第1章-计算机基础知识1.pptVIP

* * 未来的计算机 纳米计算机 量子计算机 光子计算机 生物计算机 人工智能计算机 …… * * 未来的计算机--纳米计算机 惠普实验室的科研人员应用纳米技术研制计算机内存芯片，其体积不过数百个原子的大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。一旦研究获得成功，将为其他微型计算机元件（包括像今天的Pentium级芯片一样的微处理器）的研制和生产铺平道路，并在可穿戴式计算机的研究方面获得突破 * * 未来的计算机--量子计算机 量子计算机是利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。量子计算机有四大优点： 加快了运算速度（它的运算速度可能比个人计算机中的奔Ⅲ芯片快上10亿倍）； 大大提高了存储能力； 可以对任意物理系统进行高效率的模拟； 能实现发热量极小的计算机。 * * 未来的计算机--光子计算机 光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子、光互联代替导线互联、光硬件代替计算机中的电子硬件、光运算代替电运算。光子计算机系统的互联数和每秒互联数，远远高于电子计算机，接近人脑；光子计算机的处理能力强，具有超高速运算速度；体积小、信息存储量大，抗干扰能力强，将具有与人脑相似的容错性。 * * 未来的计算机--生物计算机 生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质相互作用的过程。计算机的转换开关由酶来充当，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。生物计算机的信息储存量大，模拟人脑思维；既有自我修复的功能，又可以直接与生物活体相联。 * * 未来的计算机--人工智能计算机 预计在2035年可能出现的人工智能计算机不仅能模仿人的左脑进行逻辑思维，而且能模仿人的右脑进行形象思维，程序设计人员可以成功地把计算机设计得像人，模拟人的思维、人的说话及人的感觉，以假乱真。 * * 畅想未来。。。 ENIAC的由来 世界上第一台数字式电子计算机是由美国宾夕法尼亚大学的物理学家约翰·莫克利（John Mauchly）和工程师普雷斯伯·埃克特（J – Presper Eckert）领导研制的取名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）的计算机。 1942年在宾夕法尼亚大学任教的莫克利提出了用电子管组成计算机的设想，这一方案得到了美国陆军弹道研究所高尔斯特丹（Goldstine）的关注。当时正值第二次世界大战之际，新武器研制中的弹道问题涉及许多复杂的计算，单靠手工计算已远远满足不了要求，急需自动计算的机器。于是在美国陆军部的资助下，1943年开始了ENIAC的研制，并于1946年完成。当时它的功能确实出类拔萃，例如它可以在一秒钟内进行5000次加法运算，3毫秒便可进行一次乘法运算，与手工计算相比速度要大大加快，60秒钟射程的弹道计算时间由原来的20分钟缩短到30秒。但它也明显存在着缺点。它体积庞大，机器中约有18800只电子管，1500个继电器，70000只电阻及其他各类电气元件，运行时耗电量很大。另外，它的存储容量很小，只能存20个字长为10位的十进位数，而且是用线路连接的方法来编排程序，因此每次解题都要靠人工改接连线，准备时间大大超过实际计算时间。 尽管如此，ENIAC的研制成功还是为以后计算机科学的发展提供了契机，而每克服它的一个缺点，都对计算机的发展带来很大影响，其中影响最大的要算是“程序存储”方式的采用。将程序存储方式的设想确立为体系的是美国数学家冯·诺依曼（Von Neumann)，其思想是：计算机中设置存储器，将符号化的计算步骤存放在存储器中，然后依次取出存储的内容进行译码，并按照译码结果进行计算，从而实现计算机工作的自动化。 每年两次（6月和11月）对全球巨型机进行排名 1642年法国制成的第一台机械计算机 1822年巴贝奇（Charles Babbage）完成的差分机 分析机 第一代：由电子管制成的计算机（1946—1955年），其特点是速度低、功耗大、价格昂贵、可靠性差、用机器语言编程、应用难度大且仅应用于数值计算。 第二代：由晶体管制成的计算机（1955—1964年），其特点是体积缩小、功耗降低、速度增快、价格比较便宜、可以使用高级语言编程、可以使用软件控制，应用于数据处理和实时控制。 第三代：由小规模集成电路、中规模集成电路取代原来的分立元件制成的计算机（1964—1971年），其特点是体积进一步缩小、速度进一步提高、价格进一步降低、可以使用多种高级语言编程、软件逐步完善、操作系统形成并且复杂程度高、功能强大，应用领域迅速扩大。 第四代：由大规模集成电路、超大规模集成电路构成的计