計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一。在現(xiàn)代生活中，計(jì)算機(jī)無(wú)處不在，計(jì)算機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用已滲透到科學(xué)技術(shù)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活等各個(gè)領(lǐng)域，改變了人們傳統(tǒng)的工作、生活方式。

1.計(jì)算機(jī)的發(fā)展史

2.計(jì)算機(jī)概述

3.計(jì)算機(jī)文化

第2頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在數(shù)的概念出現(xiàn)之后，就開(kāi)始出現(xiàn)了數(shù)的計(jì)算。計(jì)算需要借助一定的工具來(lái)進(jìn)行，人類最初的計(jì)算工具就是人類的雙手，掰指頭算數(shù)就是最早的計(jì)算方法。一個(gè)人天生就有10個(gè)指頭，因此10進(jìn)制就成為人們最熟悉的進(jìn)制計(jì)數(shù)法。1.1.1計(jì)算和計(jì)算裝置的發(fā)展在漫長(zhǎng)的人類進(jìn)化和文明發(fā)展過(guò)程中，人類的大腦逐漸具有了一種特殊的本領(lǐng)，就是把直觀的形象變成抽象的數(shù)字，進(jìn)行抽象思維活動(dòng)。正是由于能夠在“象”和“數(shù)”之間互相轉(zhuǎn)換，人類才真正具備了認(rèn)識(shí)世界的能力。第3頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人類追求的計(jì)算工具

1642加法器帕斯卡1822差分機(jī)巴比奇1946ENIAC電子計(jì)算機(jī)時(shí)代

春秋戰(zhàn)國(guó)算籌第4頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月20世紀(jì)早期電子二極管和三極管在20世紀(jì)頭幾年相繼問(wèn)世。真空電子二極管的發(fā)明使人類打開(kāi)了電子文明的大門，而電子三極管的發(fā)明及其放大原理的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著人類科技史進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代：電子時(shí)代。1904年，英國(guó)人弗萊明發(fā)明真空電子二極管。電子管的誕生，是人類電子文明的起點(diǎn)。1906年，美國(guó)人德弗雷斯特發(fā)明電子三極管，并在研究中發(fā)現(xiàn)，三極管可以通過(guò)級(jí)聯(lián)使放大倍數(shù)大增，這使得三極管的實(shí)用價(jià)值大大提高，從而促成了無(wú)線電通信技術(shù)的迅速發(fā)展。德弗雷斯特因發(fā)明三極管而被稱為“無(wú)線電之父”。最早的電子二極管的形象

一個(gè)早期的電子二極管。由于管內(nèi)存在稀薄的空氣，工作時(shí)發(fā)出藍(lán)色輝光

第5頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月燈絲加熱陰極形成熱發(fā)射,屏極的高電位對(duì)陰極的低電位形成場(chǎng)致發(fā)射.在屏極與陰極間會(huì)形成很大的電流.在距陰極很近的地方設(shè)置了柵極,并加上負(fù)電壓屏極以很小的電壓控制屏流的大小.信號(hào)電壓就加在柵極與陰極之間.所以小的信號(hào)電壓變化就控制了屏流的的大小變化即將小的信號(hào)變成了高電壓大電流的變化,使得信號(hào)得到放大.

第6頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（ENIAC）5000次加法/秒手工計(jì)算的20萬(wàn)倍占地170m218800只電子管體重30噸功率150KW1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)問(wèn)世。ENIAC(electronicnumericalintegratorandcomputer,電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī))第7頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第8頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月香儂(ClaudeShannon)是現(xiàn)代信息論的著名創(chuàng)始人。1938年，香儂在發(fā)表的論文中，明確給出了實(shí)現(xiàn)加減乘除等運(yùn)算的電子電路設(shè)計(jì)方法。阿塔納索夫(VincentAtanasoff)在1939年提出了計(jì)算機(jī)的三條原則：1）以二進(jìn)制的邏輯基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算，以保證精度；2）利用電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制、邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算，以保證計(jì)算速度；3）采用把計(jì)算功能和存儲(chǔ)功能相分離的結(jié)構(gòu)。奠定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要人物和思想第9頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖靈與圖靈機(jī)圖靈(AlanTuring)為紀(jì)念圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)的貢獻(xiàn)，美國(guó)計(jì)算機(jī)博物館于1966年設(shè)立了“圖靈獎(jiǎng)”1936年:計(jì)算機(jī)是使用相應(yīng)的程序來(lái)完成任何設(shè)定好的任務(wù)。圖靈機(jī)是一種思想模型，它由三部分組成：一個(gè)控制器，一條可以無(wú)限延伸的帶子和一個(gè)在帶子上左右移動(dòng)的讀寫頭。第10頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月馮諾依曼(JohnvonNeumann):“現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父”1952EDVAC離散變量自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer1949EDSAC電子儲(chǔ)存程序計(jì)算機(jī)ElectronicDelayStorageAutomaticCalculator莫里斯.威爾克斯馮·諾依曼計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序工作原理計(jì)算機(jī)的兩個(gè)基本能力：一是能夠存儲(chǔ)程序，二是能夠自動(dòng)地執(zhí)行程序。第11頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程電子計(jì)算機(jī)時(shí)代計(jì)算機(jī)發(fā)展至今總體上經(jīng)歷了5次更新?lián)Q代。第1代計(jì)算機(jī)(1946年—1953年)第2代計(jì)算機(jī)(1954年—1964年)第3代計(jì)算機(jī)(1964年—1974年)第4代計(jì)算機(jī)(1974年—)電子管計(jì)算機(jī)晶體管計(jì)算機(jī)集成電路計(jì)算機(jī)大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)，生物計(jì)算機(jī)等未來(lái)計(jì)算機(jī)第12頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第13頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)代年份器件應(yīng)用特點(diǎn)第一代1946～1958年電子管科學(xué)計(jì)算體積龐大、速度低、成本高、可靠性差、內(nèi)存容量小第二代1958～1964年晶體管數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制體積大大減小、速度提高、可靠性和內(nèi)存容量有較大提高第三代1964～1974年中小規(guī)模集成電路文字處理、圖形處理速度、可靠性和內(nèi)存容量都進(jìn)一步提高，外設(shè)種類繁多,價(jià)格低第四代1974～至今大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路社會(huì)各領(lǐng)域速度可靠性和內(nèi)存容量又有了很大提高按制造計(jì)算機(jī)所用的主要元器件將計(jì)算機(jī)分為四代：電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況第14頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個(gè)組成部分。硬件是所有軟件運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)；軟件能充分發(fā)揮硬件的潛能，擴(kuò)充硬件的功能，完成各種系統(tǒng)及應(yīng)用任務(wù)。兩者互相促進(jìn)、相輔相成、缺一不可。在軟件中，最重要的就是操作系統(tǒng)，它是整個(gè)計(jì)算機(jī)的靈魂。(固件閃存)電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)沒(méi)有操作系統(tǒng)，用戶在這些機(jī)器上的操作和編程完全由手工進(jìn)行，以機(jī)器語(yǔ)言(二進(jìn)制代碼)形式編程，采用接插板或開(kāi)關(guān)扳動(dòng)控制計(jì)算機(jī)操作，由氖燈或數(shù)碼顯示運(yùn)行結(jié)果。機(jī)器語(yǔ)言和人們所習(xí)慣的語(yǔ)言差別很大，難學(xué)難記也難于理解，使用極為不便。為了解決這個(gè)問(wèn)題，匯編語(yǔ)言產(chǎn)生了。在匯編系統(tǒng)中，二進(jìn)制的機(jī)器碼被指令助記符代替，程序按固定格式的匯編語(yǔ)言書寫。后來(lái)，一些高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言也陸續(xù)出現(xiàn)，F(xiàn)ORTRAN，ALGOL和COBOI。語(yǔ)言分別于1956年、1958年和1959年設(shè)計(jì)完成并投入使用，進(jìn)一步方便了編程。第15頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個(gè)組成部分。硬件是所有軟件運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)；軟件能充分發(fā)揮硬件的潛能，擴(kuò)充硬件的功能，完成各種系統(tǒng)及應(yīng)用任務(wù)。兩者互相促進(jìn)、相輔相成、缺一不可。監(jiān)控程序?qū)τ脩羲峤坏某绦蜻M(jìn)行管理的程序批處理程序管理用戶提交的其他應(yīng)用程序多道批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)允許多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主存儲(chǔ)器并同時(shí)啟動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)要求對(duì)外部事件的響應(yīng)時(shí)間很短網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)隨著操作系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)和編程語(yǔ)言等系統(tǒng)軟件也在不斷更新第16頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月微型計(jì)算機(jī)CPU發(fā)展1971年1月，世界上第一個(gè)通用微處理器(centralprocessingunit，CPU)芯片Intel4004誕生了。1974年，Intel公司推出了8位微處理器Intel8080,這是第一個(gè)真正實(shí)用的微處理器1978年，Intel公司推出8086／8088微處理器1985年，Intel研制成功了32位微處理器803861999年2月Intel奔騰Ⅲ處理器2005年9月-英特爾推出最后一款單核心Intel.Xeon.處理器2006

年酷睿?2

雙核

E6400

和

T7400

處理器2006年11月，推出面向服務(wù)器、工作站和高端個(gè)人電腦的至強(qiáng)5300和酷睿2四核至尊版系列處理器Intel4004微處理芯片8080微處理芯片Intel8038380486微處理器第17頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第18頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Intel“奔騰(Pentium)”微處理器在1993年3月發(fā)布，隨后陸續(xù)推出了PⅡ，PⅢ，P4，主頻1．4GHz～3．2GHz。IntelPentium處理器系列（P1，P2）IntelPentium處理器系列（P3，P4）PGA封裝是反轉(zhuǎn)芯片針腳柵格陣列第19頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月英特爾大連芯片廠是英特爾在全球第八個(gè)、亞洲第一個(gè)300毫米晶圓廠。英特爾大連芯片廠總使用面積達(dá)16.3萬(wàn)平方米，內(nèi)含1.5萬(wàn)平方米的無(wú)塵室，大連芯片廠預(yù)計(jì)在2010年投產(chǎn)。英特爾正在與大連理工學(xué)院和大連市政府創(chuàng)建大連半導(dǎo)體學(xué)院，將為大連半導(dǎo)體學(xué)院捐贈(zèng)一條用于200毫米晶圓生產(chǎn)的各種先進(jìn)設(shè)備。這一機(jī)構(gòu)將培養(yǎng)出一大批具有先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的半導(dǎo)體人才第20頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算機(jī)：是一種按照事先存儲(chǔ)的程序自動(dòng)，高速度進(jìn)行科學(xué)計(jì)算和信息處理的電子設(shè)備，它不僅具有計(jì)算功能，還具有記憶和邏輯推理功能。1.2計(jì)算機(jī)的概念第21頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.22計(jì)算機(jī)概述按綜合性能指標(biāo)分類巨型機(jī)：速度最快、處理能力最強(qiáng)例如：曙光4000L644GB內(nèi)存，浮點(diǎn)運(yùn)算達(dá)每秒3萬(wàn)億次

大型、通用、較快、較強(qiáng)大型機(jī)：作“客戶機(jī)/服務(wù)器”的服務(wù)器 作“終端/主機(jī)”的主機(jī)

小型機(jī)：規(guī)模小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)試制周期短 工藝先進(jìn)、使用維護(hù)簡(jiǎn)單

工作站：介于PC與小型機(jī)之間

高分辨率、大容量?jī)?nèi)外存，圖形功能較強(qiáng)微型計(jì)算機(jī)：小、巧、輕、使用方便、價(jià)格便宜 中央處理器：一個(gè)芯片單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)分支。第22頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.3

計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)運(yùn)算速度快計(jì)算精度高具有記憶能力具有邏輯判斷能力高度自動(dòng)化與靈活性第23頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域1．科學(xué)計(jì)算

科學(xué)計(jì)算是計(jì)算機(jī)最早的應(yīng)用方面。科學(xué)計(jì)算是指計(jì)算機(jī)用于完成科學(xué)研究和工作技術(shù)中所提出的數(shù)學(xué)問(wèn)題的計(jì)算。這類計(jì)算往往公式復(fù)雜、難度很大，用一般計(jì)算機(jī)工具難于完成。如：天文、地質(zhì)、氣象、航天等涉及的大量計(jì)算2．實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)可以用于科學(xué)技術(shù)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域的過(guò)程控制，用計(jì)算機(jī)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，按最佳值對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制或自動(dòng)調(diào)節(jié)。3．?dāng)?shù)據(jù)處理信息處理主要是指非數(shù)值形式的數(shù)據(jù)處理，包括對(duì)數(shù)據(jù)資料的收集、存儲(chǔ)、加工、分類、排序、檢索和發(fā)布等一系列工作，處理的信息有文字、圖形、聲音、圖像等各種信息。4．計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD、計(jì)算機(jī)輔助制造CAM、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試CAT、計(jì)算機(jī)集成制造CIMS、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）等。第24頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5．辦公自動(dòng)化

1.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域文字處理，論文撰寫。7．計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展將處在不同地域的計(jì)算機(jī)用通信線路連接起來(lái)，配以相應(yīng)的軟件，達(dá)到資源共享的目的。6．人工智能

（AI）人工智能是研究解釋和模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律的學(xué)科，其主要任務(wù)是建立智能信息處理理論，進(jìn)而設(shè)計(jì)可以展現(xiàn)某些近似于人類智能行為的計(jì)算系統(tǒng)研究領(lǐng)域包括知識(shí)工程、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別（PatternRecognition）、自然語(yǔ)言處理、智能機(jī)器人和神經(jīng)計(jì)算，專家系統(tǒng)(Expertsystem），機(jī)器人(Robert)等多個(gè)方面第25頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5．中國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展我國(guó)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始研制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，與國(guó)際計(jì)算機(jī)的發(fā)展類似，國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)的發(fā)展也經(jīng)歷了電子管計(jì)算機(jī)、晶體管計(jì)算機(jī)、集成電路計(jì)算機(jī)的階段。中科院計(jì)算所作為中國(guó)第一個(gè)計(jì)算機(jī)研究所，在中國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史上起到了很大的作用。從早期的中國(guó)第一臺(tái)小型通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)103機(jī)，大型系統(tǒng)104機(jī)、自行設(shè)計(jì)的107機(jī)、第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)109乙機(jī)、109丙機(jī)、自行設(shè)計(jì)的大型系統(tǒng)119機(jī)，到757向量機(jī)、KJ8920等，都是為科學(xué)計(jì)算服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)我國(guó)高性能計(jì)算機(jī)的代表曙光系列曙光一號(hào)SMP系統(tǒng)、曙光1000MPP系統(tǒng)、曙光2000—I、曙光2000—Ⅱ超級(jí)服務(wù)器，到曙光3000系統(tǒng)銀河系列第26頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月曙光3000銀河系列計(jì)算機(jī)銀河I型（左）銀河II型（中）因和III型（右）神威I型計(jì)算機(jī)第27頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月清華大學(xué)自主研發(fā)的32位微處理器THUMP芯片典型工作頻率400MHz，功耗1.17mW/MHz，最高工作頻率可達(dá)500MHz，是目前國(guó)內(nèi)工作頻率最高的微處理器。ＴＨＵＭＰ芯片可以應(yīng)用在數(shù)碼相機(jī)、ＤＶＤ、ＨＤＴＶ高清晰度電視，打印機(jī)、掃描儀，以及掌上電腦、個(gè)人數(shù)字助理、可視電話、3Ｇ手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備產(chǎn)品上。清華已經(jīng)研制出了一種網(wǎng)絡(luò)流量分配器和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，第28頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所自主開(kāi)發(fā)的通用龍芯二號(hào)CPU

.具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的64位高性能通用處理器，龍芯2E的最高頻率達(dá)到1GHZ，采用90納米CMOS工藝，采用90納米設(shè)計(jì)技術(shù)的處理器。晶體管數(shù)量4700萬(wàn)個(gè)，面積35平方毫米,已達(dá)到中等Pentium4水平。

龍芯2E可運(yùn)行64位linux操作系統(tǒng)數(shù)字電視、農(nóng)村信息化、工業(yè)控制等領(lǐng)域應(yīng)用正進(jìn)行龍芯3號(hào)多核處理器的設(shè)計(jì)第29頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)型第一代第二代第三代第四代向量機(jī)大規(guī)模

并行機(jī)機(jī)群美國(guó)194619591964197619901994中國(guó)195819651973198319951998推出時(shí)間

相差年數(shù)1269754第30頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5．中國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展早期的國(guó)產(chǎn)軟件主要用于配套專用系統(tǒng)，銀河一號(hào)巨型機(jī)的操作系統(tǒng)YHOS是中國(guó)研制成功的第一個(gè)巨型機(jī)上的操作系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代，國(guó)產(chǎn)商品化軟件的亮點(diǎn)集中在對(duì)國(guó)外軟件的漢化方面，用于解決漢字的顯示及輸入。第一套中文通用操作系統(tǒng)CCDOS于1983年問(wèn)世，1989年第一套中文字處理系統(tǒng)WPS推向市場(chǎng)。中文排版系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)等行業(yè)應(yīng)用軟件以及游戲軟件等也有較大的市場(chǎng)影響。方正排版系統(tǒng).金碟,用友等財(cái)務(wù)軟件影響較大1999年3月，全球第一套完整的中文Linux發(fā)行版——XteamLinux中文版1．0由沖浪平臺(tái)(中國(guó))軟件技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)成功并正式發(fā)布，受到中國(guó)用戶的廣泛歡迎。中軟總公司于1999年發(fā)布的COSIX64，是我國(guó)第一個(gè)符合國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的64位高端操作系統(tǒng)，可以勝任國(guó)家有關(guān)部門的業(yè)務(wù)應(yīng)用。東大阿爾派的OpenBASE等國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)也具備了一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力第31頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1.3計(jì)算機(jī)的前景及未來(lái)的發(fā)展方向美國(guó)科學(xué)家最近指出，經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)芯片的微型化已接近極限。計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展只能寄希望于全新的技術(shù)過(guò)去30多年來(lái)，半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展基本上遵循穆?tīng)柗▌t，即安裝在硅芯片上的晶體管數(shù)目每隔18個(gè)月就翻一番。芯片體積越來(lái)越小，包含的晶體管數(shù)目越來(lái)越多，蝕刻線寬越來(lái)越小；計(jì)算機(jī)的性能也因而越來(lái)越高，同時(shí)價(jià)格越來(lái)越低。但有人提出，這種發(fā)展趨勢(shì)最多只能再持續(xù)10到15年的時(shí)間。芯片線寬小到一定程度后，線路與線路之間就會(huì)因靠得太近而容易互相干擾。而如果通過(guò)線路的電流微弱到只有幾十個(gè)甚至幾個(gè)電子，信號(hào)的背景噪聲將大到不可忍受。尺寸進(jìn)一步縮小，量子效應(yīng)就會(huì)起作用，使傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)理論完全失效。在這種情況下，科學(xué)家必須使用全新的材料、設(shè)計(jì)方法乃至運(yùn)算理論，使半導(dǎo)體業(yè)和計(jì)算機(jī)業(yè)突破傳統(tǒng)理論的極限，另辟蹊徑尋求出路。第32頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1.3計(jì)算機(jī)的前景及未來(lái)的發(fā)展方向1.RISCRISC是精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)（ReducedInstructionSetComputer）的英文縮寫ＲＩＳＣ系統(tǒng)將指令系統(tǒng)精簡(jiǎn)，使系統(tǒng)簡(jiǎn)單，目的在于減少指令的執(zhí)行時(shí)間，提高計(jì)算機(jī)的處理速度。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)一般都是每次取一條指令，而RISC系統(tǒng)采用多發(fā)射結(jié)構(gòu)，在同一時(shí)間發(fā)射多條指令2.并行處理技術(shù)并行處理技術(shù)也是提高計(jì)算機(jī)處理速度的重要方向，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，一般只有一個(gè)中央處理器，中央處理器中執(zhí)行的也只是一個(gè)程序，程序的執(zhí)行是一條接一條地順序進(jìn)行，通過(guò)處理器反映程序的數(shù)據(jù)也是一個(gè)接一個(gè)的一串，所以叫串行執(zhí)行指令。并行處理技術(shù)可在同一時(shí)間內(nèi)多個(gè)處理器中執(zhí)行多個(gè)相關(guān)的或獨(dú)立的程序。第33頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月什么是雙（四）核處理器？簡(jiǎn)單地說(shuō)就是在一塊CPU基板上集成兩（四）個(gè)處理器核心，并通過(guò)并行總線將各處理器核心連接起來(lái)。IBM在2001年就推出了基于雙核心的POWER4處理器，但此時(shí)雙核心處理器架構(gòu)還都是在高端的RISC領(lǐng)域，第34頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Intel和AMD相繼推出自己的雙核心處理器，原因是原有的普通單核心處理器的頻率難于提升，性能沒(méi)有質(zhì)的飛躍。Intel在發(fā)布3.8GHz的產(chǎn)品以后只得宣布停止4GHz的產(chǎn)品計(jì)劃；而AMD在實(shí)際頻率超過(guò)2GHz以后也無(wú)法大幅度提升，3GHz成為了AMD無(wú)法逾越的一道坎。第35頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在很多實(shí)際的應(yīng)用中，雙核心的表現(xiàn)并不突出，比如在運(yùn)行一些多媒體軟件、游戲和辦公軟件等單線程任務(wù)時(shí)，雖實(shí)際上只有一個(gè)核心在工作，另一個(gè)核心基本處于空閑狀態(tài)。雙核處理器主要針對(duì)是一些需要進(jìn)行圖形、圖象處理的消費(fèi)者比較合適，比如AdobePhotoshop和3DMAX等，第36頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月這些軟件都是多線程程序，而雙核處理器在在執(zhí)行多任務(wù)處理和多線程程序時(shí)，雙核心處理器要比同頻率的單核心處理器的性能要高大約50%-70%，甚至在某些應(yīng)用下性能幾乎能提升100%。第37頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.光子計(jì)算機(jī)1.1.3計(jì)算機(jī)的前景及未來(lái)的發(fā)展方向在光子計(jì)算技術(shù)中，光能夠像電一樣傳送信息，甚至傳送效果更好,它不會(huì)與周圍環(huán)境發(fā)生相互影響，光在長(zhǎng)距離內(nèi)傳輸要比電子信號(hào)快約100倍，光器件的能耗非常低。光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度可能比今天的超級(jí)計(jì)算機(jī)快1000到10000倍。2.生物計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)將具有比電子計(jì)算機(jī)和光學(xué)計(jì)算機(jī)更優(yōu)異的性能。如果技術(shù)進(jìn)步繼續(xù)保持目前的速度，可以想象在一二十年之后，超級(jí)計(jì)算機(jī)將大量涌現(xiàn)。3.量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)利用了量子力學(xué)違反直覺(jué)的法則，它們的潛在運(yùn)算速度將大大快于電子計(jì)算機(jī)。它們速度的提高差不多是沒(méi)有止境的。一臺(tái)具有5000個(gè)左右量子位的量子計(jì)算機(jī)可以在大約30秒內(nèi)解決傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)需要100億年才能解決的素?cái)?shù)問(wèn)題。第38頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.多媒體技術(shù)1.1.3計(jì)算機(jī)的前景及未來(lái)的發(fā)展方向多媒體技術(shù)是進(jìn)一步拓寬計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的新興技術(shù)。它是把文字、數(shù)據(jù)、圖形、圖像和聲音等信息媒體作為一個(gè)集成體有計(jì)算機(jī)來(lái)處理，把計(jì)算機(jī)帶入了一個(gè)聲、文、圖集成的應(yīng)用領(lǐng)域。2.網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多是連成網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所謂網(wǎng)絡(luò)，是指在地理上分散布置的多立計(jì)算機(jī)通過(guò)通信線路互連構(gòu)成的系統(tǒng)。3.智能化計(jì)算機(jī)目前的計(jì)算機(jī)，多數(shù)是馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)，它在認(rèn)字、識(shí)圖、聽(tīng)話及形象思維方面的功能特別差。為了使計(jì)算機(jī)更加人工智能化，科學(xué)家開(kāi)始使計(jì)算機(jī)模擬人類大腦的功能，近年來(lái)，各先進(jìn)國(guó)家注意開(kāi)展人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，向計(jì)算機(jī)的智能化邁出了重要的一步。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：具有自學(xué)功能、具有聯(lián)想儲(chǔ)存功能、具有高速尋找優(yōu)化解的能力。第39頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月它是在一塊芯片上集成（嵌入）了CPU、RAM和ROM存儲(chǔ)器、I／O接口等而構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)。因主要用于工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域，故又稱為微控制器或嵌入式控制器。開(kāi)發(fā)單片機(jī)時(shí)必須借助某些開(kāi)發(fā)工具。這些開(kāi)發(fā)工具通常稱為仿真器或開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。第40頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單片機(jī)開(kāi)發(fā)中用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是:C語(yǔ)言是一種介于高級(jí)語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言之間的適于單片機(jī)開(kāi)發(fā)用的語(yǔ)言。它既有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又易與匯編語(yǔ)言接口。原來(lái)用匯編語(yǔ)言寫的程序現(xiàn)在可以用C語(yǔ)言編寫。只是在體現(xiàn)速度的場(chǎng)合如信息的實(shí)時(shí)處理、實(shí)時(shí)控制，以及和硬件打交道的場(chǎng)合如接口驅(qū)動(dòng)程序，才會(huì)插入?yún)R編語(yǔ)言程序。第41頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4位機(jī):1971年Intel首先推出了4位微處理器芯片4004。8位機(jī):可以一次處理一個(gè)ASCII字符，因而用途十分廣泛。如顯示、終端鍵盤、打印、字處理、工業(yè)控制等。16位機(jī):1978年Intel最先推出16位微處理器32位機(jī):智能機(jī)器人、光盤、激光打印機(jī)、圖像與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理、復(fù)雜實(shí)時(shí)控制、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等領(lǐng)域64位機(jī)在引擎控制、智能機(jī)器人控制、磁盤控制、語(yǔ)音／圖像通信、算法密集的實(shí)時(shí)控制等場(chǎng)合使用第42頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月嵌入式系統(tǒng)設(shè)備：在應(yīng)用數(shù)量上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用計(jì)算機(jī)，小到mp3，PDA、電視機(jī)頂盒，大到網(wǎng)絡(luò)家電，智能家電，汽車電腦、電梯。在工業(yè)領(lǐng)域中的數(shù)控機(jī)床，智能工具，工業(yè)機(jī)器人.廣義上講，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可以稱為嵌入式系統(tǒng)。第43頁(yè)，課件共51頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月狹義上講，那些使用嵌入式微處理器構(gòu)成獨(dú)立系統(tǒng)，具有自己的操作系統(tǒng)并且具有某些特定功能的系統(tǒng)，這里的微處理器專指32位以上的微處理器。第44頁(yè)，