19
宇宙探索
人造卫星和太空探测器
人类从古到今没有停止对宇 宙的研究、认识和探索。
20
宇宙探索
根据卫星拍摄绘制的 高清晰度地球图片
21
宇宙探索
根据卫星拍摄绘制的 高清晰度地球图片
22
宇宙探索根据卫星拍ຫໍສະໝຸດ 绘制的 高清晰度地球图片23
宇宙探索
太阳系－九大行星
24
银河系－ 哈勃望远 镜上的相 机拍摄
10
1.4 计算机软件的历史
• 软件是程序和程序设计发展到规模化和商品 化后所逐渐形成的概念
– 第一位程序员Ada指出了程序设计和编程的基本 要素
– 布尔逻辑为程序设计奠定了坚实的理论基础 – 在20世纪50年代，出现了软件产业化
• 软件是程序以及程序实现和维护程序时所必 须的文档的总称
11
1.5 计算机网络的历史
• 第四代计算机（1972年至今）
– 采用了大规模LSI和超大规模VLSI集成电路，使用集成度更高的半导 体元件做主存储器
– 1965年Intel公司的创始人之一戈登·摩尔曾预言，集成电路中的晶体 管数每年(后来改成了每隔18个月)将翻一番，芯片的性能也随之提高 一倍。这一预言，被计算机界称为“摩尔定律”，近代计算机的发展 历史充分证实了这一定律。
• 计算机网络是指将若干台计算机用通信线路按照一 定规范连接起来，以实现资源共享和信息交换为目 的的系统
• 计算机网络发展的4个阶段
– 第一代网络：面向终端的远程联机系统 – 第二代网络：以通信子网为中心的计算机通信网，典型代
表ARPANET – 第三代网络：遵循国际标准化网络体系结构－开放系统互
连基本参考模型（OSI）的计算机网络 – 第四代网络：宽带综合业务数字网
12
1.6 计算机的发展趋势
• 发展趋势：
– 巨型化：运算速度达每秒几百亿次运算 – 微型化：计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机
器，一种个人的信息机器 – 网络化：计算机技术与通信技术相结合 – 多媒体化：计算机具有处理图、文、声、像等多种媒体的
能力 – 智能化：“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的没
Intel硅光子技术
15
生物计算机（分子计算机）
20世纪80年代开始研制，其最大的特点是采用了生物芯片。
特点
--运算速度快： 蛋白质分子比硅晶片上 电子元件要小得多，彼此相距甚近， 生物计算机完成一项运算，所需的时 间仅为10微微秒，比人的思维速度快 100万倍。
--存储容量大：1立方米的DNA溶液， 可存储1万亿亿的二进制数据。
有灵魂的机械来”。——笛卡尔（1637）
• 大脑的结构与0、1的关系：大脑的基本成分是神经细胞（即神经 元），神经元又分为突触和轴突，两者以生物电流的方式，一个 管输入，一个管输出，使神经细胞一直处于兴奋或抑制的状态， 而电子元件的开启和闭合的状态正好与神经细胞中的兴奋或抑制 状态对应，那么大脑的思维机制不就也可以用0和1来表示了吗?
--耗能小： 只有电子计算机的十亿分之 一。
--具有自我修复功能 预计10～20年后，DNA计算机将进入实
用阶段。
16
量子计算机
量子计算机是利用原子的多 态进行计算
特点：
--存储量更大
--能够实行量子并行计算， 其运算速度可能比目前个 人计算机的PentiumⅢ 晶 片快10亿倍。
全球首台商用量子计算机
8
1.3 计算机发展的四个时期
• 1946年2月14日
– 由在美国工作的Presper Eckert及John Mauchly设计的 电子数值积分计算机(ENIAC)在宾夕法尼亚大学展出，这 是世界第一台电子计算机。从此，计算机开始了它的发展 历程。
– 但ENIAC并非存储程序式的，程序要通过外接电路板输 入，并且是一台十进制并行计算机。冯·诺伊曼在ENIAC 研制过程中发现了这个问题，并提出了解决方案。1945 年6月30日，冯·诺伊曼发表了题为“关于离散变量自动电 子计算机的草案”的长文，正式提出了“存储程序”的概 念。而他所建议的“离散变量自动电子计算机”也就是后 来由宾夕法尼亚大学莫尔学院建成的EDVAC( Electronic Discrete Variable Automatic Computer)。
宇宙探索
25
银河系
宇宙探索
26
美国火星探测 器传回的火星 图片
宇宙探索
27
宇宙探索
哈勃望远镜上的相机拍摄图为巨大星团核心部分数以十万计的色彩纷呈的恒星。这个星团名为半人马座欧米茄球状星团， 距离地球约16000光年，包括近1千万颗恒星，产生于100亿至120亿年前。
17
纳米计算机
“纳米”是一个计量单位，一个 纳米等于10-9米，大约是氢原 子直径的10倍。
应用纳米技术研制的计算机内 存芯片相当于人的头发丝直径 的千分之一。
特点： --耗能小 --性能强大
先进纳米计算机械
18
1.7 计算机技术的应用
宇宙探索 军事领域 通讯 交通 气象 金融领域 工业设计制造 生活领域 ……
9
计算机发展的四个时期
• 第一代计算机（1946年~1957年）
– 利用真空管制造电子元件，利用穿孔卡作为主要的存储介质
• 第二代计算机（1958年~1964年）
– 使用晶体管制造电子元件，利用磁芯制造内存，利用磁鼓和磁盘作为 主要的外部存储设备
• 第三代计算机（1965年~1971年）
– 使用集成电路，使用硅半导体制造存储器
计算机发展史概况
主要内容
1.1 历史渊源 1.2 早期理论工作 1.3 计算机发展的四个时期 1.4 计算机软件的历史 1.5 计算机网络的历史 1.6 计算机的发展趋势 1.7 计算机技术的应用
1
冯·诺依曼计算机
5000次加法/秒 体重28吨 占地170m2 18800只电子管 1500个继电器 功率150KW
13
未来新型计算机
• 新一代计算机：
– 知识信息处理系统（KIPS） – 神经网络计算机 – 生物计算机 – 光子计算机 – 量子计算机 – 纳米计算机 – .......
14
光子计算机
所谓光计算机，就是利用光作为信息 的传输媒体。
速度快：速度永远等于光速 不需要导线，一块直径仅2cm的光棱
镜，其通过的信息比特率可以超过全 世界现有的全部电缆总和的300多倍 智能水平更高。