计算机的前世今生.ppt

1、,计算机的前世今生,计算机与互联网知识,计算机发展简史 未来的计算机 计算机改变生活,古典计算机器时代,计算设备还不是科学，而是工具。 出现一些具备计算和存储信息能力的设备。 辅助计算的基本手段出现，主要针对的是数字。 主要特点：计算设备作为人脑计算的辅助工具，不具备自动计算能力。,早期的计算机器,早期的计算机器,哈佛大学研制的机电式自动顺序控制计算机MARK I,现代计算机-第一代计算机,主要特点 逻辑元件电子管 主存磁鼓 辅存磁带 软件机器语言、符号语言 应用科学计算 主要成就 数字电子计算机的出现，揭开了人类历史新篇章。 1946年6月，冯诺依曼提出了“存储程序”的概念以及计算机组成和框

2、架，奠定了现代计算机的基础。,阿塔纳索夫及ABC计算机,冯诺伊曼及冯诺伊曼结构,电子管计算机,1946年世界上第一台电子计算机 ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer，注意ENIAC并不是基于“存储程序”工作的计算机！）在美国宾夕法尼亚大学研制成功。,5000次加法/秒 体重30吨 占地170m2 18800只电子管 1500个继电器 功率150KW,第二代电子计算机,主要特点 逻辑元件 晶体管 主存 磁芯 辅存 磁盘 软件 高级程序设计语言、操作系统 应用 除科学计算外，已应用于数据处理、过程控制 主要成就 首次将晶体管用于计算机

3、，使计算机缩小了体积，减低了功耗，提高了速度和可靠性。 发明了高级语言。 首次提出了计算机的兼容问题，包括硬件兼容和软件兼容。,晶体管计算机,集成电路计算机,第四代电子计算机,主要特点 逻辑元件 大规模/超大规模集成电路（LSI/VLSI） 主存 LSI/VLSI半导体芯片 辅存 磁盘、光盘 软件 高级程序设计语言、操作系统 应用 科学计算、数据处理、过程控制，并进入以计算机网络为特征的应用时代,各种第四代计算机,我国计算机的发展,1958年研制出第一台电子管计算机 1964年研制出第二代晶体管计算机 1971年研制出第三代集成电路计算机 1977年研制出第一台微机DJS050 1983年研制

4、成功银河亿次机（第四代计算机） 2002年9月联想集团研制成功“深腾1800”计算机，运算速度超过1万亿次/秒 2003年12月，我国自主研发出国内最快、世界第三的10万亿次曙光4000A高性能计算机 2010年，中国国防科大研制的“天河一号”在高性能计算机排行榜上位列第一，曙光公司部署在深圳计算中心的“星云”排行第三；,未来的计算机,巨型化：天文、军事、仿真、科学计算等领域需要进行大量的计算，要求计算机有更高的运算速度、更大的存储量，这就需要研制功能更强的巨型计算机； 专业化：工业计算机、嵌入式设备在工业上和专业领域应用前景广阔，车载电脑、工控计算机、银行系统等； 微型化：专用微型机已经大量

5、应用于仪器、仪表和家用电器中。笔记本电脑已经大量进入办公室和家庭，但是便携性、续航能力仍不够人们全天候使用，应运而生的便携式互联网设备（MID）、智能手机、平板电脑不断涌现，迅速普及； 网络化：移动通信和互联网成为当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务，它们的增长速度都是任何预测家未曾预料到的，所以移动互联网可以预见将会创造怎样的经济神话； 智能化：目前的计算机已能够部分地代替人的脑力劳动，但是人们希望计算机具有更多人的智能，比如：自行思考，智能识别，自动升级等等；,智能手机的代表,操作系统：Android OS v2.2 CPU型号 ：NVIDIA Tegra2 CPU频率：1

6、024MHz 可用空间 16GB 内存 ：1GB ROM+1GB RAM 主屏尺寸： 4.0英寸,下一代计算机,随着计算机技术的发展，它已经成为我们工作上的工具，生活中的控制中心是必然的事情。计算机的未来充满了变数。性能的大幅度提高是不可置疑的，而实现性能的飞跃却有多种途径。不过性能的大幅提升并不是计算机发展的唯一路线，计算机的发展，还应当变得越来越人性化，同时也要注重环保等等。基于集成电路的计算机短期内还不会退出历史舞台。但一些新的计算机正在跃跃欲试地加紧研究，这些计算机是：超导计算机、纳米计算机、光计算机、DNA计算机和量子计算机等。,第五代电子计算机,从20世纪80年代开始，日本、美国、

7、欧洲等发达国家都宣布开始新一代计算机的研究。人们普遍认为新一代计算机应该是智能型的，它能模拟人的智能行为，理解人类自然语言，并继续向着微型化、网络化发展。综合起来大概有以下几个研究方向。 人工智能计算机 巨型计算机 多处理机 激光计算机 超导计算机 生物晶体计算机（DNA计算机） 量子计算,超导计算机,芯片的集成度越高，计算机的体积越小，这样才不致因信号传输而降低整机速度。但这样一来就使机器发热严重。解决问题的出路是研制超导计算机。电流在超导体中流过时，电阻为零，介质不发热。1962年，英国物理学家约瑟夫逊提出了“超导隧道效应”，即由超导体绝缘体超导体组成的器件（约瑟夫逊结），当对其两端加电压

8、时，电子就会像通过隧道一样无阻挡地从绝缘介质穿过，形成微小电流，而该器件两端的压降几乎为零。与传统的半导体计算机相比，使用约瑟夫逊器件的超导计算机的耗电量仅为其几千分之一，而执行一条指令所需的时间却要快100倍。 1999年11月，日本超导技术研究所与企业合作，制作了由1万个约瑟夫逊元件组成的超导集成电路芯片。据悉，该所定于2003年生产这种超导芯片，2010年前后制造出这种超导计算机。,纳米计算机,在纳米尺度下，由于有量子效应，硅微电子芯片便不能工作。其原因是这种芯片的工作，依据的是固体材料的整体特性，即大量电子参与工作时所呈现的统计平均规律。如果在纳米尺度下，利用有限电子运动所表现出来的量

9、子效应，可能就能克服上述困难。可以用不同的原理实现纳米级计算，目前已提出了四种工作机制： （1）电子式纳米计算技术； （2）基于生物化学物质与DNA的纳米计算机； （3）机械式纳米计算机； （4）量子波相干计算。它们有可能发展成为未来纳米计算机技术的基础。,光子计算机,与传统硅芯片计算机不同，光计算机用光束代替电子进行计算和存储：它以不同波长的光代表不同的数据，以大量的透镜、棱镜和反射镜将数据从一个芯片传送到另一个芯片。 研制光计算机的设想早在20世纪50年代后期就已提出。1986年，贝尔实验室的戴维.米勒研制成功小型光开关，为同实验室的艾伦.黄研制光处理器提供了必要的元件。1990年1月，黄

10、的实验室开始用光计算机工作。光计算机有全光学型和光电混合型。上述贝尔实验室的光计算机就采用了混合型结构。 相比之下，全光学型计算机可以达到更高的运算速度。研制光计算机，需要开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学“晶体管”。现有的光学“晶体管”庞大而笨拙，若用它们造成台式计算机将有辆汽车那么大。因此，要想短期内使光学计算机实用化还很困难。,DNA计算机,1994年11月，美国南加州大学的阿德勒曼博士用DNA碱基对序列作为信息编码的载体，在试管内控制酶的作用下，使DNA碱基对序列发生反应，以此实现数据运算。阿德勒曼在科学上公布了DNA计算机的理论，引起了各国学者的广泛关注。 阿德勒曼的计算机的

11、计算与传统的计算机不同，计算不再只是简单的物理性质的加减操作，而又增添了化学性质的切割、复制、粘贴、插入和删除等种种方式。 DNA计算机的最大优点在于其惊人的存储容量和运算速度：1立方厘米的DNA存储的信息比一万亿张光盘存储的还多；十几个小时的DNA计算，就相当于所有电脑问世以来的总运算量。更重要的是，它的能耗非常低，只有电子计算机的一百亿分之一。 与传统的“看得见、摸得着”计算机不同，目前的DNA计算机还是躺在试管里的液体。它离开发、实际应用还有相当的距离，尚有许多现实的技术性问题需要去解决。,量子计算机,量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，利用原子的量子特性进行信息处理。由

12、于原子具有在同一时间处于两个不同位置的奇妙特性，即处于量子位的原子既可以代表0或1，也能同时代表0和1以及0和1之间的中间值，故无论从数据存储还是处理的角度，量子位的能力都是晶体管电子位的两倍。对此，有人曾经作过这样的比喻：假设一只老鼠准备绕过一只猫，根据经典物理学理论，它要么从左边过，要么从右边过，而根据量子理论，它却可以同时从猫的左边和右边绕过 量子计算机在外形上有较大差异，它没有盒式外壳；看起来像是一个被其它物质包围的巨大磁场；它不能利用硬盘实现信息的长期存储；但高效的运算能力使量子计算机具有广阔的应用前景。 如何实现量子计算，方案并不少，问题是在实验上实现对微观量子态的操纵确实太困难了

13、。这些计算机机异常敏感，哪怕是最小的干扰-比如一束从旁边经过的宇宙射线-也会改变机器内计算原子的方向，从而导致错误的结果。目前，量子计算机只能利用大约5个原子做最简单的计算。要想做任何有意义的工作都必须使用数百万个原子,人工智能,人工智能是人造的智能,是计算机科学、逻辑学、认知科学交叉形成的一门科学。其基本目标就是使机器表现出类似人类的智慧,使机器具有类似人类的智能行为,使机器思维(Making Machine“Think”)。智能接口技术是研究如何使人们能够方便自然地与计算机交流。为了实现这一目标，要求计算机能够看懂文字、听懂语言、说话表达，甚至能够进行不同语言之间的翻译，而这些功能的实现又

14、依赖于知识表示方法的研究。,因此，智能接口技术的研究既有巨大的应用价值，又有基础的理论意义。目前，智能接口技术已经取得了显著成果，文字识别、语音识别、语音合成、图像识别、机器翻译以及自然语言理解等技术已经开始实用化。,未来计算机的奇特外观与功能,Rolltop 这款设计出自Orkin设计公司之手，在很多方面都和D-roll有相似之处， 不同时都可以卷成便于携带的筒状。但是和D-roll不同的 是，Rolltop还可以完全 展开铺平当平板电脑用。这个笔记本卷筒带有电源、摄像头、USB端口、麦克和 可抻出的电源线。柔性OLED显示屏、屏幕键盘 和手写板显得功能很丰富。,投影PC 为何非得让键盘和显

15、示屏占用空间呢?有一支不起眼的笔就足够了。研究人 员目前正在研发一款投影仪PC(现在还想不出更好的名称)，能够投射出电脑 的屏幕，并在一块平滑表面上(比如办公桌面)投射出类似触摸屏的虚拟键盘。,D-roll 设计师郝华(译音)颠覆性的设计以轻型的卷轴式彻底取代了传统的蛤壳式折叠设计， 完全卷起来之后就像画家用的画筒。柔性OLED屏幕和弧形键盘不用的时候都可以 卷进筒里，而便携背带上装有很容易使用的USB口。为何不给它换个名叫鹿角虫呢?,柔性显示屏 笔记本、平板电脑，或者电子书很快就会拥有一块柔性显示屏，而不必 再用容易破碎的刚性玻璃屏幕了。Skiff阅读器，一款类似Kindle的设备 可用于阅

16、读报纸和杂志，这可能是全球第一款柔性显示屏设备了。它的 可弯折的“金属箔片”e-paper显示器是去年研制成功的，还有LG Display 和其他一些公司也研制出了相似的单色原型机。据说惠普和亚利桑那州 立大学正在研发一款柔性彩色显示屏。,餐巾纸PC 这款非常古怪的概念笔记本相当吸引人，尽管它看起来非常不切实 际。它的构成如下：几支带短波无线射频的笔，负责与电脑基站(通 常就是餐巾架)连接; 几张“餐巾纸”，实际上就是多触摸的彩色epape r屏幕。一个小组的用户可以坐在一起，每人用一张干净的“餐巾纸” 胡乱写下他们的新想法。思路的确很 棒，可是你们那什么擦嘴呢?,iWeb 2.0 这款未来派

17、概念本是令人惊讶的复古设计。设计师杨永昌(译音)小巧的iWeb 2.0便 携本中有一块可展开成桌面大小的键盘。上网本的微小屏幕(6.5英寸)和硕大的可 折叠键盘相映成趣。那么它的复古表现在哪里呢?其实iWeb就是 IBM最早在上世纪 90年代所尝试过的蝶式键盘的变种。,Siafu Siafu是为视力受损者设计的，和我们所看到的任何一款笔记本电脑都不一样。设计师 Jonathan Lucas甩掉了传统的显示器，采用了一块触觉表面，可将屏幕影像转变成3D 形状。这款概念笔记本还提供语音识别功能，代替了传统的键盘。,月光笔记本 这款富有曲线美的概念本与其说是笔记本，还不如说更像一台一体化桌面机。它配

18、 有两块显示器和时尚的新月主题桌面，月光的做工给人留下了深刻印象。下部的那 块尺寸较小的显示器既可作为一块触摸屏，主屏幕的延伸，也可以作为第二套操作 系统的显示器。设计师Teo Braun还增加了一个感光框，可以在昏暗处发亮，以减少 眼睛的疲劳。,以上内容均摘自,返回,现有的笔记本产品,下面介绍几款现有的，具有代表性和跨时代意义的产品,1.外观精美，色彩丰富（可选6种缤纷色彩；黑色款面板磨砂材质，其余颜色顶盖采用了钢琴漆效果的设计；镶嵌键盘设计） 2.灵便的按钮设计，快速启动娱乐试听功能（关机状态按AV Mode按钮会开启“不进系统多媒体播放功能”） 3.蓝牙的便捷性 4.索尼自带独有的娱乐软

19、件（可以随着心情变化而变化的神奇MusicBox；可以轻松拍电影的Movie Story；可以趣味人脸识别的摄像头功能）,Apple,在笔记本领域没有那一个PC厂商能像苹果笔记本一样特点鲜明、别具一格。苹果的笔记本电脑外观设计极其时尚，简洁，优美。以前的苹果笔记本电脑,只能安装苹果自己的开发的系统MAC OS系统,苹果的开发理念是追求完美，给使用者别具一格的操作体验，这也是苹果被追捧的根本原因。苹果笔记本产品几乎完美，但是价格昂贵，购买者一般都是追求时尚个性的人群。,概念笔记本,1. Canova双屏笔记本 Canova双屏笔记本自然是拥有两个显示屏，而且都是超敏感触摸屏，这种触摸屏使用起来非

20、常容易。除了用于日常处理任务外，Canova双屏笔记本还可让用户像阅读报纸一样浏览自己喜欢的文章。,索尼Vaio Zoom,2. 索尼Vaio Zoom 索尼的这款概念笔记本拥有一个全息玻璃屏幕，键盘则采用平面触摸式设计。开机后，用户可感受全息触摸屏的独特魅力；关机后，屏幕又回到透明状态。,三星DesCom,3. 三星DesCom DesCom基本上是一款二合一式概念笔记本，与电脑桌实现“无缝”结合。 当显示器合上以后，它就是一张桌子，给使用者节省一定的空间，表面上是一个桌子，其实是一个笔记本。,Compenion概念笔记本,6. Compenion概念笔记本 Compenion概念笔记本出自

21、费利克斯施密德伯格（Felix Schmidberger）之手，拥有两个可滑动的有机发光二极管显示屏，必要的时候，其中一个屏幕可充当键盘。,“旅行者”概念笔记本,8.“旅行者”概念笔记本 这是一款专为旅行者设计的概念笔记本。形象地说，它就是一个拥有照片和数据存储功能的GPS导航系统，此外，它还内置地理标记功能，能够为照片添加拍摄地信息。,苹果三角屏概念本,苹果三角屏概念本 苹果三角屏笔记本旨在解决许多传统用户关于屏幕空间的棘手问题。三角屏笔记本左右两边各有一个附加的侧屏用来辅助主屏，因此可将屏幕扩大到21寸。这两个可折叠的侧屏可以为使用者在进行多个工作时提供更多的选择。根据网上的一些信息反馈初步证明，游戏玩家对这一设计无不拍手叫好！,