[工学]1计算机与信息表示基础1.ppt

第一章 计算机与信息表示基础 什么是电子计算机？ 电子计算机是一种能能按照事先存储的程序高速、高效、准确、自动地完成信息的存储和处理的电子设备 计算工具的起源 中国最早的计算工具——算筹。 公元600年左右，我国出现新的计算工具——算盘。 17世纪欧洲出现计算尺和机械式计算机。 19世纪英国数学家巴贝奇(1792-1871)提出通用计算机的基本设计思想。 20世纪中叶，英国数学家图灵提出了图灵机理论 1946年2月世界上第一台电子计算机ENIAC在美国的宾夕法尼亚大学诞生。 第一台计算机: ENIACElectronic Numerical Integrator And Calculator 重达30吨 占地250m2 耗电量——140度/小时 18000个电子管 继电器——1500个 保存80个字节 运算速度： 5000次/秒 价值40万美元 计算机发展历史人物 理论计算机的奠基人： 阿兰·图灵（1912 ----1954） ：出生于英国伦敦，是20世纪最著名的数学家之一。1931年图灵进入剑桥大学国王学院（King’s College），毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位。图灵是计算机逻辑的奠者， 他在24岁时 提出了图灵机理论，31岁参与了 Colossus(二战时 ，英国破解德国通讯密码的计算机)的研制，33岁时构思了仿真系统，35岁提出自动程序设计概念，38岁设计了“图灵测试”，在后来还创造了一门新学科— 非线性力学。 图灵机简述 一个读写头，一根纸带，读写头不断读取纸带上的符号，并根据内在的状态转换规则转换当前状态，同时进行一些动作，如：插 除或改写当前字符，向前/向后移动读写头或保持不动等。 计算机发展历史人物 计算机奠基人：冯·诺依曼（John Von Neumann），1903年12月28日生于匈牙利布达佩斯的一个犹太人家庭，是著名美籍匈牙利数学家。冯·诺依曼于1957年2月8日在华盛顿去世，终年54岁。 冯·诺依曼原理(在101页报告中提出)： 计算机的五大组成部件： 运算器、 逻辑控制器、 存储器、输入和输出装置； 运用二进制取代十进制； 存储程序和程序控制 计算机的发展经历了几个时代： 摩尔定律： 每18个月到24个月，集成电路的性能将提高一倍，而其价格将降低一半。 硅在未来将达到物理极限 由蛋白质构成的集成电路，其大小只相当于硅片集成电路的十万分之一，运转速度更快，只有10-11秒，大大超过人脑的思维速度 生物芯片传递信息时阻抗小，耗能低，且具有生物的特点，具有自我组织自我修复的功能 计算机的发展方向（1） 巨型化  速度更高、存储容量更大、功能更强。 运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机 1975年世界上第一台超级计算机 “Cray-I” 超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域 中国超级计算机： 国防科技大学研制：“银河1号”、 “银河2号”和“银河3号” 国家职能计算机中心：“曙光1000” 、“曙光2000I”和“曙光3000” 国家并行计算机工程技术研究中心：“神威”计算机系统投入运行 计算机的发展方向（2）  2. 微型化 更加小巧灵便、价廉物美、软件丰富，功能更强。 计算机的发展方向（3）  3. 网络化 将不同地方、不同区域、不同种类的计算机连接起来，实现信息共享，使人们更加方便地进行信息交流。 计算机的发展方向（4） 4.智能化 可以模拟人的感觉行为和思维过程的机理，进行“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。 计算机的分类1、从原理上：分为电子数字计算机、电子模拟计算机和数模混合计算机2、按规模和处理数据的能力：分为巨型机、大型机、小型机、微型机、工作站及服务器3、按应用范围分：专用计算机和通用计算机 计算机的特点和应用 1、计算机的特点 ①运算速度快 ②计算精度高 ③记忆力强 ④具有逻辑判断能力 ⑤可靠性高、通用性强 2、计算机的应用 科学计算 信息处理 过程控制与人工智能 CAD/CAM/CAT/CAI 网络通讯 计算机的主要应用领域 工商：电子商务、CAD/CAM 教育：多媒体教育、远程教育 医药：CA、MRI、远程医疗 政府：电子政府 娱乐：虚拟现实、电影特技 科研：数据采集、计算分析 家庭：家庭信息化 计算机技术的新发展（1） 1、网格技术：将各种资源虚拟为服务 传统的Internet实现了计算机硬件的连通，Web实现了网页的连通，而网格则试图实现Internet上所有资源的全面连通。 网格是借鉴电力网的概念提出的，网格的最终目