计算机及信息技术概述

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1、第一章计算机及信息技术概述本章首先从计算工具的发展开始，介绍计算机的历史和类型，计算机在现代社会中的一些典型应用，以及计算机的未来发展趋势；计算机学科概要及计算机系统的硬件和软件系统构成；最后介绍信息技术的基础知识。1.1计算机基础知识1.1.1计算机发展历史上的重要人物和思想(P1-5)人们发明电子数字计算机的初衷是用来进行科学计算，但现代计算机的功能早已不再只是“计算”，而扩大到可以处理加工数字、文字、图形、图像、声音等各种形式的数据。人类从远古时代就产生了计算的需要。钟表业，特别是齿轮传动装置技术的发展，诞生了最早的机械式计算机。法国物理学家帕斯卡(162

2、3-1662)在1642年发明了第一台机械式加法机。该机由齿轮组成，靠发条驱动，用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。当时，19岁的帕斯卡为了帮助父亲计算税款，开始研究机械计算装置，最后制成了手摇驱动的齿轮进位式计算器，可完成六位数字的加减法。1.1计算机基础知识1673年，德国数学家莱布尼茨发明了机械式乘除法器。基本原理继承于帕斯卡的加法机，也是由一系列齿轮组成，但多了一个叫“步进轮”的装置，它能够连续重复地做加减法，从而实现了乘除运算。1.1计算机基础知识1.1计算机基础知识1822年，英国数学家巴贝奇Babbage历经10年努力终于发明了“差分机”。它有3个齿

3、轮式寄存器，可以保存3个5位数字，计算精度可以达到6位小数。巴贝奇试图发明功能更好的通用计算机——分析机，但最终失败。英国女数学家阿达(1815-1852)是巴贝奇的合作伙伴。她用穿孔卡片设计了世界上“第一件计算机程序”。她还建议分析机用二进制存储。预言分析机能唱歌、绘画。英国诗人拜伦的女儿图灵机：这个在当时看来是纸上谈兵的简单机器，隐含了现代计算机中“存储程序”的基本思想。半个世纪以来，数学家们提出的各种各样的计算模型都被证明是和图灵机等价的。英国科学家阿兰图灵(理论计算机的奠基人1912-1954)控制器（含运算功能）可在纸带上左右移动的读写头，用于读写数

4、据(输入输出设备)可无限延伸的纸带。用于存储程序和数据（存储器）1.1计算机基础知识姚期智：2000年首位获奖图灵奖的华裔学者七十多年来，现代计算机基本结构仍然是“冯·诺依曼计算机”。美籍匈牙利数学家冯诺依曼(计算机鼻祖)计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成；应采用二进制简化机器的电路设计；采用“存储程序”技术,以便计算机能保存和自动依次执行指令。冯·诺依曼：“如果不考虑巴贝奇、阿达和其他人早先提出的有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰·图灵”1.1计算机基础知识1.1计算机基础知识(P5-7)1946年2月由宾夕法尼亚大学研制

5、成功的ENIAC是第一台电子数字计算机。ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator电子数字积分计算机重30吨，占地167m2，耗电150千瓦18800个电子管，1500个继电器，保存80个字节每秒钟可做5000次加减法或400次乘法运算。“诞生了一个电子的大脑”致命缺陷：没有存储程序。1.1.2电子计算机时代电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。第一代计算机1946－1958年以电子管为主要元件代表机型：ENIAC1.1计算机基础知识第二代计算机1958－1964年以晶体管为主要元件采用晶体管的第二代电子计算机IBM

6、7090型第四代计算机1971年至今以大规模/超大集成电路为主要元件巨型机、大型机、小型机、微型机以及便携机第五代计算机：目标是智能计算机1.1计算机基础知识第三代计算机1964－1971年以集成电路为主要元件采用集成电路的第一台电子计算机IBM360型巨型机大型机小型机微型机工作站服务器嵌入式计算机按计算机规模分类1.1计算机基础知识(P7-8)1.1.3计算机类型按计算机用途分类通用计算机专用计算机1.1计算机基础知识(P9-13)计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。运算速度快计算精度高存储容量大

7、具有逻辑判断能力按照程序自动运行计算机特点1.1.4计算机的特点及应用领域1.1计算机基础知识科学计算数据处理过程与实时控制人工智能计算机辅助设计与制造计算机应用领域远程通信与网络应用多媒体与虚拟现实计算机发展趋势——巨型化超级计算机：存储容量更大、运算速度更快。运算速度达每秒千亿、万亿次运算。超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等的高科技领域。CRAY-Ⅱ银河Ⅱ1.1.5未来的计算机1.1计算机基础知识超级计算机的部分应用计算机发展趋势——微型化1981年IBMPC计算机不再是单一的计算机器，而是一种个人的信息机器。1.1计算

8、机基础知识计算机发展趋势