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1/24第一章计算机与信息社会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教学安排：以自学为主2/24计算机是一种在程序指令集控制下，接受输入、处理数据、存储数据并产生输出的电子装置。何为计算机?3/241.1计算机的发展算盘中国唐代第一种手动式计数器计算尺1622年，英国WilliamOughtred手动式、减、乘、除、指数和三角函数运算加法器1942年，法国BlaisePascal机械式，只能做加法计算器1673年，德国GottfriedLeibniz机械式，加、减、乘、除和开方差分机1812年，英国CharlesBabbage分析机1834年，英国CharlesBabbage现代通用计算机的雏形4/24查尔斯.巴贝奇1812年差分机1834年分析机1.1.1近代计算机1.差分机和分析机史料：查尔斯.巴贝奇计算机之父现代通用计算机的雏形1812年，巴贝奇首先设计出了差分机，随后开始了制造工作。在1822年制成了机器的一小部分。开机计算后，其工作的准确性达到了计划的要求。后来政府明确表示不可能再给予他资助了，差分机就这样中途夭折了。今天，我们在伦敦皇家学院博物院里，还能见到巴贝奇的设计图纸和未完成的差分机。1834年，巴贝奇在研制差分机的工作中，看到了制造一种新的、在性能上大大超过差分机的计算机的可能性。他把这个未来的机器称为分析机。巴贝奇的分析机由三部分构成:第一部分是保存数据的齿轮式寄存器，巴贝奇把它称为“堆栈”，它与差分机中的相类似，但运算不在寄存器内进行，而是由新的机构来实现。第二部分是对数据进行各种运算的装置，巴贝奇把它命名为“工场”。第三部分是对操作顺序进行控制，并对所要处理的数据及输出结果加以选择的装置。它相当于现代计算机的控制器。他的设计思想为现代电子计算机的结构设计奠定了基础。众所周知，现代电子计算机的中心结构部分恰好包括了巴贝奇提出的分析机的3个部分，可以这样说，巴贝奇的分析机是现代电子计算机的雏形。5/24HowardAiken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MARKI2.MARKI1944年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。3.ABC计算机1941年电子管数字计算机JohnV.Atanasoff和CliffordE.Berry为数学物理研究研制的电子计算机的雏形MARKII和MARKIII是电子计算机是第一部操作中可编写程序的计数机试验样机6/244.电子计算机的问世1946年2月由宾州大学研制的ENIAC电子计算机时代的到来ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator电子数字积分计算机重达30吨占地250m2启动工耗150000瓦18000个电子管每秒5千次加减运算没有存储器采用十进制第一款商用计算机：UNIVAL1947年，莫奇莱和埃克特史料：莫奇莱和埃克特7/24史料：阿兰.图灵冯·诺依曼计算机科学奠基人英国科学家阿兰.图灵主要贡献：•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电子计算机之父美籍匈牙利数学家冯.诺依曼5.阿兰.图灵和冯.诺依曼美国计算机学会(ACM)1966年设立图灵奖主要贡献：•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8/241.1.3计算机的分代时代年份器件软件应用一46-58电子管机器语言汇编语言科学计算二58-64晶体管高级语言数据处理工业控制三64-71集成电路操作系统文字处理图形处理四71年迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域电子管晶体管集成电路大规模集成电路5千~4万（次/秒）几十万~百万百万~几百万几百万~几亿9/24第一台计算机现代计算机10/241.1.4计算机的分类按综合性能指标分类高性能计算机（巨型机或大型机）：速度最快、处理能力最强、最快：NECEarthSimulator每秒35万亿次浮点运算，峰值40万亿次中国：曙光4000A2560颗64位AMDOpteron处理器每秒8万亿次浮点运算，全球排名第10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，图形功能较强微型计算机：台式机、笔记本和个人数字助量(PDA)服务器：网络环境中为多个用户提供服务的计算机系统按用途分类通用机专用机11/241、个人计算机（PC机（PersonalComputer））为满足个人计算需要而设计的一种微型计算机。通常能运行类型广泛的应用软件，例如文字处理、图片编辑、电子邮件和接入因特网等。个人计算机又分为左面计算机、笔记本电脑和平板电脑等几种形式。12/24掌上电脑（PDA,PersonalDigitalAssistant）带有小型的键盘或触摸屏，适用于口袋携带、电池供电并能在手中自由使用而设计的，主要用作电子预约记录本、通信录、计算器和记事本、收发电子邮件、使用地图并能与个人计算机进行实时交互信息。（智能手机）13/24工作站的另一个含义是与网络建立了连接的普通个人计算机，有时也称为客户端2、工作站是一种高档微机系统，其最突出的特点是图形功能强，具有很强的图形交互与处理能力，因此在工程领域、特别是在计算机辅助设计（CAD）领域得到广泛应用。14/24其特点表现在通用性强、具有很强的综合处理能力、性能覆盖面广等，主要应用在科研、商业和管理部门。巨型（超级计算机）它的运算速度最快、性能最高、技术最复杂。巨型机主要用于解决大型机也难以解决的复杂问题，它是解决科技领域中某些带有挑战性问题的关键工具。3、大型通用机15/244、服务器在计算机行业内，“服务器”有多种意思，可以指计算机的硬件、也可指专门的软件或软硬件的结合体。“服务器”的目的就是通过给网络上的计算机提供数据提供服务的。向服务器请求数据的个人计算机、工作站或者软件称为客户端。例如，在网络中，某台服务器可以负责响应客户端对网页的请求，另一台服务器则可以负责处理穿梭于因特网上客户端的持续不断的电子邮件流。服务器还可以实现局域网内所有客户端的文件共享，或共用一台中心打印机。任何个人计算机、工作站、大型机或超级计算机都可以配置成服务器，服务器对硬件并没有专门的要求。16/241.1.5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。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、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：数据处理能力超强；充分利用网上的闲置处理能力。示例：17/243．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18/241.1.6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。19/241.2信息技术概述1.2.1信息技术基础知识1.信息与数据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。•信息各种事物的变化和特征的反映•数据信息的载体。例如：数值、文字、语言、图形、图像等。20/242.信息技术(InformationTechnology，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。在目前世界范围内较为统一的定义为:指一系列与计算机等相关的技术.21/241.2.2现代信息技术的内容1.信息基础技术微电子技术当今世界新技术革命的基石光电子技术采用光子作为信息的载体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。3.信息应用技术如信息管理、信息控制、信息决策等。22/241.2.3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。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。23/241.3计算机在信息社会中的应用计算机的应用类型1.科学计算2.数据处理3.电子商务4.过程控制5.CAD/CAM/CIMS6.多媒体技术7.虚拟现实8.人工智能(AI)计算机的主要应用领域1.工商：电子商务、CAD/CAM2.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