計算機的過去和未來

的過去和未來計算機與互聯網知識計算機發(fā)展簡史未來的計算機計算機改變生活古典計算機器時代計算設備還不是科學，而是工具。出現一些具備計算和存儲信息能力的設備。輔助計算的基本手段出現，主要針對的是數字。主要特點：計算設備作為人腦計算的輔助工具，不具備自動計算能力。早期的計算機器帕斯卡的加法機萊布尼茲的乘法機

巴貝奇差分機巴貝奇分析機古老的計算工具—算盤早期的計算機器哈佛大學研制的機電式自動順序控制計算機MARKI現代計算機-第一代計算機主要特點邏輯元件——電子管主存——磁鼓輔存——磁帶軟件——機器語言、符號語言應用——科學計算主要成就數字電子計算機的出現，揭開了人類歷史新篇章。1946年6月，馮·諾依曼提出了“存儲程序”的概念以及計算機組成和框架，奠定了現代計算機的基礎。圖靈、圖靈機及圖靈測試圖靈是計算機邏輯的奠基者，許多人工智能的重要方法也源自這位偉大的科學家：24歲，提出圖靈機理論；31歲，參與Colossus（二戰(zhàn)時英國破解德國通信密碼的計算機）的研制；33歲，構思了仿真系統(tǒng)；35歲，提出自動程序設計概念；38歲，設計了“圖靈測試”；在后來還創(chuàng)造了一門新學科——非線性力學；……計算機與人工智能之父，英國數學家、邏輯學家——阿蘭·圖靈（AlanTuring，1912-1954）阿塔納索夫及ABC計算機被“遺忘”的電子計算機之父

——約翰·阿塔納索夫（JohnAtanasoff，1903-1995）存放在衣阿華州立大學的ABC計算機(Atanasoff-BerryComputer)馮·諾伊曼及馮·諾伊曼結構1945年6月30日，馮·諾依曼發(fā)表“101頁報告”——FirstDraftofaReportontheEDVAC；1946年7、8月間，馮·諾依曼又提出了一個更加完善的設計報告“電子計算機邏輯設計初探”（Preliminarydiscussionofthethelogicaldesignofanelectroniccomputinginstrument）?，F代電子計算機之父——馮·諾伊曼這兩篇報告的綜合設計思想，便是著名的“馮·諾依曼結構（vonNeumannArchitecture）”。報告明確指出：采用二進制，不但數據采用二進制，指令也采用二進制；計算機由5部分構成：運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出裝置；程序由指令組成并和數據一起存放在存儲器中，機器按程序指定的邏輯順序，把指令從存儲器中讀出來并逐條執(zhí)行，從而自動完成程序描述的處理工作。(即，“存儲程序”思想)電子管計算機1946年世界上第一臺電子計算機ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，注意ENIAC并不是基于“存儲程序”工作的計算機！）在美國賓夕法尼亞大學研制成功。5000次加法/秒體重30噸占地170m218800只電子管1500個繼電器功率150KW第二代電子計算機主要特點邏輯元件——晶體管主存——磁芯輔存——磁盤軟件——高級程序設計語言、操作系統(tǒng)應用——除科學計算外，已應用于數據處理、過程控制主要成就首次將晶體管用于計算機，使計算機縮小了體積，減低了功耗，提高了速度和可靠性。發(fā)明了高級語言。首次提出了計算機的兼容問題，包括硬件兼容和軟件兼容。晶體管計算機晶體管與電子管的比較：體積比電子管小很多耗電大大降低穩(wěn)定性有很大提高1955年，貝爾實驗室使用800只晶體管組裝了世界上第一臺晶體管計算機TRADIC。(TransistorDigitalComputer)集成電路計算機集成電路與晶體管的比較：1964年4月7日，在IBM公司成立50周年之際，由年僅40歲的吉恩·阿姆達爾(Gene

Amdahl)擔任主設計師，歷時四年研發(fā)的IBM360計算機問世，標志著第三代計算機的全面登場，這也是IBM歷史上最為成功的機型之一。第四代電子計算機主要特點邏輯元件——大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路（LSI/VLSI）主存——LSI/VLSI半導體芯片輔存——磁盤、光盤軟件——高級程序設計語言、操作系統(tǒng)應用——科學計算、數據處理、過程控制，并進入以計算機網絡為特征的應用時代各種第四代計算機我國計算機的發(fā)展1958年研制出第一臺電子管計算機1964年研制出第二代晶體管計算機1971年研制出第三代集成電路計算機1977年研制出第一臺微機DJS0501983年研制成功銀河億次機（第四代計算機）2002年9月聯想集團研制成功“深騰1800”計算機，運算速度超過1萬億次/秒2003年12月，我國自主研發(fā)出國內最快、世界第三的10萬億次曙光4000A高性能計算機

2010年，中國國防科大研制的“天河一號”在高性能計算機排行榜上位列第一，曙光公司部署在深圳計算中心的“星云”排行第三；我國計算機產業(yè)發(fā)展存在的問題自主創(chuàng)新能力不足；核心技術缺失（CPU制造技術，高科技材料技術，操作系統(tǒng)技術，高性能網絡服務器技術）；大規(guī)模軟件幾乎空白；發(fā)展體制存在缺陷；相關法律法規(guī)不夠健全，知識產權保護存在漏洞；未來的計算機巨型化：天文、軍事、仿真、科學計算等領域需要進行大量的計算，要求計算機有更高的運算速度、更大的存儲量，這就需要研制功能更強的巨型計算機；專業(yè)化：工業(yè)計算機、嵌入式設備在工業(yè)上和專業(yè)領域應用前景廣闊，車載電腦、工控計算機、銀行系統(tǒng)等；微型化：專用微型機已經大量應用于儀器、儀表和家用電器中。筆記本電腦已經大量進入辦公室和家庭，但是便攜性、續(xù)航能力仍不夠人們全天候使用，應運而生的便攜式互聯網設備（MID）、智能手機、平板電腦不斷涌現，迅速普及；網絡化：移動通信和互聯網成為當今世界發(fā)展最快、市場潛力最大、前景最誘人的兩大業(yè)務，它們的增長速度都是任何預測家未曾預料到的，所以移動互聯網可以預見將會創(chuàng)造怎樣的經濟神話；智能化：目前的計算機已能夠部分地代替人的腦力勞動，但是人們希望計算機具有更多人的智能，比如：自行思考，智能識別，自動升級等等；智能手機的代表操作系統(tǒng)：AndroidOSv2.2CPU型號：NVIDIATegra2CPU頻率：1024MHz可用空間16GB內存：1GBROM+1GBRAM主屏尺寸：4.0英寸下一代計算機隨著計算機技術的發(fā)展，它已經成為我們工作上的工具，生活中的控制中心是必然的事情。計算機的未來充滿了變數。性能的大幅度提高是不可置疑的，而實現性能的飛躍卻有多種途徑。不過性能的大幅提升并不是計算機發(fā)展的唯一路線，計算機的發(fā)展，還應當變得越來越人性化，同時也要注重環(huán)保等等。

基于集成電路的計算機短期內還不會退出歷史舞臺。但一些新的計算機正在躍躍欲試地加緊研究，這些計算機是：超導計算機、納米計算機、光計算機、DNA計算機和量子計算機等。

摩爾定律微芯片上集成的晶體管數目每18個月翻一番，價格降低一半第五代電子計算機從20世紀80年代開始，日本、美國、歐洲等發(fā)達國家都宣布開始新一代計算機的研究。人們普遍認為新一代計算機應該是智能型的，它能模擬人的智能行為，理解人類自然語言，并繼續(xù)向著微型化、網絡化發(fā)展。綜合起來大概有以下幾個研究方向。人工智能計算機巨型計算機多處理機激光計算機超導計算機生物晶體計算機（DNA計算機）量子計算超導計算機芯片的集成度越高，計算機的體積越小，這樣才不致因信號傳輸而降低整機速度。但這樣一來就使機器發(fā)熱嚴重。解決問題的出路是研制超導計算機。電流在超導體中流過時，電阻為零，介質不發(fā)熱。1962年，英國物理學家約瑟夫遜提出了“超導隧道效應”，即由超導體—絕緣體—超導體組成的器件（約瑟夫遜結），當對其兩端加電壓時，電子就會像通過隧道一樣無阻擋地從絕緣介質穿過，形成微小電流，而該器件兩端的壓降幾乎為零。與傳統(tǒng)的半導體計算機相比，使用約瑟夫遜器件的超導計算機的耗電量僅為其幾千分之一，而執(zhí)行一條指令所需的時間卻要快100倍。1999年11月，日本超導技術研究所與企業(yè)合作，制作了由1萬個約瑟夫遜元件組成的超導集成電路芯片。據悉，該所定于2003年生產這種超導芯片，2010年前后制造出這種超導計算機。納米計算機在納米尺度下，由于有量子效應，硅微電子芯片便不能工作。其原因是這種芯片的工作，依據的是固體材料的整體特性，即大量電子參與工作時所呈現的統(tǒng)計平均規(guī)律。如果在納米尺度下，利用有限電子運動所表現出來的量子效應，可能就能克服上述困難?？梢杂貌煌脑韺崿F納米級計算，目前已提出了四種工作機制：（1）電子式納米計算技術；（2）基于生物化學物質與DNA的納米計算機；（3）機械式納米計算機；（4）量子波相干計算。它們有可能發(fā)展成為未來納米計算機技術的基礎。光子計算機與傳統(tǒng)硅芯片計算機不同，光計算機用光束代替電子進行計算和存儲：它以不同波長的光代表不同的數據，以大量的透鏡、棱鏡和反射鏡將數據從一個芯片傳送到另一個芯片。研制光計算機的設想早在20世紀50年代后期就已提出。1986年，貝爾實驗室的戴維.米勒研制成功小型光開關，為同實驗室的艾倫.黃研制光處理器提供了必要的元件。1990年1月，黃的實驗室開始用光計算機工作。光計算機有全光學型和光電混合型。上述貝爾實驗室的光計算機就采用了混合型結構。相比之下，全光學型計算機可以達到更高的運算速度。研制光計算機，需要開發(fā)出可用一條光束控制另一條光束變化的光學“晶體管”。現有的光學“晶體管”龐大而笨拙，若用它們造成臺式計算機將有輛汽車那么大。因此，要想短期內使光學計算機實用化還很困難。DNA計算機1994年11月，美國南加州大學的阿德勒曼博士用DNA堿基對序列作為信息編碼的載體，在試管內控制酶的作用下，使DNA堿基對序列發(fā)生反應，以此實現數據運算。阿德勒曼在《科學》上公布了DNA計算機的理論，引起了各國學者的廣泛關注。阿德勒曼的計算機的計算與傳統(tǒng)的計算機不同，計算不再只是簡單的物理性質的加減操作，而又增添了化學性質的切割、復制、粘貼、插入和刪除等種種方式。DNA計算機的最大優(yōu)點在于其驚人的存儲容量和運算速度：1立方厘米的DNA存儲的信息比一萬億張光盤存儲的還多；十幾個小時的DNA計算，就相當于所有電腦問世以來的總運算量。更重要的是，它的能耗非常低，只有電子計算機的一百億分之一。與傳統(tǒng)的“看得見、摸得著”計算機不同，目前的DNA計算機還是躺在試管里的液體。它離開發(fā)、實際應用還有相當的距離，尚有許多現實的技術性問題需要去解決。量子計算機量子計算機以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內存，利用原子的量子特性進行信息處理。由于原子具有在同一時間處于兩個不同位置的奇妙特性，即處于量子位的原子既可以代表0或1，也能同時代表0和1以及0和1之間的中間值，故無論從數據存儲還是處理的角度，量子位的能力都是晶體管電子位的兩倍。對此，有人曾經作過這樣的比喻：假設一只老鼠準備繞過一只貓，根據經典物理學理論，它要么從左邊過，要么從右邊過，而根據量子理論，它卻可以同時從貓的左邊和右邊繞過量子計算機在外形上有較大差異，它沒有盒式外殼；看起來像是一個被其它物質包圍的巨大磁場；它不能利用硬盤實現信息的長期存儲；但高效的運算能力使量子計算機具有廣闊的應用前景。如何實現量子計算，方案并不少，問題是在實驗上實現對微觀量子態(tài)的操縱確實太困難了。這些計算機機異常敏感，哪怕是最小的干擾--比如一束從旁邊經過的宇宙射線--也會改變機器內計算原子的方向，從而導致錯誤的結果。目前，量子計算機只能利用大約5個原子做最簡單的計算。要想做任何有意義的工作都必須使用數百萬個原子人工智能人工智能是人造的智能,是計算機科學、邏輯學、認知科學交叉形成的一門科學。其基本目標就是使機器表現出類似人類的智慧,使機器具有類似人類的智能行為,使機器思維(MakingMachine“Think”)。智能接口技術是研究如何使人們能夠方便自然地與計算機交流。為了實現這一目標，要求計算機能夠看懂文字、聽懂語言、說話表達，甚至能夠進行不同語言之間的翻譯，而這些功能的實現又依賴于知識表示方法的研究。因此，智能接口技術的研究既有巨大的應用價值，又有基礎的理論意義。目前，智能接口技術已經取得了顯著成果，文字識別、語音識別、語音合成、圖像識別、機器翻譯以及自然語言理解等技術已經開始實用化。計算機正在改變我們的生活計算機自動控制技術計算機在航空航天方面的應用計算機在軍事上應用廣泛國際互聯網讓人們生活聯系更加緊密眾所周知的……你可能不知道的……汽車碰撞試驗風洞實驗核研究模擬宇宙大爆炸計算材料學網絡有風險，進入需謹慎信息竊取技術嚴重侵害了人們的正常生活網絡電話在提供方便的同時，也隱藏著危險“熊貓燒香”病毒曾猖獗一時計算機十大犯罪案例網絡欺詐網絡犯罪合理利用網絡認識了解網絡，掌握基本的網絡知識，充分利用計算機與互聯網給我們帶來的各方面的便利條件；學會鑒別各種網絡行為，辨別來自各方的信息，謹慎對待網友的各種請求，同時謹慎進行互聯網活動，對自己的言行負責；了解基本的計算機與網絡的防護知識，盡力做好自己的計算機設備以及個人資料不被非法盜用，保護自己的隱私和財產；第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結構和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復習思考題單擊此處輸入你的副標題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內所排送的相當第一級吸氣狀態(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結構分為兩大類：往復式與旋轉式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過?；?葉)片式空壓機可以365天連續(xù)運轉并保證60000小時以上安全運轉的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統(tǒng)：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結構簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經得到壓縮機行業(yè)的關注和公認。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設計，使其成為當今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數—相對容積C、容積系數λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理2）進排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預熱損失用溫度系數λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4）漏泄的影響內漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴密配合。5）氣體流動慣性的影響當吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3.排氣量和輸氣系數理論排氣量Vt----單位時間內活