《大學(xué)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》PPT課件.ppt

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大學(xué)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論,發(fā)展概述,1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史1.2計(jì)算機(jī)的分代以及分類1.3現(xiàn)代信息技術(shù)簡(jiǎn)介1.4計(jì)算機(jī)在當(dāng)代的應(yīng)用1.5計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì),計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史,空間科學(xué)領(lǐng)域,生物科技領(lǐng)域,基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域,建筑/城市規(guī)劃領(lǐng)域,ComputersAreEverywhere!!!,計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史,計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展不是一蹴而就的，而是經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，科學(xué)家們經(jīng)過(guò)艱難的探索，發(fā)明了各種各樣的“計(jì)算機(jī)”，這些“計(jì)算機(jī)”順應(yīng)了當(dāng)時(shí)歷史的發(fā)展，發(fā)揮了巨大的作用，推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步，也推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。為了全面地了解計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的背景，首先要了解電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之前的計(jì)算歷史，然后要了解電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生過(guò)程。,計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.1.1電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之前的計(jì)算歷史—史前時(shí)代,算籌,算籌又稱為籌、策、算子等算籌在中國(guó)起源很早（春秋晚期戰(zhàn)國(guó)初年）提出了逢十進(jìn)一的概念，確定了十進(jìn)制計(jì)數(shù)法中國(guó)著名科學(xué)家祖沖之借助算籌作為計(jì)算工具計(jì)算出圓周率,古代算籌,祖沖之（AD.429-AD.500),數(shù)學(xué)家,科學(xué)家,計(jì)算機(jī)發(fā)展,計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.1.1電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之前的計(jì)算歷史—史前時(shí)代,算盤,算盤也稱珠算，是中國(guó)勞動(dòng)人民創(chuàng)造的一種工具由古代“算籌”演變而來(lái)素有“中國(guó)計(jì)算機(jī)”之稱到了明代，珠算不但能進(jìn)行加減乘除的運(yùn)算，還能計(jì)算土地面積和各種形狀東西的大小。,算盤,1.1.2電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之前的計(jì)算歷史—機(jī)械時(shí)代,機(jī)械計(jì)算機(jī),1623年，德國(guó)科學(xué)家契克卡德(W.Schickard)為天文學(xué)家開普勒(Kepler)制作了一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)契克卡德計(jì)算機(jī)能做6位數(shù)加減法，或許設(shè)置了某種“溢出”響鈴裝置；機(jī)器上部附加一套圓柱型“納皮爾算籌”，因此也能進(jìn)行乘除運(yùn)算,切克卡德W.Schickard，科學(xué)家,計(jì)算機(jī)發(fā)展,1592-1635,1.1.2電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之前的計(jì)算歷史—機(jī)械時(shí)代,機(jī)械計(jì)算機(jī),法國(guó)科學(xué)家布萊斯?帕斯卡是被公認(rèn)為是制造出機(jī)械計(jì)算機(jī)的第一人,布萊斯?帕斯卡BlaisePascal（A.D1623-A.D1662）科學(xué)家,帕斯卡主機(jī)巴黎國(guó)立博物館,計(jì)算機(jī)發(fā)展,加法器,1.1.2電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之前的計(jì)算歷史—機(jī)械時(shí)代,機(jī)械計(jì)算機(jī),德國(guó)著名數(shù)學(xué)家戈特弗里德?威廉?萊布尼茨將帕斯卡的“加法器”擴(kuò)大為乘除運(yùn)算戈特弗里德和牛頓分別獨(dú)立發(fā)明了微積分,戈特弗里德?威廉?萊布尼茨GottfriedWilhelmLeibniz（A.D1646-A.D1716）哲學(xué)家，數(shù)學(xué)家,萊布尼茨主機(jī),計(jì)算機(jī)發(fā)展,加減乘除,1.1.2電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之前的計(jì)算歷史—機(jī)械時(shí)代,差分機(jī)和分析機(jī),英國(guó)劍橋大學(xué)著名科學(xué)家查理斯?巴貝奇在1822年研制出第一臺(tái)差分機(jī)差分機(jī)的升級(jí)版—分析機(jī)分析機(jī)擁有儲(chǔ)存庫(kù)(被稱為Store)，運(yùn)算室（被稱為Mill)和控制室，接近現(xiàn)代計(jì)算器的雛形,查理斯?巴貝奇CharlesBabbage（A.D1792-A.D1871）劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)教授,差分機(jī)模型倫敦博物館,計(jì)算機(jī)發(fā)展,可編程,1.1.2電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之前的計(jì)算歷史—機(jī)械時(shí)代,首位程序員,阿達(dá).奧古斯塔于1815年生于倫敦，是英國(guó)著名詩(shī)人拜倫的女兒。她是位數(shù)學(xué)家，也是穿孔機(jī)程序創(chuàng)始人。她建立了循環(huán)和子程序概念，為計(jì)算程序擬定“算法”，寫作了第一份“程序設(shè)計(jì)流程圖”，被視為“第一個(gè)為計(jì)算機(jī)寫程序的人”。,谷歌紀(jì)念首位程序員阿達(dá).奧古斯塔,計(jì)算機(jī)發(fā)展,算法代碼：三角函數(shù)程序，條件跳轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),1.1.3電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之前的計(jì)算歷史—模擬時(shí)代,大規(guī)模數(shù)據(jù)處理,19世紀(jì)末，赫爾曼?霍列瑞斯(HermanHollerith：1860-1929)首先用穿孔卡完成了第一次大規(guī)模數(shù)據(jù)處理。,計(jì)算機(jī)開始為個(gè)人使用,布什(V.Bush)為了求解與電路有關(guān)的微分方程，制作了一臺(tái)模擬計(jì)算裝置助其求解1873年，美國(guó)人鮑德溫(F.Baldwin)，利用齒數(shù)可變齒輪，設(shè)法制造出一種小型計(jì)算機(jī)樣機(jī),赫爾曼的模擬計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.1.3電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之前的計(jì)算歷史—模擬時(shí)代,邏輯數(shù)學(xué)引入計(jì)算機(jī)領(lǐng)域,英國(guó)數(shù)學(xué)家布爾憑借其著作《邏輯的數(shù)學(xué)分析》和思維規(guī)律的研究—邏輯與概率的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)》建立了一門新的數(shù)學(xué)學(xué)科—布爾代數(shù),繼電器引入計(jì)算機(jī)領(lǐng)域,1938年，美國(guó)數(shù)學(xué)家香農(nóng)(C.Shannon)第一次在布爾代數(shù)和繼電器開關(guān)電路之間架起了橋梁，以脈沖方式處理信息的繼電器開關(guān)，從理論到技術(shù)徹底改變了數(shù)字電路的設(shè)計(jì)。,現(xiàn)代繼電器,計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.1.3電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之前的計(jì)算歷史—模擬時(shí)代,電磁式陣列計(jì)算機(jī),TheIBMAutomaticSequenceControlledCalculator(ASCC)，也叫MarkI。在計(jì)算機(jī)發(fā)展史上占據(jù)重要地位，是計(jì)算機(jī)“模擬時(shí)代”里最后一臺(tái)著名的計(jì)算機(jī)，發(fā)明者是美國(guó)哈佛大學(xué)艾肯(H.Aiken)博士,右橋,I/O控制器,MARKI全圖,計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.1.4歡迎來(lái)到現(xiàn)代！—電子計(jì)算機(jī)時(shí)代,阿蘭.圖靈,抽象的計(jì)算模型--圖靈機(jī)基于圖靈機(jī)模型的計(jì)算機(jī)—ACE1945年，圖靈領(lǐng)導(dǎo)一批優(yōu)秀的電子工程師，著手制造自動(dòng)計(jì)算引擎(AutomaticComputingEngineer—ACE)1950年，ACE樣機(jī)公開表演，被稱為世界上最快最強(qiáng)有力的電子計(jì)算機(jī),阿蘭.麥克森.圖靈AlanMathisonTuring（A.D1912-A.D1954）數(shù)學(xué)家，邏輯學(xué)家，密碼學(xué)家，人工智能之父,計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.1.4歡迎來(lái)到現(xiàn)代！—電子計(jì)算機(jī)時(shí)代,馮.諾依曼體系,馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制，拋棄十進(jìn)制計(jì)算機(jī)按照程序順序執(zhí)行奠定了現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和工作原理,輸入設(shè)備,控制器,輸出設(shè)備,儲(chǔ)存器,運(yùn)算器,馮諾依曼標(biāo)準(zhǔn)模型,計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.1.4歡迎來(lái)到現(xiàn)代！—電子計(jì)算機(jī)時(shí)代,ENIAC與EDVAC,ENIAC（電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)）是世界上第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，由美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制占地170平方米，重30噸，耗電150千瓦，包含18,800只電子管，1500個(gè)繼電器，每秒能執(zhí)行5000次加法運(yùn)算或者400次乘法運(yùn)算。采用十進(jìn)制EDVAC（電子離散變量自動(dòng)計(jì)算機(jī)）是第一臺(tái)采用馮諾依曼體系的通用計(jì)算機(jī)完全采用馮諾依曼體系，包括二進(jìn)制,ENIAC賓夕法尼亞大學(xué),計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.1.4歡迎來(lái)到現(xiàn)代！—電子計(jì)算機(jī)時(shí)代,現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī),2013世界超級(jí)計(jì)算機(jī)排名，“天河二號(hào)”奪冠持續(xù)計(jì)算速度3.39億億次/秒，擁有16,000個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)由2個(gè)IntelXeonIvyBridge的處理器及合共3,120,000個(gè)計(jì)算核心的三個(gè)至強(qiáng)批處理器組成內(nèi)存空間為1,375TB,其中1000TB為系統(tǒng)儲(chǔ)存器，375TB為協(xié)處理器獨(dú)占，外部?jī)?chǔ)存器空間為12.4PB,天河二號(hào)國(guó)防科技大學(xué),計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.2.1計(jì)算機(jī)的分代,計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)是二十世紀(jì)最輝煌的成就之一，按照采用的電子器件劃分，計(jì)算機(jī)大致已經(jīng)歷了四個(gè)階段：,計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.2.1計(jì)算機(jī)的分代,未來(lái)發(fā)展方向—新型計(jì)算機(jī),光子計(jì)算機(jī)利用光子取代電子進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲(chǔ)。不同波長(zhǎng)的表示不同的數(shù)據(jù)量子計(jì)算機(jī)利用處于多現(xiàn)實(shí)態(tài)下的原子進(jìn)行運(yùn)算，無(wú)傳輸損耗。,量子計(jì)算機(jī)芯片,計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.2.2計(jì)算機(jī)的分代,摩爾定律集成電路芯片上所集成的電路的數(shù)目，每隔18個(gè)月就翻一倍微處理器的性能每隔18個(gè)月提高一倍，或價(jià)格下降一半。用一個(gè)美元所能買到的電腦性能，每隔18個(gè)月翻兩倍。,摩爾定律與英特爾,計(jì)算機(jī)發(fā)展,1.2.2計(jì)算機(jī)的分類,工作站（專用機(jī)）與通用機(jī),計(jì)算機(jī)發(fā)展,信息技術(shù)概述,1.3現(xiàn)代信息技術(shù)簡(jiǎn)介,現(xiàn)代信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí),信息信息既是對(duì)各種事物變化和特征的反映，又是事物間相互作用和聯(lián)系的表征信息同物質(zhì)、能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的三大基本資源數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是信息的載體信息有意義，而單純的數(shù)據(jù)則沒有,1.3現(xiàn)代信息技術(shù)簡(jiǎn)介,現(xiàn)代信息技術(shù)的內(nèi)容,信息基礎(chǔ)技術(shù)微電子技術(shù)光電子技術(shù)信息系統(tǒng)技術(shù)信息獲取、處理、傳輸、控制和儲(chǔ)存技術(shù)信息應(yīng)用技術(shù)針對(duì)實(shí)用目的發(fā)展起來(lái)的技術(shù)群類,信息技術(shù)概述,1.3現(xiàn)代信息技術(shù)簡(jiǎn)介,現(xiàn)代信息技術(shù)的特點(diǎn),數(shù)字化多媒體化高速化、網(wǎng)絡(luò)化、寬頻帶智能化,NBN國(guó)立寬帶網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，下行速度1Gbps(截止2013)，澳大利亞,信息技術(shù)概述,1.4計(jì)算機(jī)在當(dāng)代的應(yīng)用,計(jì)算機(jī)應(yīng)用,科學(xué)計(jì)算ScientificCalculation也稱為數(shù)值計(jì)算應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理科學(xué)研究和工程技術(shù)中所遇到的數(shù)學(xué)計(jì)算計(jì)算工作量大，數(shù)值變化范圍大主要應(yīng)用于科研領(lǐng)域,數(shù)據(jù)處理DataProcessing也稱為非數(shù)值計(jì)算對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、合并、分類等加工處理涉及的數(shù)據(jù)量大，但計(jì)算方法較簡(jiǎn)單主要應(yīng)用于銀行、企業(yè)和政府機(jī)關(guān),過(guò)程控制ProcessControl利用計(jì)算機(jī)對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)的自動(dòng)控制或自動(dòng)調(diào)節(jié)應(yīng)用在各個(gè)輕重工業(yè)領(lǐng)域,1.4計(jì)算機(jī)在當(dāng)代的應(yīng)用,電子商務(wù)E-Commerce利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的新型商務(wù)活動(dòng)分為以下幾種形式B2B(BusinesstoBusiness)，例如阿里巴巴B2C(BusinesstoCustomer)，例如亞馬遜，京東，天貓等C2C(CustomertoCustomer)，例如E-bay，淘寶等B2G(BusinesstoGovernment)，例如Vodafone的B2G業(yè)務(wù)等ITM(Interactivetradingmode)，線上對(duì)實(shí)體,CAD/CAM/CMIS輔助設(shè)計(jì)CAD（ComputerAidedDesign)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAM(ComputerAidedManufacturing)計(jì)算機(jī)輔助制造CMIS(ComputerIntegratedManufactureSystem)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),計(jì)算機(jī)應(yīng)用,1.4計(jì)算機(jī)在當(dāng)代的應(yīng)用,多媒體技術(shù)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，將現(xiàn)代聲響技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，以追求更自然，更豐富的界面覆蓋計(jì)算機(jī)絕大部分應(yīng)用領(lǐng)域正在改變?nèi)祟惿詈凸ぷ鞣绞?娛樂(lè)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)給人類提供娛樂(lè)活動(dòng)隨著電子設(shè)備的普及變得更加流行從側(cè)面促進(jìn)了計(jì)算機(jī)硬件和軟件的更新進(jìn)步,計(jì)算機(jī)應(yīng)用,1.4計(jì)算機(jī)在當(dāng)代的應(yīng)用,計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)和新技術(shù),微型化巨型化網(wǎng)絡(luò)化智能化,微型化微型化是指利用微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成電路技術(shù)，把計(jì)算機(jī)的體積進(jìn)一步縮小，價(jià)格進(jìn)一步降低。計(jì)算機(jī)的微型化以成為計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要方向，各種筆記本電腦，平板電腦和智能手機(jī)的大量面世，即是計(jì)算微型化的一個(gè)標(biāo)志,巨型化巨型化是指研制速度更快的、存儲(chǔ)量更大的和功能強(qiáng)大的巨型計(jì)算機(jī)。起運(yùn)算能力一般在每秒一百億以上、內(nèi)容容量在幾百兆字節(jié)以上，主要應(yīng)用于天文、氣象、地質(zhì)和核技術(shù)、航天飛機(jī)和衛(wèi)星軌道計(jì)算等尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。巨型計(jì)算機(jī)的技術(shù)水平是衡量一個(gè)國(guó)家技術(shù)和工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志,計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)和新技術(shù),嵌入式計(jì)算機(jī)網(wǎng)格計(jì)算中間件技術(shù)云計(jì)算,