计算机的发展与应用

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每18个月芯片能力增长一倍。 计算机文化基础
计算机发展史
计算机发展的几个阶段
第一代 （1946~1956） 电子管 5千~4万（次/秒） 1964年911机 第四代 （1971~90年代） 集成电路 几百万~几亿（次/秒） 第二代 （1957~1964） 晶体管 几十万~百万（次/秒） 1966年112机 第三代 （1965~1970） 集成电路 百万~几百万（次/秒）
内容提要 内容提要
1.1 计算机发展史 1.2 计算机的类型 1.3 计算机的软件系统 1.4 计算机应用与社会信息化 计算机文化基础
计算机发展史
计算机系统
硬件
软件
计算机文化基础
计算机发展史
人类追求的计算工具
加法器 1642 Blaise Pascal 电子计算机时代
1822 差分机
Charles Babbage
• 软件一般可分为系统软件和应用软件。 系统软件通常是负责管理、控制和维护计算 机的各种软硬件资源，并为用户提供一个友好 的操作界面，以及服务于一般目的的上机环境 。 应用软件是专业人员为各种应用目的而开发 的程序，这些程序通常是利用高级语言编程或 使用应用程序的生成工具生成的。
计算机文化基础
计算机软件系统
ENIAC
MARK I
1833 分析机
计算机文化基础
计算机发展史
第一台电子计算机（ENIAC）
5000次加法/秒
体重28吨 占地170m2 18800只电子管 1500个继电器 功率150KW
计算机文化基础
计算机发展史
电子恐龙的缩骨法——晶体管
晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的。
电子管的缺点： 体积大； 耗能高、散热量大。 晶体管的优点： 体积小； 耗能低； 性能稳定。
计算机应用与社会化
计算机的应用领域
•科学计算（数值计算）
•信息（数据）处理 •过程控制（实时控制） •计算机辅助工程 •人工智能
•计算机模拟
计算机文化基础
计算机应用与社会化
计算机病毒
计算机是一种“可以传授给人知识的工具”，也是 一种“无比有力的知识工具”。
计算机犯罪 保护知识产权 计算机病毒：是指编制或者在计算机程序中插
计算机文化基础
算，以保证计算速度；
3）采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分 离的结构。
Claude Shannon
计算机文化基础
计算机发展史
图灵与图灵机
计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。
图灵机是一种思想模型， 它由三部分组成： 一个控制器，一条可以无限延伸的 带子和一个在带子上左右移动的读 写头。
CRAY-Ⅱ
银河Ⅱ
计算机文化基础
计算机发展趋势
计算机发展——网络化
计算机网络： 计算机技术与通信技术结合 的产物。 计算机网络的发展动力： 使用远程资源，共享程序、 数据和信息资源，网络用户
的通讯和合作。
计算机文化基础
计算机发展趋势
计算机发展——智能化
“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的 ห้องสมุดไป่ตู้没有灵魂的机械’来”。
入的破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使 用，并能自我复制的一组计算机指令或程序代码。
计算机文化基础
计算机应用与社会化
计算机病毒的特征与分类
病毒的特征：
传染性 未经授权而执行 隐蔽性
潜伏性 破坏性 不可预见性
病毒的特征
•按传染方式可分为：引导型、文件型和混合型病毒 •按连接方式可分为：源码型、入侵型、操作系统型和 外壳型病毒。 •按破坏性分类：良性病毒和恶性病毒。
ENIAC
划时代的实验装置
计算机文化基础
计算机发展史
将电脑浓缩在一颗芯片上
晶 体 管 数 目 420,000,000
0.18微米芯片
2,300 4004 奔腾4 计算机文化基础
10微米芯片
计算机发展史
计算机第一定律——摩尔定律
晶 体 管 数
单 位 时 间 执 行 的 指 令 数
百 万 条 每 秒
计算机语言的发展
• 第一代语言——机器语言 如： 011011 000000 000000 000001 110101 其功能为：清除累加器，将内存117单元内容 与累加器内容相加。 • 第二代语言——汇编语言 上面的机器语言可以表示为： CLA 00 017 • 第三代语言——高级语言、算法语言 • 第四代语言——非过程化语言 • 第五代语言——智能性语言 计算机文化基础
为纪念图灵对计算机的贡献， 美国计算机博物馆于1966年 设立了“图灵奖”
计算机文化基础
计算机发展趋势
计算机发展——微型化
计算机不再是单一的计算机器，而是一种 信息机器，一种个人的信息机器。
Altair 8800
计算机文化基础
计算机发展趋势
计算机发展——巨型化
运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机 1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I” 超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、 石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计 算的高科技领域。 中国超级计算机： 国防科技大学研制的 “银河1号”、 “银河2号”和“银河3号” 国家职能计算机中心推出的 “曙光1000”和“曙光200I”
计算机文化基础
计算机发展史
计算机的商用化
计算机的第一个商业顾客——烤面包卖茶点的利昂（lyons） 进入社会，开启办公 自动化理念
ENIAC 改进 lyons参与部分投资
LEO充当会计师
EDSAC
Lyons复制EDSAC
LEO
(Lyons Electronic Office)
计算机文化基础
计算机发展史
——笛卡尔（1637）
人类第一个“工业机器人”： 一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年） 第一代机器人 机械手（1962年出现） 第二代机器人 具有“感觉”的机器人 第三代机器人 Deepblue 装有启发式计算机的“智能机器人” Garry Kasparov
计算机文化基础
计算机软件系统
计算机软件系统
奠定现代计算机发展的重要人物和思想
香侬是现代信息论的著名创始人。1938年，香侬在发表的论文中，
首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可 以通过继电器电路来实现。
阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则：
1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证 精度； 2）利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运