1、第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，第一節(jié)計(jì)算機(jī)技術(shù)，第二節(jié)激光技術(shù)，第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，第一代電子計(jì)算機(jī)(1946-1957)。在此期間，電子計(jì)算機(jī)使用電子管作為基本的電子元件，這被稱為“電子管時(shí)代”。主存儲器采用延遲線或磁鼓，此時(shí)的編程主要采用機(jī)器語言編程，主要用于數(shù)值計(jì)算。作為代表，1946年，賓夕法尼亞大學(xué)制造了世界上第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，即ENIAC。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)國際商用機(jī)器公司1953年4月7日，國際商用機(jī)器公司翻開了歷史的新篇章。他們邀請了150名美國商業(yè)領(lǐng)袖和科學(xué)領(lǐng)袖參加IBM701的揭幕儀式。原子彈之父奧本海默(Oppenheimer)稱這臺計(jì)算機(jī)“為人類的極端

2、智慧做出了貢獻(xiàn)”。IBM701是第一代電子管計(jì)算機(jī)的標(biāo)志產(chǎn)品。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)從第二代到第四代，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了50多年的發(fā)展。英國科學(xué)家艾倫圖靈建立了圖靈機(jī)的理論模型，發(fā)展了可計(jì)算性理論，奠定了人工智能的基礎(chǔ)。匈牙利裔美國科學(xué)家馮諾依曼建立了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，即馮諾依曼結(jié)構(gòu)。因?yàn)楝F(xiàn)代計(jì)算機(jī)接連經(jīng)歷了幾次重大的技術(shù)革命，留下了清晰的痕跡，人們通過劃分時(shí)代來區(qū)分計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)也在不斷更新。到目前為止，計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了四代，并且正在向第五代過渡。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)第二代計(jì)算機(jī)(1958-1964)，第二代電子計(jì)算機(jī)以

3、晶體管為基本元件，被稱為“晶體管時(shí)代”。主存儲器主要是磁芯存儲器，輔助存儲器開始使用磁盤；軟件開始使用高級編程語言和操作系統(tǒng)。在第八章，計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，晶體管的發(fā)明中，1947年12月23日，貝爾實(shí)驗(yàn)室的兩位科學(xué)家，w .布拉頓和J .巴丁，成功地制造了第一個(gè)晶體管。另一位名叫肖克利的科學(xué)家在晶體管的發(fā)明中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)第三代電子計(jì)算機(jī)(1965-1970)，第三代電子計(jì)算機(jī)以中小型集成電路為基本電子元件，被稱為“集成電路時(shí)代”。隨著外部設(shè)備數(shù)量的增加和操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，計(jì)算機(jī)的主存儲器開始使用更小、更可靠的半導(dǎo)體存儲器代替磁芯存儲器，模型開始多樣化

4、、系統(tǒng)化，提高了計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率，使用更加方便。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，集成電路。1966年，基爾比和諾伊斯被富蘭克林研究所授予百齡壇獎?wù)??；鶢柋缺环Q為“第一個(gè)集成電路的發(fā)明者”，而諾伊斯則被稱為“提出適合工業(yè)生產(chǎn)的集成電路理論的人”。1969年，美國聯(lián)邦法院最終承認(rèn)集成電路為“同時(shí)發(fā)明”。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)IBM 360的第三代里程碑1964年4月7日，在老沃森公司成立50周年之際，IBM以50億元的“大賭注”贏得了360系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。IBM360有6種型號的大、中、小型計(jì)算機(jī)和44種新的配套設(shè)備，從功能較弱的360/51小型計(jì)算機(jī)到功能比51多500倍的360/91大型計(jì)算機(jī)。第

5、八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，以大規(guī)模集成電路為基本電子元件的第四代電子計(jì)算機(jī)(1970年以后)，被稱為“大規(guī)模集成電路時(shí)代”。隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，電子計(jì)算機(jī)的核心部件，如運(yùn)算單元和控制器，都被制造在一個(gè)集成電路塊上。這使得計(jì)算機(jī)變得越來越大和越來越小成為可能，而微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使計(jì)算機(jī)更受歡迎，更深入到社會生活的各個(gè)方面，同時(shí)也為計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了條件。微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的重要事件。第八章：計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)部件：算術(shù)單元，存儲器，控制器，輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。算術(shù)單元、存儲器和控制器統(tǒng)稱為中央處理器或微處理器。特點(diǎn)：1 .運(yùn)行速度快；2.高

6、精度；3.具有記憶和邏輯判斷能力；4.高度自動化。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，個(gè)人計(jì)算機(jī)。1981年8月12日，IBM在紐約宣布了IBM個(gè)人電腦的誕生。個(gè)人電腦以前所未有的廣度和速度向大眾普及。IBM PC主板配備64KB內(nèi)存，有5個(gè)插槽用于添加內(nèi)存或連接其他外部設(shè)備。它還配有一個(gè)顯示器、一個(gè)鍵盤和兩個(gè)軟盤驅(qū)動器。它把一個(gè)大電腦房里的所有設(shè)備都搬到了一張個(gè)人辦公桌上。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)智能化自20世紀(jì)80年代以來，日本、美國和歐洲一直在開發(fā)第五代計(jì)算機(jī)。目前，還沒有達(dá)成一致的結(jié)論，有幾種可能性正在研究中：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)模擬人腦思維，生物計(jì)算機(jī)利用生物工程技術(shù)，蛋白質(zhì)分子作為芯片

7、，光學(xué)計(jì)算機(jī)利用光作為信息載體，通過處理光來完成信息處理。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)。智能計(jì)算機(jī)具有處理各種信息的功能和能力。除了目前處理離散數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)外，第五代計(jì)算機(jī)還可以識別和處理聲音、文字和圖像形式的信息。學(xué)習(xí)、聯(lián)想、推理和解釋問題的能力。有能力理解人們的自然語言。也就是說，只需要用自然語言寫下需要處理或計(jì)算的問題的要求和解釋，這樣計(jì)算機(jī)就可以理解它們的含義，并根據(jù)人們的要求進(jìn)行處理或計(jì)算，而不是像現(xiàn)在這樣用專門的計(jì)算機(jī)語言來描述處理過程和數(shù)據(jù)。對于第五代計(jì)算機(jī)，只需要告訴它“做什么”，而不是“怎么做”。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、TCP/IP協(xié)議萬維網(wǎng)(WWW)中國互聯(lián)網(wǎng)

8、第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)、TCP/IP、1TCP/IP協(xié)議實(shí)際上代表了互聯(lián)網(wǎng)使用的一套協(xié)議，其中最基本、最重要的兩個(gè)協(xié)議是TCP/IP協(xié)議。2個(gè)由TCP/IP協(xié)議支持的服務(wù)(1)文件傳輸協(xié)議(2)電子郵件(3)遠(yuǎn)程登錄遠(yuǎn)程登錄，第8章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，TCP/IP層次結(jié)構(gòu)，第8章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，萬維網(wǎng)，由互聯(lián)網(wǎng)提供。它的設(shè)計(jì)者是瑞士歐洲高能物理實(shí)驗(yàn)室的軟件工程師蒂姆伯納斯李。1989年，伯納斯-李在互聯(lián)網(wǎng)上完善了一種新的圖形屏幕文件設(shè)計(jì)方法，稱為超文本標(biāo)記語言，它可以很容易地將一個(gè)文件中的文本或圖形與其他文件連接起來。只要你用鼠標(biāo)點(diǎn)擊第一個(gè)文件中的一個(gè)段落或一個(gè)圖標(biāo)，互聯(lián)網(wǎng)就可以為

9、用戶提取相關(guān)的文件并顯示在屏幕上。1991年，當(dāng)伯納斯-李在互聯(lián)網(wǎng)上首次亮相萬維網(wǎng)時(shí)，它立即引起了轟動，并獲得了巨大的成功。正如伯納斯-李所說，萬維網(wǎng)的最大貢獻(xiàn)是使互聯(lián)網(wǎng)真正互動。人們可以訪問網(wǎng)站，向網(wǎng)站添加內(nèi)容，編輯網(wǎng)站上的內(nèi)容，甚至在網(wǎng)站上表達(dá)自己的觀點(diǎn)。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)在中國，目前，中國直接接入互聯(lián)網(wǎng)主要包括：(1)中國互聯(lián)網(wǎng)(chinanetwork(2)中國教育研究網(wǎng)；(3)中國科技網(wǎng)(4)中國金橋網(wǎng)(中國gbn)，第8章，計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)，中國互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)示意圖，第8章，計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)。早在1987年，中國科學(xué)院高能物理研究所(簡稱高能研究所)就首次通過低

10、速的X.25專線實(shí)現(xiàn)了國際長途聯(lián)網(wǎng)，并于1988年實(shí)現(xiàn)了與歐洲和北美的電子郵件通信。1993年3月，在電信部門的合作下，開通了北京高能研究所至斯坦福直線加速器中心的高速計(jì)算機(jī)通信線路。1994年5月，高能研究所的計(jì)算機(jī)正式進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)(后來發(fā)展成為中國科技網(wǎng))。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)。與此同時(shí)，以清華大學(xué)為物理中心的中國教育研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(CERNET)于1994年6月正式建立并正式接入互聯(lián)網(wǎng)。1994年9月，中國電信行業(yè)開始進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)，中國互聯(lián)網(wǎng)正式誕生。之后，原電子工業(yè)部下屬的中國金橋信息網(wǎng)也正式開通。隨著中國互聯(lián)網(wǎng)四大力量的崛起和政府部門“三金工程”的建立，互聯(lián)網(wǎng)日益成為中國人民科研工

11、作乃至日常生活的重要組成部分。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，激光的特點(diǎn)，強(qiáng)方向性；高亮度；單色性強(qiáng)；強(qiáng)相干性，第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，光學(xué)基礎(chǔ)知識，光源：發(fā)射光波的物體。(任何發(fā)光物體)。光是一種電磁輻射。根據(jù)不同的能源供應(yīng)方式，光可以分為兩類：光源可以分為兩類。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)在各種波長的電磁波中，可見光可以被人感覺到。單色光：單一頻率的光波稱為單色波。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，光束發(fā)散角=2，探照燈35毫弧度=2，激光10-2毫弧度，激光高方向性，s，r，第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，激光高強(qiáng)度和亮度，普通紅寶石激光器發(fā)出的激光亮度比太陽亮度高8個(gè)數(shù)量級(幾千萬倍目前，它能達(dá)到

12、幾千瓦和幾萬瓦的脈沖激光：毫焦耳、焦耳和幾十焦耳。目前，它可以達(dá)到幾千焦耳和幾萬焦耳的時(shí)間，空間是壓縮的，其功率密度比集中的太陽光高幾十億倍！第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)，激光的顏色極其純凈強(qiáng)單色性，連續(xù)光譜太陽光譜的線性光譜霓虹燈的單色譜線激光，單色性：/氪燈10-6普通氦氖激光器10-12，第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)，單色光，單頻光波稱為單色光。任何光源發(fā)出的光波都有一定的頻率(或波長范圍)，其中對應(yīng)于不同頻率(或波長)的強(qiáng)度是不同的。對應(yīng)于波長的波長范圍越窄，光的單色性越好。譜線寬度：強(qiáng)度通常降低到的兩點(diǎn)之間的波長范圍。譜線寬度是一個(gè)物理量，它標(biāo)志著譜線的單色性。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)

13、激光具有很強(qiáng)的相干性，相干長度：單色性越好，相干長度越長，普通光源可以達(dá)到105公里乘幾厘米。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，激光的出現(xiàn)。1954年，美國物理學(xué)家托馬斯成功研制出一種波長為1.25厘米的氨分子振蕩器受激輻射微波放大器。1958年，馬澤出版了紅外線和光的微波激射。1960年，Meman制造了世界上第一臺激光器。第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，愛因斯坦的受激輻射理論：強(qiáng)調(diào)光的物質(zhì)性；受激輻射的存在和光放大的可能性是從量子的角度預(yù)測的。激光的產(chǎn)生和原理，第8章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，入射光，受激輻射光，原子受激輻射示意圖，第8章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，1在正常情況下，低能級粒子數(shù)大于高能級粒子數(shù)

14、，從而實(shí)現(xiàn)受激輻射條件下粒子數(shù)的反演。光波的受激輻射比微波的受激輻射更難實(shí)現(xiàn)。可見光：400-750納米微波：亞毫米波0.11毫米毫米波110毫米厘米波110厘米分米波0.11米第8章計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)受激輻射理論的意義，對輻射理論的發(fā)展起著非常重要的指導(dǎo)作用。揭示了光能聚集和放大的條件。這為激光的成功發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。第八章，計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)，氨分子脈澤、氨分子源、聚焦裝置和諧振腔的原理圖。1960年，固體Mazer被成功開發(fā)。在第八章，計(jì)算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)中，羅曉提出用光腔代替微波諧振腔。自發(fā)輻射到各個(gè)方向的光子沿著中心軸被激發(fā)和放大，光通過在工作物質(zhì)中的重復(fù)傳播而被放大。激光器由工作物質(zhì)泵輔助源光學(xué)諧振腔，工作物質(zhì)，聚光腔M光學(xué)諧振腔，M，M，第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)，激光結(jié)構(gòu)，工作物質(zhì)泵源諧振腔，第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)，激光類型，激光分類，激發(fā)模式，工作物質(zhì)，工作模式，輸出波長，輸出頻率特性，第八章計(jì)算機(jī)技術(shù)與激光技術(shù)，激光類型，氣體激光器，原子激光器，分子激光器，離子激光器和準(zhǔn)分子激光器。原子激光器：氦-氖激光器是代表。這些激光器大多連續(xù)工作，輸出功率低于100毫瓦，主要用于探測和干涉測量。離子激光器：以氬離子激光器為代表，這種激光器能發(fā)射功率高達(dá)幾十瓦的強(qiáng)連續(xù)功率激光。它是一種重要的可見光激光裝