第1章 計算機與信息社會

1、1第一章第一章 計算機與信息社會計算機與信息社會 1.1 計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展 1.2 信息與信息技術(shù)信息與信息技術(shù) 1.3 計算機在信息社會中的應(yīng)用計算機在信息社會中的應(yīng)用2教學(xué)說明教學(xué)說明 1. 學(xué)時：學(xué)時：0學(xué)時學(xué)時 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： 計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展 計算機的發(fā)展、分代、分類、新技術(shù)、新型計算機計算機的發(fā)展、分代、分類、新技術(shù)、新型計算機 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、特點現(xiàn)代信息技術(shù)的定義、內(nèi)容、特點 計算機的應(yīng)用計算機的應(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 計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展 具有歷史意義的計算工具n 算算 籌籌 春秋戰(zhàn)國時期春秋戰(zhàn)國時期 最早的計算工具最早的計算工具n 算算 盤盤 中國唐代中國唐代 第一種手動式計數(shù)器第一種手動式計數(shù)器 沿有至今沿有至今n 計算尺計算尺 1622年年 英國英國William Oughtred 20世紀(jì)世紀(jì)70年代被計算器取代年代被計算器取代手動式手動式功能：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 機械式機械

3、式 功能：只能做加法功能：只能做加法n 計算器計算器 16731673年年德國德國Gottfried LeibnizGottfried Leibniz 機械式機械式 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年差分機年差分機 1834年分析機年分析機 一、近代計算機1.差分機和分析機三部分組成：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)運算裝置；運算裝置；(3)(3)能對操作順序進行控制，并選擇所需處理的數(shù)能對操作順序進行控制，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，用機電方式制造了的支持下，用機電方式制造了MARK IMARK II和和 MARK III是電子計算機是電子計算機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個累加器，每一個個累加器，每一個有自己的算術(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計算機 1941年 電子管數(shù)字計算機 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算機科學(xué)奠基人計算機科學(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：主要貢獻： 建立圖靈機模型，奠定了可計算理論的建立圖靈機模型，奠定了可計算理論的基礎(chǔ)基礎(chǔ) 提出圖靈測試，闡述了機器智能的概念提出圖靈測試，闡述了機器智能的概念 電子計算機之父：電子計算機之父：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.諾依曼美國計算機學(xué)會美國計算機學(xué)會(ACM)1966(ACM)1966年設(shè)立圖靈獎年設(shè)立圖靈獎主要貢獻：主要貢獻： 與同事研制人類第二臺計算機與同事研制人類第二

6、臺計算機EDVAC 提出提出“存儲程序存儲程序”概念概念 馮馮諾依曼計算諾依曼計算機機 奠定了現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)和工作原理奠定了現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)和工作原理7二、電子計算機的問世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電子計算機時代的到來電子計算機時代的到來 Electronic Numerical Integrator And Calculator電子數(shù)字積分計算機電子數(shù)字積分計算機 ENIACENIAC重達重達30噸噸占地占地250m2啟動工耗啟動工耗150000瓦瓦18000個電子管個電子管:每秒每秒5千次加減運算千次加減運算:沒有存儲器沒有存儲器:采用十進制采用十進

7、制第一款商用計算機：第一款商用計算機：UNIVAL1947年，莫奇萊和?？颂啬?，莫奇萊和?？颂厥妨希菏妨希耗嫒R和?？颂啬嫒R和?？颂?三、計算機的分代時代時代年份年份器件器件軟件軟件應(yīng)用應(yīng)用一一 46-58電子管電子管機器語言匯編語言機器語言匯編語言 科學(xué)計算科學(xué)計算二二58-64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)等社會的各個領(lǐng)域社會的各個領(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 未來新型計算機未來新型計算機1光計算機光計算機 利用光子取代電子進行數(shù)利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳輸和存儲。據(jù)運算、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：超高速優(yōu)點：超高速 缺點：體積龐大缺點：體積龐大2生物計算機（分子計算機）生物計算機（分子計算機） 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量子計算機量子計算機 利用處于多現(xiàn)實態(tài)下的原子進行運算的計算機，利用處于多現(xiàn)

9、實態(tài)下的原子進行運算的計算機， 這種多現(xiàn)實態(tài)是量子力學(xué)的標(biāo)志。這種多現(xiàn)實態(tài)是量子力學(xué)的標(biāo)志。 10四、計算機的分類 按綜合性能按綜合性能指標(biāo)分類指標(biāo)分類高性能計算機（高性能計算機（巨型機或大型機巨型機或大型機）：）： 速度最快、處理能力最強、速度最快、處理能力最強、 最快：最快：NEC Earth Simulator NEC Earth Simulator 每秒每秒3535萬億次浮點運算，峰值萬億次浮點運算，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實測值實測值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與小型機之間高檔微機系統(tǒng)與小型機之間高檔微機系統(tǒng) 高分辨率、大容量內(nèi)外存，圖形功能較強高分辨率、大容量內(nèi)外存，圖形功能較強微型計算機微型計算機： 桌面型計算機桌面型計算機 、筆記本電腦、筆記本電腦、 平板電腦（平板電腦（Tablet PCTablet PC）和超便攜個人電腦（）和超便攜個人電腦（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)的計算機系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中對外提供服務(wù)的計算機系統(tǒng)按用途分類按用途分類通用機通用機專用機專用機11最新知識

11、補充：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實測性能實測性能 中國超級計算機前中國超級計算機前100100強之首，強之首， 使中國成為繼美國之后世界上第二個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能夠自主研制千萬億次 超級計算機的國家。超級計算機的國家。12五、計算機的新技術(shù)1嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù) 將計算機作為一個信息處理部件，嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)之中。將計算機作為一個信息處理部件，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)碼相機等應(yīng)用：各種家電、數(shù)碼相機等 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)格計算網(wǎng)格計算 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“虛擬的虛擬的 超級計算機超級計算機”，其中每一臺的計算機就是一個，其中每一臺的計算機就是一個“節(jié)點節(jié)點”，而整，而整個計個計 算是由成千上萬個算是由成千上萬個“節(jié)點節(jié)點”組成的組成的“一張網(wǎng)格一張網(wǎng)格”。 優(yōu)點：數(shù)據(jù)處理能力超強，充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。優(yōu)點：數(shù)據(jù)處理能力超強，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)格計算13五、計算機的新技術(shù)1嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù) 將計算機作為一個信息處理部件，嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)之中。將計算機作為一個信息處理部件，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)碼相機等應(yīng)用：各種家電、數(shù)碼相機等 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)格計算網(wǎng)格計算 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“虛擬的虛擬的 超級計算機超級計算機”，其中每一臺的計算機就是一個，其中每一臺的計算

14、機就是一個“節(jié)點節(jié)點”，而整，而整個計個計 算是由成千上萬個算是由成千上萬個“節(jié)點節(jié)點”組成的組成的“一張網(wǎng)格一張網(wǎng)格”。 優(yōu)點：數(shù)據(jù)處理能力超強，充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。優(yōu)點：數(shù)據(jù)處理能力超強，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，才能成為信息。某個病人的體溫是它數(shù)據(jù)比較時，才能成為信息。某個病人的體溫是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；計算機及練方法和管理技巧；上述方面和技巧和應(yīng)用；計算機及其與人、機的相互作用；與之相應(yīng)的社會、經(jīng)濟和文化其與人、機的相互作用；與之相應(yīng)的社會、經(jīng)濟和文化等諸種事物。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) 計算機技術(shù)成為現(xiàn)代信息技術(shù)的核心計算機技術(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現(xiàn)利用信息傳遞和反饋來實現(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) )、計算機技術(shù)、計算機技術(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 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到的傳輸速率將可以達到2.4Gbps 2.4Gbps 。 智能化智能化 191.3 計算機在信息社會中的應(yīng)用計算機在信息社會中的應(yīng)用 計算機的應(yīng)用類型計算機的應(yīng)用類型1. 科學(xué)計算科學(xué)計算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