奥赛辅导第一讲

没有存储器
用布线接板控制
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· 1947年，ENIAC的两位发明者莫奇莱 和埃克特创立公司。
· 1951年生产的UNIVAC计算机是第一款商用计算机。 · ABC计算机 1941年，电子管数字计算机 衣阿华大学教授约翰·阿塔诺索夫（John V.Atanasoff）和他的研究生克里福特·伯 瑞（Clifford E.Berry）为数学物理研究研制的。
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1.1.3 计算机的分代
时代
一 二 三 四
年份
46-58 58-64 64-70 71年迄今
器件
电子管 晶体管 集成电路 大规模集成电路
软件
机器语言汇编语言 高级语言 操作系统 数据库、网络等
应用
科学计算 数据处理工业控制 文字处理图形处理 社会的各个领域
计算机的发展，每10年： 速率增加10倍以上； 价格减少10倍以上；
C. 程序控制
D. 存储程序和程序控制
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选择题
4. 目前计算机应用最广泛的领域是____ 。 A. 人工智能和专家系统 C. 数据处理与办公自动化 B. 科学技术与工程计算 D. 辅助设计与辅助制造
5. 3C技术是信息技术的主体，下列不属于3C技术的是____ 。 A. 通信技术 C. 多媒体技术 B. 计算机技术 D. 控制技术
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1.2.2 现代信息技术的内容
1. 信息基础技术
微电子技术 是现代电子信息技术的直接基础，是当今世 界新技术革命的基石
衡量微电子技术进步的标志： • 缩小芯片中器件结构的尺寸，即缩小加工线条的宽度； • 增加芯片中所包含的元器件的数量，即扩大集成规模； • 开拓有针对性的设计应用。 光电子技术 采用光子作为信息的载体
智能化 在超媒体的世界里，软件代理收集任何可能想要在网络上取 得的信息。
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1.3 计算机在信息社会中的应用
计算机的主要应用领域
1. 工商：电子商务、CAD/CAM 2. 教育：多媒体教育、远程教育 3. 医药：CAT、MRI、远程医疗 4. 政府：电子政府 5. 娱乐：虚拟现实、电影特技 6. 科研：数据采集、计算分析 7. 家庭：家庭信息化
病历卡上记载病人的体温39oC是数据。数据39oC本身是 没有意义的。 当数据以某种形式经过处理、描述或与其它数据比较时， 才能成为信息。某个病人的体温是39oC，这才是信息，信息 是有意义的。
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2. 信息技术(Information Technology，IT) 联合国教科文组织的定义 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。 信息技术一般是指一系列与计算机等相关的技术。
目标：提高计算速度
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1.1.1 近代计算机
1.差分机和分析机
查尔斯·巴贝奇 1812年差分机 1834年分析机
史料：查尔斯· 巴贝奇
三部分组成： (1)由许多轮子组成的保存数据的存储库； (2)运算装置； (3)能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数据以及 输出结果的装置。
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2. MARK I 1944年
第一讲 计算机与信息社会
1.1 计算机的发展
1.2 信息技术概述
1.3 计算机在信息社会中的应用
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1.1 计算机的发展
算 筹 世界上最早的计算工具 算 盘 中国唐代 第一种手动式计数器 计算尺 1622年，英国William Oughtred(奥特瑞德) 手动式，加、减、乘、除、指数和三角函数运算 加法器 1642年，法国laise Pascal(帕斯卡) 机械式，只能做加法 计算器 1673年，德国Gottfried Leibniz(莱布尼茨) 机械式，加、减、乘、除和开方 差分机 1812年，英国Charles Babbage(巴贝奇) 分析机 1834年，英国Charles Babbage(巴贝奇)
容量增加10倍以上； 体积减少10倍以上；
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电子管
晶体管
电子管
集成电路
大规模集成电路
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1.1.4 计算机的分类
通用机：通用性强，具有很强的综合处理能力 按用途及使 用范围分类 专用机：功能单一，能高速、可靠解决特定问题 高性能计算机（巨型机或大型机） ： 速度最快、处理能力最强的计算机
按综合性能 指标分类
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2．网格计算
利用因特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一百度文库“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：数据处理能力超强；充分利用网上的闲置处理能力。
示例： 2003年，SARS期间，耶鲁大学医学院D2OL网格计算项目
3．量子计算机
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、搜索功能强和安全性高
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1.2 信息技术概述
1.2.1 信息技术基础知识
1. 信息与数据 • 信息 • 数据 各种事物的变化和特征的反映 是信息的载体。 例如：数值、文字、语言、图形、图像等。
Howard Aiken博士发现了查尔斯· 巴贝奇的论文 在IBM的支持下，用机电方式制造了MARK I MARK II和 MARK III是电子计算机
51尺长 重5顿 750,000部份合并而成
有72个累加器，每一个 有自己的算术部件，及 23位数的寄存器。
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3. 阿伦· 图灵 计算机科学奠基人 英国科学家 阿伦·图灵
3. 信息应用技术
针对各种实用目的，如信息管理、信息控制、信息决策而发 展起来的具体技术群类。如：工厂自动化、办公自动化、家庭 自动化、人工智能和互联通信技术等。
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1.2.3 现代信息技术的特点 数字化 大量信息可以被压缩，并以光速进行传输。 多媒体化 文字、声音、图形、图像、视频等信息媒体与计算机集成在 一起，以接近于人类的工作方式和思考方式来设计与操作。 高速度、网络化、宽频带 下一代的Internet技术。
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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。 在客户端和服务器端之间增加了应用服务，这些组件是通用的，基于某 一标准，可以被重用，其他程序可以用其应用程序接口调用组件，完成操作。
随着Internet发展，基于Web数据库的中间件开始得到广泛应用： 例如：CGI、ASP、JSP11
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1.1.6 未来新型计算机
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。 不同波长的表示不同的数据 优点：超高速运算速度、强大并行处理能力、大存储量、 强抗干扰能力、与人脑相似的容错性 缺点：体积庞大
2．生物计算机（分子计算机）
20世纪80年代中期开始研制，采用了生物芯片，由生物 工程技术产生的蛋白质分子构成。
7. 试述当代计算机的主要应用。
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选择题
1. 世界上第一台计算机于1946年诞生在____ 。 A. 美国 B. 日本 C. 中国 D. 英国
2.
____是计算机最早的应用领域。 A. 信息管理 B. 数据处理 C. 科学计算 D. 网络通信
3. 冯· 诺依曼式计算机的思想是____。 A. 指令控制 B. 数据存储
微型计算机（个人计算机）： 台式机、笔记本、平板计算机、 超便携个人计算机 工作站：介于PC与小型机之间高档微机系统 高分辨率、大容量内外存，图形功能较强 服务器：在网络环境中为多个用户提供服务的 计算机系统
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高性能计算机
2004年数据 最快：NEC Earth Simulator 每秒35万亿次浮点运算，峰值40万亿次 中国：曙光 4000A 2560颗64位AMD Opteron处理器 每秒8万亿次浮点运算，全球排名第10 最快：IBM Roadrunner 130536个计算核心，每秒1000万亿次浮点运算 中国：曙光 5000A 峰值速度230万亿次、Linpack值180.6万亿次， 全球排名第10 最快：Cray Jaguar 每秒1750万亿次浮点运算 中国：天河一号 峰值速度1206万亿次、Linpack值563.1万亿次， 全球排名第5
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2008年数据
2009年数据
国防科技大学：天河一号
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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。 硬件系统和功能软件固化起来，类似BIOS的工作方式。 应用：各种家电（如电冰箱、自动洗衣机、数字电视机、数码相 机等） 嵌入式系统组成： • • • • 嵌入式处理器 外围硬件设备 嵌入式操作系统 特定的应用软件
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1.5 数据在计算机中的表示
二进制优点：物理上容易实现，运算简单，可靠性、通用性强
自然界中具有两个固定状态的 物理量很多， 例如：电流的有无、电压的高 低等。
1.5 数据在计算机中的表示
1 1 1 0
输入设备
1 0
1 0
1 1
1 0
1 1
输出设备
数值
十／二进制转换
内存
二／十进制转换 西文字形码 汉字字形码 数／模转换
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4. 冯· 诺依曼
电子计算机之父： 美籍匈牙利数学家 冯·诺依曼
主要贡献： • 与同事研制人类第二台计算机EDVAC • “存储程序”概念 冯· 诺依曼计算机 • 奠定了现代计算机体系结构和工作原理
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5. 蓝色巨人 —— IBM公司
• 电脑的历史，就是IBM的历史。 • IBM公司过去和现在都是世界上最大的电脑硬件和电脑软件公司 • 1924年，托马斯· 沃森（T.Watson）将CTR公司（计算-制表-记录）更名为 国际商用机器公司（International Business Machine），英文缩写IBM。 • 二战期间大量制造军火发了财； • 1944年协助海军军械局霍华德· 艾肯 （H.Aiken）博士，在哈佛大学研制成 功著名的“Mark I”计算机。 • 50-60年代的发展使它成为计算机界的“蓝色巨人”（BigBlue） 占领了约 70％的市场 • 1981年，推出“个人电脑”，即IBM PC机使微机成为潮流。 • 1987-1993年，推出的IBM PS/2电脑失败使公司遭受重大损失。
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1.1.2 电子计算机的问世
1946年2月由宾州大学研制的 电子数字积分计算机ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Calculator） 表明电子计算机时代的到来
重达30吨 占地250m2 启动工耗150千瓦 18000个电子管 每秒5千次加减运算 采用十进制
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2. 信息系统技术
信息获取技术 传感技术、遥测技术和遥感技术 信息处理技术 计算机技术成为现代信息技术的核心 信息传输技术 光纤通信技术、卫星通信技术等 信息控制技术 利用信息传递和反馈来实现 信息存贮技术 缩微品、磁盘、光盘
通信技术（Communication）、计算机技术（Computer） 和控制技术（Control）合称为3C技术，是信息技术的主体。
计算机的应用类型
1. 科学计算
2. 数据处理 3. 电子商务：B2B B2C C2C 4. 过程控制 5. CAD/CAM/CIMS
6. 多媒体技术
7.人工智能
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思考题
1. 计算机的发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？
2. 按综合性能指标，计算机一般分为哪几类？
3. 信息与数据的区别是什么？ 4. 什么是信息技术？ 5. 为什么说微电子技术是整个信息技术领域的基础？ 6. 信息处理技术具体包括哪些内容？3C的含义是什么？
数值 西文 汉字 声音、图像
西文 ASCII 码 汉字 输入码／机内码转换 模／数转换
声音、图像
十进制表示法
在按位定制的计数制中，十进制数可以表示成 下列形式(用D代表): (D)10 = å Di×10i = Dn-1×10n-1+Dn-2×10n2++D0×100+D-1×10-1++D-m×10-m 特点：有0-9十个数字符号，逢10进位。 举例: 519.02 = 5×102+ 1×101+ 9×100+ 0×10-1+ 2×10-2
主要贡献：
• 建立图灵机模型，奠定了可计算理论的基础 • 提出图灵测试，阐述了机器智能的概念
美国计算机学会(ACM)1966年设立图灵奖
图灵奖： 主要授予在计算机技术领域做出突出贡献的个人。图灵奖是计算机 界最负盛名的奖项，有“计算机界诺贝尔奖”之称。对获奖者的要求极高， 评奖程序也极严，一般每年只奖励一名计算机科学家，目前图灵奖由Intel 公司和Google公司赞助，奖金为250,000美元。