中國少年兒童科學(xué)閱讀

前言

　　電子計(jì)算機(jī)無疑是人類文明史上發(fā)展最快、影響最廣、影響力最深遠(yuǎn)的技術(shù)之一。自1946年2月世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)ENIAC問世以來，計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)、規(guī)模、性能都發(fā)生了令人難以置信的變化。單從計(jì)算速度來說，已從每秒5000次運(yùn)算提高到了千萬億次水平。2010年11月，我國的“天河”1號超級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以每秒2．57千萬億次的運(yùn)算速度，獲得了第36屆全球超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜的冠軍?？墒莿傔^半年，2011年6月，日本的超級計(jì)算機(jī)“京”就以每秒8．16千萬億次的運(yùn)算速度擊敗了“天河”1號，在第37屆全球超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜中名列榜首。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度之快可見一斑?！　?0世紀(jì)六七十年代，計(jì)算機(jī)是件稀罕品，是科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究的高級工具?，F(xiàn)在，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為普通的辦公用品，并走入尋常百姓家，極大地改變了人們工作和生活的方式。例如，利用計(jì)算機(jī)查閱資料、收發(fā)郵件、上網(wǎng)聊天和購物等成了人們生活的一部分，有的人通過一臺計(jì)算機(jī)就可以在家里上班。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展應(yīng)用，計(jì)算機(jī)的功能變得越來越強(qiáng)大。例如，通過計(jì)算機(jī)，杭州的學(xué)生可以聽北京的大學(xué)教授講課，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育；寬敞明亮的廠房里，計(jì)算機(jī)控制的各種機(jī)器人相互協(xié)作，有條不紊地裝配著汽車、飛機(jī)；各種高危作業(yè)完全由機(jī)器人代替人去完成；通過計(jì)算機(jī)，醫(yī)生可以進(jìn)行數(shù)字化遠(yuǎn)程虛擬手術(shù)；甚至連駕駛汽車和飛機(jī)的重任，也可以完全交給計(jì)算機(jī)去完成……　　全書分為五大板塊：日新月異的計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)中的科學(xué)、計(jì)算機(jī)與生活、計(jì)算機(jī)與因特網(wǎng)、計(jì)算機(jī)的智能時(shí)代。我們精心選取了計(jì)算機(jī)學(xué)科中的熱點(diǎn)問題，以科學(xué)對話的形式展開，淺顯地講述了計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識，讓讀者初步了解計(jì)算機(jī)的功能、發(fā)展和變化，同時(shí)培養(yǎng)讀者對計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的興趣。　　須德

內(nèi)容概要

　　本書分為五大板塊：日新月異的計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)中的科學(xué)、計(jì)算機(jī)與生活、計(jì)算機(jī)與因特網(wǎng)、計(jì)算機(jī)的智能時(shí)代。
我們精心選取了計(jì)算機(jī)學(xué)科中的熱點(diǎn)問題，《計(jì)算機(jī)》以科學(xué)對話的形式展開，淺顯地講述了計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識，讓讀者初步了解計(jì)算機(jī)的功能、發(fā)展和變化，同時(shí)培養(yǎng)讀者對計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的興趣。

作者簡介

須德
1944年出生于汀蘇常州。1967年畢業(yè)于中國科技大學(xué)。曾任北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所所長，教育部高校計(jì)算機(jī)及應(yīng)用教學(xué)指導(dǎo)組成員，鐵道部計(jì)算機(jī)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員。多次被聘為國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)評審專家?，F(xiàn)任北京交通大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。部級有突出貢獻(xiàn)的中青年專家。1992年起享受國務(wù)院政府特殊津貼。曾獲國家教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
著譯編撰《c#大學(xué)教程》、《操作系統(tǒng)爿題與解答》、《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》、《操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程》、《UNIX應(yīng)用教程》等學(xué)術(shù)作品。著有《未來信息高速公路》、《科海奇觀叢書·數(shù)字時(shí)代》、《科普速遞》等科普作品。

書籍目錄

日新月異的計(jì)算機(jī)
 計(jì)算機(jī)的發(fā)展（一）
 電子管和晶體管
 由面包公司生產(chǎn)的世界上第一臺電
 子計(jì)算機(jī)
 世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)發(fā)明權(quán)
 之爭
 計(jì)算機(jī)的發(fā)展（二）
 無處不在的微處理器
 巨型機(jī)
 超級計(jì)算機(jī)“走鵑”
 超級計(jì)算機(jī)將可模擬人類大腦
 中國計(jì)算機(jī)的發(fā)展
 國產(chǎn)萬億次高性能計(jì)算機(jī)
 “KD一60”
 超級計(jì)算機(jī)“天河”1號
 誰將取代硅
 “芯片”霸主——英特爾公司
 光子計(jì)算機(jī)
 計(jì)算機(jī)的“終結(jié)者”——
 量子計(jì)算機(jī)
 納米計(jì)算機(jī)
計(jì)算機(jī)中的科學(xué)
 計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制
 無處不在的比特
 800多年前“電腦編碼”探秘
 計(jì)算機(jī)的語言
 計(jì)算機(jī)程序
 FoRTRAN語言的發(fā)明者——
 約翰·巴克斯
 計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)
 操作系統(tǒng)的發(fā)展
 嵌入式操作系統(tǒng)
 計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度
 計(jì)算機(jī)的并行技術(shù)
 我國高性能計(jì)算機(jī)研制和應(yīng)用的
 功臣——金怡濂
 計(jì)算機(jī)中信息的存儲(chǔ)和處理
 形形色色的“記憶”商品
 移動(dòng)存儲(chǔ)家族的新成員——優(yōu)盤
 計(jì)算機(jī)模式識別
 模式識別的廣泛應(yīng)用
 27年的“死案”水落石出
 指紋識別
 交互式人機(jī)用戶界面
 “界面”的故事
 蓋茨、喬布斯和圖形界面
 人機(jī)交互的重要工具——鼠標(biāo)
 鼠標(biāo)的終結(jié)者來了嗎
 盲人的好幫手——振動(dòng)的鼠標(biāo)
 圖像數(shù)據(jù)的壓縮
 什么叫像素
 幾種常用的圖像數(shù)據(jù)壓縮格式
 計(jì)算機(jī)病毒
 魔高一尺，道高一丈
 惡意病毒的“四大家族”
 “黑客"的真面目
 好黑客荷蘭德
 中國黑客
 計(jì)算機(jī)防火墻
 計(jì)算機(jī)防火墻的功能
 特洛伊城墻和計(jì)算機(jī)防火墻
計(jì)算機(jī)與生活
 給計(jì)算機(jī)信息加密
 古代的加密技術(shù)
 古代的“符”與現(xiàn)代的“公共密鑰”
 數(shù)字簽名
 計(jì)算機(jī)信息隱藏技術(shù)
 古老的隱寫術(shù)
 未來的信息隱藏技術(shù)
 利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)抓捕罪犯
 服務(wù)器
 關(guān)系數(shù)據(jù)庫之父——
 埃德加·科德
 利用計(jì)算機(jī)制作動(dòng)畫
 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的歷史
 從“計(jì)算機(jī)動(dòng)畫”到“4D電影”
 虛擬可視人體
 數(shù)字化遠(yuǎn)程虛擬手術(shù)
 我國的虛擬可視人體研究
 “虛擬人”的三個(gè)階段
 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
 虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)明人
 虛擬故宮
 知識全面的“專家系統(tǒng)"
 人工智能的開拓者——
 費(fèi)根鮑姆
 海灣戰(zhàn)爭和專家系統(tǒng)
 多媒體計(jì)算機(jī)
 多媒體數(shù)字博物館
 電子報(bào)刊
 電子郵件的收發(fā)
 @是怎么來的
 什么是電子郵件地址
 我國的第一封電子郵件
 最早利用電子郵件賺錢的人
 安全的電子郵件
 電子貨幣
 怎樣將銀行搬上網(wǎng)
 電子貨幣放在哪里
 計(jì)算機(jī)界的最高獎(jiǎng)——圖靈獎(jiǎng)
 圖靈機(jī)
 圖靈的“紙上弈棋機(jī)”
計(jì)算機(jī)與因特網(wǎng)
 因特網(wǎng)的由來
 中央控制式網(wǎng)絡(luò)和分布式網(wǎng)絡(luò)
 因特網(wǎng)在中國
 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的身份證——
 IP地址
 網(wǎng)絡(luò)中的規(guī)則——IP協(xié)議
 未來的lP地址夠用嗎
 不斷更換IP地址。讓黑客成
 “睜眼瞎”
 因特網(wǎng)中的域名
 網(wǎng)絡(luò)中的翻譯員——
 域名解析器
 因特網(wǎng)中的兩種計(jì)算機(jī)——
 客戶機(jī)和服務(wù)器
 萬維網(wǎng)
 是誰締造了全世界鏈接點(diǎn)
 信息高速公路
 網(wǎng)絡(luò)的第三次浪潮
 中國的織女星網(wǎng)格
 下一代互聯(lián)網(wǎng)
 走進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代
 “云計(jì)算”時(shí)代
 公共云和私有云
 云計(jì)算時(shí)代的幾個(gè)預(yù)測
計(jì)算機(jī)的智能時(shí)代
 長“耳朵”的計(jì)算機(jī)
 “善解人意”的智能輪椅
 能聽會(huì)說的智能電話簿
 有人情昧的計(jì)算機(jī)
 “情緒汽車”
 表情機(jī)器人——科比安
 “芯片人”的誕生
 “電子人上尉”凱文·沃維克
 “芯片人”是福還是禍
 有關(guān)“芯片人”的參考消息
 走近“數(shù)字地球”
 數(shù)字“生活”
 從“數(shù)字地球”到“數(shù)字環(huán)?！?br /> 計(jì)算機(jī)控制下的模糊家電
 21世紀(jì)家電新寵——智能家電
 電腦與人腦的較量
 “深藍(lán)”背后的華人科學(xué)家
 具有智能的第三代機(jī)器人
 未來機(jī)器人什么都能干

章節(jié)摘錄

　　計(jì)算機(jī)的發(fā)展（一）　　今天，計(jì)算機(jī)（本書所涉及的“計(jì)算機(jī)”為電子計(jì)算機(jī)）已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面，連我們?nèi)粘Ｊ褂玫募矣秒娖鳎耠娨暀C(jī)、洗衣機(jī)、空調(diào)、手機(jī)等，里面都含有微處理器等電子計(jì)算機(jī)技術(shù)?？梢哉f，離開了計(jì)算機(jī)，今天的社會(huì)將陷于癱瘓，交通、通信、水電供應(yīng)將中斷，商店、銀行不能營業(yè)，工廠不能開工，政府機(jī)關(guān)無法處理公務(wù)……可是，從第一臺電子計(jì)算機(jī)誕生之日起到今天各行各業(yè)普遍應(yīng)用，只用了60多年的時(shí)間。這其間，計(jì)算機(jī)差不多每10年升級換代一次，其生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)日新月異，是當(dāng)今世界上任何一個(gè)行業(yè)無法比擬的。　　第二次世界大戰(zhàn)后期，美國賓夕法尼亞大學(xué)摩爾電工學(xué)院為了計(jì)算火炮彈道參數(shù)的緊迫需要，開始研制電子計(jì)算機(jī)。在約翰·莫奇利和約翰·埃克托等人的共同努力下，1946年2月，世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)ENIAC投入運(yùn)行。ENIAC是一個(gè)龐然大物：占地160平方米，有兩層樓高，重30噸，是個(gè)名副其實(shí)的巨無霸；里面有1．7萬多個(gè)電子管、約7萬個(gè)電阻器、1萬個(gè)電容器和6000個(gè)開關(guān)。盡管這臺計(jì)算機(jī)老祖宗每秒只能完成5000次運(yùn)算，但是人工需要7小時(shí)的計(jì)算量ENIAC3秒就能完成。這一性能雖然還不如目前一臺微型計(jì)算機(jī)的幾萬分之一，可是在當(dāng)時(shí)是個(gè)了不起的進(jìn)步。英國無線電工程師協(xié)會(huì)的蒙巴頓將軍把ENIAC的出現(xiàn)譽(yù)為“誕生了一個(gè)電子的大腦”，“電腦”的名稱由此流傳開來。從此，計(jì)算機(jī)進(jìn)入了一個(gè)飛速發(fā)展的嶄新時(shí)代。從這時(shí)起到20世紀(jì)50年代上半葉，是第一代電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展時(shí)期，電子管是當(dāng)時(shí)電子計(jì)算機(jī)的主要元件。用電子管制成的電子計(jì)算機(jī)體積大、耗電多、運(yùn)算速度低（每秒幾千次）、故障率高、造價(jià)高?！　?0世紀(jì)50年代，晶體管的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)日益成熟和普及，為電子計(jì)算機(jī)的小型化提供了條件。1954年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出第一臺晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC。此后，晶體管計(jì)算機(jī)逐漸取代電子管計(jì)算機(jī)。從這時(shí)起到20世紀(jì)60年代上半葉，是第二代電子計(jì)算機(jī)大發(fā)展的時(shí)期。晶體管取代了電子管，使電子計(jì)算機(jī)的體積大大縮小，重量減輕，耗電減少，故障率降低，運(yùn)算速度比第一代計(jì)算機(jī)提高近百倍，達(dá)到每秒幾十萬次?！　‰娮庸芎途w管　　電子管曾是常用的電子元件，在計(jì)算機(jī)中主要起開關(guān)作用。它的形狀有點(diǎn)像燈泡，小的只有拇指大小，大的有杯子那么大。由于體積大，耗電多，發(fā)熱量大，電子管逐漸被晶體管取代，現(xiàn)在已不多見?！　『碗娮庸茴愃疲w管在計(jì)算機(jī)中主要起開關(guān)作用，只不過它是用半導(dǎo)體材料硅或鍺制成的。晶體管的形狀各異，常用的晶體管大的和一元硬幣差不多，小的只有綠豆那么大。計(jì)算機(jī)集成電路中的主要元件也是晶體管，它的體積更小，要用顯微鏡才能看清楚。由于體積小，耗電小，發(fā)熱少，晶體管被廣泛應(yīng)用于各種電路中。由面包公司生產(chǎn)的世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)　　ENIAC雖然以世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)之名被載入史冊，但它僅僅是第一臺采用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字計(jì)算機(jī)，與現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)有較大的差距。它沒有采用二進(jìn)制，而且將計(jì)算機(jī)工作程序指令存放在機(jī)器的外部電路里。因而每進(jìn)行一次運(yùn)算，都必須編制一次程序，還得派幾個(gè)人像電話接線員那樣用幾小時(shí)甚至幾天的時(shí)間把運(yùn)算需要的各個(gè)電路接通，哪怕是進(jìn)行幾分鐘的運(yùn)算，也得這么做，以致效率很低。　　針對ENIAC的問題，1945年3月，計(jì)算機(jī)之父馮·諾伊曼領(lǐng)導(dǎo)的小組發(fā)表了二進(jìn)制的程序儲(chǔ)存式的電子數(shù)字自動(dòng)計(jì)算機(jī)EDVAC方案，不久又提出計(jì)算機(jī)史上著名的“101頁報(bào)告”，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。馮·諾伊曼的計(jì)算機(jī)包括五大部件：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入和輸出裝置。這一結(jié)構(gòu)被稱為“諾伊曼結(jié)構(gòu)”。按這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)統(tǒng)稱為“諾伊曼機(jī)”。諾伊曼結(jié)構(gòu)一直沿用到現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)上。與ENIAC相比，EDVAC的改進(jìn)首先在于以存儲(chǔ)器為計(jì)算機(jī)的中心，將程序和數(shù)據(jù)存進(jìn)存儲(chǔ)器中，通過運(yùn)算器和控制器實(shí)現(xiàn)程序的自動(dòng)運(yùn)行，再也不必每次運(yùn)算都編寫程序和通過人工接通線路了。其次，這種機(jī)器采用二進(jìn)制數(shù)制，充分發(fā)揮了電子器件的工作特點(diǎn)，使結(jié)構(gòu)緊湊且通用化?！　∪欢圃斐龅谝慌_諾伊曼機(jī)的卻不是馮·諾伊曼本人。1946年5月，英國劍橋大學(xué)的莫里斯·威爾克斯獲得了EDVAC計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方案的復(fù)印件，他仔細(xì)研究了EDVAC的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行多項(xiàng)創(chuàng)新后，設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)EDSAC方案。在方案實(shí)施中，威爾克斯資金短缺，他說服了倫敦一家面包公司的老板投資該項(xiàng)目，使計(jì)劃絕處逢生。1949年5月6日，EDSAC首次試運(yùn)行成功，1951年正式投放市場。這件事成了計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一件趣事：第一家生產(chǎn)出商品化計(jì)算機(jī)的廠商竟是面包公司。世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)發(fā)明權(quán)之爭　　世人公認(rèn)：ENIAC是世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)，美國工程師莫奇利和?？送惺荅NIAC的發(fā)明者。但是后來美國有兩家計(jì)算機(jī)公司控告莫奇利和埃克托剽竊了計(jì)算機(jī)先驅(qū)約翰·阿塔納索夫的構(gòu)思和設(shè)計(jì)。美國法院判定那兩家計(jì)算機(jī)公司勝訴。這個(gè)案件曾轟動(dòng)了整個(gè)美國。確實(shí)，阿塔納索夫曾在1941年把自己關(guān)于計(jì)算機(jī)的構(gòu)思和設(shè)計(jì)告訴了莫奇利，莫奇利因此受到啟發(fā)，寫出了論證報(bào)告并設(shè)計(jì)了ENIAC。但有趣的是，社會(huì)輿論并不認(rèn)可法院的判決，現(xiàn)在一提到ENIAC，人們?nèi)匀槐娍谝辉~地說是莫奇利和?？送邪l(fā)明的。　　……

編輯推薦

　　《中國少年兒童科學(xué)閱讀：計(jì)算機(jī)》最新鮮的科學(xué)信息、最先進(jìn)的科技成果，讓你做一個(gè)科學(xué)達(dá)人，十幾位中國知名科普作家、科學(xué)家傾心創(chuàng)作，列入中國科協(xié)繁榮科普創(chuàng)作資助計(jì)劃，中小學(xué)生科普閱讀推薦圖書，中國少年兒童科普精品書系。

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