计算机的起源与发展历程

1、1.1计算机的起源和发展历史，1.1.4现代计算机的分类，1.1.3电子计算机的发展阶段，1.1.2电子计算机的诞生，1.1.1计算机的起源，第一次计算机应用基础知识的概要(1)，1.1.5未来计算机技术的发展展望，1.2计算机在信息社会中的应用， 1.3.1计算机系统的构成1.2.2计算机的应用和信息社会，1.2.1计算机的特性和应用，1.3.2计算机硬件系统的构成和工作原理，计算机的起源和发展历史，计算机在信息社会的应用，计算机的构成和计算机硬件系统的构成。 教育目标和基本要求、教育重点、计算机配置和计算机硬件系统配置。 第一部分阐述了计算机应用基础知识的概要(1)、教育难点、计算机硬件系

2、统的构成。 计算机起源电子计算机的登场电子计算机的发展阶段现代计算机的分类未来计算机技术发展展望，教育内容，第一次计算机应用基础知识概况(1)，计算机的特性和应用计算机应用和信息社会计算机系统的构成计算机硬件系统的构成，教育内容，第一次计算机应用基础知识概况(1)，第一次学习时， 教育时间第一届计算机应用基础知识概况(1)，1.1计算机的起源和发展历史，1.1.1计算机的起源，1最早的计算工具：人的双手(图1-1 )，图1-1人的双手，2劳动实践中发明的计算工具，原始社会：结绳，垒石春秋战国：计算唐代末：算盘(图1-2 ) 图1-2算盘三十七世纪以来的计算工具，1622年英国数学家奥特雷德：计

3、算尺1642年法国物理学家帕斯卡：齿轮式加减器1673年德国数学家莱布尼茨：能四则运算的机械式计算机，1.1.1计算机的起源， 3现代计算机的发展1822年英国数学家查尔斯巴贝奇：分机1834年英国数学家查尔斯巴贝奇：分析器1944年美国科学家霍德华艾肯：建议使用机电法实现巴贝奇分析仪，制造Mark I计算机， 1.1.1计算机的起源已经使计算机具有输入、处理、存储、输出和控制五个基本装置的构想，构建了当今电子计算机硬件系统的基本框架。 1.1计算机的起源和发展历史，1.1.2计算机的出现，1计算机发展中最优秀的代表人物，英国的阿兰图灵，主要贡献：一是建立图灵机(TM )的理论模式，数字计算机

4、的一般结构，和是计算机发展中最优秀的代表人物，美国籍匈牙利人冯诺伊曼在纯粹的数学、应用数学、量子物理学、逻辑学、气象学、军事学、计算机理论和应用、政策论和经济学各领域有着重要的建立和贡献。 首先，提出了在计算机内存储程序的概念，使用单个处理部件完成计算、存储、通信工作，把“存储程序”的计算机作为现代计算机的重要标志。 1.1.2电子计算机的登场，第一台电子计算机ENIAC，如图1-3所示。 1946年2月14日出生于美国。 所需电力为150 kW，17万条以上电子管，10万条以上的电容器，7万条以上的电阻，1 500个以上的继电器，占地面积为160 m2，重量为30 t，是有名的巨大产品。 优

5、点： 1秒可以加5万次。 计算子弹发射到进入轨道的40分只花了3 s，手动操作台式电脑花了710小时，速度提高了8 400倍以上。 缺点：无法记忆程序，使用十进制并通过机器外用线路连接的方法组织程序等重大缺点。 ENIAC宣告了电脑时代的到来。2计算机发展的“第一”，第一电子计算机： ENIAC，图1-3 ENIAC，计算机发展的“第一”，第一“记忆程序”式计算机： EDVAC (离散变量自动计算机)，1952年开发使用，其计算速度是eniac的240倍由“存储计划”控制的第一台实验室计算机是EDSAC，于1949年5月在英国剑桥大学完成。 最初的“存储过程”控制的商品化计算机： UNIVAC

6、-I，1951年登场。 1.1计算机的起源和发展历史，1.1.3电子计算机的发展阶段，1电子管计算机(19461957年)，基本逻辑元件是电子管，内部存储器采用水银延迟线和磁鼓，外部存储器采用磁带等。 特点：速度慢，可靠性差，体积大，功耗高，价格高。 编程语言：机器语言、汇编语言。 代表性产品： ENIAC、EDSAC、UNIVAC-等。 应用领域：军事研究中的科学计算。 1.1.3电子计算机的发展阶段，2晶体管计算机(19581964年)，构成：基本逻辑元件为晶体管，存储器大量使用磁性材料制成的核心，外部采用磁盘和磁带。 特征：体积小，重量轻，速度快，逻辑运算功能强，可靠性大幅度提高。 编程

7、语言：汇编语言、FORTRAN、COBOL等。 代表产品： IBM 700系列。 应用领域：扩展到数据处理和工业控制. 1.1.3电子计算机发展阶段，3集成电路计算机(19651970年)，构成：基本逻辑元件为中小规模集成电路，存储器大量使用半导体存储器，外部存储器大量使用高速磁盘。 特点：体积、功耗减少，可靠性、运行速度提高，内存容量大，价格低。 编程语言：操作系统、基本、Pascal等。 代表产品： IBM 360和PDP-11等。 应用领域：扩大到了各个领域。 1.1.3电子计算机的发展阶段，4大规模和超大规模集成电路计算机(截至1971年)，基本逻辑元件为大规模和超大规模集成电路。 存

8、储器采用半导体存储器，外部存储器采用大容量光盘和光盘。 特征：计算机速度达到每秒百万到几亿次。 编程语言：面向对象编程语言，如VC。 代表产品：巨型计算机、工作站、微型计算机、电脑(PC )等。 1.1计算机的起源和发展历史，1.1.4现代计算机的分类，1巨型机：也称为超级计算机，特征：占地面积最大，价格最高，功能最强，浮点计算速度最快(1998年达到3.9兆次/秒)。 应用领域：广泛应用于战略武器(核武器和导弹武器等)的设计、空间技术、石油勘探、中长期天气预报、社会模拟等领域。 是衡量国家经济实力和科技水平的重要标志。 1.1.4现代计算机的分类，2小型巨型机：又称小型超级计算机和台式超级计

9、算机，出现于1980年代中期。 该机的功能比巨型机稍低，速度达到1 GFLOPS，即每秒10亿次，价格仅为巨型机的十分之一，能满足几个特殊用户的需求。 3大型主机：又称大型计算机，特征：大型、通用，具有较强的处理能力和管理能力。 应用领域：主要用于大银行、大公司、大规模大学和科研院所。 1.1.4现代计算机分类，4小型机，特征：结构简单，可靠性高，成本低，无需长期训练就能进行维护和使用。 应用领域：主要用于广泛的中小用户。 1.1.4现代计算机分类，5工作站，特征：介于PC和小型机之间的高级微机，其计算速度比微机快，具有较强的网络功能。 应用领域：主要用于特殊的专业领域，如图像处理、计算机辅助

10、设计等。 1.1.4现代计算机分类，6台计算机：即电脑，特征：设计先进(经常采用高性能处理器CPU )，软件丰富，功能完善，价格便宜。应用领域：应用非常广泛，几乎无处不在，什么也不需要。 除台式机外，还有笔记本型、笔记本型、手持式型、手表型等。 1.1.4现代计算机的分类，1.1计算机的起源和发展历史，1.1.5未来计算机发展的展望，计算机发展的整体趋势：1.1.5未来计算机发展的展望，超越1冯诺伊曼结构(两个方向)，新编程语言，所谓的“不是冯诺伊曼语言”Li 从计算机元件方面，提出了一种与大脑神经网络类似的新的超大规模集成电路的构想，即“分子芯片”。 1.1.5未来计算机的发展展望，2高速计

11、算机，新开发的“气溶胶体”导线在传输信号的过程中几乎不吸收信号，可减少功耗，使计算机的运行速度加倍。 最快的Linux超级计算机：两台由美国IBM公司生产的IBM Linux群集计算机可以每秒执行2兆次浮点运算。 1.1.5未来计算机的发展展望，3生物计算机(从20世纪80年代中期开始)，特征：采用生物芯片，由蛋白质分子构成。 信息以波浪形式传播，具有运算速度非常快、能耗低、记忆能力大、生物特征。 例如，可以自动修复芯片故障，还可以模仿大脑的思考机制。 应用：美国首次发布的生物计算机用于模拟电子计算机的逻辑运算，解决虚构7城市间的最佳路径问题。 1.1.5未来计算机的发展展望，4光学计算机，定

12、义：把光作为信息的传输媒体使用。 光子的优点：速度等于光速，具有频率和偏振特性，信息传递能力强，抗干扰能力强。 光学计算机的特征：并行能力强，有超高速的计算可能性，能在室温下正常工作。 光学计算机、研究成果：由法国、德国等60多名科学家共同开发成功的世界上第一台光学计算机，其计算速度比目前世界上最快的超级计算机快1万倍以上，且极其准确。 研究现状：目前，光计算机的许多重要技术，如光存储技术和光存储器、光子集成电路等已经取得了很大的突破。 1.1.5未来计算机发展展望，5量子计算机，定义：利用多现实状态的原子来计算的计算机。 这个多现实状态是量子力学的符号。 优点：解题快。 储蓄量很大。 检索功

13、能很强。 研究成果：美国科学家已经实现了4量子位逻辑门，获得了4个锂离子的量子纠缠态。 1.2计算机在信息社会中的应用，1.2.1计算机的特性和应用，1计算机的基本特性，计算速度快：第一台计算机的计算速度为每秒5千次，小型机：数百万次/秒，大型机：数十亿次或数百亿次/秒。 运算精度高：计算机内部用二进制运算，计算的精度依赖于字数和算法。 理论上，计算机的运算精度不受限制。 计算机的基本特性，具有逻辑判断能力。 通过二进制的采用，计算机可以进行逻辑运算，进行判断和选择，并使其在一定程度上接近“脑”。 优秀的记忆能力：单纯的人脑无法在电脑内存中存储大量数据。 有自动控制能力：计算机具有逻辑判断能力

14、和记忆能力，因此计算机无需人为干预就能自动按照程序设置完成规定的任务。 计算机的基本特性，具有网络功能。 大企业可以通过计算机进行信息处理，通过网络实现信息的传输和共享，实现其管理。 目前最大、应用范围最广的“互联网”连接了世界上190多个国家和地区数千万台计算机。 网络上的所有计算机用户都可以共享网络上的资料，交换信息，相互学习。1.2.1计算机的特性和应用，2计算机的应用，(1)科学计算又称为数值计算，主要用于计算机在科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。 在计算机传统应用领域，如天气预报、地震探测、导弹卫星轨迹的计算等。 (2)数据处理也称为信息处理，是对大量非数值数据(文字、符号、

15、声音、图像等)进行加工的处理，如编辑、排版、分析、检索、统计、传输等。 广泛应用于办公室自动化、信息检索、事务管理等。 近年来，利用计算机综合地处理文字、图形、图像、声音等的多媒体数据处理技术成为计算机最重要的发展方向。 目前，数据处理已成为计算机应用的主流。 计算机的应用，(3)过程控制又称为实时控制，用计算机实时收集动态监视数据，用最佳值快速自动控制或调节控制对象。 不仅可以大幅提高控制的自动化水平，还可以提高控制的即时性、正确性和可靠性。 主要应用于冶金、石油、化工、纺织、水力发电、机械、宇宙等工业领域，也广泛应用于军事、交通等领域。 计算机的应用，(4)企业管理计算机管理信息系统的建立

16、，把各企业的生产管理水平提高到了新的阶段。 大型企业资源计划管理软件(MRP II等)的开发和使用，为企业全面资源管理、生产自动化和集成化、提高生产效率和效益奠定了坚实的基础。 计算机的应用，(5)电子商务是通过计算机和网络进行的商务活动。 计算机网络的建设率先自动化了金融业务，电子货币将传统的货币交易方式转变为“电子贸易”，不仅简单快捷，而且减少了现金流通量，避免了货币交易的风险和麻烦。 以银行为例，自动化的实现是银行每天处理数百万业务，交易价值达到百万美元。 另外，计算机应用程序、(6)数据库应用程序(Database Applications )是计算机应用程序的基本内容之一。 任何发达

17、国家，从国民经济信息系统和跨国科学技术信息网到个人亲戚朋友的通信，银行的储蓄，都与数据库交往。 办公室自动化和生产自动化也离不开数据库的支持。 计算机的应用，(7)人工智能(Artificial Intelligence )又称智能模拟，把人脑进行演绎推理的思考过程、规则和采用的策略、技术等编程，在计算机中存储公理和规则，并自动在计算机中解开。 主要应用于机器人、专家系统、模拟识别、智能检索等方面，还应用于自然语言处理、机器翻译、定理证明等方面。 计算机的应用，(8)文化教育可以利用高速信息道路网实现远距离双向互动教育和多媒体结合的网络教育方式。 它以传统教师课堂的传授为主，改变学生被动的学习方式，使学习内容和形式更加丰富，同时加强了信息处理、计算机通信技术和多媒体等内容的教育，提高了全民族的文化素质和信息化意识。 计算机的应用，(9)计算机模拟(Computer Simulation )是用计算机程序代替实物模型的模拟实验。 广泛应用于工业部门和社会科学领域。 在20世纪80年代末登场的“虚拟现实(VR )”新技术，将成为21世纪初期最有希望的新技术之一。 计算机的应用，(10 )计算机辅助系统包括计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机辅助