,算筹,中国,商周时代问世。,算盘,中国唐代，第一种手动式计算器。,计算尺,1622年，英国数学家奥特瑞德。,手动式计算器，作加、减、乘、除、指数和三角函数运算,加法器,1642年，法国哲学、数学家帕斯卡（,Blaise,Pascal），,机械式，采用齿轮转动进位方式执行运算，只能做加法。,乘法器,1673年，德国数学家莱布尼茨（,Gottfried Leibniz,）,机械式，加、减、乘、除和开方。,以上都属于手动或机械式的计算工具。,3,1.1,计算机的发展,算筹：,4,1.1,计算机的发展,古代算盘：,5,1.1,计算机的发展,计算尺、加法器、乘法器：,6,查尔斯,.,巴贝奇,1812,年差分机,1834,年分析机,1.1.1,近代计算机,1.,电子计算机的直系祖先,差分机和分析机,分析机由四部分组成：,(1),由许多轮子组成的保存数据的存储仓库(存储器)；(,2),运算室或称作坊(运算器,)；(3),能对操作顺序进行控制(控制器,)，(4),在“存储仓库”和“作坊”之间传输数据的输入输出部件的装置。,划时代地提出了类似于现代电子计算机五大部件的逻辑结构，采用穿孔卡片把指令存到存储仓库中以实现自动运算。是现代通用计算机的雏形。,背景资料：,查尔斯.巴贝奇,7,美国哈佛大学的霍华德艾肯,博士,发现了,查尔斯,.,巴贝奇,的论文，在,IBM,的支持下，用,机电方式,制造了,MARK I（,自动序列受控计算机,），,将巴贝奇的梦想变成了现实,。又制作了,MARK II,和,MARK III，,它们已属于是电子计算机。,2.,MARK I 1944,年,长约,15,米、高约2.4米，自重达31.5吨，,3000,多个继电器，共有,15,万个元件和长达,800,公里的电线，用穿孔纸带输入。,背景资料：,MARK,计算机,8,3.,ABC,计算机,1941年,保加利亚裔美国人、衣阿华大学数学物理教授约翰阿塔诺索夫博士和他的研究生克里福特伯瑞在,1941,年基本制作成功的,ABC,计算机（,Atasnasoff,-Berry Computer,）。1939,年，阿塔诺索夫和伯瑞开始为数学物理研究设计电子管数字计算机，并在1941年基本制作成功。所以，,ABC,计算机可能更应该被称为世界上第一台电子计算机。,9,背景燃料：,阿兰.图灵,冯诺依曼,计算机理论奠基人,英国科学家 阿兰,.,图灵,主要贡献：,建立图灵机模型，奠定了可计算理论的基础；,提出图灵测试，阐述了机器智能的概念,又,荣膺“人工智能之父”称号。,美国计算机学会(,ACM)1966,年设立图灵奖,电子计算机之父：,美籍匈牙利数学家 冯,.,诺依曼,4,.,电子计算机之父,阿兰,.,图灵和冯,.,诺依曼,主要贡献：,与同事研制人类第二台计算机,EDVAC,“,存储程序”概念、冯,诺依曼计算机,奠定了现代计算机体系结构和工作原理,10,1.1.2,电子计算机的问世,1946,年,2,月美国宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院研制的,ENIAC,电子计算机时代的到来,E,lectronic,N,umerical,I,ntegrator,A,nd,C,alculator,电子数字积分计算机,重达,30,吨,占地170,m,2,耗电量超过,174,千瓦,17468个电子管,背景燃料：,莫奇莱和埃克特,每秒5千次加减运算、没有存储器、采用十进制、3/1000,秒时间内做完两个,10,位数乘法，,其运算速度超出,MARK,至少,1000,倍。一条炮弹的轨迹，,20,秒钟就能被它算完，比炮弹本身的飞行速度还要快。,第一款商用计算机：,1951,年,通用自动计算机,(,UNIVAC)，,莫奇莱和埃克特,。,11,1.1.3,计算机的分代,时代,年份,器件,软件,应用,一,46-58,电子管,机器语言汇编语言,科学计算,二,58-64,晶体管,高级语言,数据处理工业控制,三,64-71,集成电路,操作系统,文字处理图形处理,四,71,年迄今,大规模集成电路,数据库、网络等,社会的各个领域,电子管,晶体管,集成电路,大规模集成电路,背景燃料：,IBM,的发展史,硅谷人才摇篮仙童半导体公司,HP,的发展史,比尔,.,盖茨,12,1.1.4,计算机的分类,按综合性能指标分类,高性能计算机,（,巨型机或大型机,）：,速度最快、处理能力最强,最快：,IBM,的,Blue Gene/P,（,蓝色基因,/,P,），,每秒达,3,千万亿次浮点计算,。,中国：曙光,4000,A,采用,2560,颗,64,位,AMD,Opteron,处理器，运算速度达到每秒,11,万亿次浮点运算。,工作站,：,介于,PC,与小型机之间高档微机系统 高分辨率、大容量内外存，图形功能较强。,微型计算机,：,台式机、笔记本和个人数字助量(,PDA)。,服务器,：,网络环境中为多个用户提供服务的,计算机系统。,按用途分类,通用机,专用机,13,1.1.,5,计算机的新技术,1,嵌入式技术,将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之中的一种技术。,系统和功能软件固化起来，类似,BIOS,的工作方式。,应用：各种家电、数码相机等。,2,网格计算,利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中每一台的计算机就是一个“节点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”。利用大量上网,PC,机的闲置处理能力（,CPU、,内外存）。,优点：数据处理能力超强；充分利用网上的闲置处理能力。,示例：,2003,年，,SARS,病毒横行之时，为了尽快找到特效药，美国耶鲁大学医学院,D2OL,网格计算项目组尝试了利用网格计算技术，希望能集大量,PC,之力形成一台虚拟的高性能计算机，加速进行抗,SARS,病毒的药物筛选。网址：,14,15,3,中间件技术,中间件是介于应用软件和操作系统之间的系统软件,基于,Web,的数据库中间件技术,中间件技术,16,1.1.,6,未来新型计算机,1,光计算机,利用光子取代电子进行数据运算,、传输和存储。,不同波长的表示不同的数据。,优点：超高速,缺点：体积庞大,2,生物计算机（分子计算机）,20世纪,80,年代中期开始研制。采用了生物芯片,运算速度要比当今最新一代的计算机快,10,万倍,，,存储信息的空间仅占百亿亿分之一,，,具有自愈能力,，,能够与大脑和神经系统相连,，,能植入人体内，以帮助人类学习、思考、创造、发明的最理想的伙伴,。,3,量子计算机,利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机,。,IBM,公司于,2000,年,8,月声称研制成功了个量子位（,qubit,，,昆比特）的量子计算机，是,5,位电子计算机运算速度的,2,5,=32,倍。,17,1.2,信息技术概述,1.2.1,现代,信息技术基础知识,1.,信息与数据,登在晚报上的最高气温 35是数据，数据,35,o,C,本身是没有意义的。当数据以某种形式经过处理、描述或与其它数据比较时，才能成为信息。最高气温 35,，,这才是信息，信息是有意义的。,信息 各种事物的变化和特征的反映。,数据 信息的载体。,例如：数值、文字、语言、图形、图像、视频等。,18,2.,信息技术,(,Information Technology,，,IT),联合国教科文组织的定义：,应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训练方法和管理技巧；上述方面和技巧和应用；计算机及其与人、机的相互作用；与之相应的社会、经济和文化等诸种事物。信息技术一般是指一系列与计算机等相关的技术，侧重于信息技术的应用。,19,1.2.2,现代信息技术的内容,1.,信息基础技术,微电子技术,当今世界新技术革命的基石。,光电子技术,采用光子作为信息的载体。,2.,信息系统技术,信息获取技术,传感技术、遥测技术和遥感技术,信息处理技术,计算机技术成为现代信息技术的核心,信息传输技术,光纤通信技术、卫星通信技术等,信息控制技术,利用信息传递和反馈来实现,信息存贮技术,缩微品、磁盘、光盘,通信技术,(,Communication,)、,计算机技术,(,Computer,),和控制技术,(,Control,),合称为,3,C,。,3.,信息应用技术,如信息管理、信息控制、信息决策,20,1.2.3,现代信息技术的特点,数字化,信息被数字化并经由数字网络流通，大量信息可以被压缩，并以光速进行传输，许多种信息形态能够被结合、被创新，例如多媒体文件，在世界任何的角落，都可以立即存储和取用信息。,多媒体化,文字、声音、图形、图像、视频等信息媒体与计算机集成在一起，以接近于人类的工作方式和思考方式来设计与操作，文声图影集成处理。,高速度、网络化、宽频带,下一代的,Internet,技术,Internet2，,传输速率将可以达到8,Gbps,，,实现宽频的多媒体网络。,智能化,在超媒体的世界里，软件代理收集任何可能想要在网络上取得的信息。,21,1.3,计算机在信息社会中的应用,计算机的应用类型,1.,科学计算,2.,数据处理,3.,电子商务,4.,过程控制,5.,CAD/CAM/CIMS6.,多媒体技术,7,.,虚拟现实,8.,人工智能,计算机的主要应用领域,1.,工商：,电子商务、,CAD/CAM,2.,教育：,多媒体教育、远程教育,3.,医药：,CAT、MRI、,远程医疗,4.,政府：,电子政府,5.,娱乐：,虚拟现实、电影特技,6.,科研：,数据采集、计算分析,7.,家庭：,家庭信息化,22,思考题,计算机的发展经历了哪几个阶段,?,各阶段的主要特征是什么？,按综合性能指标分类，常见的计算机有哪几类？请列出各类计算机的代表性机型。,信息与数据的区别是什么？,什么是信息技术？,为什么说微电子技术是整个信息技术领域的基础？,信息处理技术具体包括哪些内容？,3,C,的含义是什么？,试述当代计算机的主要应用。,计算,8,个量子位的量子计算机其运算速度是,8,位电子计算机的多少倍？,23,