1.1 计算机的发展 1.1.1 计算机的发展 世界上第一台计算机问世：电子数字积分计算机（Electronic Numerical Integrator And Calculator） 于1946年，在美国宾夕法尼亚大学研制成功。 使科学家从繁重的计算中解放出来。 ENIAC的问世标志着计算机时代的到来。

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1 1.1 计算机的发展 计算机的发展 世界上第一台计算机问世：电子数字积分计算机（Electronic Numerical Integrator And Calculator） 于1946年，在美国宾夕法尼亚大学研制成功。 使科学家从繁重的计算中解放出来。 ENIAC的问世标志着计算机时代的到来。

2 1.1 计算机的发展 冯·诺依曼型计算机原理 二进制：计算机的程序和程序运行所需要的数据以 二进制形式表示和存储。
程序存储，自动执行：程序和数据存放在存储器中， 计算机执行程序时，无需人工干预，能自动、连续地执 行程序，并得到预期的结果。

3 1.1 计算机的发展 计算机发展的四个阶段 (因采用的物理器件不同) 第二代 第一代 第三代 第四代 (1959~1964)
计算机发展的四个阶段 (因采用的物理器件不同) 第二代 (1959~1964) 晶体管 几万~几十万 （次/秒） 第一代 (1946~1959) 电子管 几千（次/秒） 第三代 (1964~1972) 中、小集成电路 几十万~几百万 （次/秒） 第四代 (1972~至今) 大、超大规模集成电路 上千万~万亿 （次/秒）

4 1.1 计算机的发展 中国电子计算机的发展 1958年，研制出第一台电子计算机。 1964年，研制出第二代晶体管计算机。
1971年，研制出第三代集成电路计算机。 1977年，研制出第一台微型机DJS050。 1983年，研制出1万次/秒的“深腾1800”计算机。 2003年12月，自主研发出10万亿次/秒的“曙光 4000A”高性能计算机。 2010年，研制出千万亿次/秒的“天河一号”计算机

5 1.1 计算机的发展 1.1.2 计算机的特点应用和分类 1.计算机的特点 1) 高速、精确的运算能力
2012年6月公布的世界超级计算机排名显示，排名第一的IBM公司“红杉”(Sequoia)运算速度达到每秒16324万亿次浮点运算。 我国“天河一号”实测运算速度可达每秒2570万亿次浮点运算，排名世界第五。 2) 准确的逻辑判断能力 在信息检索方面，能够根据要求进行匹配检索。

6 1.1 计算机的发展 3) 强大的存储能力 计算机能够长期保存大量数字、文字、图像、视频、声音等信息。如：能够“记住”一个大型图书馆的所有资料。 4) 自动功能 计算机能够自动执行预先编写好的一组指令(称为程序)。工作过程完全自动化，无需人工干预，而且可以反复进行。 5) 网络与通信功能 目前广泛应用的“国际互联网”(Internet)连接了全世界200多个国家和地区的数亿台各种计算机。 网上的计算机用户可以共享网上资料、交流信息。

7 1.1 计算机的发展 2.计算机的应用 1) 科学计算 科学计算主要是使用计算机进行数学方法的实现和 应用。许多科研研究仍然需要大量的运算需求，如： 著名的人类基因序列分析计划 气象预报前，对气象卫星云图数据进行处理。 …… 2) 数据/信息处理 数据/信息处理也称为非数值运算。如：计算机在文 字处理方面的应用。

8 1.1 计算机的发展 3) 过程控制 过程控制计算是指利用计算机对生产过程、制造过程或运行过程进行检测与控制，即通过实时监控目标对象的状态，及时调整被控对象，使被控对象能够正确地完成生产、制造或运行。过程控制广泛应用于各种工业环境中。 4) 计算机辅助 计算机辅助（或称为计算机辅助工程）包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助教育、计算机辅助技术、计算机仿真模拟等。

9 1.1 计算机的发展 5) 网络通信 计算机技术和数字通信技术的融合产生了计算机网络。 计算机网络极大地改变人们的生活和工作方式。
6) 人工智能 人工智能（Artificial Intellibence, AI）是用计算机模拟 人类的某些智力活动。其主要研究内容包括：自然语言理解、 专家系统、机器人以及自动定理证明等等。

10 1.1 计算机的发展 7) 多媒体应用 多媒体是包括文本、图形、图像、音频、视频、动画等多种信息类型的综合。
多媒体技术是指人和计算机交互地进行上述多种媒介信息的捕捉、传输、转换、编辑、存储、管理，并由计算机综合处理为表格、文字、图形、动画、音频、视频等视听信息有机结合的表现形式。 8) 嵌入式系统 嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”。

11 1.1 计算机的发展 3.计算机的分类 1) 巨型机：型机是指速度最快、处理能力最强的计算机， 现在又称其为高性能计算机。
2) 大型通用机：大型通用计算机的特点是通用性强，具 有较高的运算速度、极强的综合处理能力和极大的性能 覆盖。 3) 微型机：微型机具有小、巧、轻、使用方便的特点， 是目前计算机应用的主流。

12 1.1 计算机的发展 4) 工作站 工作站是一种高档微型计算机，它比微型机有更大的存储容量和更快的运算速度，通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内部和外部存储器，并具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能和联网功能。 5) 服务器 服务器通常以各种应用的服务提供者角色出现。 例如，服务器可以作为网络的节点，存储、处理网上80%的数据、信息，因此也被称为网络的灵魂。

13 1.1 计算机的发展 1.1.3 计算机科学研究与应用 1.人工智能
人工智能的主要内容是研究如何让计算机完成过去 只有人才能做的智能的工作，核心目标是赋予计算机人 脑一样的智能。例如： 模式识别中的指纹识别技术已经得到了广泛应用； 计算机辅助翻译极大地提高了翻译效率； 手写输入技术已经在手机上得以普及； ……

14 1.1 计算机的发展 2.网格计算 网格计算是专门针对复杂科学计算的新型计算模式， 这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的计 算机组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中每个参与 计算的计算机就是一个“结点”，成千上万个“结点” 组成一张“网格”，所以称其为“网格计算”。 网格计算有两个优势：(1) 处理能力超强；(2) 能充 分利用网上的闲置处理能力。 将全世界的计算机联合起来协同工作，这视为21世 纪的新型网络基础架构。

15 1.1 计算机的发展 3. 中间件技术 中间件是介于应用软件与操作系统之间的系统软件。

16 1.1 计算机的发展 4.云计算 云计算分布式计算、网格计算、并行计算网络存储 及虚拟化计算机和网络技术发展融合的产物。
云计算的核心思想是对大量用网络连接计算资源进 行统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户提供按 需服务。提供资源的网络被称为“云”。 云计算的构成包括硬件、软件和服务。用户可用极 低成本的终端设备，并支付相应的服务费用给“云计算” 服务商，通过网络就可以方便地获取所需要的计算、存 储等资源。

17 1.1 计算机的发展 1.1.4 未来计算机的发展趋势 1.电子计算机的发展方向 巨型化
巨型化是指计算速度更快、存储容量更大、功能更 完善、可靠性更高、运算速度可达万万亿次/秒、存储容 量超过几百T字节。 2) 微型化 微型计算机正在循序向便携机、掌上机发展的价格、 方便的使用、丰富的软件，使其受到用户的青睐。

18 1.1 计算机的发展 3) 网络化 网络化是指利用技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机互联起来，按照网络协议互相通信，以共享软件、硬件和数据资源。 4) 智能化 智能化是指模拟人的感觉和思维能力。智能计算机具有解决问题和逻辑推理的功能，以及处理知识和知识库管理的功能等。

19 1.1 计算机的发展 2.未来新一代的计算机 1) 模糊计算机：基于模糊理论，能够实现模糊的、不确 切的判断进行工程处理的计算机。
2) 生物计算机：以生物元件构建的计算机。 3) 光子计算机：一种用光信号进行数字运算、信息存储 和处理的计算机。 4) 超导计算机：用超导材料替代半导体材料制造的计算 机。超导计算机具有能耗小、运算速度快的特点。 5) 量子计算机：基于量子动力学规律进行高速数学和逻 辑运算、存储及处理量子信息的计算机。

20 1.1 计算机的发展 1.1.5 信息技术 1.信息技术的定义 狭义定义：一般来说，信息的采集、加工、存储、传 输和利用过程中的每一种技术都是信息技术。 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；上述反复 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 ≠ 现代信息技术：信息技术不仅包括现代信 息技术，还包括在现代文明之前的原始时代和古代社会 中与那个时代相对应的信息技术。

21 1.1 计算机的发展 2.现代信息技术的内容 1) 信息基础技术 新材料、新能源、新器件的开发和制造技术。 2) 信息系统技术
感测技术、通信技术、计算机与智能技术、控制技 术。 3) 信息应用技术 信息管理、信息控制、信息决策而发展起来的具体的技术类群。如，工厂的自动化、办公自动化……等。它们是信息技术开发的根本目的所在。

22 1.1 计算机的发展 3.现代信息技术的发展趋势 1) 数字化
当信息被数字化并经由数字网络流通时，便可以利 用数字处理设备（最典型的是计算机）对信息进行各种 所需要的处理。 2) 多媒体化 随着信息技术的发展，多媒体技术将文字、声音、 图形、图像、视频等信息媒体与计算机集成在一起，使 计算机的应用由单纯的文字处理扩展到文、图、声、影 集成处理。

23 1.1 计算机的发展 3) 高速度、网络化、宽频带 目前，几乎所有国家都在进行新一代的信息基础设施建设，即建设宽频信息高速公路。
下一代的Internet的传输速率可达2.4GB/s。 4) 智能化 随着信息技术向智能化方向发展，在超媒体世界里，“软件代理”可以替代人们在网上漫游； “软件代理”不再需要浏览器，它本身就是信息的寻找器。

24 1.2 信息的表示与存储 1.2.1 数据与信息 数据：数据是对客观事物的符号表示。
如，数值、文字、语言、图形、图像等都是不同形 式的数据。 信息：信息是既是对客观事物变化和特征的反映，又 是事物之间相互作用、相互联系的表征。 信息必须数字化编码，才能用计算机进行传送、存 储和处理。 信息具有针对性和时效性。