第二章 计算机的发展和应用
2.1 计算机的发展史
1.现代计算机产生的驱动力
(1)需求
(2)电子技术的发展
(3)计算机体系结构技术的发展
2.硬件技术对计算机更新换代的影响
代 | 时间 | 硬件技术 | 速度(次/秒) |
一 | 1946-1957 | 电子管 | 40000 |
二 | 1958-1964 | 晶体管 | 200000 |
三 | 1965-1971 | 中小规模集成电路 | 1000000 |
四 | 1972-1977 | 大规模集成电路 | 10000000 |
五 | 1978-现在 | 超大规模竟成电路 | 100000000 |
3.IAS(先进技术研究所)的逻辑结构
如图所示,是一个以运算器为中心的冯诺依曼结构。
图1 IAS的逻辑结构
3.微型计算机的出现和发展
微型计算机是指使用微处理器,集成了大规模集成电路的面向个人用户的体积小、重量轻、价格低的计算机。微处理器是用一片大规模集成电路组成的处理器,这个处理器集成了运算器和控制器。
4.软件技术的兴起和发展
(1)各种语言
机器语言 面向机器
汇编语言 面向机器
高级语言 面向问题
FORTRAN 科学计算和工程计算
PASCAL 结构化程序设计
C++ 面向对象
Java 适应网络环境
(2)系统软件
语言处理程序:汇编程序、编译程序、解释程序;
操作系统:DOS、UNIX、Linux、Mac OS X、Windows等;
服务性程序:装配、调试、诊断、拍错;
数据库管理系统:数据库和数据库管理软件;
网络软件。
(3)软件发展特点
①开发周期长;
②制作成本昂贵;
③检测软件总产品质量的特殊性。
软件是程序以及开发、使用和维护程序所需要的所有文档。
2.2 计算机的应用
1.科学计算和数据处理;
2.工业控制和实时控制;
3.网络技术:①电子商务②网络教育③敏捷制造等;
4.虚拟现实;
5.办公自动化和管理信息系统;
6.CAD(计算机辅助设计)/CAM(计算机辅助制造)/CIMS(计算机/现代集成制造系统);
7.多媒体技术;
8.人工智能。
2.3 计算机的展望
一、计算机具有类似人脑的一些超级智能功能
要求计算机的速度要足够快。
二、芯片集成度的提高受以下三方面的限制:
(1)芯片集成度受物理极限的制约;
(2)按几何级数递增的制作成本;
(3)芯片的功耗、散热、线延迟等。
三、替代传统的硅芯片
1.光计算机:利用光子取代电子进行运算和存储;
2.DNA生物计算机:通过控制DNA分子间的生化反应;
3.量子计算机:利用原子所具有的量子特性。