計算機的前世今生課件

計算機的前世今生計算機與互聯(lián)網(wǎng)知識計算機發(fā)展簡史未來的計算機計算機改變生活早期的計算機器帕斯卡的加法機萊布尼茲的乘法機

巴貝奇差分機巴貝奇分析機古老的計算工具—算盤早期的計算機器哈佛大學研制的機電式自動順序控制計算機MARKI現(xiàn)代計算機-第一代計算機主要特點邏輯元件——電子管主存——磁鼓輔存——磁帶軟件——機器語言、符號語言應(yīng)用——科學計算主要成就數(shù)字電子計算機的出現(xiàn)，揭開了人類歷史新篇章。1946年6月，馮·諾依曼提出了“存儲程序”的概念以及計算機組成和框架，奠定了現(xiàn)代計算機的基礎(chǔ)。馮·諾伊曼及馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)1945年6月30日，馮·諾依曼發(fā)表“101頁報告”——FirstDraftofaReportontheEDVAC；1946年7、8月間，馮·諾依曼又提出了一個更加完善的設(shè)計報告“電子計算機邏輯設(shè)計初探”（Preliminarydiscussionofthethelogicaldesignofanelectroniccomputinginstrument）?，F(xiàn)代電子計算機之父——馮·諾伊曼這兩篇報告的綜合設(shè)計思想，便是著名的“馮·諾依曼結(jié)構(gòu)（vonNeumannArchitecture）”。報告明確指出：采用二進制，不但數(shù)據(jù)采用二進制，指令也采用二進制；計算機由5部分構(gòu)成：運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出裝置；程序由指令組成并和數(shù)據(jù)一起存放在存儲器中，機器按程序指定的邏輯順序，把指令從存儲器中讀出來并逐條執(zhí)行，從而自動完成程序描述的處理工作。(即，“存儲程序”思想)電子管計算機1946年世界上第一臺電子計算機ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，注意ENIAC并不是基于“存儲程序”工作的計算機！）在美國賓夕法尼亞大學研制成功。5000次加法/秒體重30噸占地170m218800只電子管1500個繼電器功率150KW第二代電子計算機主要特點邏輯元件——晶體管主存——磁芯輔存——磁盤軟件——高級程序設(shè)計語言、操作系統(tǒng)應(yīng)用——除科學計算外，已應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理、過程控制主要成就首次將晶體管用于計算機，使計算機縮小了體積，減低了功耗，提高了速度和可靠性。發(fā)明了高級語言。首次提出了計算機的兼容問題，包括硬件兼容和軟件兼容。集成電路計算機集成電路與晶體管的比較：1964年4月7日，在IBM公司成立50周年之際，由年僅40歲的吉恩·阿姆達爾(Gene

Amdahl)擔任主設(shè)計師，歷時四年研發(fā)的IBM360計算機問世，標志著第三代計算機的全面登場，這也是IBM歷史上最為成功的機型之一。第四代電子計算機主要特點邏輯元件——大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路（LSI/VLSI）主存——LSI/VLSI半導體芯片輔存——磁盤、光盤軟件——高級程序設(shè)計語言、操作系統(tǒng)應(yīng)用——科學計算、數(shù)據(jù)處理、過程控制，并進入以計算機網(wǎng)絡(luò)為特征的應(yīng)用時代各種第四代計算機未來的計算機巨型化：天文、軍事、仿真、科學計算等領(lǐng)域需要進行大量的計算，要求計算機有更高的運算速度、更大的存儲量，這就需要研制功能更強的巨型計算機；專業(yè)化：工業(yè)計算機、嵌入式設(shè)備在工業(yè)上和專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，車載電腦、工控計算機、銀行系統(tǒng)等；微型化：專用微型機已經(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)運而生的便攜式互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（MID）、智能手機、平板電腦不斷涌現(xiàn)，迅速普及；網(wǎng)絡(luò)化：移動通信和互聯(lián)網(wǎng)成為當今世界發(fā)展最快、市場潛力最大、前景最誘人的兩大業(yè)務(wù)，它們的增長速度都是任何預測家未曾預料到的，所以移動互聯(lián)網(wǎng)可以預見將會創(chuàng)造怎樣的經(jīng)濟神話；智能化：目前的計算機已能夠部分地代替人的腦力勞動，但是人們希望計算機具有更多人的智能，比如：自行思考，智能識別，自動升級等等；智能手機的代表操作系統(tǒng)：AndroidOSv2.2CPU型號：NVIDIATegra2CPU頻率：1024MHz可用空間16GB內(nèi)存：1GBROM+1GBRAM主屏尺寸：4.0英寸下一代計算機隨著計算機技術(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。計算機的未來充滿了變數(shù)。性能的大幅度提高是不可置疑的，而實現(xiàn)性能的飛躍卻有多種途徑。不過性能的大幅提升并不是計算機發(fā)展的唯一路線，計算機的發(fā)展，還應(yīng)當變得越來越人性化，同時也要注重環(huán)保等等。

基于集成電路的計算機短期內(nèi)還不會退出歷史舞臺。但一些新的計算機正在躍躍欲試地加緊研究，這些計算機是：超導計算機、納米計算機、光計算機、DNA計算機和量子計算機等。

超導計算機芯片的集成度越高，計算機的體積越小，這樣才不致因信號傳輸而降低整機速度。但這樣一來就使機器發(fā)熱嚴重。解決問題的出路是研制超導計算機。電流在超導體中流過時，電阻為零，介質(zhì)不發(fā)熱。1962年，英國物理學家約瑟夫遜提出了“超導隧道效應(yīng)”，即由超導體—絕緣體—超導體組成的器件（約瑟夫遜結(jié)），當對其兩端加電壓時，電子就會像通過隧道一樣無阻擋地從絕緣介質(zhì)穿過，形成微小電流，而該器件兩端的壓降幾乎為零。與傳統(tǒng)的半導體計算機相比，使用約瑟夫遜器件的超導計算機的耗電量僅為其幾千分之一，而執(zhí)行一條指令所需的時間卻要快100倍。1999年11月，日本超導技術(shù)研究所與企業(yè)合作，制作了由1萬個約瑟夫遜元件組成的超導集成電路芯片。據(jù)悉，該所定于2003年生產(chǎn)這種超導芯片，2010年前后制造出這種超導計算機。納米計算機在納米尺度下，由于有量子效應(yīng)，硅微電子芯片便不能工作。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所呈現(xiàn)的統(tǒng)計平均規(guī)律。如果在納米尺度下，利用有限電子運動所表現(xiàn)出來的量子效應(yīng)，可能就能克服上述困難?？梢杂貌煌脑韺崿F(xiàn)納米級計算，目前已提出了四種工作機制：（1）電子式納米計算技術(shù)；（2）基于生物化學物質(zhì)與DNA的納米計算機；（3）機械式納米計算機；（4）量子波相干計算。它們有可能發(fā)展成為未來納米計算機技術(shù)的基礎(chǔ)。光子計算機與傳統(tǒng)硅芯片計算機不同，光計算機用光束代替電子進行計算和存儲：它以不同波長的光代表不同的數(shù)據(jù)，以大量的透鏡、棱鏡和反射鏡將數(shù)據(jù)從一個芯片傳送到另一個芯片。研制光計算機的設(shè)想早在20世紀50年代后期就已提出。1986年，貝爾實驗室的戴維.米勒研制成功小型光開關(guān)，為同實驗室的艾倫.黃研制光處理器提供了必要的元件。1990年1月，黃的實驗室開始用光計算機工作。光計算機有全光學型和光電混合型。上述貝爾實驗室的光計算機就采用了混合型結(jié)構(gòu)。相比之下，全光學型計算機可以達到更高的運算速度。研制光計算機，需要開發(fā)出可用一條光束控制另一條光束變化的光學“晶體管”?，F(xiàn)有的光學“晶體管”龐大而笨拙，若用它們造成臺式計算機將有輛汽車那么大。因此，要想短期內(nèi)使光學計算機實用化還很困難。量子計算機量子計算機以處于量子狀態(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行信息處理。由于原子具有在同一時間處于兩個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，也能同時代表0和1以及0和1之間的中間值，故無論從數(shù)據(jù)存儲還是處理的角度，量子位的能力都是晶體管電子位的兩倍。對此，有人曾經(jīng)作過這樣的比喻：假設(shè)一只老鼠準備繞過一只貓，根據(jù)經(jīng)典物理學理論，它要么從左邊過，要么從右邊過，而根據(jù)量子理論，它卻可以同時從貓的左邊和右邊繞過量子計算機在外形上有較大差異，它沒有盒式外殼；看起來像是一個被其它物質(zhì)包圍的巨大磁場；它不能利用硬盤實現(xiàn)信息的長期存儲；但高效的運算能力使量子計算機具有廣闊的應(yīng)用前景。如何實現(xiàn)量子計算，方案并不少，問題是在實驗上實現(xiàn)對微觀量子態(tài)的操縱確實太困難了。這些計算機機異常敏感，哪怕是最小的干擾--比如一束從旁邊經(jīng)過的宇宙射線--也會改變機器內(nèi)計算原子的方向，從而導致錯誤的結(jié)果。目前，量子計算機只能利用大約5個原子做最簡單的計算。要想做任何有意義的工作都必須使用數(shù)百萬個原子人工智能人工智能是人造的智能,是計算機科學、邏輯學、認知科學交叉形成的一門科學。其基本目標就是使機器表現(xiàn)出類似人類的智慧,使機器具有類似人類的智能行為,使機器思維(MakingMachine“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算機交流。為了實現(xiàn)這一目標，要求計算機能夠看懂文字、聽懂語言、說話表達，甚至能夠進行不同語言之間的翻譯，而這些功能的實現(xiàn)又依賴于知識表示方法的研究。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，文字識別、語音識別、語音合成、圖像識別、機器翻譯以及自然語言理解等技術(shù)已經(jīng)開始實用化。投影PC為何非得讓鍵盤和顯示屏占用空間呢?有一支不起眼的筆就足夠了。研究人員目前正在研發(fā)一款投影儀PC(現(xiàn)在還想不出更好的名稱)，能夠投射出電腦的屏幕，并在一塊平滑表面上(比如辦公桌面)投射出類似觸摸屏的虛擬鍵盤。

D-roll

設(shè)計師郝華(譯音)顛覆性的設(shè)計以輕型的卷軸式徹底取代了傳統(tǒng)的蛤殼式折疊設(shè)計，完全卷起來之后就像畫家用的畫筒。柔性O(shè)LED屏幕和弧形鍵盤不用的時候都可以卷進筒里，而便攜背帶上裝有很容易使用的USB口。為何不給它換個名叫鹿角蟲呢?

柔性顯示屏筆記本、平板電腦，或者電子書很快就會擁有一塊柔性顯示屏，而不必再用容易破碎的剛性玻璃屏幕了。Skiff閱讀器，一款類似Kindle的設(shè)備可用于閱讀報紙和雜志，這可能是全球第一款柔性顯示屏設(shè)備了。它的可彎折的“金屬箔片”e-paper顯示器是去年研制成功的，還有LGDisplay和其他一些公司也研制出了相似的單色原型機。據(jù)說惠普和亞利桑那州立大學正在研發(fā)一款柔性彩色顯示屏。

餐巾紙PC這款非常古怪的概念筆記本相當吸引人，盡管它看起來非常不切實際。它的構(gòu)成如下：幾支帶短波無線射頻的筆，負責與電腦基站(通常就是餐巾架)連接;幾張“餐巾紙”，實際上就是多觸摸的彩色epaper屏幕。一個小組的用戶可以坐在一起，每人用一張干凈的“餐巾紙”胡亂寫下他們的新想法。思路的確很棒，可是你們那什么擦嘴呢?

iWeb2.0這款未來派概念本是令人驚訝的復古設(shè)計。設(shè)計師楊永昌(譯音)小巧的iWeb2.0便攜本中有一塊可展開成桌面大小的鍵盤。上網(wǎng)本的微小屏幕(6.5英寸)和碩大的可折疊鍵盤相映成趣。那么它的復古表現(xiàn)在哪里呢?其實iWeb就是IBM最早在上世紀90年代所嘗試過的蝶式鍵盤的變種。

SiafuSiafu是為視力受損者設(shè)計的，和我們所看到的任何一款筆記本電腦都不一樣。設(shè)計師JonathanLucas甩掉了傳統(tǒng)的顯示器，采用了一塊觸覺表面，可將屏幕影像轉(zhuǎn)變成3D形狀。這款概念筆記本還提供語音識別功能，代替了傳統(tǒng)的鍵盤。

月光筆記本這款富有曲線美的概念本與其說是筆記本，還不如說更像一臺一體化桌面機。它配有兩塊顯示器和時尚的新月主題桌面，月光的做工給人留下了深刻印象。下部的那塊尺寸較小的顯示器既可作為一塊觸摸屏，主屏幕的延伸，也可以作為第二套操作系統(tǒng)的顯示器。設(shè)計師TeoBraun還增加了一個感光框，可以在昏暗處發(fā)亮，以減少眼睛的疲勞。。

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現(xiàn)有的筆記本產(chǎn)品下面介紹幾款現(xiàn)有的，具有代表性和跨時代意義的產(chǎn)品11.外觀精美，色彩豐富（可選6種繽紛色彩；黑色款面板磨砂材質(zhì)，其余顏色頂蓋采用了鋼琴漆效果的設(shè)計；鑲嵌鍵盤設(shè)計）2.靈便的按鈕設(shè)計，快速啟動娛樂試聽功能（關(guān)機狀態(tài)按AVMode按鈕會開啟“不進系統(tǒng)多媒體播放功能”）3.藍牙的便捷性4.索尼自帶獨有的娛樂軟件（可以隨著心情變化而變化的神奇MusicBox；可以輕松拍電影的MovieStory；可以趣味人臉識別的攝像頭功能）Apple2在筆記本領(lǐng)域沒有那一個PC廠商能像蘋果筆記本一樣特點鮮明、別具一格。蘋果的筆記本電腦外觀設(shè)計極其時尚，簡潔，優(yōu)美。以前的蘋果筆記本電腦,只能安裝蘋果自己的開發(fā)的系統(tǒng)MACOS系統(tǒng),蘋果的開發(fā)理念是追求完美，給使用者別具一格的操作體驗，這也是蘋果被追捧的根本原因。蘋果筆記本產(chǎn)品幾乎完美，但是價格昂貴，購買者一般都是追求時尚個性的人群。概念筆記本1.Canova雙屏筆記本Canova雙屏筆記本自然是擁有兩個顯示屏，而且都是超敏感觸摸屏，這種觸摸屏使用起來非常容易。除了用于日常處理任務(wù)外，Canova雙屏筆記本還可讓用戶像閱讀報紙一樣瀏覽自己喜歡的文章。索尼VaioZoom2.索尼VaioZoom索尼的這款概念筆記本擁有一個全息玻璃屏幕，鍵盤則采用平面觸摸式設(shè)計。開機后，用戶可感受全息觸摸屏的獨特魅力；關(guān)機后，屏幕又回到透明狀態(tài)。三星DesCom3.三星DesComDesCom基本上是一款二合一式概念筆記本，與電腦桌實現(xiàn)“無縫”結(jié)合。當顯示器合上以后，它就是一張桌子，給使用者節(jié)省一定的空間，表面上是一個桌子，其實是一個筆記本。Compenion概念筆記本6.Compenion概念筆記本Compenion概念筆記本出自費利克斯·施密德伯格（FelixSchmidberger）之手，擁有兩個可滑動的有機發(fā)光二極管顯示屏，必要的時候，其中一個屏幕可充當鍵盤。“旅行者”概念筆記本8.“旅行者”概念筆記本這是一款專為旅行者設(shè)計的概念筆記本。形象地說，它就是一個擁有照片和數(shù)據(jù)存儲功能的GPS導航系統(tǒng)，此外，它還內(nèi)置地理標記功能，能夠為照片添加拍攝地信息。蘋果三角屏概念本蘋果三角屏概念本蘋果三角屏筆記本旨在解決許多傳統(tǒng)用戶關(guān)于屏幕空間的棘手問題。三角屏筆記本左右兩邊各有一個附加的側(cè)屏用來輔助主屏，因此可將屏幕擴大到21寸。這兩個可折疊的側(cè)屏可以為使用者在進行多個工作時提供更多的選擇