計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史.ppt

計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史 江蘇大學(xué)工業(yè)中心 制作 劉會霞等 工業(yè)系統(tǒng)認(rèn)識實(shí)習(xí) 第二部分 前言 電子數(shù)字計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)人類最偉大發(fā)明之一 短短的幾十年 這臺機(jī)器以迅猛磅礴之勢 用非凡的滲透力和親和力 徹底改變了我們這個(gè)星球的模樣 融進(jìn)每個(gè)人的工作 學(xué)習(xí)和生活之中 已在世界范圍內(nèi)形成了一種新的文化 構(gòu)造了一種嶄新的文明 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 發(fā)展篇 自從1946年世界上第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生以來 計(jì)算機(jī)經(jīng)得到了迅速發(fā)展和應(yīng)用 著名的摩爾定律很好地說明了著一點(diǎn) 平均每18個(gè)月計(jì)算機(jī)的性能要提高一倍 而價(jià)格要下降一半 大約在新石器時(shí)代早期 先民使用的 計(jì)算機(jī) 是結(jié)繩 即用繩子打結(jié)的多少來表示數(shù)的概念 計(jì)算機(jī)的歷史可以追溯到我們祖先用石頭或手指幫助計(jì)數(shù)的遠(yuǎn)古時(shí)代 人類最早的 計(jì)算機(jī) 是手指 Digit 既表示 手指 又表示 整數(shù)數(shù)字 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 計(jì)算的手工時(shí)代 17世紀(jì)初 英國數(shù)學(xué)家納皮爾提出了對數(shù)的概念 并制作了 納皮爾算籌 它只需要做簡單的加法就能計(jì)算出乘積 從而大大簡化了數(shù)值計(jì)算過程 英國牧師奧卻德創(chuàng)造了原始的對數(shù)計(jì)算尺 奧卻德發(fā)明的對數(shù)計(jì)算尺不僅能做加 減 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 計(jì)算的機(jī)械時(shí)代 乘 除 乘方 開方運(yùn)算 甚至可以計(jì)算三角函數(shù) 指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù) 它一直使用到袖珍電子計(jì)算器面世為止 17世紀(jì)最值得稱頌的計(jì)算機(jī)發(fā)明當(dāng)然屬于法國科學(xué)家布萊斯 帕斯卡 帕斯卡為了幫助父親計(jì)算稅款制造了加法器 它第一次確立了計(jì)算機(jī)器的概念 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 計(jì)算的機(jī)械時(shí)代 無論是契克卡德 帕斯卡 還是萊布尼茨 他們發(fā)明的機(jī)器都缺乏程序控制的功能 工業(yè)社會首次大規(guī)模應(yīng)用程序控制的機(jī)器不是計(jì)算機(jī) 而是紡織行業(yè)中的提花編織機(jī) 然而 它對計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的思想產(chǎn)生過巨大的影響力 18世紀(jì)末 法國數(shù)學(xué)界調(diào)集大批數(shù)學(xué)家 組成了人工手算的流水線 經(jīng)過長期艱苦奮斗 終于完成了17卷 數(shù)學(xué)用表 的編制 但是 手工計(jì)算出的數(shù)據(jù)出現(xiàn)了大量錯(cuò)誤 這件事情強(qiáng)烈刺激了巴貝奇制作了差分機(jī) 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 計(jì)算的機(jī)械時(shí)代 一位被同時(shí)稱為 數(shù)字計(jì)算機(jī)之父 的發(fā)明家是德國人 名字叫楚澤 K Zuse 為了躲避戰(zhàn)火他發(fā)明的電磁式計(jì)算機(jī)一直存放在地窖里 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 電磁式計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的誕生 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的誕生 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 晶體管計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 晶體管計(jì)算機(jī) 1960年IBM全面推出晶體管化的7000系列電腦 以晶體管為主要器件的IBM7090型電腦 換下了誕生不過一年的IBM709電子管計(jì)算機(jī) 從1960年到1964年一直統(tǒng)治著科學(xué)計(jì)算的領(lǐng)域 并作為第二代電子計(jì)算機(jī)的典型代表 被永遠(yuǎn)載入電腦的史冊里 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 集成電路計(jì)算機(jī) 基爾比那年35歲 在不超過4平方毫米的面積上 大約集成了20余個(gè)元件 1959年2月6日 基爾比向美國專利局申報(bào)專利 這種由半導(dǎo)體元件構(gòu)成的微型固體組合件 從此被命名為 集成電路 IC 仙童半導(dǎo)體公司當(dāng)即召集會議商議對策 諾依斯提出 可以用平面處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)集成電路的大批量生產(chǎn) 仙童公司開始奮起疾追 1959年7月30日 他們采用先進(jìn)的平面處理技術(shù)研制出集成電路 也申請到一項(xiàng)發(fā)明專利 1964年 仙童公司 八叛逆 之一的摩爾 G Moore 博士 以三頁紙的短小篇幅 發(fā)表了一個(gè)奇特的理論 摩爾天才地預(yù)言說道 集成電路上能被集成的晶體管數(shù)目 將會以每18個(gè)月翻一番的速度穩(wěn)定增長 并在今后數(shù)十年內(nèi)保持著這種勢頭 摩爾的這個(gè)預(yù)言 因集成電路芯片后來的發(fā)展曲線得以證實(shí) 并在較長時(shí)期保持著有效性 被人譽(yù)為 摩爾定律 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 集成電路計(jì)算機(jī) 1964年4月7日 IBM公司宣布了一項(xiàng)最新成就 IBM公司投資50億美圓研制出的通用計(jì)算機(jī) IBM360系統(tǒng) IBM360系統(tǒng)是首次使用集成電路作為元件構(gòu)造的通用計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)用360為名 表示一圈360度 既代表著360系統(tǒng)從工商業(yè)到科學(xué)界的全方位應(yīng)用 也表示IBM的宗旨 為用戶全方位服務(wù) 集成電路的發(fā)明 為研制高速運(yùn)行的超級電腦創(chuàng)造了條件 1960年 剛成立三年的控制數(shù)據(jù)公司 英文縮寫CDC 接受美國原子能委員會的委托 涉足萬難之險(xiǎn)的巨型機(jī)領(lǐng)域 先后 克雷1號 CRAY 1 克雷2號 Cray 2 和 克雷3號 Gray 3 巨型機(jī)相繼問世 并行結(jié)構(gòu)使運(yùn)算速度分別達(dá)到每秒12億次和每秒160億次 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 巨型機(jī) 1971年 英特爾公司宣稱 他們首創(chuàng)了一種 開啟集成電路新紀(jì)元 的半導(dǎo)體芯片 根據(jù)該公第一塊微處理器芯片已屬大規(guī)模集成電路范疇 英特爾公司命名它為4004 第一 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 微處理器 個(gè)4表示它可以一次處理4位數(shù)據(jù) 第二個(gè)4代表它是這類芯片的第4種型號 這種數(shù)字代號沿用至今 就是現(xiàn)代所謂 386 486 等計(jì)算機(jī)俗稱的最早源頭 1972年4月 霍夫小組研制出另一型號的微處理器8008 在做了少許改進(jìn)后 1975年又推出有史以來最成功的8位微處理器8080 8080集成了約4800個(gè)晶體管 每秒執(zhí)行29萬條指令 8080型微處理器正式 投放市場是在1974年 這種芯片及其仿制品后來共賣掉數(shù)以百萬計(jì) 引發(fā)了洶涌澎湃的微電腦熱潮 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 微處理器 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 微處理器 1981年無疑是個(gè)分界線 這一年 IBM公司推出了它的個(gè)人電腦 人類社會從此跨進(jìn)個(gè)人電腦新紀(jì)元1981年8月12日 IBM在紐約宣布IBMPC個(gè)人電腦出世 個(gè)人電腦以前所未有的廣度和速度面向大眾普及 IBMPC主機(jī)板上配置著64KB存儲器 另有5個(gè)插槽供增加內(nèi)存或連接其他外部設(shè)備 它還裝備著顯示器 鍵盤和兩個(gè)軟磁盤驅(qū)動器 它把過去一個(gè)大型電腦機(jī)房的全套裝置統(tǒng)統(tǒng)搬到個(gè)人的書桌上 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 個(gè)人計(jì)算機(jī) 多媒體技術(shù)是電腦能夠交互式處理文字 聲音 圖像 動畫 視頻等多種媒體信息 為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo) 多媒體電腦配置的海量存儲器 激光光盤 聲音卡 3D圖形卡等硬件設(shè)備 走過了一段瓜熟蒂落的過程 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 多媒體計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和Internet 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是通過電纜 電話線 或無線通訊互連的計(jì)算機(jī)的集合 按計(jì)算機(jī)連網(wǎng)的區(qū)域大小 可以把網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng) LAN LocalAreaNetwork 和廣域網(wǎng) WAN WideAreaNetwork 如在一個(gè)房間 一座大樓 或是在一個(gè)小范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)就稱為局域網(wǎng) 而跨省市 跨國家的網(wǎng)絡(luò)則是廣域網(wǎng) Internet就是最大最典型的廣域網(wǎng) 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 人物篇 數(shù)字計(jì)算機(jī)首先來源于理論突破 是邏輯代數(shù)為開關(guān)電路設(shè)計(jì)奠定了的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 邏輯代數(shù)又稱布爾代數(shù) 正是以它的創(chuàng)立者 英國數(shù)學(xué)家布爾 G Boole 而命名 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 數(shù)字化生存的開拓者 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 電子計(jì)算機(jī)之父 里程碑式的文獻(xiàn) 報(bào)告明確規(guī)定出計(jì)算機(jī)的五大部件 并用二進(jìn)制替代十進(jìn)制運(yùn)算使用 存儲程序 以便電腦自動依次執(zhí)行指令 人們后來把這種 存儲程序 體系結(jié)構(gòu)的機(jī)器統(tǒng)稱為 諾依曼機(jī) 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 阿蘭 圖林 阿蘭 圖林1912年6月23日出生于英國倫敦一個(gè)書香門第的家庭 8歲時(shí) 他開始嘗試寫作了一部科學(xué)著作 題名 關(guān)于一種顯微鏡 1931年 他考入劍橋皇家學(xué)院 1936年 圖林發(fā)表了一篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文 論可計(jì)算數(shù)及其在判定問題中的應(yīng)用 后被人改稱 理想計(jì)算機(jī) 論文里論述了一種 圖林機(jī) 只要為它編好程序 它就可以承擔(dān)其他機(jī)器能作的任何工作 當(dāng)世界上還沒人提出通用計(jì)算機(jī)的概念前 圖林已經(jīng)在理論上證明了它存在的可能性 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 阿蘭 圖林 馮 諾依曼曾多次向別人強(qiáng)調(diào) 如果不考慮巴貝奇 阿達(dá)和其他人早先提出的有關(guān)思想 計(jì)算機(jī)基本概念只能屬于阿蘭 圖林 1950年10月 圖林的另一篇論文 機(jī)器能思考嗎 發(fā)表 首次提出檢驗(yàn)機(jī)器智能的 圖林試驗(yàn) 從而奠定了人工智能的基礎(chǔ) 使他再次榮膺 人工智能之父 稱號 1954年 42歲的阿蘭 圖林英年早逝 為了紀(jì)念他在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域奠基性的貢獻(xiàn) 美國計(jì)算機(jī)學(xué)會決定設(shè)立 圖林獎(jiǎng) 從1956年開始頒發(fā)給最優(yōu)秀的電腦科學(xué)家 它就像科學(xué)界的諾貝爾獎(jiǎng)那樣 是電腦領(lǐng)域的最高榮譽(yù) 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 巨型機(jī)之父克雷 西蒙 克雷1925年9月出生在美國威斯康星州的工程師世家 在參加陸軍做了幾年電工后 克雷到威斯康星大學(xué)和明尼蘇達(dá)大學(xué)繼續(xù)深造 1950年獲電氣工程學(xué)士 又用了一年攻下了碩士學(xué)位 克雷先后在工程研究學(xué)會和雷明頓 蘭德公司從事開創(chuàng)性的計(jì)算機(jī)研究 在那里 他設(shè)計(jì)出他的第一臺計(jì)算機(jī)ERA1101 1957年 克雷跟隨威廉 諾瑞斯創(chuàng)立CDC公司 1972年自行創(chuàng)辦克雷研究公司 從此開始了他漫長的 巨型機(jī) 研究生涯 克雷的名字很長時(shí)期一直與巨型機(jī)相聯(lián)系 巨型機(jī)基本上按照他創(chuàng)造的模式建立 財(cái)富 雜志曾引用他的話說 無庸質(zhì)疑 在這一領(lǐng)域需要天才 天才是杰出的象征 克雷不僅是真正的天才 他還是舉世公認(rèn)的 巨型機(jī)之父 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 PC機(jī)之父唐 埃斯特奇 埃斯特奇1937年出生于美國佛羅里達(dá)州杰克遜維爾 佛羅里達(dá)大學(xué)工程學(xué)士 加入IBM后參與了幾種防空計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 70年代末在IBM公司擔(dān)任中級技術(shù)經(jīng)理 負(fù)責(zé)軟件開發(fā)業(yè)務(wù) 1980年 他領(lǐng)導(dǎo)著博卡雷頓實(shí)驗(yàn)室 十三人小組 頂著IBM官僚體系的重重壓力 以 開放 的思想努力創(chuàng)新 一年之內(nèi)開發(fā)出影響電腦發(fā)展前途的IBMPC個(gè)人電腦 并推出IBMPC XT和IBMPC AT等后續(xù)產(chǎn)品 使其成為個(gè)人電腦事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 在IBM公司內(nèi)部 埃斯特奇被尊稱為 PC機(jī)之父 成為該公司最富個(gè)人魅力的傳奇英雄 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 比爾 蓋茨和微軟 比爾 蓋茨1955年10月28日出生在西雅圖 13歲就開始編寫計(jì)算機(jī)程序 1973年進(jìn)入哈佛大學(xué)法律系 19歲退學(xué) 與同伴創(chuàng)辦電腦公司 后改名微軟公司 自任董事長 總裁兼首席執(zhí)行官 1988年1月 將總裁一職讓給史蒂夫 鮑爾默 比爾 蓋茨被譽(yù)為電腦奇才 20世紀(jì)最偉大的計(jì)算機(jī)軟件行業(yè)巨人 36歲成為世界最年輕的億萬富翁 1999年 福布斯 評選 蓋茨居世界億萬富翁首位 純資產(chǎn)850億美元 被 時(shí)代 周刊評為在數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域影響重大的50人之一 IBMPC誕生不僅掀起了個(gè)人電腦的大普及 而且導(dǎo)致了軟件工業(yè)的勃興 其中 受益最大的是微軟公司 MS DOS伴隨IBMPC電腦出征 由于所有PC個(gè)人電腦 包括其他廠商生產(chǎn)的兼容機(jī) 都需要安裝MS DOS 其用戶后來竟超過3000萬 歷史上從來沒有哪個(gè)軟件能夠達(dá)到如此龐大的用戶數(shù) 微軟公司依托MS DOS迅速崛起 80年代 微軟陸續(xù)推出Windows操作系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 比爾 蓋茨和微軟 Win1 01 November1985Win2 03 November1987Windows3 0 Mai1990Windows3 00a Oktober1991Windows3 1 April1992Windows3 11 Dezember1993Win95 15 August1995Win95A Februar1996Win9830Juni1998Win2000Februar2000WinmeAugust September2000WinxpApril2003 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 比爾 蓋茨和微軟 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 應(yīng)用篇 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到人類社會的各個(gè)領(lǐng)域 從天氣預(yù)報(bào)到地質(zhì)勘探 從自動售票到情報(bào)檢索 從航天飛機(jī)到海洋開發(fā) 從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)過程控制 從醫(yī)療診斷到生物工程等等 計(jì)算機(jī)都得到了日益廣泛的應(yīng)用 在未來的社會中計(jì)算機(jī)將同能源一樣成為我們生活 工作 娛樂中不可的工具 CAD 計(jì)算機(jī)在最近的幾十年中 極大地改變了我們的生活 在工業(yè)中 計(jì)算機(jī)也得到了相應(yīng)的應(yīng)用 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD 是在計(jì)算機(jī)硬件與軟件的支撐下 通過對產(chǎn)品的描述 造型 系統(tǒng)分析 優(yōu)化 仿真和圖形處理的研究 使計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)師完成產(chǎn)品的全部設(shè)計(jì)過程 最后輸出滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果和產(chǎn)品圖形 CAE CAE ComputerAidedEngineering 通常指有限元分析和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)分析 有限元分析可完成力學(xué)分析 線性 非線性 靜態(tài) 動態(tài) 場分析 熱場 電場 磁場等 頻率響應(yīng)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等 機(jī)構(gòu)分析能完成機(jī)構(gòu)內(nèi)零部件的位移 速度 加速度和力的計(jì)算 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動模擬及機(jī)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化 CAM ComputerAidedManufacture 可完成自動生成零件加工的數(shù)控代碼 并可進(jìn)行加工過程的動態(tài)模擬 干涉和碰撞檢查等 主要是為數(shù)控機(jī)床服務(wù) PDM ProductDataManagement 是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 是一門用來管理所有與產(chǎn)品相關(guān)信息 包括零件信息 配置 文檔 CAD文件 結(jié)構(gòu) 權(quán)限信息等 和所有與產(chǎn)品相關(guān)過程 包括過程定義和管理 的技術(shù) CAM ERP ERP EnterpriseResourcePlanning 企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng) 的概念 是美國GartnerGroup公司于1990年提出的 其確切定義是 MRP 企業(yè)制造資源計(jì)劃 下一代的制造業(yè)系統(tǒng)和資源計(jì)劃軟件 除了MRP 已有的生產(chǎn)資源計(jì)劃 制造 財(cái)務(wù) 銷售 采購等功能外 還有質(zhì)量管理 實(shí)驗(yàn)室管理 業(yè)務(wù)流程管理 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 存貨 分銷與運(yùn)輸管理 人力資源管理和定期報(bào)告系統(tǒng) ERP把客戶需求和企業(yè)內(nèi)部的制造活動以及供應(yīng)商的制造資源整合在一起 形成企業(yè)一個(gè)完整的供應(yīng)鏈 其核心管理思想主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面 一 體現(xiàn)對整個(gè)供應(yīng)鏈資源進(jìn)行管理的思想 二 體現(xiàn)精益生產(chǎn) 敏捷制造和同步工程的思想 三 體現(xiàn)事先計(jì)劃與事前控制的思想 CIMS 70年代 美國約瑟夫 哈林頓博士首次提出CIM理念 它的內(nèi)涵是借助計(jì)算機(jī) 將企業(yè)中各種與制造有關(guān)的技術(shù)系統(tǒng)集成起來 進(jìn)而提高企業(yè)適應(yīng)市場競爭的能力 但是 基于CIM理念的系統(tǒng)CIMS卻是在80年代中期才開始被美國等發(fā)達(dá)國家重視并大規(guī)模實(shí)施起來的 我國CIMS的真正實(shí)施是在國家實(shí)施863高科技計(jì)劃之后 目前 我國CIMS的理念是在結(jié)合國際上先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展 特別是基于我國上萬名科技人員十余年的實(shí)踐后 逐步完善起來的 具有中國的特色 在廣度 深度上都已拓寬了傳統(tǒng)CIM的內(nèi)涵 我國863 CIMS計(jì)劃主題組提出 CIM是一種組織 管理和運(yùn)行現(xiàn)代制造類企業(yè)的理念 它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù) 管理技術(shù) 自動化技術(shù) 系統(tǒng)工程技術(shù)等有機(jī)結(jié)合 使企業(yè)產(chǎn)品全生命周期各階段活動中有關(guān)的人 組織 經(jīng)營管理和技術(shù)三要素及其信息流 物流和價(jià)值流三流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行 以達(dá)到產(chǎn)品上市快 T 質(zhì)量高 Q 成本低 C 服務(wù)好 S 不污染環(huán)境 E 進(jìn)而提高企業(yè)的柔性 健壯性 敏捷性 使企業(yè)提高市場競爭能力 先進(jìn)制造技術(shù) 先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果 并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì) 加工 檢測 管理 銷售 使用 服務(wù)乃至回收的制造全過程 以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì) 高效 低耗 清潔 靈活生產(chǎn) 提高對動態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱 先進(jìn)制造技術(shù)的層次及技術(shù)來源 現(xiàn)代制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu) 虛擬制造 虛擬制造技術(shù) VirtualManufacturingTechnology orVMT 是80年代后期提出并得到迅速發(fā)展的一個(gè)新思想 它是以虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)為基礎(chǔ) 對產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 生產(chǎn)過程統(tǒng)一建模 在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì) 加工和裝配 檢驗(yàn) 使用整個(gè)生命周期的模擬和仿真 這樣 可以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就模擬出產(chǎn)品及其性能和制造過程 以此來優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和制造過程 優(yōu)化生產(chǎn)管理和資源規(guī)劃 以達(dá)到產(chǎn)品開發(fā)周期和成本的最小化 產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的最優(yōu)化和生產(chǎn)效率最高化 從而形成企業(yè)的市場競爭優(yōu)勢 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 未來篇 20世紀(jì)下半葉電子數(shù)字計(jì)算機(jī)蓬勃發(fā)展的主要基礎(chǔ)是基于硅材料的微電子器件 發(fā)展高性能計(jì)算有兩條途徑 一條是基于現(xiàn)有的半導(dǎo)體集成電路技術(shù) 即微處理機(jī)技術(shù) 通過提高并行處理能力來實(shí)現(xiàn) 另一條途徑是突破硅半導(dǎo)體器件的框框 發(fā)展非傳統(tǒng)的新技術(shù) 包括超導(dǎo)計(jì)算 量子計(jì)算 生物計(jì)算和光計(jì)算等 超導(dǎo)計(jì)算機(jī) 超導(dǎo)計(jì)算機(jī)是使用超導(dǎo)體元器件的高速計(jì)算機(jī) 所謂超導(dǎo) 是指有些物質(zhì)在接近絕對零度 相當(dāng)于 269攝氏度 時(shí) 電流流動是無阻力的 1962年 英國物理學(xué)家約瑟夫遜提出了超導(dǎo)隧道效應(yīng)原理 即由超導(dǎo)體一絕緣體一超導(dǎo)體組成器件 當(dāng)兩端加電壓時(shí) 電子便會像通過隧道一樣無阻擋地從絕緣介質(zhì)中穿過去 形成微小電流 而這一器件的兩端是無電壓的 約琴夫遜因此獲得諾貝爾獎(jiǎng) 納米計(jì)算機(jī) 科學(xué)家發(fā)現(xiàn) 當(dāng)晶體管的尺寸縮小到0 1微米 100納米 以下時(shí) 半導(dǎo)體晶體管賴以工作的基本原理將受到很大限制 研究人員需另辟蹊徑 才能突破0 1微米界 實(shí)現(xiàn)納米級器件 現(xiàn)代商品化大規(guī)模集成電路上元器件的尺寸約在0 35微米 即350納米 而納米計(jì)算機(jī)的基本元器件尺寸只有幾到幾十納米 目前 在以不同原理實(shí)現(xiàn)納米級計(jì)算方面 科學(xué)家提出四種工作機(jī)制 電子式納米計(jì)算技術(shù) 基于生物化學(xué)物質(zhì)與DNA的納米計(jì)算機(jī) 機(jī)械式納米計(jì)算機(jī) 量子波相干計(jì)算 它們有可能發(fā)展成為未來納米計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ) 像硅微電子計(jì)算技術(shù)一樣 電子式納米計(jì)算技術(shù)仍然利用電子運(yùn)動對信息進(jìn)行處理 不同的是 前者利用固體材料的整體特性 根據(jù)大量電子參與工作時(shí)所呈現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)平均規(guī)律 后者利用的是在一個(gè)很小的空間 納米尺度 內(nèi) 有限電子運(yùn)動所表現(xiàn)出來的量子效應(yīng) 光計(jì)算機(jī) 與傳統(tǒng)硅芯片計(jì)算機(jī)不同 光計(jì)算機(jī)用光束代替電子進(jìn)行運(yùn)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(gè)芯片傳送到另一個(gè)芯片 研制光計(jì)算機(jī)的設(shè)想早在20世紀(jì)50年代后期就已提出 1986年 貝爾實(shí)驗(yàn)室的戴維 米勒研制出小型光開關(guān) 為同實(shí)驗(yàn)室的艾倫 黃研制光處理器提供了必要的元件 1990年1月 黃的實(shí)驗(yàn)室開始用光計(jì)算機(jī)工作 從采用的元器件看 光計(jì)算機(jī)有全光學(xué)型和光電混合型 1990年貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功的那臺機(jī)器就采用了混合型結(jié)構(gòu) 相比之下 全光學(xué)型計(jì)算機(jī)可以達(dá)到更高的運(yùn)算速度 然而 要想研制出光計(jì)算機(jī) 需要開發(fā)出可用一條光束控制另一條光束變化的光學(xué) 晶體管 現(xiàn)有的光學(xué) 晶體管 龐大而笨拙 若用它們造成臺式計(jì)算機(jī)將有一輛汽車那么大 因此 要想短期內(nèi)使光計(jì)算機(jī)實(shí)用化還很困難 DNA計(jì)算機(jī) 1994年11月 美國南加州大學(xué)的阿德勒曼博士提出一個(gè)奇思妙想 即以DNA堿基對序列作為信息編碼的載體 利用現(xiàn)代分子生物技術(shù) 在試管內(nèi)控制酶的作用下 使DNA堿基對序列發(fā)生反應(yīng) 以此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算 在過去的半個(gè)世紀(jì)里 計(jì)算機(jī)的意義幾乎完全等同于物理芯片 然而 阿德勒曼提出的DNA計(jì)算機(jī)拓寬了人們對計(jì)算現(xiàn)象的理解 從此 計(jì)算不再只是簡單的物理性質(zhì)的加減操作 而又增添了化學(xué)性質(zhì)的切割 復(fù)制 粘貼 插入和刪除等種種方式 DNA計(jì)算機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)在于其驚人的存貯容量和運(yùn)算速度 1立方厘米的DNA存儲的信息比1萬億張光盤存儲的還多 十幾個(gè)小時(shí)的DNA計(jì)算 就相當(dāng)于所有電腦問世以來的總運(yùn)算量 更重要的是 它的能耗非常低 只有電子計(jì)算機(jī)的一百億分之一 量子計(jì)算機(jī) 量子計(jì)算機(jī)以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內(nèi)存 利用原子的量子特性進(jìn)行信息處理 由于原子具有在同一時(shí)間處于兩個(gè)不同位置的奇妙特性 即處于量子位的原子既可以代表0或1 也能同時(shí)代表0和1以及0和1之間的中間值 故無論從數(shù)據(jù)存儲還是處理的角度 量子位的能力都是晶體管電子位的兩倍 對此 有人曾經(jīng)作過這樣一個(gè)比喻 假設(shè)一只老鼠準(zhǔn)備繞過一只貓 根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)理論 它要么從左邊過 要么從右邊過 而根據(jù)量子理論 它卻可以同時(shí)從貓的左邊和右邊繞過 量子計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在外形上有較大差異 它沒有傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的盒式外殼 看起來像是一個(gè)被其他物質(zhì)包圍的巨大磁場 它不能利用硬盤實(shí)現(xiàn)信息的長期存儲 但高效的運(yùn)算能力使量子計(jì)算機(jī)具有廣闊的應(yīng)用前景 這使得眾多國家和科技實(shí)體樂此不疲 盡管目前量子計(jì)算機(jī)的研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段 但不可否認(rèn) 終有一天它會取代傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)進(jìn)入尋常百姓家 利用蛋白質(zhì)的開關(guān)特性開發(fā)出生物計(jì)算機(jī) 生物計(jì)算機(jī)主要是以生物電子元件構(gòu)建的計(jì)算機(jī) 由于半導(dǎo)體硅芯片電路密集引起的散熱問題難以解決 科學(xué)家便投入了生物計(jì)算機(jī)的研究與開發(fā) 生物電腦的性能是由元件與元件之間電流啟閉的開關(guān)速度來決定的 科學(xué)家發(fā)現(xiàn) 蛋白質(zhì)有開關(guān)特性 用蛋白質(zhì)分子作元件制成集成電路 稱為生物芯片 使用生物芯片的計(jì)算機(jī)稱為蛋白質(zhì)電腦 或稱為生物電腦 已經(jīng)研制出利用蛋白質(zhì)團(tuán)來制造的開關(guān)裝置有 合成蛋白芯片 遺傳生成芯片 紅血素芯片等 江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院情況介紹 計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院的前身 計(jì)算機(jī)教研室 創(chuàng)建于1978年 隸屬基礎(chǔ)課部 同年招收電子師資班 培養(yǎng)了第一批計(jì)算機(jī)專業(yè)的教師 為學(xué)院以后的發(fā)展和壯大奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 1984年2月管理工程與計(jì)算機(jī)系成立 9月開始招收計(jì)算機(jī)應(yīng)用與信息管理專業(yè)本科學(xué)生 1985年9月信息工程系正式成立 并于1990年獲得計(jì)算機(jī)應(yīng)用碩士學(xué)位授予權(quán) 順應(yīng)時(shí)代形勢所需 計(jì)算機(jī)工程系和計(jì)算機(jī)科學(xué)系也分別于1992年3月和1994年10月成立 1998年9月開始招收通信工程專業(yè)本科學(xué)生 2001年8月正式改名為計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院 新名稱引出了新風(fēng)貌 帶來了新動力 在全院教職工的共同努力下 喜訊迭報(bào) 2003年6月 我院獲得了通信與信息系統(tǒng)碩士學(xué)位授予權(quán) 次年6月 又取得了通信工程學(xué)士學(xué)位授予權(quán) 2004年9月 開始招收信息安全本科專業(yè)學(xué)生 學(xué)院發(fā)展又邁出了新步伐 江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院情況介紹 經(jīng)過這二十多年的發(fā)展 學(xué)院已初具規(guī)模 計(jì)算機(jī)學(xué)院現(xiàn)有教職工138人 其中具有高級職稱的人員31名 博士學(xué)位的6名 碩士學(xué)位的51名 現(xiàn)有中國工程院院士 特聘 1名 享受國務(wù)院特殊津貼教師3名 并有20名人員正在攻讀博士學(xué)位 設(shè)有計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 通信工程 信息安全3個(gè)本科專業(yè) 計(jì)算機(jī)應(yīng)用 通信工程 模式識別與智能系統(tǒng)3個(gè)碩士點(diǎn) 在校本科生1500余人 碩士生200余人 學(xué)院下設(shè)4系1部 計(jì)算機(jī)科學(xué)系 計(jì)算機(jī)工程系 通信工程系 信息安全系和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)部 及2個(gè)實(shí)驗(yàn)室中心 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心 專業(yè)中心實(shí)驗(yàn)室 其中專業(yè)中心實(shí)驗(yàn)室又分為軟件實(shí)驗(yàn) 通信工程實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)三個(gè)模塊 的教學(xué)機(jī)構(gòu) 1個(gè)研究院 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究院 2個(gè)研究所 軟件開發(fā)研究所 超寬帶技術(shù)研究所 2個(gè)研究室 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與CAD研究室 計(jì)算機(jī)醫(yī)學(xué)國家研究室 的科研機(jī)構(gòu) 本學(xué)院學(xué)科點(diǎn)主要研究方向有 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及CAD 網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)輔助測試 工程數(shù)據(jù)庫 多媒體技術(shù) 模式識別與圖象處理 計(jì)算智能及智能系統(tǒng) 通信理論與技術(shù) 信息系統(tǒng)理論與技術(shù)等 江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院發(fā)展歷程 基礎(chǔ)部 計(jì)算機(jī)教研室 1978年 招收電子師資班 同年 下屬 管理工程與計(jì)算機(jī)系 1984 2 培養(yǎng)出專業(yè)教師 招收計(jì)算機(jī)應(yīng)用與信息管理本科 1984 9 信息工程系 1985 9 獲計(jì)算機(jī)應(yīng)用碩士學(xué)位授予權(quán) 1990年 計(jì)算機(jī)工程系 1992 3 計(jì)算機(jī)科學(xué)系 1994 10 招收通信工程本科 1998 9 計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院 2000 8 招收信息安全本科 2004 9 獲通信與信息系統(tǒng)碩士學(xué)位授予權(quán) 2003 6 獲通信工程學(xué)士學(xué)位授予權(quán) 2004 6 江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院組織機(jī)構(gòu) 四系一部 兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室中心 研究院 所 計(jì)算機(jī)科學(xué)系 計(jì)算機(jī)工程系 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)部 通信工程系 信息安全系 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心 專業(yè)中心實(shí)驗(yàn)室 軟件實(shí)驗(yàn)?zāi)K 通信工程實(shí)驗(yàn)?zāi)K 計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)?zāi)K 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 通信工程專業(yè) 信息安全專業(yè) 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究院 軟件開發(fā)研究所 超帶寬技術(shù)研究所 計(jì)算機(jī)圖形與CAD研究室 計(jì)算機(jī)醫(yī)學(xué)國家研究室 江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院教授風(fēng)采 孫家廣院士 從事計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及管理技術(shù)與系統(tǒng)的教學(xué)和研究開發(fā) 中國工程院院士 清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系博士生導(dǎo)師 國家CAD支撐軟件工程技術(shù)研究中心主任 江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院教授 兼 主要成就 圍繞企業(yè)信息化 負(fù)責(zé)研制了有我國知識產(chǎn)權(quán)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪圖系統(tǒng) 三維工程造型及數(shù)字建模系統(tǒng) 集成化CAD CAM支撐系統(tǒng)軟件 工程圖電子化管理系統(tǒng) 企業(yè)資源調(diào)度及管理系統(tǒng)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等六種大型軟件 獲得國家 部委科技進(jìn)步獎(jiǎng)15項(xiàng) 作為第一完成人獲科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng) 三等獎(jiǎng)2項(xiàng) 部委科技進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng) 二等獎(jiǎng)5項(xiàng) 發(fā)表論文122篇 EI收錄26篇 作為第一作者著書四本 是國家級有突出貢獻(xiàn)的中青年專家 江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院教授風(fēng)采 1981年7月畢業(yè)于鎮(zhèn)江醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)專業(yè) 85年回校任教至今 歷任鎮(zhèn)江醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息教研室主任 計(jì)算機(jī)教研室主任 信息中心主任 鎮(zhèn)江市科技局副局長 鎮(zhèn)江醫(yī)學(xué)院副院長 現(xiàn)任江蘇大學(xué)副校長 宋余慶主要從事數(shù)據(jù)庫技術(shù)和醫(yī)院信息系統(tǒng) 醫(yī)學(xué)圖像處理的研究工作 先后主持編著出版了高等教育出版社 醫(yī)學(xué)情報(bào)利用基礎(chǔ) 中國醫(yī)藥科技出版社 計(jì)算機(jī)情報(bào)檢索導(dǎo)論 中國電子科技大學(xué)出版社 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)與操作教程 東南大學(xué)出版社 信息科學(xué)導(dǎo)論 主持完成的 江蘇省市級運(yùn)輸管理信息系統(tǒng) 獲1994年度鎮(zhèn)江市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)和1995年度江蘇省優(yōu)秀軟件成果三等獎(jiǎng) 面向二十一世紀(jì)解剖學(xué)教育研究 成果獲江蘇省高等教育教學(xué)成果一等獎(jiǎng) 公開發(fā)表科技論文有 HospitalInformationSysteminChina MedicalInformaticsEducationinZJMC 我國醫(yī)院情報(bào)信息系統(tǒng)模式研究 等二十余篇 宋余慶教授 江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院教授風(fēng)采 歷任計(jì)算機(jī)教研室主任 江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)系系主任 江蘇大學(xué)科研處處長 現(xiàn)任江蘇大學(xué)圖書館館長 1970年畢業(yè)于南京大學(xué)數(shù)學(xué)系 1991年作為訪問學(xué)者赴日本三重大學(xué)工學(xué)部情報(bào)工學(xué)科進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究 1998年作為高級訪問學(xué)者再度赴日本大阪大學(xué)基礎(chǔ)工學(xué)部系統(tǒng)學(xué)科 擔(dān)任中國計(jì)算機(jī)學(xué)會CG CAD專業(yè)委員會委員 江蘇省計(jì)算機(jī)學(xué)會理事 鎮(zhèn)江市計(jì)算機(jī)學(xué)會理事長 鎮(zhèn)江市圖書館學(xué)會付理事長 主要研究領(lǐng)域有 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 軟件工程 計(jì)算機(jī)支持協(xié)同設(shè)計(jì) 已編寫專著 教材5部 發(fā)表論文20余篇 先后主持了多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金 國家863 省市基金項(xiàng)目 并有多項(xiàng)獲獎(jiǎng) 宋順林教授 江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院教授風(fēng)采 計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院院長 從事計(jì)