计算机的发展及应用

1.1 计算机的发展及应用
1.1.1 计算机发展的几个阶段 和 发展方向
1.1.2 计算机的主要特点
1.1.3 计算机的分类
1.1.4 计算机的应用

1.1.1 计算机发展的几个阶段和发展方向
世界上第一台 [数字式电子计算机]ENIAC 1946年美国研制
ENIAC 全称为Electronic Numerical Integrator And Computer 即电子数字积分计算机 ENIAC是世界上第一台通用计算机
是继ABC(阿塔纳索夫-贝瑞计算机,世界上第一台电子计算机。美国科学家阿塔纳索夫在1937年开始设计，不可编程，仅用于求解线性方程组)
之后的第二台电子计算机
.5000次加法/秒 或400次乘法/秒 是使用继电器运转的机电式计算机的1000倍、手工计算的20万倍
.重达30英吨
.占地面积170平方米
.17,468根真空管（电子管 是一种最早期的电信号放大器件）
.1500个继电器
.耗电量150千瓦
计算机发展的几个阶段(按元器件不同)
第一代  1946-1956 电子管  5千~4万 次/秒
第二代 1956-1964 晶体管 几十万~百万次/秒
第三代 1964-1970 中小规模集成电路 几百万次/秒
第四代 1970至今 超大规模集成电路 几百万~几十亿次/秒
体积越来越小 速度越来越快 成本越少
赫兹是国际单位制中频率单位 每秒的周期性变动次数
G与M(Mega Hertz, MHz)的换算关系应该是1G=1024M  是2的10次方倍
有时候为方便计算近似使用1G=1000M，1M=1000K
G就是10的9次方 M就是10的6次方
计算机发展的发展方向
从物理元件来说 计算机处于第四代水平 属于冯.诺依曼机
计算机还将朝着巨型化、微型化、网络化和智能化4个方向发展
1.巨型化
运算速度几百亿次/秒 巨型计算机 存储容量大 功能强
超级计算机是衡量国家科技实力重要指标
.1975年 世界第一台超级计算机 Cray-I
.超级计算机应用
用于天文,气象,地质和核反应,航天飞机,卫星轨道,地震研究,石油和地质勘测,卫星图像等大量计算的尖端科学技术领域
.中国超级计算机
 国防科技大学 银河1号 银河2号  银河3号
 国家职能计算机中心 曙光1000 曙光2000 曙光3000 3800亿次/秒 (排名80位)
2.微型化
体积更小,功能更强,可靠性更高,携带更方便,价格更便宜,适用范围更广的计算机
不再是单一的计算机器,而是一种信息机器,个人的信息机器
3.网络化
计算机网络是通信技术与计算机结合的产物
网络化是用现代通信技术和计算机技术，将分布在不同地点的计算机连接起来
在网络软件的支撑下共享软件,硬件,数据信息资源
4.智能化
计算机模拟人的感觉,行为,思维过程等
计算机有视觉,听觉,语言,推理,思维,学习等能力
成为智能型计算机
第一代机器人:机械手(1962年出现) 人类第一个 工业机器人 在纺织机上挑纱的驴(1742年)
第二代机器人:有 感觉 的机器人
第三代机器人:有 启发式计算机的 智能机器人
1.1.2 计算机的主要特点
1.自动控制能力
程序和数据以二进制形式存储在存储器中,由程序控制计算机自动执行
存储程序原理是计算机能自动处理的基础
存储程序与自动控制是计算机最重要的特点
2.计算精度高
科学研究和工程设计对计算结果的精度要求很高
一般的计算工具只能达到几位有效数字,计算机数据可达到任意的精度
3.有逻辑判断和"记忆"能力
计算机的运算器除了完成算术运算外，还具 有比较,判断等逻辑运算的功能
这种能是计算机处理逻辑推理问题的前提
计算机的存储器存储大量数据，使计算机具有了 “记忆”功能
4.运算速度快
运算速度是计算机的重要性能指标
计算机的运算速度用每秒钟执行定点加法的次数或平均每秒钟执行指 令的条数来衡量
运算速度快是计算机的一个突出特点
5.通用性强 用途广泛
计算机通用性的特点表现在几乎能求解自然科学和社会科学中一切类型的问题
广泛地应用于各个领域
1.1.3 计算机的分类
计算机按原理分类
.电子数字计算机,基于程序存贮方式和二进制运算,数的表示法常采用二进制,应用广泛
.电子模拟计算机：
模拟式电子计算机,以连续变化的电流或电压来表示被运算量的电子计算机
因根据相似原理解答各种问题，并包含模拟概念
电子模拟计算机中,模拟 是相似的意思
模拟计算机的特点由连续量表示,运算过程也是连续的
计算机按用途分类
通用机和专用机
.专用计算机
功能单一,可靠性高,结构简单,适应性差。
在特定用途下最有效,最经济,最快速,是其他计算机无法替代的
如军事系统,银行系统属专用计算机,弹道参数计算机,监控计算机等。
.通用计算机
能解决各种问题,具有较强的通用性的计算机
计算机按规模分类(字长,运算速度,存储容量)
分为巨型机,大中型机,小型机,工作站,微型机
1.巨型机
超级计算机(Super Computer)
速度最快,功能最强,结构复杂,价格昂贵 浮点运算速度已达千万亿次秒
中国的“神威·太湖之光”超级计算机累计 运算速度达到了12.5亿亿次/秒的峰值计算能力
持续计算9.3亿亿次每秒 直接成为了"世界超算第一名"
2.大中型机
大型,通用,较快,较强
用作 客户机/服务器 的服务器
用作 终端/主机的主机
用在大型企业,金融系统,高校,科研院所等
3.小型机/ Mini Computer
规模小,结构简单, 设计试制周期短,工艺先进, 使用和维护简单
用于科学计算、数据处理和自动控制等性能较好,价格便宜,备受中小企业欢迎
4.工作站
Work station
介于PC和小型机之间, 大容量的主存,高分辨,图形功能强
工作站主要用于图像处理和计算机辅助设计等领域
5.微型机
个人计算机(Personal Computer 简称PC)
小,巧,轻,使用方便,价格便宜
微型机已广泛应用于办公自动化、信息检索、家庭教育和娱乐等
1.1.4 计算机的应用
计算机应用领域
1.科学计算 (最早的应用领域) 早期的计算机主要用于科学计算
科学计算仍然是计算机应用的重要领域 如高能物理,工程设计,地震预测,气象预报,航天技术等
2.数据处理(应用最广的领域)
计算机加工,管理与操作数据资料
如企业管理,物资管理,报表统计,帐目计算,信息情报检索
主要数据的采集,转换,分组,组织,计算,排序,存储,检索等
3.过程检测与自动控制
计算机对工业生产过程中的某些信号自动进行检测
把检测到的数据存入计算机,再根据需要对数据进行处理
4.辅助工程
计算机辅助设计CAD (Computer Aided Design)
计算机辅助制造CAM (computer Aided Manufacturing)
计算机辅助测试CAT (Computer Aided Testing)
计算机辅助教学CAT (Computer Aided Instruction)
5.人工智能
开发具有人类智能的应用系统
如计算机推理,智能学习系统,专家系统,机器人等
6.休闲娱乐