计算机发展及应用

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1、1.2 计算机的发展及应用,计算机的特点,计算机的特性： （1）速度快 （2）存储容量大 （3）通用性好 不仅能处理数字和文字，而且能对图像、声音等多种形式的信息进行处理 不仅能进行数学运算，而且能进行逻辑运算 不仅能进行运算，而且具有信息的获取、存储、传输、展现等功能 （4）计算机与计算机具有互连、互通和互操作的能力,过去的计算工具,隨著生產的發展和社會的進步，計算工具的發展過程從簡單到複雜、從低級到高級 計算工具相繼出現了如： 算盤 計算尺 手搖计算器 電動计算器,我国研制第1颗原子弹时使用的飞鱼牌手摇计算机（新华网图片）,Pascals 加法机,1642年，法国数学家B. Pascal用

2、钟表元件制造了一种能够做两个十进制数加减法的机器,巴贝奇的分析机,1821年，英国数学家C. Babbage（1791-1871）设计了差分机，这是第一台可自动进行公式演算的多功能机器，然而，这台计算机在他有生之年始终未能问世,上世纪30年代的机械式计算器,电动式计算器（1930）,手摇式计算器,第1台数字电子计算机诞生,1946年美国宾州大学研制成功第1台数字电子计算机-ENIAC,Photo: van Pelt Library, U Penn.,18 000 电子管,6000 开关 占地面积: 150 m2 重量: 30 吨 功耗: 140 KW 运算速度: 5000 次/s 平均无故障时

3、间 7 min 外部程序控制,3,P.4,第1代数字电子计算机,时间：约1946-1957 使用的元器件：电子管 速度：几十几万次/秒 内存：磁鼓，千字 外设：磁带 机器语言或汇编语言编程,美国于20世纪50年代生产的IBM704型电子管计算机,磁鼓存储器,P.4,4,旋风1号(Whirlwind I) 数字计算机,Whirlwind I数字计算机，当时的售价是1750万美元，美国国防部使用,第2代数字电子计算机,时间：约1957-1964 使用的元器件：晶体管 速度：几十万次/秒， 内存：磁芯，十万字 外设：磁盘 高级语言编程,第2代计算机的内存：磁芯存储器,This is a 50x ph

4、otograph of magnetic core random access memory from a 4 KiB memory plane,上世纪50年代末 安装在美国宇航局的IBM 7090计算机,290万美元。内存容量：128KB；存取周期：2微妙,第3代数字电子计算机,时间：约1965-1973 使用的元器件：中小规模集成电路 速度：几十万次几百万次/秒 内存：半导体存储器 软件：高级语言, OS, DBMS,第3代计算机,1965年IBM推出的System 360大型主机，被美国航天局用于首次载人登月任务,上世纪60年代的 存储容量为5MB的硬盘,（27Kg重）,第4代数字电子计

5、算机,时间：从1974年起 使用的元器件：大规模和超大规模集成电路（VLSI） 速度：几百万次亿次/秒 内存：半导体存储器 软件工程，分布式处理等,第14代计算机的对比,我国第1台数字电子计算机,1956年，华罗庚受命筹建中国科学院计算技术研究所。 1958年中国第一台计算机103型机研制成功，中国科学院计算所与北京有线电厂共同研制。字长31位，内存容量为1024字节，运算速度每秒450次。 1958年8月1日该机可以表演短程序运行，标志着我国第一台电子计算机诞生。该机在738厂开始小量生产，改名为103型计算机(即DJS-1型)，共生产38台,我国第1台大型电子计算机,1959年4月104机

6、完成调试,第一道题目是“五一”节天气预报，9月交付用户使用。无故障稳定运行时间达到2小时 该机有22个机柜，占地200平方米。全机共用4200个电子管，4000个晶体二极管。字长39位，容量4K，每秒运算1万次,我国第一颗原子弹,1964年10月16日下午3时，新疆罗布泊上空，我国第一颗原子弹爆炸成功，成为继美苏英法后第五个拥有核武器的国家。,电子计算机是核计划的关键工具。高等物理的公式计算主要依靠人工使用计算尺和手摇计算机，只有非常复杂的计算才能用到昂贵的电子计算机,前苏联派出大批科学家，在核武器及电子计算机方面提供了技术支持。,我国的第2代电子计算机,1964年我国华北计算所先后研制成功1

7、08乙机(DJS-6)、121机(DJS-21)和320机(DJS-6)，并在738厂等五家工厂生产；哈军工（国防科大前身）研制成功441B全晶体管计算机，小批量生产了40多台。,当时我国研发出的计算机，仅有小批量生产，由国家分配到各个科研院所使用。研发和生产计算机的单位，全部是军工企业。具备极高的保密措施，每一个元件，每一张设计图纸都被严格看管,上世纪70年代 我国的集成电路计算机,DJS-180系列超级小型 计算机,天津DJS130小型机参展“1975年广交会”,计算机的发展大大超出人们预料,由于集成电路技术的发展和微处理器的出现，计算机发展速度之快，大大超出人们的预料： 性能不断提高 体

8、积不断变小 功耗不断降低 价格越来越便宜 软件越来越丰富 使用越来越容易 应用领域越来越普遍 计算机数量不断增加,上述趋势不仅仍在继续，且节奏进一步加快已不再沿用“第x代计算机”的说法。正在研究开发智能化的计算机系统，它以知识处理为核心，可以模拟或部分替代人的智能活动，具有自然的人机通信能力,选讲： 未来可能的新型计算机,目前计算机用的几乎都是半导体集成电路，但现在人们也在努力研究基于其他材料的计算机，如： 量子计算机：基于量子效应开发，利用一种链状分子聚合物的特性来表示开关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算 光学计算机：以光子代替电子，光互连代替导线互连

9、，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。 生物计算机：蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。计算机的转换开关由酶来充当，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。预计1020年后，DNA计算机将进入实用阶段 这些技术现在还都不成熟，与实际应用有很大差距，但可以预计这些技术的发展必将使计算机的前景更加美好,选讲： 光计算机和生物计算机,奥林巴斯光学工业公司开发出的生物计算机,英国女王大学的Anatoly Zayats教授 他是光计算机项目的负责人,计算机与生命科学（1）,21世纪的今天，随着计算机技术的不断发展和创新，计算机对医药信息学和生命科学等领域产生了巨大

10、而深远的影响。因此也应运而生了医学信息学、生物信息学、卫生信息学等相关医学与计算机结合的专业的建立与发展。 计算机在医药卫生领域内有着广泛的应用。在辅助诊断、辅助操作、治疗、教学科研、远程医疗、区域医疗、医学影像诊疗、医学检验、新药开发、医学情报、电子病历、健康档案、循证医学、数字人体三维重构等方面计算机和信息技术都发挥着举足轻重的作用。数字化的诊疗设备，计算机化、网络化、智能化的医疗信息处理方式，数字化医院，都必须以计算机技术作为强大的支撑力量，在医学专家、计算机专家、信息学专家等科学工作者的刻苦钻研下，在以上这些应用领域，我们已经取得了世人瞩目的成果和进展。,计算机与生命科学（2）,计算机

11、在生物医学工程、分子生物学、基因治疗、遗传和发育、基因克隆等方面发挥着巨大的作用。1988年由美国倡导的国际性的“人类基因组计划”是20世纪生命科学领域研究的重大举措。该计划预计在15年内投资30亿美元，目的在于绘制出人类基因图谱，阐明人类染色体上所有基因，从而期待从基因的水平来更加深入的了解生命个体，阐明疾病的发病机制，更加有效的预防和控制疾病。从现代医学角度来讲，人类基因总数约在5万-10万左右，而每个基因又由独特的碱基组成，如此庞大的工程和数据，我们必须借助计算机才能有效的整理、收集、存储、处理、加工、比较、分析并随时调出。美国的约翰斯霍普金斯大学建立了一个完整的计算机网络数据库，用来存

12、储全世界基因研究成果。在“人类基因组计划中”，计算机发挥的不仅仅是存储和记忆功能，更发挥了研究对比、统筹管理、智能分析的功能。 综上所述，计算机技术与生命科学的结合必将随着科学的进步而硕果累累，这些成果必将给人类健康事业带来巨大的改变。,新医改下卫生信息化发展趋势 与计算机新技术,2009年国家新医改方案中明确指示：要大力加强卫生信息化建设。为了有效促进我国医疗信息化的高速发展，虚拟数据中心、云计算、刀片服务器、瘦客户机、智能IC卡、RFID（射频识别）、3G无线网络等大量IT新技术被广泛应用。 在医疗行业改革进程中，需要利用整个医疗卫生资源，更好的发挥医药卫生信息系统的支撑作用。随着新医改的不断推进，医疗信息化建设将迎来一个崭新的发展阶段。,