第2章现代信息技术Word格式文档下载.docx

1、存在两个重大的缺点：一是没有存储器；二是 采用布线连接进行程序的控制1945年，冯诺依曼和他的同事们发表了著名的“存储 程序通用电子计算机方案 EDVAC （Electronic Discrete Variable Automatic Computer）” 奠定了现代电子数字计算机体系结构的基础， 开启了通用电子数字计算机的时代冯诺依曼也因此被称为“计算机之父 ” 冯.诺依曼结构处理器具有以下几个特点：1 ：必须有一个存储器； 2：必须有一个控制器； 3：必 须有一个运算器，用于完成算术运算和逻辑运算； 4：必 须有输入设备和输出设备，用于进行人机通信。 :另外， 程序和数据统一存储并在程序控

2、制下自动工作功能根据冯诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功 能：把需要的程序和数据送至计算机中。必须具有长期记忆程序、 数据、中间结果及最终运算结果 的能力。能够完成各种算术、 逻辑运算和数据传送等数据加工处理 的能力。能够按照要求将处理结果输出给用户。为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部 件， 包括：输入数据和程序的输入设备； 记忆程序和数据的存储器； 完成数据加工处理的运算器； 控制程序执行的控制器； 输出处理结果的输出设备。2.1现代信息技术的发展电子数字计算机的冯诺依曼体系结构2.1.3 描述现代信息技术发展的四大定律摩尔定律 计算机芯片的性能每两年增加一倍，而制造成

3、本也会 相应减少英特尔公司创建人之一摩尔提出 现代信息技术的发展摩尔定律摩尔定律（Moores Law）：微处理器的速度每18个月翻一番。美 国人高登?摩尔提出摩尔定律， 即微处理器的速度每 18个月翻一翻。 这意味着同等价位的微处理器速度会变得越来越快，同等速度的微 处理器会变得越来越便宜。作为迄今为止半导体发展史上意义最深 远的摩尔定律，集成电路数十年的发展历程 , 令人信服地证实了它的 正确性。它并不是严格的物理定律，而是基于一种几乎不可思议的 技术进步现象所做出的总结。 在过去 10年中，摩尔定律所描述的技 术进步不断冲击着计算机工业：晶体管越做越小 , 芯片性能越来越 高，计算能力呈

4、指数增长 , 生产成本和使用费用不断降低。 世界半导 体工业界预测，这种进步至少仍将持续 10到 15年。面对现有的晶 体管模式及技术已经临近极限，借助芯片贝尔定律 如果保持计算能力不变，微处理器的价格和体积每 18 个月减小一半第二定律“贝尔定律” （Bell S Law）:微处理器的价格和体积每 18个月减小一倍两大定律互相补充，前者断定微处理器的速度会每18个月翻一 倍，而后者则认为如果保持计算能力不变，微处理器的价格和体积 每18个月减小一倍，这就意味着同等价位的微处理器的速度会越 变越快，而同等速度的微处理器则会越来越便宜。吉尔德定律1996年，吉尔德预言未来的 25年内: 带宽的增

5、长速度比计算能力，即计算机中央处理器（CPU）的运算能力，增长的速度至少要快3倍 全球主干网的带宽每 6个月增长一倍第三定律：吉尔德定律” （Gilder s Law）:在未来25年，主干 网的带宽每 6个月增长一倍，其增长速度是摩尔定律预测的 CPU 增 长速度的 3 倍。 吉尔德定律是数字时代三大思想家之一的乔治 ?吉 尔德先生提出的，在大学期间，他师从于享利 ?基辛格博士。根据吉 尔德的观点，在可预见的将来，总有一天，人人可以免费上网。他 认为正如 20世纪 70 年代昂贵的晶体管，在现如今变得如此便宜一 样，主干网如今还是稀缺资源的网络带宽 ,有朝一日会变得足够充 裕，那时上网的代价也

6、会大幅下降。随着带宽的增加，将会有更多 的设备以有线或无线的方式上网，这些设备本身并没有什么智能， 但大量这样的“傻瓜”设备通过网络连接在一起时，其威力将会变 得很大，就像利用便宜的晶体管可以制造出价格昂贵的高档电脑一 样，只要将廉价的网络带宽资源充分利用起来，也会给人们带来巨 额的回报，他同时认为，其实从根本上讲，无论何种资源都无法和 人的头脑相比，人类智慧才是未来社会中真正的稀缺资源。梅特卡夫定律网络的价值与网络结点数量的平方成正比 在网络时代，“网以多为贵”，上网的人越多，拥有 用户群体越大，共享程度越高，产生的效益就越多， 网络的价值越能够得到最大程度的体现第四定律：麦特卡尔夫定律（M

7、etcalfe网络的价值同网 络用户数量的平方成正比。也就是说， N 个联结创造出 N*N 的效益。该定律的提出者为以 太网的发明人鲍勃 ?麦特卡尔夫。 举例来说，电话是一个人打给另一 个人，信息是从一个端口到另一个端口，得到的效益是 1，一个电视节目N个人同时收看，信息是从一个端口到 N个端口 ,得到的效 益是N ;而在网上，每一个人都能够连接到 N个人，N个人能看到 N 个人的信息， 所以信息的传送效益是 N 的平方。上网的人数越多， 产生的效益越多。按照摩尔定律和吉尔德定律，未来的计算机成本将会持续回落， 而网络将呈指数级发展;随着网络用户数量迅速膨胀到数以亿计， 网络的价值越发不可估量

8、，这又与麦特卡尔夫定律不谋而合2.2现代信息技术发展的阶段性特征2.2.1 主机阶段 第一代的电子计算机 使用真空电子管和磁鼓储存数据 操作指令为特定任务而编制 不同的机器则有各自不同的机器语言 不仅功能受到限制，而且速度也很慢世 界 上 第 一 台 电 子 计 算 机 其 实 是 ABC（Atanasoff-Berry Computer,阿塔纳索夫-贝瑞计算机），ENIAC是第二台。之前很多纪录声称第一台电子计算机叫 ENIAC （电子数字积分 计算机的简称，英文全称为 Electronic Numerical Integrator And Computer）,事实上它是世界上第一台电子多用

9、途计算机， 它于 佃46 年 2月 14日在美国宣告诞生。 承担开发任务的“莫尔小组”由四 位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成。总工 程师埃克特在当时年仅 26岁。ENIAC 长 30.48米,宽 1米,高2.4米,占地面积约 170平方米, 30个操作台,重达 30英吨,耗电量 150 千瓦,造价 48万美元。它 包含了 17,468根真空管 7,200 根水晶二极管, 1,500 个中转, 70,000 个电阻器, 10,000个电容器, 1500个继电器, 6000 多个开关,每秒 执行 5000次加法或 400 次乘法,是继电器计算机的 1000倍、手工 计算的 20

10、 万倍。2.2现代信息技术发展的阶段性特征 第二代的电子计算机 以大量使用晶体管和磁芯存储器为主要特征 印刷电路、打印机、磁带、磁盘、内存储器等开始在 计算机中使用 计算机体积更小、速度更快、功耗更低，而且性能更 稳定 程序语言出现，使用操作系统2.2现代信息技术发展的阶段性特征基尔比发明的世界上第一快集成电路 现代信息技术发展的阶段性特征第三代的电子计算机采用中、小规模集成电路1964年开始出现， 60年代末进入大量生产机种多样化、系列化，外部设备品种繁多，并开始与 通信设备相结合而发展为由多机组成的计算机网 运算速度每秒几百万次，甚至更高 现代信息技术发展的阶段性特征第四代的电子计算机19

11、71年微处理器发明以后，极大规模集成电路和微处 理器被用于计算机之中，成为第四代计算机的主要特 征20世纪70年代中期，小型机（minicomputer）问世,为个人计算机的问世开启了先河 现代信息技术发展的阶段性特征第五代的电子计算机具有人工智能的计算机主要目标包括：知识处理，大规模数据库和知识库处 理，高性能工作站，分布式计算，以及超级计算机 个人计算机（PC）的成功问世，令计算机的发展模式 和发展方向已经发生重大的转变 现代信息技术发展的阶段性特征2.2.2 微机加局域网阶段 世界上第一台微处理器 Intel 4004 现代信息技术发展的阶段性特征第一台供个人使用的个人计算机1974年英

12、特尔公司推出 8080微处理器之后， 1975年就诞生了以该芯片为CPU的“牵牛星（Altair） ”计算 机IBM5150 个人计算机使用 8088微处理器，在微软公司的磁盘操作系统 MS-DOS 上运行佃81年IBM公司推出的IBM5150个人计算机 现代信息技术发展的阶段性特征80286微处理器问世第一种 32位微处理器 80386问世。80486 芯片问世奔腾 4 处理器问世Data point公司于首先推出了 ARC系统，成为全球1982年，1985年，1989年， 2000年， 1977年，第一个商用局域网 1979年，以太网确定为局域网的标准 现代信息技术发展的阶段性特征 2.2

13、.3 互联网阶段（网络计算阶段）ARPANET （ ARPA 网）1969年，由美国国防部研究计划署（ARPA）研发 初衷是在核战争的条件下，保证联网的计算机可以经 由不同的路由继续保持数据通信“互联网之父 ”瑟夫及其研发小组1969年 11 月，美国国防部高级研究计划管理局 （ ARPA 全称： Advanced Research Projects Agency ） 开始建立一个命名为 ARPAnet 的网络， 但是只有 4 个结点， 分布在洛杉矶的加利福尼亚 州大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他州 大学四所大学的 4 台大型计算机。选择这四个结点的一个因素是考 虑到不同类型主机联网的兼容性。对arparnet发展具有重要意义的 是它利用了无限分组交换网与卫星通信网。通过专门的接口信号处 理机（IMP）和专门的通信线路，相互连接把美国的几个军事及研究 用电脑主机联接起来。起初是为了便于这些学校之间互相共享资源 而开发的。 ARPANET 采用了包交换机制。当初， ARPAnet 只联结 4 台主机，从军事要求上是置于美国国防部高级机密的保护之下，从技术上它还不具备向外推广的条件。 最初， ARPAnet 主要是用 于军事研究目的，它主要是基于这样的指导思想：网络必须经受得 住故障的考