计算机应用基础-调查报告要求.doc

宁波大学计算机应用基础(工程技术类)课程调查报告 课 程 调 查 报 告 题 目 班 级 12级工程8班 学 号 126040585 学生姓名 吴伟 指导教师 陈叶芳 完成日期 目 录1.1 计算机发展历史21.2 相关人物42.1约翰冯诺依曼 的人生62.2 冯诺依曼对计算机的贡献7本目录禁止手动修改，当全文已排版结束后，只需在上面虚点处按鼠标右键，在弹出菜单上选“更新域|更新整个目录”即可实现目录的自动更新。引言1.1 计算机发展历史 1.1 一、第一代(19461958)：电子管数字计算机 算机的逻辑元件采用电子管，主存储器采用汞延迟线、磁鼓、磁芯；外存储器采用磁带；软主要采用机器语言、汇编语言；应用以科学计算为主。其特点是体积大、耗电大、可靠性差、价格昂贵、维修复杂，但它奠定了以后计算机技术的基础。 二、第二代(19581964)：晶体管数字计算机 晶体管的发明推动了计算机的发展，逻辑元件采用了晶体管以后，计算机的体积大大缩小，耗电减少，可靠性提高，性能比第一代计算机有很大的提高。 主存储器采用磁芯，外存储器已开始使用更先进的磁盘；软件有了很大发展，出现了各种各样的高级语言及其编译程序，还出现了以批处理为主的操作系统，应用以科学计算和各种事务处理为主，并开始用于工业控制。 三、第三代(19641971)：集成电路数字计算机 20世纪60年代，计算机的逻辑元件采用小、中规模集成电路(SSI、MSI)，计算机的体积更小型化、耗电量更少、可靠性更高，性能比第十代计算机又有了很大的提高，这时，小型机也蓬勃发展起来，应用领域日益扩大。 主存储器仍采用磁芯，软件逐渐完善，分时操作系统、会话式语言等多种高级语言都有新的发展。 四、第四代(1971年以后)：大规模集成电路数字计算机 计算机的逻辑元件和主存储器都采用了大规模集成电路(LSI)。所谓大规模集成电路是指在单片硅片上集成10002000个以上晶体管的集成电路，其集成度比中、小规模的集成电路提高了12个以上数量级。这时计算机发展到了微型化、耗电极少、可靠性很高的阶段。大规模集成电路使军事工业、空间技术、原子能技术得到发展，这些领域的蓬勃发展对计算机提出了更高的要求，有力地促进了计算机工业的空前大发展。随着大规模集成电路技术的迅速发展，计算机除了向巨型机方向发展外，还朝着超小型机和微型机方向飞越前进。1971年末，世界上第一台微处理器和微型计算机在美国旧金山南部的硅谷应运而生，它开创了微型计算机的新时代。此后各种各样的微处理器和微型计算机如雨后春笋般地研制出来，潮水般地涌向市场，成为当时首屈一指的畅销品。这种势头直至今天仍然方兴未艾。特别是IBM-PC系列机诞生以后，几乎一统世界微型机市场，各种各样的兼容机也相继问世。 二现代计算机阶段（即传统大型机阶段），所谓现代计算机是指采用先进的电子技术来代替陈旧落后的机械或继电器技术。1.2 相关人物 1906年，美国工程师德福雷斯特（D.Forest）在弗莱明的真空二极管内添加了第三个极（栅栏式的金属网）。这个“栅极”能控制阴极与屏极之间的电子流并具有放大作用，诞生了真空三极管（电子管），实现了电子开关功能，其速度要比继电器快成千上万倍。为计算机历史跨进电子的纪元打下了坚实的基础。 1947年圣诞节前夕，肖克利（W.Shockley）与布拉顿、巴丁等在贝尔实验室研制出一种取代电子管的被他们命名为“晶体管”的新器件。一年之后肖克利又发明了 “结型晶体管”，它比电子管体积小、寿命长、不发热、耗电省。肖克利、布拉顿和巴丁分享了1956年诺贝尔物理奖。ENIAC 研制项目由莫尔学院资深教授勃雷纳德（J.Brainerd）总负责，戈德斯坦（H. Glodstine）中尉负责协调项目进展。总设计师是36岁的副教授莫契利（J. Mauchiy），总工程师是24岁的埃克特（P.Eckert），逻辑学家勃克斯（A. Burks）负责设计乘法器等大型逻辑元件1957年，8 位青年集体“叛逃” 并投入仙童（Fairchild）门下，另立仙童半导体公司，研制用硅来取代锗的晶体管。并成功地制造出金属氧化物半导体（MOS）等器件。1959年，诺依斯他们利用半导体平面处理技术研制出了集成电路。与此同时，德克萨斯一汽公司的基尔比（J. kilby,时年35岁）也想到了类似的技术，成功地把20余个晶体管、电阻和电容等集成到一个4平方毫米的平板上，从而诞生了集成电路。1959年，诺依斯他们也研制出了集成电路。1969年，美国联邦法院承认集成电路是一项“同时的发明”1969年8月下旬一个周末， 霍夫（M.Hoff）提出把中央处理单元（CPU）电路集成在一块芯片上。诺依斯和摩尔支持他的设想，并派来 S. Mazor 和费根 F.Faggin 参加工作，以霍夫为首的研制小组，完成了世界上第一个微处理器芯片。它意味着电脑CPU已经缩微成一块集成电路。1981年，IBM 公司推出了它的个人电脑，人类社会从此跨进个人电脑新纪元。在次年，IBM 卖出了25万台PC机。此后再次推出改进型IBM PC/XT个人电脑，增加了硬盘装置，当年就使市场占有率超过76。从此，IBM PC就成为个人电脑的代名词。第2章 约翰冯诺依曼的贡献2.1约翰冯诺依曼 的人生约翰冯诺依曼 （ John Von Nouma，19031957），美藉匈牙利人，1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯，父亲是一个银行家，家境富裕，十分注意对孩子的教育冯诺依曼从小聪颖过人，兴趣广泛，读书过目不忘据说他6岁时就能用古希腊语同父亲闲谈，一生掌握了七种语言最擅德语，可在他用德语思考种种设想时，又能以阅读的速度译成英语他对读过的书籍和论文能很快一句不差地将内容复述出来，而且若干年之后，仍可如此1911年一1921年，冯诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间，就崭露头角而深受老师的器重在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数学论文，此时冯诺依曼还不到18岁1921年一1923年在苏黎世大学学习很快又在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位，此时冯诺依曼年仅22岁1927年一1929年冯诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位，西渡美国1931年他成为美国普林斯顿大学的第一批终身教授，那时，他还不到30岁。1933年转到该校的高级研究所，成为最初六位教授之一，并在那里工作了一生 冯诺依曼是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马里兰大学、哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等校的荣誉博士他是美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院和意大利国立林且学院等院的院土 1954年他任美国原子能委员会委员；1951年至1953年任美国数学会主席1954年夏，冯诺依曼被使现患有癌症，1957年2月8日，在华盛顿去世，终年54岁2.2 冯诺依曼对计算机的贡献对冯诺依曼声望有所贡献的最后一个课题是电子计算机和自动化理论。早在洛斯阿拉莫斯，冯诺依曼就明显看到，即使对一些理论物理的研究，只是为了得到定性的结果，单靠解析研究也已显得不够，必须辅之以数值计算。进行手工计算或使用台式计算机所需化费的时间是令人难以容忍的，于是冯诺依曼劲头十足的开始从事电子计算机和计算方法的研究。1944l945年间，冯诺依曼形成了现今所用的将一组数学过程转变为计算机指令语言的基本方法，当时的电子计算机(如ENIAC)缺少灵活性、普适性。冯诺依曼关于机器中的固定的、普适线路系统，关于“流图”概念，关于“代码”概念等关键性基础理论与方法方面做出了重大贡献。计算机工程的发展也应大大归功于冯诺依曼。计算机的逻辑图式。现代计算机中存储、速度、基本指令的选取以及线路之间相互作用的设计，都深深受到冯诺依曼思想的影响。他不仅参与了电子管元件的计算机ENIAC的研制，并且还在普林斯顿高等研究院亲自督造了一台计算机。稍前，冯诺依曼还和摩尔小组一起，写出了一个全新的存贮程序通用电子计算机方案EDVAC，长达l0l页的报告轰动了数学界。由此导致一向专搞理论研究的普林斯顿高等研究院也批准让冯诺依曼建造计算机，其依据就是这份报告。速度超过人工计算千万倍的电子计算机，不仅极大地推动数值分析的进展，而且还在数学分析本身的基本方面，刺激着崭新的方法的出现。其中，由冯诺依曼等制订的使用随机数处理确定性数学问题的蒙特卡洛法的蓬勃发展，就是突出的实例。19世纪数学物理原理的精确的数学表述，在现代物理中似乎十分缺乏。基本粒子研究中出现的纷繁复杂的结构，令人眼花廖乱，要想很决找到数学综合理论希望还很渺茫。单从综合角度看，且不提在处理某些偏微分方程时所遇到的分析困难，要想获得精确解希望也不大。所有这些都迫使人们去寻求能借助电子计算机来处理的新的数学模式。冯诺依曼为此贡献了许多天才的方法：它们大多分载在各种实验报告中。从求解偏微分方程的数值近似解，到长期天气数值须报，以至最终达到控制气候等。在冯诺依曼生命的最后几年，他的思想仍甚活跃，他综合早年对逻辑研究的成果和关于计算机的工作，把眼界扩展到一般自动机理论。他以特有的胆识进击最为复杂的问题：怎样使用不可靠元件去设计可靠的自动机，以及建造自己能再生产的自动机。从中，他意识到计算机和人脑机制的某些类似，这方面的研究反映在西列曼讲演中。冯诺依曼逝世后才有人以计算机和人脑的名字，出了单行本。尽管这是未完成的著作，但是他对人脑和计算机系统的精确分析和比较后所得到的一些定量成果，仍不失其重要的学术价值。最简单的来说，他的精髓贡献是2点：2进制思想与程序内存思想。设计思想之一是二进制，他根据电子元件双稳工作的特点，建议在电子计算机中采用二进制。报告提到了二进制的优点，并预言，二进制的采用将大简化机器的逻辑线路。 现在使用的计算机，其基本工作原理是存储程序和程序控制，它是由世界著名数学家冯诺依曼提出的。美籍匈牙利数学家冯诺依曼被称为“计算机之父”。 实践证明了诺伊曼预言的正确性。如今，逻辑代数的应用已成为设计电子计算机的重要手段，在EDVAC中采用的主要逻辑线路也一直沿用着，只是对实现逻辑线路的工程方法和逻辑电路的分析方法作了改进。 程序内存是诺伊曼的另一杰作。通过对ENIAC的考察，诺伊曼敏锐地抓住了它的最大弱点没有真正的存储器。ENIAC只在20个暂存器，它的程序是外插型的，指令存储在计算机的其