計(jì)算機(jī)的發(fā)展

1、計(jì)算機(jī)的發(fā)展,.,計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史 未來(lái)的計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)改變生活,.,古典計(jì)算機(jī)器時(shí)代,計(jì)算設(shè)備還不是科學(xué)，而是工具。 出現(xiàn)一些具備計(jì)算和存儲(chǔ)信息能力的設(shè)備。 輔助計(jì)算的基本手段出現(xiàn)，主要針對(duì)的是數(shù)字。 主要特點(diǎn)：計(jì)算設(shè)備作為人腦計(jì)算的輔助工具，不具備自動(dòng)計(jì)算能力。,.,早期的計(jì)算機(jī)器,.,早期的計(jì)算機(jī)器,哈佛大學(xué)研制的機(jī)電式自動(dòng)順序控制計(jì)算機(jī)MARK I,.,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)-第一代計(jì)算機(jī),主要特點(diǎn) 邏輯元件電子管 主存磁鼓 輔存磁帶 軟件機(jī)器語(yǔ)言、符號(hào)語(yǔ)言 應(yīng)用科學(xué)計(jì)算 主要成就 數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，揭開(kāi)了人類(lèi)歷史新篇章。 1946年6月，馮諾依曼提出了“存儲(chǔ)程序”的概念以及計(jì)算機(jī)組成和框架，奠

2、定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。,.,圖靈、圖靈機(jī)及圖靈測(cè)試,.,阿塔納索夫及ABC計(jì)算機(jī),.,馮諾伊曼及馮諾伊曼結(jié)構(gòu),.,電子管計(jì)算機(jī),1946年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer，注意ENIAC并不是基于“存儲(chǔ)程序”工作的計(jì)算機(jī)?。┰诿绹?guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制成功。,5000次加法/秒 體重30噸 占地170m2 18800只電子管 1500個(gè)繼電器 功率150KW,.,第二代電子計(jì)算機(jī),主要特點(diǎn) 邏輯元件 晶體管 主存 磁芯 輔存 磁盤(pán) 軟件 高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、操作系統(tǒng) 應(yīng)用 除科學(xué)計(jì)算外，已應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理、過(guò)程

3、控制 主要成就 首次將晶體管用于計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)縮小了體積，減低了功耗，提高了速度和可靠性。 發(fā)明了高級(jí)語(yǔ)言。 首次提出了計(jì)算機(jī)的兼容問(wèn)題，包括硬件兼容和軟件兼容。,.,晶體管計(jì)算機(jī),.,集成電路計(jì)算機(jī),.,第四代電子計(jì)算機(jī),主要特點(diǎn) 邏輯元件 大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路（LSI/VLSI） 主存 LSI/VLSI半導(dǎo)體芯片 輔存 磁盤(pán)、光盤(pán) 軟件 高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、操作系統(tǒng) 應(yīng)用 科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制，并進(jìn)入以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為特征的應(yīng)用時(shí)代,各種第四代計(jì)算機(jī),.,我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展,1958年研制出第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī) 1964年研制出第二代晶體管計(jì)算機(jī) 1971年研制出第三代集成電路計(jì)算機(jī)

4、1977年研制出第一臺(tái)微機(jī)DJS050 1983年研制成功銀河億次機(jī)（第四代計(jì)算機(jī)） 2002年9月聯(lián)想集團(tuán)研制成功“深騰1800”計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度超過(guò)1萬(wàn)億次/秒 2003年12月，我國(guó)自主研發(fā)出國(guó)內(nèi)最快、世界第三的10萬(wàn)億次曙光4000A高性能計(jì)算機(jī) 2010年，中國(guó)國(guó)防科大研制的“天河一號(hào)”在高性能計(jì)算機(jī)排行榜上位列第一，曙光公司部署在深圳計(jì)算中心的“星云”排行第三；,.,我國(guó)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問(wèn)題,自主創(chuàng)新能力不足； 核心技術(shù)缺失（CPU制造技術(shù)，高科技材料技術(shù)，操作系統(tǒng)技術(shù)，高性能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器技術(shù)）； 大規(guī)模軟件幾乎空白； 發(fā)展體制存在缺陷； 相關(guān)法律法規(guī)不夠健全，知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)存在漏

5、洞；,.,18,計(jì)算機(jī)分類(lèi) 1按照處理數(shù)據(jù)信息形式分類(lèi) （1）數(shù)字計(jì)算機(jī) （2）模擬計(jì)算機(jī) （3）數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī) 2按照規(guī)模分類(lèi) （1）巨型機(jī) （2）大型機(jī) （3）小型機(jī) （4）微型機(jī),.,按照功能分類(lèi) 按照計(jì)算機(jī)功能，一般可分為專(zhuān)用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。,.,20,1.1.4 計(jì)算機(jī)特點(diǎn),1運(yùn)算速度快 2計(jì)算精度高 3邏輯判斷能力 4海量存儲(chǔ)能力 5高度自動(dòng)控制功能,.,1.1.5 計(jì)算機(jī)應(yīng)用,1科學(xué)計(jì)算 2信息處理 3過(guò)程控制 4計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng) 5網(wǎng)絡(luò)通信 6人工智能 7多媒體應(yīng)用,.,未來(lái)的計(jì)算機(jī),巨型化：天文、軍事、仿真、科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域需要進(jìn)行大量的計(jì)算，要求計(jì)算機(jī)有更高的運(yùn)算速度、

6、更大的存儲(chǔ)量，這就需要研制功能更強(qiáng)的巨型計(jì)算機(jī)； 專(zhuān)業(yè)化：工業(yè)計(jì)算機(jī)、嵌入式設(shè)備在工業(yè)上和專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，車(chē)載電腦、工控計(jì)算機(jī)、銀行系統(tǒng)等； 微型化：專(zhuān)用微型機(jī)已經(jīng)大量應(yīng)用于儀器、儀表和家用電器中。筆記本電腦已經(jīng)大量進(jìn)入辦公室和家庭，但是便攜性、續(xù)航能力仍不夠人們?nèi)旌蚴褂?，?yīng)運(yùn)而生的便攜式互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（MID）、智能手機(jī)、平板電腦不斷涌現(xiàn)，迅速普及；,.,網(wǎng)絡(luò)化：移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)成為當(dāng)今世界發(fā)展最快、市場(chǎng)潛力最大、前景最誘人的兩大業(yè)務(wù)，它們的增長(zhǎng)速度都是任何預(yù)測(cè)家未曾預(yù)料到的，所以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)可以預(yù)見(jiàn)將會(huì)創(chuàng)造怎樣的經(jīng)濟(jì)神話(huà)； 智能化：目前的計(jì)算機(jī)已能夠部分地代替人的腦力勞動(dòng)，但是人們希望計(jì)

7、算機(jī)具有更多人的智能，比如：自行思考，智能識(shí)別，自動(dòng)升級(jí)等等；,.,下一代計(jì)算機(jī),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，它已經(jīng)成為我們工作上的工具，生活中的控制中心是必然的事情。計(jì)算機(jī)的未來(lái)充滿(mǎn)了變數(shù)。性能的大幅度提高是不可置疑的，而實(shí)現(xiàn)性能的飛躍卻有多種途徑。不過(guò)性能的大幅提升并不是計(jì)算機(jī)發(fā)展的唯一路線(xiàn)，計(jì)算機(jī)的發(fā)展，還應(yīng)當(dāng)變得越來(lái)越人性化，同時(shí)也要注重環(huán)保等等。 基于集成電路的計(jì)算機(jī)短期內(nèi)還不會(huì)退出歷史舞臺(tái)。但一些新的計(jì)算機(jī)正在躍躍欲試地加緊研究，這些計(jì)算機(jī)是：超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、納米計(jì)算機(jī)、光計(jì)算機(jī)、DNA計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)等。,摩爾定律,微芯片上集成的晶體管數(shù)目每18個(gè)月翻一番，價(jià)格降低一半,第五代電子計(jì)算機(jī)

8、,從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，日本、美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家都宣布開(kāi)始新一代計(jì)算機(jī)的研究。人們普遍認(rèn)為新一代計(jì)算機(jī)應(yīng)該是智能型的，它能模擬人的智能行為，理解人類(lèi)自然語(yǔ)言，并繼續(xù)向著微型化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。綜合起來(lái)大概有以下幾個(gè)研究方向。 人工智能計(jì)算機(jī) 巨型計(jì)算機(jī) 多處理機(jī) 激光計(jì)算機(jī) 超導(dǎo)計(jì)算機(jī) 生物晶體計(jì)算機(jī)（DNA計(jì)算機(jī)） 量子計(jì)算,.,分子計(jì)算機(jī) 分子計(jì)算機(jī)體積小、耗電少、運(yùn)算快、存儲(chǔ)量大。分子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進(jìn)行組織排列。分子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過(guò)程就是蛋白質(zhì)分子與周?chē)锢砘瘜W(xué)介質(zhì)的相互作用過(guò)程。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為酶，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其

9、明顯地表示出來(lái)。生物分子組成的計(jì)算機(jī)具備能在生化環(huán)境下，甚至在生物有機(jī)體中運(yùn)行，并能以其它分子形式與外部環(huán)境交換。因此它將在醫(yī)療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發(fā)揮無(wú)法替代的作用。分子芯片體積可比現(xiàn)在的芯片大大減小，而效率大大提高， 分子計(jì)算機(jī)完成一項(xiàng)運(yùn)算，所需的時(shí)間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬(wàn)倍。分子計(jì)算機(jī)具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液可存儲(chǔ)1萬(wàn)億億的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。分子計(jì)算機(jī)消耗的能量非常小，只有電子計(jì)算機(jī)的十億分之一。,.,超導(dǎo)計(jì)算機(jī),芯片的集成度越高，計(jì)算機(jī)的體積越小，這樣才不致因信號(hào)傳輸而降低整機(jī)速度。但這樣一來(lái)就使機(jī)器發(fā)熱嚴(yán)重。解決問(wèn)題的出路是研制超導(dǎo)計(jì)算機(jī)。電流在超導(dǎo)

10、體中流過(guò)時(shí)，電阻為零，介質(zhì)不發(fā)熱。1962年，英國(guó)物理學(xué)家約瑟夫遜提出了“超導(dǎo)隧道效應(yīng)”，即由超導(dǎo)體絕緣體超導(dǎo)體組成的器件（約瑟夫遜結(jié)），當(dāng)對(duì)其兩端加電壓時(shí)，電子就會(huì)像通過(guò)隧道一樣無(wú)阻擋地從絕緣介質(zhì)穿過(guò)，形成微小電流，而該器件兩端的壓降幾乎為零。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體計(jì)算機(jī)相比，使用約瑟夫遜器件的超導(dǎo)計(jì)算機(jī)的耗電量?jī)H為其幾千分之一，而執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間卻要快100倍。 1999年11月，日本超導(dǎo)技術(shù)研究所與企業(yè)合作，制作了由1萬(wàn)個(gè)約瑟夫遜元件組成的超導(dǎo)集成電路芯片。據(jù)悉，該所定于2003年生產(chǎn)這種超導(dǎo)芯片，2010年前后制造出這種超導(dǎo)計(jì)算機(jī)。,.,納米計(jì)算機(jī),在納米尺度下，由于有量子效應(yīng)，硅微電子

11、芯片便不能工作。其原因是這種芯片的工作，依據(jù)的是固體材料的整體特性，即大量電子參與工作時(shí)所呈現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)平均規(guī)律。如果在納米尺度下，利用有限電子運(yùn)動(dòng)所表現(xiàn)出來(lái)的量子效應(yīng)，可能就能克服上述困難?？梢杂貌煌脑韺?shí)現(xiàn)納米級(jí)計(jì)算，目前已提出了四種工作機(jī)制： （1）電子式納米計(jì)算技術(shù)； （2）基于生物化學(xué)物質(zhì)與DNA的納米計(jì)算機(jī)； （3）機(jī)械式納米計(jì)算機(jī)； （4）量子波相干計(jì)算。它們有可能發(fā)展成為未來(lái)納米計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)。,.,光子計(jì)算機(jī),光子計(jì)算機(jī)是一種由光信號(hào)進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計(jì)算機(jī)。光子計(jì)算機(jī)的基本組成部件是集成光路，要有激光器、透鏡和核鏡。由于光子比電子速度快，光子計(jì)算機(jī)

12、的運(yùn)行速度可高達(dá)一萬(wàn)億次。它的存貯量是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的幾萬(wàn)倍，還可以對(duì)語(yǔ)言、圖形和手勢(shì)進(jìn)行識(shí)別與合成。 目前，許多國(guó)家都投入巨資進(jìn)行光子計(jì)算機(jī)的研究。隨著現(xiàn)代光學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)相結(jié)合，在不久的將來(lái)，光子計(jì)算機(jī)將成為人類(lèi)普遍的工具。,.,研制光計(jì)算機(jī)的設(shè)想早在20世紀(jì)50年代后期就已提出。1986年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的戴維.米勒研制成功小型光開(kāi)關(guān)，為同實(shí)驗(yàn)室的艾倫.黃研制光處理器提供了必要的元件。1990年1月，黃的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始用光計(jì)算機(jī)工作。光計(jì)算機(jī)有全光學(xué)型和光電混合型。上述貝爾實(shí)驗(yàn)室的光計(jì)算機(jī)就采用了混合型結(jié)構(gòu)。 相比之下，全光學(xué)型計(jì)算機(jī)可以達(dá)到更高的運(yùn)算速度。研制光計(jì)算機(jī)，需要開(kāi)發(fā)出可用一

13、條光束控制另一條光束變化的光學(xué)“晶體管”?，F(xiàn)有的光學(xué)“晶體管”龐大而笨拙，若用它們?cè)斐膳_(tái)式計(jì)算機(jī)將有輛汽車(chē)那么大。因此，要想短期內(nèi)使光學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)用化還很困難。,.,光子計(jì)算機(jī),.,生物計(jì)算機(jī) 20世紀(jì)80年代以來(lái)，生物工程學(xué)家對(duì)人腦、神經(jīng)元和感受器的研究?jī)A注了很大精力，以期研制出可以模擬人腦思維、低耗、高效的第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)。用蛋白質(zhì)制造的電腦芯片，存儲(chǔ)量可以達(dá)到普通電腦的10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經(jīng)元的密度高100萬(wàn)倍，傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬(wàn)倍。,.,DNA計(jì)算機(jī),1994年11月，美國(guó)南加州大學(xué)的阿德勒曼博士用DNA堿基對(duì)序列作為信息編碼的載體，在試管內(nèi)

14、控制酶的作用下，使DNA堿基對(duì)序列發(fā)生反應(yīng)，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算。阿德勒曼在科學(xué)上公布了DNA計(jì)算機(jī)的理論，引起了各國(guó)學(xué)者的廣泛關(guān)注。 阿德勒曼的計(jì)算機(jī)的計(jì)算與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)不同，計(jì)算不再只是簡(jiǎn)單的物理性質(zhì)的加減操作，而又增添了化學(xué)性質(zhì)的切割、復(fù)制、粘貼、插入和刪除等種種方式。 DNA計(jì)算機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)在于其驚人的存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度：1立方厘米的DNA存儲(chǔ)的信息比一萬(wàn)億張光盤(pán)存儲(chǔ)的還多；十幾個(gè)小時(shí)的DNA計(jì)算，就相當(dāng)于所有電腦問(wèn)世以來(lái)的總運(yùn)算量。更重要的是，它的能耗非常低，只有電子計(jì)算機(jī)的一百億分之一。 與傳統(tǒng)的“看得見(jiàn)、摸得著”計(jì)算機(jī)不同，目前的DNA計(jì)算機(jī)還是躺在試管里的液體。它離開(kāi)發(fā)、實(shí)際應(yīng)用還

15、有相當(dāng)?shù)木嚯x，尚有許多現(xiàn)實(shí)的技術(shù)性問(wèn)題需要去解決。,.,DNA計(jì)算機(jī),.,DNA計(jì)算機(jī)在與人對(duì)玩游戲中取勝,.,神經(jīng)計(jì)算機(jī),模仿人類(lèi)大腦功能的神經(jīng)計(jì)算機(jī)已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功，它標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入第六代。第六代電子計(jì)算機(jī)是模仿人的大腦判斷能力和適應(yīng)能力，并具有可并行處理多種數(shù)據(jù)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。與以邏輯處理為主的第五代計(jì)算機(jī)不同，它本身可以判斷對(duì)象的性質(zhì)與狀態(tài)，并能采取相應(yīng)的行動(dòng)，而且它可同時(shí)并行處理實(shí)時(shí)變化的大量數(shù)據(jù)，并引出結(jié)論。以往的信息處理系統(tǒng)只能處理?xiàng)l理清晰，經(jīng)絡(luò)分明的數(shù)據(jù)。而人的大腦卻具有能處理支離破碎，含糊不清信息的靈活性，第六代電子計(jì)算機(jī)將類(lèi)似人腦的智慧和靈活性。電子計(jì)算機(jī)的發(fā)

16、展已經(jīng)進(jìn)入了第六代，這種發(fā)展可能僅僅是剛起步，前途沒(méi)有止境。 用許多微處理機(jī)模仿人腦的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，采用大量的并行分布式網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了神經(jīng)電腦。神經(jīng)電腦除有許多處理器外，還有類(lèi)似神經(jīng)的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)與許多點(diǎn)相連。若把每一步運(yùn)算分配給每臺(tái)微處理器，它們同時(shí)運(yùn)算，其信息處理速度和智能會(huì)大大提高。,.,其特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)分布式聯(lián)想記憶并能在一定程度上模擬人和動(dòng)物的學(xué)習(xí)功能。它是一種有知識(shí)、會(huì)學(xué)習(xí)、能推理的計(jì)算機(jī)，具有能理解自然語(yǔ)言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說(shuō)話(huà)的能力，使人機(jī)能夠用自然語(yǔ)言直接對(duì)話(huà)，它可以利用已有的和不斷學(xué)習(xí)到的知識(shí)，進(jìn)行思維、聯(lián)想、推理，并得出結(jié)論，能解決復(fù)雜問(wèn)題，具有匯集、記憶、

17、檢索有關(guān)知識(shí)的能力。,.,量子計(jì)算機(jī),量子計(jì)算機(jī)以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內(nèi)存，利用原子的量子特性進(jìn)行信息處理。由于原子具有在同一時(shí)間處于兩個(gè)不同位置的奇妙特性，即處于量子位的原子既可以代表0或1，也能同時(shí)代表0和1以及0和1之間的中間值，故無(wú)論從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)還是處理的角度，量子位的能力都是晶體管電子位的兩倍。 對(duì)此，有人曾經(jīng)作過(guò)這樣的比喻：假設(shè)一只老鼠準(zhǔn)備繞過(guò)一只貓，根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)理論，它要么從左邊過(guò)，要么從右邊過(guò)，而根據(jù)量子理論，它卻可以同時(shí)從貓的左邊和右邊繞過(guò) 量子計(jì)算機(jī)在外形上有較大差異，它沒(méi)有盒式外殼；看起來(lái)像是一個(gè)被其它物質(zhì)包圍的巨大磁場(chǎng)；它不能利用硬盤(pán)實(shí)現(xiàn)信息的長(zhǎng)期存儲(chǔ)；但

18、高效的運(yùn)算能力使量子計(jì)算機(jī)具有廣闊的應(yīng)用前景。 如何實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算，方案并不少，問(wèn)題是在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀(guān)量子態(tài)的操縱確實(shí)太困難了。這些計(jì)算機(jī)機(jī)異常敏感，哪怕是最小的干擾-比如一束從旁邊經(jīng)過(guò)的宇宙射線(xiàn)-也會(huì)改變機(jī)器內(nèi)計(jì)算原子的方向，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。目前，量子計(jì)算機(jī)只能利用大約5個(gè)原子做最簡(jiǎn)單的計(jì)算。要想做任何有意義的工作都必須使用數(shù)百萬(wàn)個(gè)原子,., Orion量子計(jì)算機(jī), 用于將量子計(jì)算機(jī)冷卻在5K 溫度下的散熱裝置,集成了16個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī) , Orion量子計(jì)算機(jī),.,納米計(jì)算機(jī) 納米計(jì)算機(jī)是用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計(jì)算機(jī)。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍, 質(zhì)地堅(jiān)固,有著極強(qiáng)的導(dǎo)電

19、性, 能代替硅芯片制造計(jì)算機(jī)?！凹{米”是一個(gè)計(jì)量單位, 一個(gè)納米等于10-9米, 大約是氫原子直徑的10倍。納米技術(shù)是從20世紀(jì)80年代初迅速發(fā)展起來(lái)的新的前沿科研領(lǐng)域，最終目標(biāo)是人類(lèi)按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品?，F(xiàn)在納米技術(shù)正從微電子機(jī)械系統(tǒng)起步，把傳感器、電動(dòng)機(jī)和各種處理器都放在一個(gè)硅芯片上而構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計(jì)算機(jī)內(nèi)存芯片，其體積只有數(shù)百個(gè)原子大小，相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計(jì)算機(jī)不僅幾乎不需要耗費(fèi)任何能源， 而且其性能要比今天的計(jì)算機(jī)強(qiáng)大許多倍。,.,42,1.2 計(jì)算機(jī)熱點(diǎn)技術(shù),1.2.1 中間件技術(shù) 中間件（Middleware）

20、位于操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間，向各種應(yīng)用軟件提供服務(wù)，使不同的應(yīng)用進(jìn)程能在不同平臺(tái)下通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相互通信。,.,43,1.2.2 普適計(jì)算,普適計(jì)算（Ubiquitous computing）是無(wú)所不在的，隨時(shí)隨地可以進(jìn)行計(jì)算的一種方式，其目的是建立一個(gè)充滿(mǎn)計(jì)算和通信能力的環(huán)境。在普適計(jì)算環(huán)境下，整個(gè)世界是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的世界，為不同目的服務(wù)的計(jì)算和通信設(shè)備都連接在網(wǎng)絡(luò)中，人們可以便捷的獲得需要的信息和服務(wù)。,.,44,1.2.3 網(wǎng)格計(jì)算,網(wǎng)格計(jì)算（Grid computing）是利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的計(jì)算機(jī)組織成一個(gè)“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”，其中每一臺(tái)參與計(jì)算的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”，而整個(gè)計(jì)算

21、是由成千上萬(wàn)個(gè)“節(jié)點(diǎn)”組成的“一張網(wǎng)格”。網(wǎng)格計(jì)算的優(yōu)勢(shì)是具有超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和充分利用網(wǎng)上閑置的處理能力。,.,45,1.2.4 云計(jì)算,云計(jì)算1 （cloud computing）是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。 云計(jì)算（Cloud computing）是分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)及虛擬化計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物，或者說(shuō)是它們的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。 云計(jì)算主要經(jīng)歷了四個(gè)階段才發(fā)展到現(xiàn)在這樣比較成熟的水平，這四個(gè)階段依次是電廠(chǎng)模式、效用計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算和云計(jì)算。 應(yīng)用：云物聯(lián)、云安全、云存儲(chǔ)、云游戲、云計(jì)算,.,

22、46,1.2.5 物聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things）顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這里有兩層含義：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展；第二，其用戶(hù)端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。 最初在1999年提出：即通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）(RFID+互聯(lián)網(wǎng)）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。 在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：1、傳感器技術(shù)2、RFID標(biāo)簽3、嵌入式系統(tǒng)技術(shù),.

23、,47,1.2.6 大數(shù)據(jù),大數(shù)據(jù)（big data），指無(wú)法在一定時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。 大數(shù)據(jù)必然無(wú)法用單臺(tái)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，必須采用分布式架構(gòu)。它的特色在于對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)挖掘。但它必須依托云計(jì)算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和云存儲(chǔ)、虛擬化技術(shù)。 大 數(shù)據(jù)需要特殊的技術(shù)，以有效地處理大量的容忍經(jīng)過(guò)時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)。適用于大數(shù)據(jù)的技術(shù)，包括大規(guī)模并行處理（MPP）數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘、分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、云計(jì)算平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)和可擴(kuò)展的存儲(chǔ)系統(tǒng)。,.,48

24、,大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對(duì)這些含有意義的數(shù)據(jù)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化處理。換而言之，如果把大數(shù)據(jù)比作一種產(chǎn)業(yè)，那么這種產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)盈利的關(guān)鍵，在于提高對(duì)數(shù)據(jù)的“加工能力”，通過(guò)“加工”實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“增值”。 大數(shù)據(jù)的價(jià)值體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1)對(duì)大量消費(fèi)者提供產(chǎn)品或服務(wù)的企業(yè)可以利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)營(yíng)銷(xiāo) 2) 做小而美模式的中小微企業(yè)可以利用大數(shù)據(jù)做服務(wù)轉(zhuǎn)型 3) 面臨互聯(lián)網(wǎng)壓力之下必須轉(zhuǎn)型的傳統(tǒng)企業(yè)需要與時(shí)俱進(jìn)充分利用大數(shù)據(jù)的價(jià)值,.,49,1.3 計(jì)算機(jī)文化,計(jì)算機(jī)文化現(xiàn)象 1.計(jì)算機(jī)文化 所謂計(jì)算機(jī)文化，就是人類(lèi)社會(huì)的生存方式因使用計(jì)算機(jī)而發(fā)生根本性變化而產(chǎn)生的一種嶄新文化形態(tài)

25、。 2. 計(jì)算機(jī)文化特征 計(jì)算機(jī)文化具有廣泛的使用性、廣泛的延展性、廣泛的資源共享等特征。,.,50,1.3.2 計(jì)算機(jī)文化素養(yǎng) 根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)計(jì)算機(jī)教育專(zhuān)家的意見(jiàn)，最能體現(xiàn)“計(jì)算機(jī)文化”知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力素養(yǎng)的，應(yīng)當(dāng)是思維方式以及與信息獲取、信息分析和信息加工有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)和利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。,.,51,1.3.3 計(jì)算思維 1. 計(jì)算思維概念 計(jì)算思維是人們運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)以及理解人類(lèi)行為。它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。 2. 計(jì)算思維對(duì)計(jì)算機(jī)文化教育的影響,.,人工智能,人工智能是人造的智能,是計(jì)算機(jī)科學(xué)、邏輯學(xué)、認(rèn)知科學(xué)交叉形成

26、的一門(mén)科學(xué)。其基本目標(biāo)就是使機(jī)器表現(xiàn)出類(lèi)似人類(lèi)的智慧,使機(jī)器具有類(lèi)似人類(lèi)的智能行為,使機(jī)器思維(Making Machine“Think”)。智能接口技術(shù)是研究如何使人們能夠方便自然地與計(jì)算機(jī)交流。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，要求計(jì)算機(jī)能夠看懂文字、聽(tīng)懂語(yǔ)言、說(shuō)話(huà)表達(dá)，甚至能夠進(jìn)行不同語(yǔ)言之間的翻譯，而這些功能的實(shí)現(xiàn)又依賴(lài)于知識(shí)表示方法的研究。,因此，智能接口技術(shù)的研究既有巨大的應(yīng)用價(jià)值，又有基礎(chǔ)的理論意義。目前，智能接口技術(shù)已經(jīng)取得了顯著成果，文字識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音合成、圖像識(shí)別、機(jī)器翻譯以及自然語(yǔ)言理解等技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始實(shí)用化。,.,未來(lái)計(jì)算機(jī)猜想,未來(lái)的計(jì)算機(jī)，首先便攜性將非常突出，大小估計(jì)只是我們

27、現(xiàn)在的IPHONE那么大，但卻具有計(jì)算機(jī)的所有功能。因?yàn)槲磥?lái)計(jì)算機(jī)將隨時(shí)隨地被大家所需要，他將集成我們生活中基本應(yīng)用的所有需求。打電話(huà)、上網(wǎng)聯(lián)通等功能都將是基本功能，經(jīng)過(guò)加密的計(jì)算機(jī)還將是我們所有電子資料的儲(chǔ)存器。,.,未來(lái)的計(jì)算機(jī)將不再有顯示屏，移動(dòng)設(shè)備越小，也就意味著計(jì)算機(jī)將變得越來(lái)越小，而越小的計(jì)算機(jī)可視面積必將會(huì)變得更小，超別攜也就必須犧牲相應(yīng)的可視面積。然而未來(lái)隨著投影技術(shù)的發(fā)展，我們?cè)?jīng)在科幻電影里看到的，將計(jì)算機(jī)投影到空氣中的技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用。 我們像手機(jī)一樣大小的計(jì)算機(jī)，將不再需要顯示屏，而顯示的內(nèi)容將以一個(gè)非常小的鏡頭投影到空氣之中，或者人們可以戴著特殊的眼鏡，作為顯示屏，那樣我們不但能擁有超級(jí)小的主機(jī)，而且還能極大地提高視覺(jué)效果。,.,人機(jī)交互將不再依賴(lài)于鼠標(biāo)和鍵盤(pán)，從01編碼輸入到鍵盤(pán)鼠標(biāo)可謂是計(jì)算機(jī)人機(jī)交互的一種革新，但如果我們的計(jì)算機(jī)像手機(jī)那么小了，我們卻還需要攜帶巨大的鼠標(biāo)鍵盤(pán)，或者依靠像手機(jī)鍵盤(pán)那么小的輸入設(shè)備極其困難的輸入，那將對(duì)我們的應(yīng)用造成非常大的麻煩。所以我們的科學(xué)家已經(jīng)看到了這個(gè)問(wèn)題，并將人機(jī)交互作為一個(gè)重點(diǎn)研究對(duì)象。這次IDF，從人機(jī)交互上，發(fā)布了兩項(xiàng)新技術(shù)，一個(gè)是人們可以通過(guò)一根筆，在投影屏幕上只有點(diǎn)擊控制計(jì)算機(jī)，同時(shí)