【基礎(chǔ)練習(xí)】

一.選擇題

1.世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)正式誕生在

A英國(guó) B美國(guó) C法國(guó) D德國(guó)B

2.世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生于

A1945年 B1946年 C1947年 D1948年B

3.促使世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)明的直接原因是

A科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果 B工程建設(shè)計(jì)算的需要

C軍事和戰(zhàn)爭(zhēng)的需要 D航天事業(yè)發(fā)展的需要C

4.國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)問(wèn)世于

A1959年 B1969年 C1979年 D1989年B

5.世界上第一種轉(zhuǎn)基因食品投放市場(chǎng)的時(shí)間、地點(diǎn)是

A1993年日本 B1993年美國(guó)

C1999年德國(guó) D1999年英國(guó)B

6.國(guó)際人類(lèi)基因組計(jì)劃正式啟動(dòng)于

A1990年 B1993年 C1999年 D2000年B

7.我國(guó)參加國(guó)際人類(lèi)基因組的時(shí)間是

A1990年 B1993年 C1999年 D2000年C

8.克隆的意思是

A仿制 B人工誘導(dǎo)的無(wú)性繁殖

C自然條件下的無(wú)性繁殖 D動(dòng)物的無(wú)性繁殖B

9.蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星，創(chuàng)造了宇航事業(yè)偉大開(kāi)端是在

A1945年 B1947年 C1957年 D1961年C

10.人類(lèi)第一個(gè)飛上太空的人是

A蘇聯(lián)宇航員加加林 B美國(guó)航天員阿姆斯特朗

C美國(guó)宇航員奧爾德林 D蘇聯(lián)宇航員列昂諾夫A

11.登月第一人指的是

A加加林 B阿姆斯特朗 C奧爾德林 D列昂諾夫B

12.中國(guó)自行研制的“神州”五號(hào)載人航天飛船成功發(fā)射并返回是在

A20000年 B2001年 C2002年 D2003年D

二.材料解析題

13.閱讀下列材料

材料一：世界航天發(fā)展年鑒

1883年：宇航之父齊奧爾科夫斯基發(fā)表了使用火箭發(fā)射太空船的偉大構(gòu)想.

1926年3月16日：美國(guó)科學(xué)家哥達(dá)德制造的世界第一枚液體燃料火箭試飛成功,飛行時(shí)間2.6秒.

1934年：德國(guó)火箭專(zhuān)家馮.布勞恩把液體燃料火箭A2號(hào)發(fā)射到兩公里的高度.

1942年10月3日：德國(guó)的V2液體燃料火箭在佩內(nèi)明德試驗(yàn)場(chǎng)發(fā)射成功,是世界第一枚導(dǎo)彈的原型.

1957年6月：蘇聯(lián)成功地發(fā)射重80噸,射程達(dá)八千公里,世界第一枚洲際導(dǎo)彈T3號(hào).

1957年10月4日：蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造衛(wèi)星"斯波尼克1號(hào)",標(biāo)致航天時(shí)代的開(kāi)始.

1958年1月31日：美國(guó)成功發(fā)射其第一顆衛(wèi)星"探險(xiǎn)家1號(hào)",發(fā)現(xiàn)了范亞倫輻射帶.

1960年7月29日：美國(guó)太空總署發(fā)布人類(lèi)登陸月球的"阿波羅計(jì)劃".

1961年2月16日：美國(guó)用世界上第一具固體燃料四級(jí)運(yùn)載火箭發(fā)射"探險(xiǎn)家9號(hào)"成功.

1961年4月12日：蘇聯(lián)宇航員加加林駕駛的"東方一號(hào)"發(fā)射成功,環(huán)繞地球一周后安全返回,這是人類(lèi)首次載人航天飛行.

1965年11月26日：法國(guó)第一枚人造衛(wèi)星A-1升空.

1969年1月15日：蘇聯(lián)飛船"聯(lián)盟4號(hào)"和"聯(lián)盟5號(hào)"完成世界上首次載人飛船的相互對(duì)接.

1969年7月16日：美國(guó)用"土星5"運(yùn)載火箭發(fā)射"阿波羅11號(hào)"成功;20日,宇航員阿姆斯特朗成功踏上月球.

1970年2月11日：日本在內(nèi)之浦發(fā)射其第一枚衛(wèi)星"大隅號(hào)"成功.

1970年4月21日：中國(guó)在酒泉用"長(zhǎng)征1號(hào)"將第一顆人造地球衛(wèi)星"東方紅一號(hào)"成功送入太空.

1972年12月7日：美國(guó)"阿波羅17號(hào)"成功登陸月球,這是"阿波羅計(jì)劃"的最后一次任務(wù).

1977年9月5日：美國(guó)發(fā)射了星際探測(cè)飛船"航海家1號(hào)".

1979年12月24日：歐洲空間局從法屬圭亞那,成功發(fā)射了第一枚阿里安運(yùn)載火箭.

1981年4月12日：美國(guó)第一架航天飛機(jī)"哥倫比亞號(hào)"成功發(fā)射,并于14日乎安返回地球.

1999年11月20日：中國(guó)在酒泉發(fā)射成功"神州1號(hào)"無(wú)人飛船,繞地飛行14圈后安全返回.

材料二：載人航天

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>人類(lèi)駕駛和乘坐載人航天器在太空從事各種探測(cè)、試驗(yàn)、研究、軍事和生產(chǎn)的往返飛行活動(dòng)。載人航天的目的在于：突破地球大氣的屏障和克服地球引力，把人類(lèi)活動(dòng)范圍從陸地、海洋和大氣層擴(kuò)展到太空，更廣泛和深入地認(rèn)識(shí)地球及其周?chē)�的環(huán)境，更好地認(rèn)識(shí)整個(gè)宇宙;充分利用太空和載人航天器的特殊環(huán)境從事各種試驗(yàn)和研究活動(dòng)，開(kāi)發(fā)太空及其豐富的資源。載人航天由載人航天系統(tǒng)實(shí)施，載人航天系統(tǒng)由載人航天器、運(yùn)載器、航天器發(fā)射場(chǎng)和回收設(shè)施、航天測(cè)控網(wǎng)等組成，有時(shí)還包括其他地面保障系統(tǒng)(如地面模擬設(shè)備和航天員訓(xùn)練設(shè)施)。

1961年4月12日蘇聯(lián)航天員加加林乘坐“東方”號(hào)飛船繞地球軌道飛行一圈，成為第一個(gè)進(jìn)入太空的人。此后，載人航天大致經(jīng)歷了三個(gè)階段。

①主要解決把人送入地球軌道并安全返回的目的。

在此之前先發(fā)射了不載人飛船和生物衛(wèi)星，用以驗(yàn)證載人航天系統(tǒng)的安全性和可靠性，確保載人航天成功。接著發(fā)射載人飛船 ，航天員在飛行中完成了手控定向、姿態(tài)調(diào)整、觀測(cè)地球和對(duì)地?cái)z影等活動(dòng)，并進(jìn)行了醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等科學(xué)研究和廣泛的技術(shù)試驗(yàn)。第一階段的載人航天證實(shí)了人在過(guò)載、失重、真空和強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境下不僅能夠生存，而且還能有效地工作。

②主要是發(fā)展載人航天的基本技術(shù)，如飛船的軌道機(jī)動(dòng)飛行,兩艘飛船在空間交會(huì)和對(duì)接以及編隊(duì)飛行,考察航天員出艙活動(dòng)的設(shè)備和能力，同時(shí)也進(jìn)行其他科學(xué)研究工作。在這一階段，蘇聯(lián)航天員列昂諾夫和美國(guó)航天員E.H.懷特穿著航天服走出飛船，在太空進(jìn)行了活動(dòng)。1967年1月27日當(dāng)“阿波羅”號(hào)飛船在肯尼迪角進(jìn)行例行試驗(yàn)時(shí)，因突然著火，美國(guó)3名航天員死亡。1967年4月23日蘇聯(lián)的“聯(lián)盟”1號(hào)飛船在返回時(shí)，由于降落傘故障航天員 . .科馬羅夫死亡,這些是載人航天所出現(xiàn)的重大事故。

③發(fā)展實(shí)驗(yàn)性航天站，進(jìn)一步考察人在太空環(huán)境條下長(zhǎng)期生活和工作的能力，利用空間獨(dú)特環(huán)境從事多種學(xué)科研究和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，諸如生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、天文學(xué)、材料和工藝試驗(yàn)和地球資源勘測(cè)以及軍事活動(dòng)等，同時(shí)也為建立實(shí)用航天站積累經(jīng)驗(yàn)。參加這一階段活動(dòng)的有供航天員長(zhǎng)期生活和工作的航天站，有運(yùn)送航天員并能返回地球的載人飛船，也有供應(yīng)航天站燃料和航天員生活必需品的運(yùn)貨飛船，如蘇聯(lián)的“進(jìn)步”號(hào)貨船。

截至1984年4月共有221人次在太空中飛行，在太空連續(xù)生活和工作的最長(zhǎng)時(shí)間是236天22小時(shí)50分鐘。共發(fā)射了87艘載人飛船和9個(gè)航天站。

載人航天器按飛行和工作方式可分為載人飛船、航天站和航天飛機(jī)。載人飛船按乘坐人員多少，又可分為單人式飛船和多人式飛船。按運(yùn)行范圍，可分為衛(wèi)星式載人飛船和登月載人飛船。航天飛機(jī)既可作為載人飛船和航天站進(jìn)行載人航天活動(dòng)，又是一種重復(fù)使用的運(yùn)載器。航天員是載人航天的主角，需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的選拔和專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練。

材料三：載人飛船

能保障航天員在外層空間生活和工作以執(zhí)行航天任務(wù)并返回地面的航天器，又稱(chēng)宇宙飛船。它是運(yùn)行時(shí)間有限，僅能一次使用的返回型載人航天器。載人飛船一般包括衛(wèi)星式載人飛船和登月載人飛船。載人飛船可以獨(dú)立進(jìn)行航天活動(dòng)，也可作為往返于地面和航天站之間的“渡船”，還能與航天站或其他航天器對(duì)接后進(jìn)行聯(lián)合飛行。載人飛船容積較小，受到所載消耗性物資數(shù)量的限制,不具備再補(bǔ)給的能力,而且不能重復(fù)使用。1961年蘇聯(lián)發(fā)射了第一艘東方號(hào)飛船，后來(lái)又發(fā)射了“上升”號(hào)飛船和“聯(lián)盟”號(hào)飛船。與此同期，美國(guó)也相繼研制成功“水星”號(hào)飛船、“雙子星座”號(hào)飛船和“阿波羅”號(hào)飛船等載人飛船。后者是登月載人飛船，把人送上了月球。

載人飛船具有多種用途，主要是：①進(jìn)行近地軌道飛行，試驗(yàn)各種載人航天技術(shù)，如軌道交會(huì)和對(duì)接和航天員在軌道上出艙，進(jìn)入太空活動(dòng)等;②考察軌道上失重和空間輻射等因素對(duì)人體的影響，發(fā)展航天醫(yī)學(xué);③進(jìn)行載人登月飛行;④為航天站接送人員和運(yùn)送物資;⑤進(jìn)行軍事偵察和地球資源勘測(cè);⑥進(jìn)行臨時(shí)性的天文觀測(cè)。

載人飛船一般由乘員返回座艙、軌道艙、服務(wù)艙、對(duì)接艙和應(yīng)急救生裝置等部分組成，登月飛船還具有登月艙。返回座艙是載人飛船的核心艙段，它是飛船上升和返回過(guò)程中航天員乘坐的艙段，也是整個(gè)飛船的控制中心，返回座艙不僅和其他艙段一樣要承受起飛、上升和軌道運(yùn)行階段的各種應(yīng)力和環(huán)境條件，而且還要經(jīng)受再入大氣層和返回地面階段的減速過(guò)載和氣動(dòng)加熱。

軌道艙是航天員在軌道上的工作場(chǎng)所，里面裝有各種實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備。服務(wù)艙通常安裝推進(jìn)系統(tǒng)、電源和氣源等設(shè)備，對(duì)飛船起服務(wù)保障作用。對(duì)接艙是用來(lái)與航天站或其他航天器對(duì)接的艙段。對(duì)接艙除對(duì)接鎖緊機(jī)構(gòu)外，還有氣閘艙，航天員可由此出艙進(jìn)入空間。應(yīng)急救生裝置保障在應(yīng)急情況下，使航天員安全返回地面，或轉(zhuǎn)移到其他航天器上。它也是載人飛船的重要組成部分。1234567下一頁(yè)

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為了保證人員能夠進(jìn)入太空和安全返回地面，載人飛船有以下主要分系統(tǒng)：①結(jié)構(gòu)系統(tǒng);②姿態(tài)控制系統(tǒng);③軌道控制系統(tǒng);④無(wú)線電測(cè)控系統(tǒng);⑤電源系統(tǒng);⑥返回著陸系統(tǒng);⑦生命保障系統(tǒng);⑧儀表照明系統(tǒng);⑨應(yīng)急救生系統(tǒng)。與無(wú)人航天器相比，載人飛船因有人直接參與航天活動(dòng)而在技術(shù)上有一些特殊的問(wèn)題。①環(huán)境控制:乘員生活和工作的艙段在結(jié)構(gòu)上要求嚴(yán)格密封,艙內(nèi)需要采取環(huán)境控制措施。環(huán)境控制的主要作用是調(diào)節(jié)艙內(nèi)和航天服內(nèi)的溫度、濕度和壓力，吸收人體新陳代謝的產(chǎn)物(例如呼出的二氧化碳，代謝作用產(chǎn)生的熱量和水蒸氣等)，控制艙內(nèi)環(huán)境中含有的少量有害物質(zhì)和臭氣，提供航天員所需的氧氣量、通風(fēng)量、用水并處理廢物。②應(yīng)急救生：載人飛船的救生裝置有彈射座椅、救生塔、分離座艙和載人機(jī)動(dòng)裝置等在航天器各個(gè)飛行階段采用各種不同的應(yīng)急救生手段：上升段采用彈射座椅或救生塔;返回段采用彈射座椅或分離座艙;軌道上營(yíng)救時(shí)，由另一載人飛船靠近出故障的飛船，并與之對(duì)接，把乘員營(yíng)救出來(lái)，或航天員乘坐載人機(jī)動(dòng)裝置飛到另一載人飛船上去。③人工控制：由人參與操縱和控制飛船，可提高系統(tǒng)的可靠性，處理預(yù)料不到的應(yīng)急情況，為此載人飛船都設(shè)有手動(dòng)控制裝置。因自動(dòng)系統(tǒng)失靈而靠手動(dòng)方式返回地面已有實(shí)例。此外，為便于航天員工作，載人飛船上還設(shè)有儀表照明、目視觀測(cè)和話音通信等設(shè)備。④安全返回：為確保乘員安全返回，除靠熱防護(hù)層和座艙溫度控制外，載人飛船或返回艙在返回過(guò)程中的制動(dòng)過(guò)載，必須限制在人的耐受范圍內(nèi)，同時(shí)還要求較高的落點(diǎn)精度,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)。⑤高可靠性:為了保證高可靠性，載人飛船的各系統(tǒng)和設(shè)備均要進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，關(guān)鍵部件采用備份系統(tǒng)(雙備份或三備份)，飛船須在嚴(yán)格的環(huán)境條件下進(jìn)行地面測(cè)試和模擬飛行試驗(yàn)，以排除隱患。飛船的設(shè)計(jì)還要保證航天員在必要時(shí)能夠維修和置換有故障的設(shè)備。

閱讀上述三則材料認(rèn)識(shí)宇航有關(guān)知識(shí)。寫(xiě)一篇相關(guān)的知識(shí)性介紹文章，或者相關(guān)的小論文。

13.答案略

【能力測(cè)試】

1.閱讀下列材料：

材料一：人類(lèi)第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生

1946年2月15日，世界上第一臺(tái)通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“埃尼阿克”(ENIAC)宣告研制成功。“埃尼阿克”的成功，是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一座紀(jì)念碑，是人類(lèi)在發(fā)展計(jì)算技術(shù)的歷程中，到達(dá)的一個(gè)新的起點(diǎn)�！鞍Ｄ岚⒖恕庇�(jì)算機(jī)的最初設(shè)計(jì)方案，是由36歲的美國(guó)工程師莫奇利于1943年提出的，計(jì)算機(jī)的主要任務(wù)是分析炮彈軌道。美國(guó)軍械部撥款支持研制工作，并建立一個(gè)專(zhuān)門(mén)研究小組，由莫奇利負(fù)責(zé)�？偣こ處熡赡陜H24歲的埃克特?fù)?dān)任，組員格爾斯坦是位數(shù)學(xué)家，另外還有邏輯學(xué)家勃克斯。“埃尼阿克”共使用了18000個(gè)電子管，另加1500個(gè)繼電器以及其它器件，其總體積約90立方米，重達(dá)30噸，占地170平方米，需要用一間30多米長(zhǎng)的大房間才能存放，是個(gè)地地道道的龐然大物。

這臺(tái)耗電量為140千瓦的計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度為每秒5000次加法，或者400次乘法，比機(jī)械式的繼電器計(jì)算機(jī)快1000倍。當(dāng)“埃尼阿克”公開(kāi)展出時(shí)，一條炮彈的軌道用20秒鐘就算出來(lái)，比炮彈本身的飛行速度還快。埃尼阿克的存儲(chǔ)器是電子裝置，而不是靠轉(zhuǎn)動(dòng)的“鼓”。它能夠在一天內(nèi)完成幾千萬(wàn)次乘法，大約相當(dāng)于一個(gè)人用臺(tái)式計(jì)算機(jī)操作40年的工作量。它是按照十進(jìn)制，而不是按照二進(jìn)制來(lái)操作。但其中也用少量以二進(jìn)制方式工作的電子管，因此機(jī)器在工作中不得不把十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，而在數(shù)據(jù)輸入、輸出時(shí)再變回十進(jìn)制。

“埃尼阿克”最初是為了進(jìn)行彈道計(jì)算而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。但后來(lái)通過(guò)改變插入控制板里接線方式來(lái)解決各種不同的問(wèn)題，而成為一臺(tái)通用機(jī)。它的一種改型機(jī)曾用于氫彈的研制�！鞍Ｄ岚⒖恕背绦虿捎猛獠坎迦胧�，每當(dāng)進(jìn)行軟件中心一項(xiàng)新的計(jì)算時(shí)，都要重新連接線路。有時(shí)幾分鐘或幾十分鐘的計(jì)算，要花幾小時(shí)或1-2天的時(shí)間進(jìn)行線路連接準(zhǔn)備，這是一個(gè)致命的弱點(diǎn)。它的另一個(gè)弱點(diǎn)是存儲(chǔ)量太小。

1996年2月15日，在“埃尼阿克”問(wèn)世50周年之際，美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栐谫e夕法尼亞大學(xué)舉行的隆重紀(jì)念儀式上，再次按動(dòng)了這臺(tái)已沉睡了40年的龐大電子計(jì)算機(jī)的啟動(dòng)電鈕。戈?duì)栐谙虍?dāng)年參加“埃尼阿克”的研制、如今仍健在科學(xué)家發(fā)表講話：“我謹(jǐn)向當(dāng)年研制這臺(tái)計(jì)算機(jī)的先驅(qū)者們表示祝賀�！卑Ｄ岚⒖松系膬膳艧粢詼�(zhǔn)確的節(jié)閃爍到46，標(biāo)志著它于1946年問(wèn)世，然后又閃爍到96，標(biāo)志計(jì)算機(jī)時(shí)代開(kāi)始以來(lái)的50年。

——摘自互聯(lián)網(wǎng)

材料二：第二代電子計(jì)算機(jī)于20世紀(jì)50年代中斯問(wèn)世，以晶體管代替電子管，并增加浮點(diǎn)運(yùn)算

第二代電子計(jì)算機(jī)是用晶體管制造的計(jì)算機(jī)。在20世紀(jì)50年代之前，計(jì)算機(jī)都采用電子管作元件。電子管元件有許多明顯的缺點(diǎn)。例如，在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量太多，可靠性較差，運(yùn)算速度

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不快，價(jià)格昂貴，體積龐大，這些都使計(jì)算機(jī)發(fā)展受到限制。于是，晶體管開(kāi)始被用來(lái)作計(jì)算機(jī)的元件。晶體管不僅能實(shí)現(xiàn)電子管的功能，又具有尺寸小，重量輕，壽命長(zhǎng)，效率高，發(fā)熱少，功耗低等優(yōu)點(diǎn)。使用了晶體管以后，電子線路的結(jié)構(gòu)大大改觀，制造高速電子計(jì)算機(jī)的設(shè)想也就更容易實(shí)現(xiàn)了。

1954年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功第一臺(tái)使用晶體管線路的計(jì)算機(jī)，取名“催迪克”(TRADIC)，裝有800個(gè)晶體管。1955年，美國(guó)在阿塔拉斯洲際導(dǎo)彈上裝備了以晶體管為主要元件的小型計(jì)算機(jī)。10年以后，在美國(guó)生產(chǎn)的同一型號(hào)的導(dǎo)彈中，由于改用集成電路元件，重量只有原來(lái)的1/100，體積與功耗減少到原來(lái)的1/300。

1958年，美國(guó)的IBM公司制成了第一臺(tái)全部使用晶體管的計(jì)算機(jī)RCA501型。由于第二代計(jì)算機(jī)采用晶體管邏輯元件，及快速磁芯存儲(chǔ)器，計(jì)算速度從每秒幾千次提高到幾十萬(wàn)次，主存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)量，從幾千提高到10萬(wàn)以上。1959年，IBM公司又生產(chǎn)出全部晶體管化的電子計(jì)算機(jī)IBM 7090。1958~1964年，晶體管電子計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了大范圍的發(fā)展過(guò)程。從印刷電路板到單元電路和隨機(jī)存儲(chǔ)器，從運(yùn)算理論到程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，不斷的革新使晶體管電子計(jì)算機(jī)日臻完善。1961年，世界上最大的晶體管電子計(jì)算機(jī)ATLAS安裝完畢。1964年，中國(guó)制成了第一臺(tái)全晶體管電子計(jì)算機(jī)441—B型。

第一代電子計(jì)算機(jī)使用的是“定點(diǎn)運(yùn)算制”，參與運(yùn)算的絕對(duì)值必須小于1;而第二代電子計(jì)算機(jī)則增加了浮點(diǎn)運(yùn)算，使數(shù)據(jù)的絕對(duì)值可達(dá)到2的幾十次方或幾百次方，使電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)了一次飛躍。同時(shí)，用晶體管取代了電子管使第二代電子計(jì)算機(jī)的體積大大減小，壽命延長(zhǎng)，價(jià)格降低，為電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

——摘自互聯(lián)網(wǎng)

材料三1964年4月IBM360系統(tǒng)問(wèn)世。它成為使用集成電路的第三代電子計(jì)算機(jī)的著名代表。

第三代電子計(jì)算機(jī)是使用了集成電路的計(jì)算機(jī)。1958年，世界上第一個(gè)集成電路誕生時(shí)，只包括一個(gè)晶體管，兩個(gè)電阻和一個(gè)電阻—電容網(wǎng)絡(luò)。后來(lái)集成電路工藝日趨完善，集成電路所包含的元件數(shù)量以每1~2年翻一番的速度增長(zhǎng)著。發(fā)展到70年代初期，大部分電路元件都已經(jīng)以集成電路的形式出現(xiàn)。甚至，在想法拇指甲那樣大的約1平方厘米的芯片上，就可以集成上百萬(wàn)個(gè)電子元件。因?yàn)樗�看起�?lái)只是一塊小小的硅片，因此人們常把它稱(chēng)為芯片。與晶體管相比，集成電路的體積更小，功耗更低，而可靠性更高，造價(jià)更低廉，因此得到迅速發(fā)展。

1964年4月7日，美國(guó)IBM公司同時(shí)在14個(gè)國(guó)家，全美63個(gè)城市宣告，世界上第一個(gè)采用集成電路的通用計(jì)算機(jī)系列IBM 360系統(tǒng)研制成功，該系列有大，中，小，型計(jì)算機(jī)，共6個(gè)型號(hào)，它兼顧了科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理兩方面的應(yīng)用，各種機(jī)器全都相互兼容，適用于各方面的用戶，具有全方位的特點(diǎn)，正如羅盤(pán)有360度刻度一樣，所以取名為360。它的研制開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)高達(dá)50億美元，是研制第一顆原子彈的曼哈頓計(jì)劃的2.5倍。

IBM 360系統(tǒng)是最早使用集成電路元件的通用計(jì)算機(jī)系列，它開(kāi)創(chuàng)了民用計(jì)算機(jī)使用集成電路的先例，計(jì)算機(jī)從此進(jìn)入了集成電路時(shí)代。IBM 360成為第三代計(jì)算機(jī)的里程碑。

隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的快速發(fā)展，美國(guó)開(kāi)始研究軍用大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。1967年，美國(guó)無(wú)線電有限公司制成了領(lǐng)航用的機(jī)載計(jì)算機(jī)LIMAC，其邏輯部件采用雙極性大規(guī)模集成電路，緩沖存儲(chǔ)器用MOS大規(guī)模集成電路。1969年，美國(guó)自動(dòng)化公司制成計(jì)算機(jī)D—200，采用了MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管大規(guī)模集成電路，中央處理器由24塊大規(guī)模集成電路做成;得克薩斯儀器公司也制成機(jī)載大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。軍用機(jī)載大規(guī)模集成電路試驗(yàn)的成功，為過(guò)渡到民用大規(guī)模集成電路通用機(jī)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。1971年，IBM公司開(kāi)始生產(chǎn)IBM 370系列機(jī)，它采用大規(guī)模集成電路做存儲(chǔ)器，小規(guī)模集成電路做邏輯元件，被稱(chēng)為“第三代半電子計(jì)算機(jī)”，與IBM 360一樣著名。

材料四：使用超大規(guī)模集成電路的第四代計(jì)算機(jī)

進(jìn)入20世紀(jì)60年代后，微電子技術(shù)發(fā)展迅猛。在1967年和1977年，分別出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路，并立即在電子計(jì)算機(jī)上得到了應(yīng)用。由大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路組裝成的計(jì)算機(jī)，就被稱(chēng)為第四代電子計(jì)算機(jī)。

美國(guó)ILLIAC-IV計(jì)算機(jī)，是第一臺(tái)全面使用大規(guī)模集成電路作為邏輯元件和存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)，它標(biāo)志著計(jì)算機(jī)的發(fā)展已到了第四代。1975年，美國(guó)阿姆爾公司研制成470V/6型計(jì)算機(jī)，隨后日本富士通公司生產(chǎn)出M-190機(jī)，是比較有代表性的第四代計(jì)算機(jī)。英國(guó)曼徹斯特大學(xué)1968年開(kāi)始研制第四代機(jī)。1974年研制成功DAP系列機(jī)。1973年，德國(guó)西

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門(mén)子公司，法國(guó)國(guó)際信息公司與荷蘭飛利浦公司聯(lián)合成立了統(tǒng)一數(shù)據(jù)公司，研制出Unidata 7710系列機(jī)。

材料五：第五代電子計(jì)算機(jī)被稱(chēng)為“智能計(jì)算機(jī)”

第五代電子計(jì)算機(jī)是智能電子計(jì)算機(jī)，它是一種有知識(shí)，會(huì)學(xué)習(xí)，能推理的計(jì)算機(jī)，具有能理解自然語(yǔ)言，聲音，文字和圖像的能力，并且具有說(shuō)話的能力，使人機(jī)能夠用自然語(yǔ)言直接對(duì)話，它可以利用已有的和不斷學(xué)習(xí)到的知識(shí)，進(jìn)行思維，聯(lián)想，推理，并得出結(jié)論，能解決復(fù)雜問(wèn)題，具有匯集，記憶，檢索有關(guān)知識(shí)的能力。智能計(jì)算機(jī)突破了傳統(tǒng)的諾伊曼式機(jī)器的概念，舍棄了二進(jìn)制結(jié)構(gòu)，把許多處理機(jī)并聯(lián)起來(lái)，并行處理信息，速度大大提高。它的智能化人機(jī)接口使人們不必編寫(xiě)程序，只需發(fā)出命令或提出要求，電腦就會(huì)完成推理和判斷，并且給出解釋。1988年，世界上召開(kāi)了第五代電腦國(guó)際會(huì)議。1991年，美國(guó)加州理工學(xué)院推出了一種大容量并行處理系統(tǒng)，用528臺(tái)處理器并行進(jìn)行工作，其運(yùn)算速度可達(dá)到每秒320億次浮點(diǎn)運(yùn)算。

材料六：模仿人類(lèi)大腦功能的神經(jīng)計(jì)算機(jī)已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功，它標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入第六代

第六代電子計(jì)算機(jī)是模仿人的大腦判斷能力和適應(yīng)能力，并具有可并行處理多種數(shù)據(jù)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。與以邏輯處理為主的第五代計(jì)算機(jī)不同，它本身可以判斷對(duì)象的性質(zhì)與狀態(tài)，并能采取相應(yīng)的行動(dòng)，而且它可同時(shí)并行處理實(shí)時(shí)變化的大量數(shù)據(jù)，并引出結(jié)論。以往的信息處理系統(tǒng)只能處理?xiàng)l理清晰，經(jīng)絡(luò)分明的數(shù)據(jù)。而人的大腦卻具有能處理支離破碎，含糊不清信息的靈活性，第六代電子計(jì)算機(jī)將類(lèi)似人腦的智慧和靈活性。(圖)電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了第六代，這種發(fā)展可能僅僅是剛起步，前途沒(méi)有止境

人腦有140億神經(jīng)元及10億多神經(jīng)鍵，每個(gè)神經(jīng)元都與數(shù)千個(gè)神經(jīng)元交叉相聯(lián)，它的作用都相當(dāng)于一臺(tái)微型電腦。人腦總體運(yùn)行速度相當(dāng)于每秒1000萬(wàn)億次的電腦功能。用許多微處理機(jī)模仿人腦的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，采用大量的并行分布式網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了神經(jīng)電腦。神經(jīng)電腦除有許多處理器外，還有類(lèi)似神經(jīng)的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)與許多點(diǎn)相連。若把每一步運(yùn)算分配給每臺(tái)微處理器，它們同時(shí)運(yùn)算，其信息處理速度和智能會(huì)大大提高。

神經(jīng)電子計(jì)算機(jī)的信息不是存在存儲(chǔ)器中，而是存儲(chǔ)在神經(jīng)元之間的聯(lián)絡(luò)網(wǎng)中。若有節(jié)點(diǎn)斷裂，電腦仍有重建資料的能力，它還具有聯(lián)想記憶，視覺(jué)和聲音識(shí)別能力。日本科學(xué)家已開(kāi)發(fā)出神經(jīng)電子計(jì)算機(jī)的大規(guī)模集成電路芯片，在1.5厘米正方的硅片上可設(shè)備400個(gè)神經(jīng)元和40000個(gè)神經(jīng)鍵，這種芯片能實(shí)現(xiàn)每秒2億次的運(yùn)算速度。1990年，日本理光公司宣布研制出一種具有學(xué)習(xí)功能的大規(guī)模集成電路“神經(jīng)LST”。這是依照人腦的神經(jīng)細(xì)胞研制成功的一種芯片。它利用生物的神經(jīng)信息傳送方式，在一塊芯片上載有一個(gè)神經(jīng)元，然后把所有芯片連接起來(lái)，形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它處理信息的速度為每秒90億次。富士通研究所開(kāi)發(fā)的神經(jīng)電子計(jì)算機(jī)，每秒更新數(shù)據(jù)速度近千億次。日本電氣公司推出一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聲音識(shí)別系統(tǒng)，能夠識(shí)別出任何人的聲音，正確率達(dá)99.8%。美國(guó)研究出左腦和右腦兩個(gè)神經(jīng)塊連接而成的神經(jīng)電子計(jì)算機(jī)。右腦為經(jīng)驗(yàn)功能部分，有1萬(wàn)多個(gè)神經(jīng)元，適于圖像識(shí)別：左腦為識(shí)別功能部分，含有100萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元，用于存儲(chǔ)單詞和語(yǔ)法規(guī)則。現(xiàn)在，紐約，邁阿密和倫敦的飛機(jī)場(chǎng)已經(jīng)用神經(jīng)電腦來(lái)檢查爆炸物，每小時(shí)可查600—700件行李，檢出率為95%，誤差率為2%。神經(jīng)電子計(jì)算機(jī)將會(huì)廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。它能識(shí)別文字，符號(hào)，圖形，語(yǔ)言以及聲納和雷達(dá)收到的信號(hào)，判讀支票，對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行估計(jì)，分析新產(chǎn)品，進(jìn)行醫(yī)學(xué)診斷，控制智能機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)和飛行器的自動(dòng)駕駛，發(fā)展，識(shí)別軍事目標(biāo)，進(jìn)行智能決策和智能指揮等。

材料七：對(duì)光計(jì)算機(jī)的研制已取得進(jìn)展，它比普通電子計(jì)算機(jī)快1000倍

光計(jì)算機(jī)是利用光作為載體進(jìn)行信息處理的計(jì)算機(jī)。1990年，美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室推出了一臺(tái)由激光器，透鏡，反射鏡等組成的計(jì)算機(jī)。這就是光計(jì)算機(jī)的雛形。隨后，英，法，比，德，意等國(guó)的70多名科學(xué)家研制成功了一臺(tái)光計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算速度比普通的電子計(jì)算機(jī)快1000倍。光計(jì)算機(jī)又叫光腦。電腦是靠電荷在線路中的流動(dòng)來(lái)處理信息的，而光腦則是靠激光束進(jìn)入由反射鏡和透鏡組成的陣列中來(lái)對(duì)信息進(jìn)行處理的。與電腦相似之處是，光腦也靠產(chǎn)生一系列邏輯操作來(lái)處理和解決問(wèn)題。計(jì)算機(jī)的功率取決于其組成部件的運(yùn)行速度和排列密度，光在這兩個(gè)方面都很理想。光子的速度即光速，為每秒30萬(wàn)千米，是宇宙中最快的速度。激光束對(duì)信息的處理速度可達(dá)現(xiàn)有半導(dǎo)體硅器件的1000倍。光子不像電子那樣需要在導(dǎo)線中傳播，即使在光線相交時(shí)，它們之間也不會(huì)相互影響，并且在不滿足干涉的條件下也互不干擾。光束的這種互不干擾的特性，使得光腦能夠在極小的空間內(nèi)開(kāi)辟很多平行的信息通道，密度大得驚人。一塊截面為5分

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硬幣大小的棱鏡，其通過(guò)能力超過(guò)全球現(xiàn)有全部電話電纜的許多倍。貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功的光學(xué)轉(zhuǎn)換器，在字母O中可以裝入2000個(gè)信息通道。因此科學(xué)家們?cè)缇驮O(shè)想使用光子了。

材料八：開(kāi)發(fā)中的DNA電腦

科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，脫氧核糖核酸(DNA)有一種特性，能夠攜帶生物體各種細(xì)胞擁有的大量基因物質(zhì)。數(shù)學(xué)家，生物學(xué)家，化學(xué)家以及計(jì)算機(jī)專(zhuān)家從中得到啟迪，正在合作研制未來(lái)的液體DNA電腦。這種DNA電腦的工作原理是以瞬間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，通過(guò)和酶的相互作用，將反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行分子編碼，對(duì)問(wèn)題以新的DNA編碼形式加以解答。

和普通的電腦相比，DNA電腦的優(yōu)點(diǎn)首先是體積小，但存儲(chǔ)的信息量卻超過(guò)現(xiàn)代世界上所有的電腦。它用于存儲(chǔ)信息的空間僅為普通計(jì)算機(jī)的幾兆分之一。其信息可存儲(chǔ)在數(shù)以兆計(jì)的DNA鏈中，一升的DNA溶液可包含信息量高達(dá)10。其次，這種電腦運(yùn)算速度極快。據(jù)估計(jì)，一臺(tái)DNA電腦只需幾天時(shí)間，就可以完成迄今為止所有計(jì)算機(jī)曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)的運(yùn)算。第三是最大限量的減少能耗，DNA電腦的能耗，僅為普通電腦的十億分之一。1995年，科學(xué)家首次報(bào)道用“編程”DNA鏈解數(shù)學(xué)難題取得突破。

DNA計(jì)算機(jī)的功能之所以強(qiáng)大，就在于每個(gè)鏈本身就是一個(gè)微型處理器�？茖W(xué)家能夠把10億億個(gè)鏈安排在1000克的水里，而每個(gè)鏈各干各的事情。它們各自進(jìn)行計(jì)算。這意味著，DAN計(jì)算機(jī)能同時(shí)“試用”巨大數(shù)量的可能的解決方案。與此形成對(duì)照的是，電子計(jì)算機(jī)對(duì)每個(gè)解決方案必須自始至終進(jìn)行計(jì)算，直到試用下一個(gè)方案為止。

所以，電子計(jì)算機(jī)和DNA計(jì)算機(jī)是截然不同的。電子計(jì)算機(jī)一小時(shí)能進(jìn)行許多次運(yùn)算，但是一次只能進(jìn)行一次運(yùn)算，而DNA計(jì)算機(jī)進(jìn)行一次運(yùn)算需要大約一小時(shí)，但是一次能進(jìn)行10億億次運(yùn)算。

人腦的功能介于兩者之間：一小時(shí)進(jìn)行大約10萬(wàn)次運(yùn)算，一次進(jìn)行大約1萬(wàn)億次運(yùn)算。DNA計(jì)算機(jī)把二進(jìn)制數(shù)翻譯成遺傳密碼的片段，每個(gè)片段就是著名的雙螺旋的一個(gè)鏈。科學(xué)家們希望把一切可能模式的DNA分解出來(lái)，并把它放在試管里。然后，他們將制造互補(bǔ)數(shù)字鏈。互補(bǔ)數(shù)字鏈不會(huì)解決某一個(gè)方程式，但是將會(huì)從一個(gè)解決方案中把互補(bǔ)數(shù)字鏈提取出來(lái)。

材料九：利用蛋白質(zhì)的開(kāi)關(guān)特性開(kāi)發(fā)出生物計(jì)算機(jī)

生物計(jì)算機(jī)主要是以生物電子元件構(gòu)建的計(jì)算機(jī)。由于半導(dǎo)體硅芯片電路密集引起的散熱問(wèn)題難以解決，科學(xué)家便投入了生物計(jì)算機(jī)的研究與開(kāi)發(fā)。生物電腦的性能是由元件與元件之間電流啟閉的開(kāi)關(guān)速度來(lái)決定的�？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)有開(kāi)關(guān)特性，用蛋白質(zhì)分子作元件制成集成電路，稱(chēng)為生物芯片。使用生物芯片的計(jì)算機(jī)稱(chēng)為蛋白質(zhì)電腦，或稱(chēng)為生物電腦。已經(jīng)研制出利用蛋白質(zhì)團(tuán)來(lái)制造的開(kāi)關(guān)裝置有：合成蛋白芯片，遺傳生成芯片，紅血素芯片等。

用蛋白質(zhì)制造的電腦芯片，在1平方毫米的面積上即可容納數(shù)億個(gè)電路。因?yàn)樗�的一個(gè)存儲(chǔ)點(diǎn)只有一個(gè)分子大小，所以它的存儲(chǔ)量可以達(dá)到普通電腦的10億倍。由蛋白質(zhì)構(gòu)成的集成電路，其大小只相當(dāng)于硅片集成電路的十萬(wàn)分之一，而且運(yùn)轉(zhuǎn)速度更快，只有10-11秒，大大超過(guò)人腦的思維速度。生物電腦元件的密度比大腦神經(jīng)元的密度高100萬(wàn)倍，傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬(wàn)倍。

生物芯片傳遞信息時(shí)阻抗小，耗能低，且具有生物的特點(diǎn)，具有自我組織自我修復(fù)的功能。它可以與人體及人及結(jié)合起來(lái)，聽(tīng)從人腦指揮，從人體中吸收營(yíng)養(yǎng)。把生物電腦植入人的腦內(nèi)，可以使盲人復(fù)明，使人腦的記憶力成千萬(wàn)倍地提高;若是植入血管中，則可以監(jiān)視人體內(nèi)的化學(xué)變化，使人的體質(zhì)增強(qiáng)，使殘疾人重新站立起來(lái)。

美國(guó)的科技人員已研究出可以用于生物電腦的分子電路。它由有機(jī)物質(zhì)的分子組成，由分子導(dǎo)線組成的顯微電路，只有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)電路的千分之一大小。

材料十：研究中的量子計(jì)算機(jī)

1996年初，美國(guó)的科學(xué)家說(shuō)，他們發(fā)現(xiàn)在某種條件下，光子能夠發(fā)生相互作用，這個(gè)發(fā)現(xiàn)能夠被用來(lái)制造新的信息處理器件，從而導(dǎo)致世界上性能最好的超級(jí)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)。

加利福尼亞理工學(xué)院的物理學(xué)家已經(jīng)證明，個(gè)體光子通常不相互作用，但是當(dāng)它們與光學(xué)諧振腔內(nèi)的原子聚在一起時(shí)，它們相互之間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈影響。光子的這種相互作用，能用于改進(jìn)利用量子力學(xué)效應(yīng)的信息處理器件的性能。這些器件轉(zhuǎn)而能形成建造“量子計(jì)算機(jī)”的基礎(chǔ)，量子計(jì)算機(jī)的性能能夠超過(guò)基于常規(guī)技術(shù)的任何處理器件的性能。量子計(jì)算于1994提躍居科學(xué)前沿，當(dāng)時(shí)研究人員發(fā)現(xiàn)了在量子計(jì)算機(jī)上分解大數(shù)因子的一種數(shù)學(xué)技術(shù)。這種數(shù)學(xué)技術(shù)意味著，在理論上，量子計(jì)算機(jī)的性能能夠超過(guò)任何可以想象的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)。

量子計(jì)算機(jī)潛在的用途將涉及人類(lèi)生活的每一個(gè)方面，從工業(yè)生產(chǎn)線到公司的辦公室，從軍用裝備到學(xué)生課桌，從國(guó)家安全到自動(dòng)柜員機(jī)�？茖W(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)中

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已經(jīng)證明，光子和光學(xué)諧振腔內(nèi)的原子之間的相互作用，能為建造光學(xué)量子邏輯門(mén)奠定基礎(chǔ)。

——以上材料均摘自互聯(lián)網(wǎng)

請(qǐng)回答：(1)依據(jù)材料一至六，并可查閱相關(guān)資料，了解至今已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功的六代計(jì)算機(jī)的性能及特點(diǎn)。

(2)依據(jù)材料七至十，查閱相關(guān)資料，談?wù)勀銓?duì)計(jì)算發(fā)展前景的展望與設(shè)想。

2.答案略。

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本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaoer/1219353.html

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