第1章計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)第五版

1、1第一章第一章 計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)計(jì)算機(jī)與信息社會(huì) 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(huì)中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)中的應(yīng)用2教學(xué)說(shuō)明教學(xué)說(shuō)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(jiǎn)要介紹或者根據(jù)各校情況簡(jiǎn)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(guó)時(shí)期春秋戰(zhàn)國(guó)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(guó)唐代中國(guó)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(guó)英國(guó)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(guó)法國(guó)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(guó)德國(guó)Gottfried LeibnizGottfried Leibniz 機(jī)械式機(jī)械式 功能：加、減、乘、除和開(kāi)方功能：加、減、乘、除和開(kāi)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(chǔ)庫(kù)；由許多輪子組成的保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)庫(kù)；(2)(2)運(yùn)算裝置；運(yùn)算裝置；(3)(3)能對(duì)操作順序進(jìn)行控制，并選擇所需處理的數(shù)能對(duì)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(zhǎng)尺長(zhǎng)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(guó)科學(xué)家英國(guó)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(cè)試，闡述了機(jī)器智能的概念提出圖靈測(cè)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(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(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(tái)計(jì)算機(jī)與同事研制人類第二

6、臺(tái)計(jì)算機(jī)EDVAC 提出提出“存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)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(wèn)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(lái)電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來(lái) 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(méi)有存儲(chǔ)器沒(méi)有存儲(chǔ)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?？颂啬嫒R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(yǔ)言匯編語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)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(jí)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)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(kù)、網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域社會(huì)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(lái)新型計(jì)算機(jī)未來(lái)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(chǔ)。據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲(chǔ)。 不同波長(zhǎng)的表示不同的數(shù)不同波長(zhǎng)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(kāi)始研制年代中期開(kāi)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(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算，峰值萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算，峰值4040萬(wàn)億次萬(wàn)億次 中國(guó)：中國(guó)：曙光曙光5000A 5000A 峰值速度峰值速度230230萬(wàn)億次萬(wàn)億次 LinpackLinpack實(shí)測(cè)值實(shí)測(cè)值180.6180.6萬(wàn)億次萬(wàn)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?jī)?nèi)外存，圖形功能較強(qiáng)高分辨率、大容量?jī)?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(duì)外提供服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中對(duì)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(shí)

11、補(bǔ)充：天河一號(hào)：國(guó)防科技大學(xué)研制，天河一號(hào)：國(guó)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(wàn)億次的峰值速度萬(wàn)億次的峰值速度 每秒每秒563.1563.1萬(wàn)億次的萬(wàn)億次的LinpackLinpack實(shí)測(cè)性能實(shí)測(cè)性能 中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)前中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)前100100強(qiáng)之首，強(qiáng)之首， 使中國(guó)成為繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)能夠自主研制千萬(wàn)億次使中國(guó)成為繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)能夠自主研制千萬(wàn)億次 超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)家。超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)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(lái)，類似系統(tǒng)和功能軟件固化起來(lái)，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(guò)應(yīng)用最廣泛，數(shù)量超過(guò)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(jí)計(jì)算機(jī)超級(jí)計(jì)算機(jī)”，其中每一臺(tái)的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)，其中每一臺(tái)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(wàn)個(gè)算是由成千上萬(wàn)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(lái)，類似系統(tǒng)和功能軟件固化起來(lái)，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(guò)應(yīng)用最廣泛，數(shù)量超過(guò)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(jí)計(jì)算機(jī)超級(jí)計(jì)算機(jī)”，其中每一臺(tái)的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)，其中每一臺(tái)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(wàn)個(gè)算是由成千上萬(wàn)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(méi)有意義的。當(dāng)數(shù)據(jù)以某種形式經(jīng)過(guò)處理、描述或與

15、其是沒(méi)有意義的。當(dāng)數(shù)據(jù)以某種形式經(jīng)過(guò)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(duì)各種事物的變化和特征的反映即是對(duì)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(shí) 162. 2. 信息技術(shù)信息技術(shù)(Infor

16、mation Technology，IT)聯(lián)合國(guó)教科文組織的定義聯(lián)合國(guó)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(huì)、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(huì)、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(cè)技術(shù)和遙感技術(shù)傳感技術(shù)、遙測(cè)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(lái)實(shí)現(xiàn)利用信息傳遞和反饋來(lái)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(huì)中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)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(guò)程控制過(guò)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