第一章计算机与信息社会

§1 计算机与信息社会

教学目的：

➢了解计算机的发展历史

➢了解信息技术的概念

➢了解计算机技术的发展动向

教学内容

➢计算机的发展、分类和应用

➢信息与信息技术

教学难点

➢信息与信息技术

§1.1 计算机的发展

§1.1.1 近代计算机

1、现代通用计算机的雏形：查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage，1792-1871，英国剑桥大学教授）1834年设计的分析机。

2、计算机科学奠基人：艾兰·图灵（Alan Mathison Turing，1912-1954，英国科学家）。为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机学会（ACM）于1966年创立了“图灵奖”，每年颁发给在计算机科学领域领先的研究人员，号称计算机业界和学术界的诺贝尔奖。

3、电子计算机的雏形：约翰·阿塔诺索夫（John V. Atanasoff）和他的研究生克里福特·伯瑞（Clifford E. Berry）于1941年制作成功的ABC（Atanasoff Berry Computer）计算机。

冯·诺依曼（V on Neumann，美籍匈牙利数学家）和他的同事们研制了第二台电子计算机EDV AC，对后来的计算机在体系结构和工作原理上具有重大影响。在EDV AC中采用了“存储程序”的概念，以此概念为基础的各类计算机统称为冯·诺依曼机。

§1.1.2 电子计算机的问世

1、ENIAC：大家公认的第一台计算机是1946年2月由宾州大学研制成功的ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator），即电子数字积分计算机。

2、UNIV AC：第一款商用计算机是1951年开始生产的UNIV AC计算机。

§1.1.3 计算机的分代

根据计算机采用的物理器件，一般将计算机的发展分成四个阶段：

1、第一代电子计算机：电子管计算机（1946~1958年）。

基本特征：⑴电子管作为计算机的逻辑元件；⑵数据表示主要是定点数；⑶用机器语言或汇编语言编写程序。（4）主要应用于军事和科学研究。

2、第二代电子计算机：晶体管电路电子计算机（1958~1964年）。

基本特征：⑴晶体管；⑵内存所使用的器件大都使用铁淦氧磁性材料制成的磁芯存储器，外存储器有了磁盘、磁带，外设种类也有所增加；⑶计算机软件有了较大的发展，出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。（4）主要应用科学计算、数据处理、事务处理。

3、第三代电子计算机：集成电路电子计算机（1964~1970年）。

基本特征：⑴逻辑元件采用小规模集成电路SSI（Small Scale Integration）；⑵这一时期，计算机同时向标准化、多样化、通用化、机种系列化方向发展；⑶高级程序设计语言有了很大发展，并出现了操作系统和会话式语言。（4）应用于各

个领域。

4、第四代电子计算机：大规模集成电路电子计算机（1970至今）。

基本特征：⑴逻辑元件采用大规模集成电路LSI（Large Scale Integration）和超大规模集成电路VLSI（Very Large Scale Integration）；⑵集成度很高的半导体存储器代替了服役达20年之久的磁芯存储器；⑶操作系统不断完善，应用软件已成为现代工业的一部分。

5、我国计算机研究情况：从1956年开始研制计算机，1958年研制成功第一台电子管计算机103机，1959年夏研制成功运行速度为每秒1万次的104机，这是我国研制的第一台大型通用电子计算机。

2005年。，联想收购IBM PC，一跃成为全球第三大PC制造商。

2008年8月我国自主研发的百万亿次超级计算机“曙光5000”获得成功。标志我国成为继美国之后的第二个能制造和应用超百万亿次商用高性能计算机的国家。

§1.1.4 计算机的分类、特点

1、根据用途及其的范围，计算机可以划分为通用机和专用机两类。

⑴通用机的特点：通用性强，具有很强的综合处理能力，能够解决各种类型的问题。

⑵专用机的特点：功能单一，配备解决特定问题的软、硬件，但能够高速、可靠地解决特定的问题。

2、按处理数据的型态分类：

数学计算机模拟计算机混合计算机

3、根据计算机的运算速度、字长、存储容量、软件配置等多方面的综合性能指标，计算机可分为：巨型机、大型机、小型机、微型机、工作站、服务器、网络计算机等。

这种分类标准不是固定不变的，只能针对某一时期而言。现在是大型机，过了若干年后可能就成了小型机。

⑴巨型机：也称超级计算机。是当前速度最快、处理能力最强的计算机。

⑵大型机：也称为主机，一般作为大型“客户机/服务器”系统的服务器，或者“终端/主机”系统中的主机。主要用于大银行、大公司、规模较大的高等院校和科研院（所）。

⑶小型机：规模较小、结构简单。

⑷微型机：又称个人计算机（Personal Computer，PC），俗称电脑。微型计算机主要分为三类：台式机（Desktop Computer）、笔记本（Notebook）电脑和个人数字助理（PDA）。

⑸工作站：是一种介于微型计算机与小型计算机之间的高档微型计算机系统。工作站通常配有高分辨率的大屏幕显示器和大容量的内、外存储器，具有较强的数据处理能力与高性能的图形功能。

⑹服务器：是一种在网络环境中为多个用户提供服务的共享设备。根据其提供的服务，可以分为文件服务器、通信服务器、打印服务器等。

⑺网络计算机（Network Computer，NC）：是在Internet充分普及和Java语言推出的情况下提出的一种全新概念的计算机。

4、计算机的特点

（1）高速、精确的运算能力。

（2）准确的逻辑判断能力

（3）强大的存储能力

（4）自动功能

（5）网络与通信功能

§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。就是将软件固化集成到硬件系统中，将硬件习题和软件系统一体化。应用于各种家电、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”。优点是数据处理能力超强；充分利用网上的闲置处理能力。

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。CGI公共网管接口、ASP、JSP等。

§1.1.6未来的新型计算机

目前几乎所有的计算机都被称为冯·诺依曼计算机。未来新型计算机将可能在下列几个方面取得革命性的突破：

1、光子计算机：利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。

优点：与传统的硅芯片计算机相比，光子计算机具有：超高速的运算速度、强大的并行处理能力、大存储量、非常强的抗干扰能力、与人脑相似的容错性等。

2、生物计算机（分子计算机）：采用生物芯片，由工程技术产生的蛋白质分子构成。

优点：由于蛋白质分子能够自我组合，再生新的微型电路，使得生物计算机具有生物体的一些特点，如能发挥生物本身的调节机能，自动修复芯片发生的故障，还能模仿人脑的思考机制。

3、量子计算机：是指利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机。这种多现实态是量子力学的标志。

优点：解题速度快、存储量大、搜索功能强劲和安全性较高。

§1.2 信息技术概述

信息技术以计算机技术、通信技术和控制技术为核心。

§1.2.1 信息技术基础知识

1、信息与数据

信息既是对各种事物的变化和特征的反映，又是事物之间相互作用和联系的表征。

数据的定义：数值、文字、图形、图像、声音或视频等都是不同形式的数据。进入计算机均要采用二进制编码。

2、信息技术

联合国教科文组织对信息技术的定义是：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；上述方面的技巧和应用；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。

§1.2.2 现代信息技术的内容

一般来说，信息技术（Information Technology，IT）包含三个层次的内容：信息基础技术、信息系统技术和信息应用技术。