计算机的由来与发展
计算机的由来与发展
娱乐与游戏
介绍计算机在娱乐和游戏领域的应用，如电 影特效、游戏开发和虚拟现实。
展望计算机未来的发展趋势与挑战
人工智能与机器学习
量子计算与生物计算
预测人工智能和机器学习在未来计算机领 域的发展前景。
探讨量子计算和生物计算在未来计算机领 域的发展潜力。
数据安全与隐私保护
环境可持续性与绿色计算
分析未来计算机领域面临的挑战，如数据 泄露、黑客攻击和隐私保护。
17世纪，出现了一些机械计算机，如法国数学家Pascal和德国数学家Leibniz发 明的机械计算机。这些计算机采用机械部件实现加法和减法运算。
机械计算机的诞生
差分机和分析机
英国数学家Charles Babbage提出了差分机和分析机的概念，这些机器可以自动 完成数学计算和数据处理。但是，由于技术和资金问题，这些机器并未制造出来 。
在线教育
计算机可以实现远程教学，为学习者提供多样化的学 习资源和学习方式。
远程医疗
计算机可以辅助医生进行远程诊断和治疗，为患者提 供更加便捷的医疗服务。
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计算机的未来发展趋势
量子计算机的研究与开发
01
量子计算机的优越性
量子计算机利用量子力学的特性，在处理某些计算问题时具有巨大的优
势，例如在寻找大数据集中的模式或解决复杂的优化问题方面。
当前的研究热点
目前，人工智能和机器学习的研究热点主要包括自然语言处理、计算机视觉、决策支持系统等方向。这些技术已经被广泛应用于医疗、金融、交通等领域。
面临的挑战
虽然人工智能和机器学习的技术已经取得了很大的进展，但也存在一些挑战。例如，如何解决数据不平衡问题、如何保证算法的透明度和公正性等都是需要 进一步研究和解决的问题。
因特网的发展历程
因特网的发展历程Internet的发展大致经历了如下四个阶段：60年代，Internet起源70年代，TCP/IP协议出现，Internet随之发展起来80年代，NSFnet出现，并成为当今Internet的基础90年代，Internet进入高速发展时期，并开始向全世界普及1、Internet的起源从某种意义上，Internet可以说是美苏冷战的产物。
这样一个庞大的网络，它的由来，可以追溯到1962年。
当时，美国国防部为了保证美国本土防卫力量和海外防御武装在受到前苏联第一次核打击以后仍然具有一定的生存和反击能力，认为有必要设计出一种分散的指挥系统：它由一个个分散的指挥点组成，当部分指挥点被摧毁后，其它点仍能正常工作，并且这些点之间，能够绕过那些已被摧毁的指挥点而继续保持联系。
为了对这一构思进行验证，1969年，美国国防部国防高级研究计划署（DoD/DARPA）资助建立了一个名为ARPANET （即“阿帕网”）的网络，这个网络把位于洛杉矶的加利福尼亚大学、位于圣芭芭拉的加利福尼亚大学、斯坦福大学，以及位于盐湖城的犹它州州立大学的计算机主机联接起来，位于各个结点的大型计算机采用分组交换技术，通过专门的通信交换机（IMP）和专门的通信线路相互连接。
这个阿帕网就是Internet最早的雏形。
到1972年时，ARPANET网上的网点数已经达到40个，这40个网点彼此之间可以发送小文本文件（当时称这种文件为电子邮件，也就是我们现在的E- mail）和利用文件传输协议发送大文本文件，包括数据文件（即现在Internet中的FTP），同时也发现了通过把一台电脑模拟成另一台远程电脑的一个终端而使用远程电脑上的资源的方法，这种方法被称为Telnet。
由此可看到，E-mail，FTP和Telnet是Internet上较早出现的重要工具，特别是E-mail 仍然是目前Internet上最主要的应用。
2、TCP/IP协议的产生1972年，全世界电脑业和通讯业的专家学者在美国华盛顿举行了第一届国际计算机通信会议，就在不同的计算机网络之间进行通信达成协议，会议决定成立Internet工作组，负责建立一种能保证计算机之间进行通信的标准规范（即“通信协议”）；1973年，美国国防部也开始研究如何实现各种不同网络之间的互联问题。
计算机工程与应用
计算机工程与应用
计算机工程与应用是指将计算机科学和计算机技术方法引入到负责实施解决各种各样问题的实际工程项目中，以及将这些多学科技术结合起来以解决应用问题的研究。
通常，计算机工程主要集中在计算机软件、硬件、网络和信息安全。
计算机工程与应用的目的是使计算机系统能够以最小的成本实现最大的性能和效率，以服务用户的需求。
计算机工程主要涉及分析、设计、测试、开发和维护计算机系统，以及它们所涉及的硬件组件和软件技术。
计算机工程也包括研究和开发计算机系统的新技术，以及将其投入实际应用。
它为开发新计算机产品、改善现有产品以及推广计算机系统方面提供了基础。
计算机工程也位于计算机科学和工程之间，以提供从理论到实践的技术支持。
计算机工程的由来可以追溯到20世纪50年代末，当时大型机和微型机正开始流行，而且各种编程语言也在不断发展。
随着计算机科学技术的飞速发展，计算机工程也变得越来越重要，它不仅填补了计算机科学与工程的差距，而且成为现代社会的重要保障。
计算机工程与应用的前景很广阔，它可以应用于更多的领域，如航空航天，农业，金融，互联网，软件，工业机器人，医疗设备，智能交通等。
它能够支持智能传感器，智能手机，虚拟现实，模拟，机器人，智能家居等设备，支持自然语言处理，图像处理，机器学习等算法，极大地提高了计算机系统的可用性和可靠性。
第1章因特网的概念及其发展
1.3 信息高速公路的提出与涵义
信息高速公路是指国家信息基础设施NII (National Information Infrastructure)。最早提出建设信息高速公路设想的是 美国前任副总统阿尔·戈乐。1993年9月克林顿总统宣布了具体实 施计划。一年之后，美国副总统戈尔又正式提出建立全球信息 基础设施GII (Global Information Infrastructure )的倡议，他建议 将各国的信息基础设施连接起来，组成全球性的信息高速公路， 实现世界范围的信息共享。
1995年至今称为第三阶段。这一阶段是商业应用阶段。此时 中国的网络技术已经广泛融入了因特网的大家庭。1995年原邮 电部做出了两个重要的决定：一是建立全国27个省的省会加上 北京、天津、上海、重庆在内的31个城市的因特网；二是将北 京电报局现有的因特网站建成全国的因特网骨干网中心站。邮 电部的介入使我国的因特网进入了高速发展的时期。到1995年5 月，邮电部开通了中国公用计算机互联网(CHINANET)作为公共 商用网向公众提供因特网服务，中国因特网发展进入了商用阶 段。
中国网通宽带高速互联网由中国网络通信有限公司承担建设 和运营，该网于1999年初开始建设，并于2000年10月28日开通， 连接我国北京、天津、上海、广州等17个城市，主要提供高速、 大信息量的信息传输与转接。
7) 中国移动互联网?(CMNET)
2000年1月，经信息产业部批准，中国移动开始组建“中国移 动互联网”，计划建设全国性的、高品质信息服务的开放型电信 网络。“中国移动互联网”为客户提供“全球通”IP电话、IP电 话卡、手机上网Internet卡等一系列新业务。
为了对这一构思进行验证，1969年，美国国防部国防高级研究计 划署ARPA(Advanced Research Project Agency)资助建立了一个名为 ARPANET(即“阿帕网”)的网络，这个网络把位于洛杉矶的加利 福尼亚大学，位于圣芭芭拉的加利福尼亚大学、斯坦福大学，以 及位于盐湖城的犹他州州立大学的4台计算机主机联接起来。这个 阿帕网就是Internet最早的雏形。Internet的研究从此开始。在这一 阶段，主要是较好地解决了不同种类计算机网络互联的一系列理 论和技术问题，其中包括：采用客户/服务器的工作方式实现资源 共享，分散控制；用分组交换的方法使网上众多用户以最短时延 同时通信成为可能；使用路由器作为单独的通信控制处理机解决 不同网络的互连问题；提出了网络通信协议分层的办法解决通信 的控制问题，这些理论和技术已经成为当代计算机网络建设的重 要基础。
计算机组成与系统结构图文 (1)
⑦ HPCC:利用双精度矩阵乘法、傅立叶变换、并行矩阵 转置等七个子项全面评价系统的性能。
⑧ SAP SD:测试系统的响应时间及每小时完成的订单数， 用以衡量系统同时执行应用程序及数据库的能力。
第1章 绪 论
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2) SPEC CPU 2000基准测试程序 SPEC成立于1988年，其全称最初是System Performance Evaluation Cooperative(系统性能评估合作社)，现在已经更名 为Standard Performance Evaluation Corporation(系统性能评估 公司),先后开发出一系列的测试程序，其主要版本有SPEC CPU 89、SPEC CPU 92、SPEC CPU 95、SPEC CPU 2000等。
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1.3 计算机的层次概念
1.3.1 计算机系统的层次结构 计算机系统的层次结构可用图1.2来表示。
第1章 绪 论
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图 1.2 计算机系统的层次结构
第1章 绪 论
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1.3.2 计算机系统结构、组成与实现 1. 计算机系统结构 今天的计算机系统结构所指的计算机的属性主要包括: ·数据的表示形式; ·寻址方式; ·内部寄存器组; ·指令集; ·中断系统; ·处理器工作状态及其切换; ·存储系统; ·输入/输出结构; ·信息保护及特权; ·高性能设计等。
解 因为
所以
PA TB 20 4 PB TA TA
即A完成该任务用时5 s。
TA=5 s
第1章 绪 论
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3. 用测试程序来测评计算机系统性能
1) 基准测试程序 以往对计算机的测试采用过如下几种程序: ① 实际应用程序，即计算机工作的真实程序。 ② 修正的实际应用程序，即对真实程序进行其些修改构
嵌入式系统的发展历史
嵌入式计算机系统起源于微型机时代，但很快就进入到独立发展的单片机时代。在单片机时代，嵌入式系统以器件形态迅速进入到传统电子技术领域中，以电子技术应用工程师为主体，实现传统电子系统的智能化，而计算机专业队伍并没有真正进入单片机应用领域。因此，电子技术应用工程师以自己习惯性的电子技术应用模式，从事单片机的应用开发。这种应用模式最重要的特点是：软、硬件的底层性和随意性；对象系统专业技术的密切相关性；缺少计算机工程设计方法。
(2)现代计算机技术的两大分支
由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。
通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。而嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。
早期，人们勉为其难地将通用计算机系统进行改装，在大型设备中实现嵌入式应用。然而，对于众多的对象系统（如家用电器、仪器仪表、工控单元……），无法嵌入通用计算机系统，况且嵌入式系统与通用计算机系统的技术发展方向完全不同，因此，必须独立地发展通用计算机系统与嵌入式计算机系统，这就形成了现代计算机技术发展的两大分支。
如果说微型机的出现，使计算机进入到现代计算机发展阶段，那么嵌入式计算机系统的诞生，则标志了计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代，从而导致20世纪末，计算机的高速发展时期。
(3) 两大分支发展的里程碑事件
通用计算机系统与嵌入式计算机系统的专业化分工发展，导致20世纪末、21世纪初，计算机技术的飞速发展。计算机专业领域集中精力发展通用计算机系统的软、硬件技术，不必兼顾嵌入式应用要求，通用微处理器迅速从286、386、486到奔腾系列；操作系统则迅速扩张计算机基于高速海量的数据文件处理能力
计算机网络知识
ADSL
ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Loop）非对称数字用 户回路 特点：能在现有的铜双绞普通电话线上提供高达8Mb/s的 高速下载速率和1Mb/s的上行速率，而其传输距离为3km到 5km。 优势在于可以不需要重新布线，它充分利用现有的电话线 网络 它的速度是普通Modem拨号速度所不能及的，就连最新的 ISDN一线通的传输率也约只有它的百分之一。
调制解调器
能实现调制与解调制的设备称为调制解调器（Modem）。 它的一种外观如图10.7所示。
图 10.7 调 制 解 调 器
Modem是调制器Modulator和解调器Demodulator合而 为一的硬件产品英文缩写。Modem的主要作用是：公用电 话网是现存的且廉价的通信线路，但它传递的是语音信号， 语音信号是一个随时间变化的模拟量，计算机所处理的数 字信号是无法直接把它作为载体传播出去的。于是利用调 制解调技术，将信号发送端计算机的数字信号“调制”为 适合电话线上传播的“载波”信号，即按数字信号的规律 去改变正弦状的载波的幅度或相位，具有数字特征的载波 信号
ADSL
ADSL的其他特点还有：
1、上因特网和打电话互不干扰； 2、ADSL在同一线路上分别传送数据和语音信 号，由于它不需拨号，因而它的数据信号并不 通过电话交换机设备，使用ADSL上网不需要缴 付电话费。
通信介质
通信介质
通信系统中连接收发双方的物理链路 通信介质——也称为传输介质或传输媒体 是信息传输的载体
通常是指涉及城市与城市之间、国家与国家之间， 甚至洲与洲之间的地理位置跨度比较大的网络。
广域网
互联网
网络基本概念
计算机网络的拓扑结构
计算机网络的拓扑结构是把网络系统的连接形 式，用相对简单的拓扑图形式画出来。 常见的网络拓扑结构有 总线形拓扑结构 星形拓扑结构 环形拓朴结构
电子计算机与第三次工业革命
电子计算机与第三次工业革命电子计算机的产生与发展，是人类历史上一次更加深刻而伟大的科学技术革命。
它将把人类历史上的工业革命推向以自动化为主要标志的第三次工业革命。
它对人类历史发展的影响是第一次工业革命、第二次工业革命所不能相比的。
目前，它与人类社会已融为一体，并日益广泛而深入地影响着社会生活的方方面面。
电子计算机是现代科学技术的结晶，也是人类社会进步与传统技术发展的必然结果。
1946年的2月14日世界上首台电子计算机诞生了。
电子计算机是人类在20世纪里创造出来的最值得骄傲的工具，就它对社会生产、经济、军事、文化教育和人类生活各方面的影响来说，其意义比任何其他技术都深远得多。
电子计算机是现代科学技术的结晶，又是传统技术高度科学化的产物。
人类制造计算工具和发展计算技术由来已久。
从人类历史发展的角度来看，我们的祖先还处在原始社会时就开始结绳记事，辅助人脑进行记忆和计算；中国古代先贤创造了算盘，可以称得上是世界上最古老的“计算机”，是科学性和实用性的高度统一，极大地方便了人们的生产、生活，直至目前仍有相当广泛的应用。
到了17世纪，由于钟表制造技术与计算工具的结合，在欧洲出现了最早的机械计算器。
1642年，法国数学家帕斯卡尔制成了加法器。
1673年，德国数学家莱布尼兹发明了机械演算机，可以进行四则运算。
1820年法国人托马斯完成了布莱尼兹机的实用机，1821年建厂投产，首批生产了15台，开创了计算机制造业。
早期计算机的最杰出成果，是由英国数学家巴比奇(1792—1871年)设计的差分机和分析机。
他于1822年设计了能进行数学表计算(简单多项式计算)的差分机，计算精度达六位小数，且能根据设计者的安排自动完成整个运算过程，包含着程序设计的萌芽。
计算机的由来与发展
计算机的由来与发展
计算机是一种以按特定方法处理和储存数据的机器，它在完成计算、显示、储存和输入/输出这些基本功能的同时，还具备一定的智能。
计算机的概念可以追溯到公元前2000年，但在这段历史上，它发展到现代的形式有数十年的历史。
许多发明和科学家的不懈努力和创新终于实现了计算机的诞生和发展。
计算机的发展可以大致分为四个阶段：机械时代、电子计算机时代、大规模集成电路时代和微处理器时代。
机械时代是从古埃及算盘开始的，约公元前2000年，古埃及人发明的算盘是当时比较先进的计算工具，它可以实现简单的计算功能。
1600年，英国的科学家、数学家胡克发明了被称为“胡克机”的计算机，它可以自动计算加减乘除。
1700多年，英国科学家费马发明了“费马机”，它可以自动计算费马素数。
第二个阶段是电子计算机时代。
在这一阶段，1936年英国科学家阿兰·图灵发明了逻辑机，这也是第一台真正意义上的计算机。
1946年，美国的科学家们发明了ENIAC，它是世界上第一台电子计算机，它可以完成大量的数学运算和处理数据。
信息技术的由来及其发展
人工智能技术广泛应用于智能语音助手、智能客服、自动驾驶等领域， 为人们的生活和工作带来了便利。
Hale Waihona Puke 互联网技术01 02
互联网技术的起源
互联网技术可以追溯到20世纪60年代，当时美国国防部高级研究计划 局（ARPA）开始研究一种分散式的网络系统，以应对核战争导致的通 信中断。
互联网技术的发展
技术创新的挑战与对策
技术创新的挑战
随着信息技术的不断发展，技术创新 的速度也不断加快。为了应对这一挑 战，需要不断更新和升级技术设备、 加强技术研发和创新投入、培养高素 质的技术人才等。
创新驱动发展
创新驱动发展是应对技术创新挑战的 重要对策。政府应加大对科技创新的 支持力度，鼓励企业加强技术研发和 创新投入，同时加强国际合作，推动 全球技术创新的发展。
输标02入题
智能制造的发展经历了从自动化生产线到数字化工厂 再到智能制造系统等阶段，现在正朝着工业4.0方向发 展。
01
03
智能制造的发展也面临着技术研发、设备更新、数据 安全等问题，需要加强技术创新和产业合作。
04
智能制造的优势在于提高了生产过程的可控性和灵活 性，减少了人工干预和生产成本，同时也促进了制造 业的转型升级和创新发展。
信息技术的由来及其发展
• 信息技术的起源 • 信息技术的核心领域 • 信息技术的应用 • 信息技术的未来发展 • 信息技术的挑战与对策
01
信息技术的起源
古代信息传递方式
口头传递
通过语言进行信息交流，是最早的信息传递方 式。
文字传递
古代人们发明了文字，使信息能够记录并长时 间保存。
信号传递
如烽火、鼓声等，用于传递简短、紧急的信息。
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电子计算机是二十世纪最伟大的发明，五十年来，电子计算机的飞速发展改变了人类的的生产方与生活方式，人类已经进入电脑为基础的信息时代，回顾计算机的发展历史，展望信息时代的美好未来，我们对高科技的发展规律会有更清醒的认识。
在冯洛伊曼电脑诞生之前，人类为探索用机器实现自动计算机，甚至模拟部分人脑的功能已经进行几百年甚至两千年的努力。
古希腊的柏拉图（公元前427-347）时代开始，人类已经开始研究思维的模拟实现；
维也特（1540-1630）提出运用符号进行计算；
课卜勒1623年发明了8位计算器；
莱布尼兹（1646）
近几年兴起的神经网络电脑以样本学习改变互联权重与结构，可能是对wilks领导下研制成功了世界上第一台存储程序计算机、EDSAC，这台计算机包括1024字
贮存（录延迟线）和4600字外存
1819，英国科学家，发明家巴贝奇设计“差分机”，并与1822年制造出可动模型。
十九世纪三十年代，世纪了分析机，分析及包括存储和碾磨，就非常类似于今天的
计算机中采用内存和处理器。
他研制的差分机和分析机为现代计算机设计思想的
发展奠定基础。
图灵：1936年，提出著名的“图灵机”设想1950年提出一种用于判定机器是否具有只能的验证方法，即图灵实验，“图灵机”与“冯。
伊诺曼机”齐名，被永远载
入计算机的发展历史中。
物计算机又称仿生计
算机，是以生物芯片取代在
半导体硅片上集成数以万计的晶体管制成的计算机。
主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片。
生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能，其运算速度要比当今最新一代计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，存储信息的空间仅占百亿分之一。
1983年美国公布了研制生物计算机的设想之后，立即激起了发达国家的研制热潮。
当前，美国，日本，德国和俄罗斯的科学家正在积极开发研究。
从1984年开始，日本每年用于研究生物与计算机的科研投资为86亿日元。
目前生物芯片仍处于研制阶段，但在生物元件，特别是生物传感器的研制方面已取得不少实际成果。
这将会促使计算机，电子工程和生物工程这三个学科的专家通力合作，加快研究开发生物芯片。
生物计算机一旦研制成功，可能会在计算机领域内引起一场时代的革命。
生。