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第一章 概论 1.1.1 计算机的产生 1.1 计算机的发展过程 ENIAC ENIAC 1.1.2 计算机发展的四个阶段 微处理器集成度发展示意图 摩尔定律 微处理器的集成度一直遵循着“摩尔定律”在飞速发展。2011年Intel公司 将推出含有10亿个晶体管、每秒可执行1千亿条指令的芯片。 1.2 计算机的工作特点及分类 1.2.1 计算机的工作特点 运算速度快: 运算部件采用电子器件，与其他任何计算工具 无法比拟，曙光5000A达到每秒230万亿次以上 计算精度高: 增加二进制位数提高精度，避免了各种误差， 圆周率计算精度200万位以上 通用性好: 运行不同程序，完成不同任务 记忆能力强: 存储设备容量大，存储能力不断提高 适合逻辑运算:计算机工作的基础，根据判断的结果决定执 行命令，完成各种复杂问题的处理 运算过程自动化:程序控制执行过程，自动连续工作 1.2.2 计算机的分类 按计算机处理数据的方式分类 （1）电子数字计算机 以数字量（也称不连续量）作为运算对象进行运算，特点是运算速度快，精确度高，具有记忆和逻辑判断能力。计算机的内部操作和运算是在程序控制下自动进行的。一般不特别说明，计算机指的是电子数字计算机。 （2）电子模拟计算机 以连续变化的模拟量（如电压、长度、角度来模拟实际所需要计算的对象）作为运算量的计算机。主要用于过程控制和模拟仿真。 1.3 未来计算机的发展趋势 1.3 未来计算机的发展趋势 1.3 未来计算机的发展趋势 1.3 未来计算机的发展趋势 2.计算机新技术应用 （1）高性能计算 速度是计算机的第一指标，人类制造计算机的初衷就是追求计算速度。发展高速度、大容量、功能强大的超级计算机是目前各国高技术领域竞争的热点。 高性能计算是以速度为核心，它包括两方面途径：一是提高单一处理器的计算性能，二是把这些处理器集成，由多个CPU构成一个计算机系统，进行并行计算。 目前世界上顶级的高性能计算机有成百上千、甚至上万个CPU，这些处理器协同计算，才能够提供需要的速度。 大连理工大学网信中心提供64个结点的高性能计算服务，为教学科研提供更快速度的计算服务。 1.3 未来计算机的发展趋势 （2）云计算 云计算是一种能够将动态伸缩的虚拟化资源通过互联网以服务的方式提供给用户的计算模式，用户不需要知道如何管理那些支持云计算的基础设施。提供资源的网络被称为“云”，用户通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源。 云计算是并行计算、分布式计算和网格计算的融合和发展，是这些计算机科学概念的发展和商业实现。用户可以按需计量使用这些资源，从而实现让计算成为一种公用设施来按需而用的梦想。 云计算最基本的概念：通过整合、管理、调配分布在网络各处的计算机资源，并以统一的界面同时向大量用户提供服务。借助云计算，网络服务提供者可以在瞬间处理数以万计甚至亿计的信息，实现和超级计算机同样强大的效能。 1.3 未来计算机的发展趋势 （3）普适计算（Pervasive Computing) 普适计算是IBM在1999年提出的，指在任何时间、任何地点都可以计算，也称无处不在的计算。计算机无时不在、无处不在，就像没有计算机一样。 随着计算机网络化、微型化以及嵌入式技术的发展，普适计算正在逐渐成为现实。未来的普适计算将集移动通信技术、计算技术和嵌入式技术于一体，通过将普适计算设备嵌入人们生活的各种环境中，将计算从桌面上解放出来，使用户能以各种灵活的方式享受计算能力和资源服务。那时候，人们周围到处都是计算机，这些计算机将依据不同的计算要求而呈现不同的模样，不同的名称。 1.3 未来计算机的发展趋势 （4）网格计算 网格计算是针对复杂科学计算的新型计算模式。利用计算机网络把分散在不同地理位置的计算机组成一个虚拟超级计算机，每台计算机就是一个“节点”，整个计算由成千上万个节点组成的一张网格。数据处理能力超强，可以充分利用网上闲置的处理能力，实现资源与信息共享。 2003年，耶鲁大学医学院网格计算项目组尝试了利用网格计算技术，加速进行抗SARS 病毒药物的筛选。方法是：参与这个项目的用户，只需在网络上下载一个软件，启动后以后台方式运行，利用计算机的闲置能力工作，自动从网站上获取数据包，运算完成后自动发送回去，不需人工干预。 1.3 未来计算机的发展趋势 （5）生物计算 生物计算包括两个方面：一是晶体管的密度已经接近所用技术的极限，要继续提高计算机性能，就要寻找新