中图版高中信息技术必修1课件-1.3日新月异的信息技术-中图版

在人类文明发展历史的长河中， 计算工具也经历了从简单到复杂、 从低级到高级的发展过程。如曾有 “结绳记事”的绳结、算筹、算盘、 计算尺、手摇机械计算机、电动机 械计算机等。它们在不同的历史时 期发挥了各自的作用，而且也孕育 了电子计算机的设计思想的雏形。 长50英尺 宽30英尺 占地170平方米 重30吨 1.88万电子管 1946年，在美国宾夕法尼亚大学物理学家莫奇 利任总设计师，研制成功世界上第一台电子管计 算机ENIAC(图中左为莫奇利）。 从第一台电子计算机诞生到现在短短 的六十多年中，计算机技术以前所未有的 速度迅猛发展，经历了大型机阶段和微型 机及网络阶段。对于传统的大型机，通常 根据计算机所采用的电子元件不同而划分 为：电子管、晶体管、集成电路和大规模 超大规模集成电路等四代。微型计算机属 于第四代电子计算机产品，即大规模及超 大规模集成电路计算机，是集成电路技术 不断发展，芯片集成度不断提高的产物。 第一代：电子管计算机(1945-1956) v 内 存 延迟线或磁芯 v 外 存 纸带、卡片或磁带 v 工作速度 几千～一万次／秒 v 软 件 机器语言或汇编语言 v 应 用 科学计算 v 代表机型 ENIAC v 特 点 体积庞大，运算速度       低，成本高.  第二代：晶体管计算机(1956-1963) 贝尔实验室 肖克莱、巴 丁、布拉顿 于1956年共 同获得诺贝 尔物理学奖。 第二代：晶体管计算机(1956-1963) v 物理元件 晶体管 v 内 存 磁芯 v 外 存 磁带或磁盘 v 工作速度 几十万次／秒 v 软 件 高级算法语言 v 应 用 事务管理及工业控制 v 代表机型 IBM 7000 系列 v 优 点 体积小，寿命长，速度  快，能耗少，可靠性高. 点触式 面结型 第三代：集成电路计算机(1964-1971) v 物理元件 中小规模集成电路（硅） v 内 存 半导体存储器 v 外 存 磁带或磁盘 v 工作速度 几十万～几百万次/秒 v 软 件 高级算法语言、操作 系统 v 应 用 计算、管理及控制 v 代表机型 IBM System /360 v 优 点 体积更小、速度更快、能 耗更小、寿命更长 v 发展特点 计算机设计出现了标准化、 通用化、系列化的局面 虽然晶体管比起电子管是一个明显的进步， 但晶体管还是产生大量的热量，这会损害计算 机内部的敏感部分。1958年德州仪器的工程师 Jack Kilby发明了集成电路(IC)，将三种电子 元件结合到一片小小的硅片上。科学家使更多 的元件集成到单一的半导体芯片上。于是，计 算机变得更小，功耗更低，速度更快。这一时 期的发展还包括使用了操作系统，使得计算机 在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不 同的程序。 第三代：集成电路计算机(1964-1971) 第四代：大规模集成电路计算机(1971-现在) v 物理元件 （超）大规模集成电路 v 内 存 半导体存储器 v 外 存 磁盘和光盘 v 工作速度 几百万～几千万次／秒 v 软 件 操作系统和应用软件 v 应 用 以计算机网络为特征 Intel PENTIU M 70年代，超大规模集成电路的使用，半导体存储 器取代了磁性存储器。 第四代：大规模集成电路计算机(1971-现在) 时代 年份 电子器件 软件 应用 一 46—58 电子管 机器语言 汇编语言 科学计算 二 58—64 晶体管 高级语言 数据处理 工业控制 三 64—71 集成电路 操作系统 文字处理 图形处理 四 71年迄今 （超）大规 模集成电路 数据库、网络等 社会的各个领域 第五代：智能化计算机 主攻目标—让计算机具有人的听、说、 读、写和思维推理能力。 神经网络计算机 用数据单元模拟人 脑的神经元，并利用神 经元结点的分布式存储 和相互关联来模拟人脑 活动。 生物计算机 使用蛋白分子为主要 原料制成的生物芯片构 成，存储能力巨大，而 且以波的形式来传播信 息。 随着集成度更高的超大规模集成电路技术 的出现,以微处理器为核心的微型计算机属于第 四代计算机，通常人们以微处理器为标志来划 分微型计算机，如286机、386机、486机、 Pentium机、PII机、PIII机、P4机等等。微处 理器的发展，一直按照摩尔（Moore）定律， 其性能以平均每18个月提高一倍的高速度发展 着。 仅仅二十多年的发展时间，微型机已发展到 了P4/2.4GHz机，与最初的IBM-PC机相比，其 性能已不可同日而语了。 1、计算机性能不断提高； 2、计算机的价值不断缩小； 3、计算机的价格将持续下降； 4、计算机的信息处理功能走向多媒体化； 5、计算机应用走进“网络计算机时代”。 巨型化：速度高、容量大、传输快。 微型化：体积小、性能高、价格低。 网络化：共享资源 、 硬、软件资源。 智能化：具有类似人类的部分智能。 功能巨型化 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。 体积微型化 资源网络化 使用远程资源，共享程序、 数据和信息资源，网络用户 的通讯和合作。 处理智能化 “总有一天，人类会造出一些举止跟人 一样的‘具有灵魂的机械’来”。——笛卡 尔 展望未来，计算机将是半导体技术、超 导技术、光学技术、纳米技术和仿生技术 相互结合的产物。从发展上看，它将向着 巨型化和微型化发展从应用上看，它将向 着系统化、网络化、智能化方向发展。 21 世纪，微型机将会变得更小、更快、更人 性化。在人们的工作、学习和生活中发挥 更大的作用；巨型机将成为各国体现综合 国力和军力的战略物资以及发展高科技的 强有力工具。   计算机芯片的微型化已接近极限。 计算机技术的进一步发展只能寄希望于 全新的技术，如新材料、新的晶体管设 计方法和分子层次的计算技术。 有三种技术：光子计算机、生物计 算机和量子计算机，一旦研制成功将引 发下一次超级计算机革命。 研究表明，光能够像电一样传送 信息，并且它不会与周围环境发生相 互影响，两束光线可以互相穿透。光 在长距离内传输要比电子信号快约 100倍，光器件的能耗非常低。预计， 光子计算机的运算速度可能比今天的 超级计算机快1000到10000倍。令人 遗憾的是，现在人们还难以制造出一 种全光子计算机。要想制造出真正的 光子计算机，还需要仰仗材料科学领 域的重大突破。 与光子计算技术相比，大规模生物计算技术 实现起来更为困难，不过其潜力也更大。不妨 设想一种大小像柚子，能够进行实时图像处理、 语音识别及逻辑推理的超级计算机。其实这样 的计算机已经存在：它们就是人脑。自本世纪70 年代以来，人们开始研究生物计算机（也叫分 子计算机），随着生物技术的稳步发展，我们 将开始了解并操纵制造大脑的基因学机制。例 如，硅片上长出排列特殊的神经元的“生物芯 片”已被生产出来，但这些生物计算实验离实 用还很遥远。如果技术进步继续保持目前的速 度，可以想像在一二十年之后，超级计算机将 大量涌现。 量子力学是第三种有潜力创造 超级计算革命的技术。量子计算 机利用了量子力学违反直觉的法 则，它们的潜在运算速度将大大 快于电子计算机。一台具有5000个 左右量子位的量子计算机可以在 大约30秒内解决。 A B D B A