信息技术导论 二.学科发展历史及典型问题

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1、信息技术导论第二课计算机发展历史及典型问题内容提要计算机发展概述计算学科的基本和典型问题信息技术的发展一、计算机发展概述计算机的产生和发展近代计算机的发展计算机的诞生计算机发展的5个阶段计算机应用和分类计算机发展趋势1.近代计算机发展简史1642BlaisePascal加法器CharlesBabbage1822差分机1833分析机MARKI冯诺依曼算盘在很早以前人们就碰到了必须计算的问题已经考证的远在旧石器时代刻在骨制和石头上的花纹就是对某种计算的记录。在人类漫长的岁月中人们一直没有停止过对计算工具和计算本质的探索。中国人发明的珠算盘成为先进的计算工具。算盘作为主要的计算工具流行了相当长的一段

2、时间。直到中世纪哲学家们提出了这样一个大胆的问题——能否用机械来实现人脑活动的个别功能?简单数学运算计算机器的产生1641年法国人帕斯卡B.Pascal利用齿轮技术制成了第一台加法机1673年德国人莱布尼茨G.W.V.Leibniz在帕斯卡的基础上又制造了能进行简单加减乘除的计算机器19世纪30年代英国人巴贝奇C.Babbage设计了用于计算对数三角函数以及其他算术函数的分析机20世纪20年代美国人布什V.Bush研制了能解一般微分方程组的电子模拟计算机等计算的这一历史包含了人们对计算过程的本质和它的根本问题进行的探索同时还为现代计算机的研制积累了经验查尔斯•巴贝奇早在19世纪初叶，英国剑桥大

3、学数学家、机械设计专家、经济学家和哲学家查尔斯•巴贝奇（CharlesBabbage，1791-1871）发明了差分机（DifferenceEngine）即可计算等式间的差距。而之后的分析机（AnalyticalEngine）则尝试用来执行多种类的运算，尽管这台机器在他有生之年并未完成，但其设计方案已经具备了现代电脑的特征（包括齿轮式“存贮仓库”（Store）和“运算室”即“作坊”（Mill），而且还有他未给出名称的“控制器”装置，以及在“存贮仓库”和“作坊”之间运输数据的输入输出部件）。巴贝奇以他天才的思想，划时代地提出了类似于现代电脑五大部件的逻辑结构。所以被公认为计算机之父。查尔斯巴贝奇

4、英国著名诗人拜伦的女儿阿达•拉芙拉斯伯爵夫人（AdaAugustaLovelace，1815-1852）协助巴贝基完善了分析机的设计，指出它可以像提花机那样编程。她发现了编程的基本要素，还编写了伯努利数的程序，因此，被誉为世界上第一位程序员。差分机分析机MarkⅠ美国哈佛大学的霍华德•艾肯（HowardAiken，1900-1973）博士在图书馆里发现了Babbage的论文，提出了用机电方式，而不是用纯机械方法来构造新的分析机。1944年在IBM公司的资助下，研制成功了被称为计算机“史前史”里最后一台著名的MarkⅠ计算机，将Babbage的梦想变为了现实。这也正是IBM走上计算机产业之路的开

5、始。后来霍华德·艾肯继续主持了MarkⅡ和MarkⅢ计算机的研制工作，但它们已经属于电子计算机的范畴。（这里请注意,20世纪40年代曾经出现过两个被称为MarkⅠ的计算机，一个是这里所说的MarkⅠ，另一个是英国曼彻斯特大学以威廉斯管的发明人Williams（1911-1977）和汤姆·基尔蓬（TomKilbrn）为首的研究小组开发的MarkⅠ，其原型则被称为“婴儿机”（BabyMachine）。曼彻斯特大学在计算机发展史上也曾经起过重大的作用）英国数学家艾兰•图灵艾兰•图灵（AlanMathisonTuring，l912-1954）是世界上公认的计算机科学奠基人。他的主要贡献有两个：一是建立

6、图灵机(TuringMaChine，TM）模型，奠定了可计算理论的基础；二是提出图灵测试，阐述了机器智能的概念。但在他生活的时代，却完全没有这些赞誉。他不过是一位古怪的数学家、超前的哲学家、神秘的密码破译专家而已，没有人会想到他的思维能燃起信息时代的烈焰。为纪念图灵对计算机科学的贡献，美国计算机学会ACM在1966年创立了“图灵奖”，每年颁发给在计算机科学领域的领先研究人员，号称计算机业界和学术界的诺贝尔奖。图灵图灵机该机器由以下几个部分组成：一条无限长的纸带TAPE。纸带被划分为一个接一个的小格子，每个格子上包含一个来自有限字母表的符号，字母表中有一个特殊的符号表示空白。纸带上的格子从左到右

7、依此被编号为0,1,2,...，纸带的右端可以无限伸展。一个读写头HEAD。该读写头可以在纸带上左右移动，它能读出当前所指的格子上的符号，并能改变当前格子上的符号。一套控制规则TABLE。它根据当前机器所处的状态以及当前读写头所指的格子上的符号来确定读写头下一步的动作，并改变状态寄存器的值，令机器进入一个新的状态。一个状态寄存器。它用来保存图灵机当前所处的状态。图灵机的所有可能状态的数目是有限的，