计算机文化基础 第二版 吕新平 张强华 冯祖洪 1 第1章

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1、计算机文化基础第1章计算机文化概论1.1计算机的发展与分类1.2计算机的特点与应用1.3计算机文化与社会信息化1.4计算机内的信息表示1.5如何学好计算机文化基础1.1计算机的发展与分类1.1.1计算机的发展史计算机也叫“电脑”。第一台计算机于1946年2月诞生于美国夕法尼亚大学，它的名字叫“ENIAC”(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)，是宾州大学莫克利(JohnMauchly)教授和他的学生埃克特(J.P.Eckert)博士为军事目的而研制的。它以电子管为主要元件。其内存为磁鼓(存储容量小)，外存为磁带，操作由中央处理器控制，使用

2、机器语言编程，运算速度为每秒5000次，主要应用领域为数值计算。1946年6月，曾担任ENIAC小组顾问的美籍旬牙利科学家冯·诺依曼(JohnvonNeumman)教授发表了《电子计算机逻辑结构初探》的论文，并为美国军方设计了第一台存储程序式的计算机EDVAC(theElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer，电子离散变量计算机)。与ENIAC相比，EDVAC有两点重要的改进：采用二进制，提高了运行效率；把指令存入计算机内部。但世界上第一台实现存储程序式的计算机是EDSAC(theElectronicDelayStorageAutomaticC

3、alculator)，于1949年5月制成并投入运营。1959年，第二代计算机出现，其特征是：以晶体管为主，内存为磁芯存储器，外存为磁盘或磁带，运算速度为每秒几万到几十万次。使用高级语言(如FORTRAN，COBOL等)编程。主要应用领域为数值计算、数据处理及工业过程控制。1965年，第三代计算机出现，其特征是：以集成电路为主(集成电路就是由晶体管、电阻、电容等电子元件集成的一个小硅片)，内存为半导体存储器，外存为磁盘，运算速度为每秒几十万次到几百万次，机种成系列，采用积木式结构及标准输入输出接口，用高级语言编程。以操作系统来管理硬件资源，主要应用领域为信息处理(处理数据、文字、图像)。

4、1970年左右，第四代计算机出现，其特征是：以大规模及超大规模集成电路为主(一个芯片上可集成数十到上百万个晶体管)，内存为半导体存储器，外存为磁盘，运算速度每秒几百万次到上亿次，应用领域扩展到各个方面。此时微型计算机也开始出现，并在20世纪80年代得到了迅速推广。20世纪80年代，日本首先提出了第五代计算机的研制计划，其主要目标是使计算机具有人类的某些智能，如听、说、识别对象，并且具有一定的学习和推理能力。目前科学家正在研究的新一代计算机有：神经网络计算机、生物计算机等。1.1.2计算机技术发展动向计算机未来的发展方向是巨型化、微型化、网络化、智能化及多媒体化。1.1.3计算机的分类我国

5、将计算机分为：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机。第一、二代计算机主要是大型机；第三代计算机有大、中、小三类，第四代计算机则包括了所有类别。1989年11月，美国电气和电子工程师协会(IEEE)将计算机分为主机、小型机、个人计算机、巨型机、小巨型机和工作站6类。1.2计算机的特点与应用1.2.1计算机的特点1.运算速度快、计算精度高2.记忆能力强3.可靠的逻辑判断能力4.工作自动化另外计算机还具有可靠性高、通用性强的特点。1.2.2计算机的性能指标评价计算机的性能指标可以从主频、字长、内存容量、存取周期、运算速度等方面来衡量。1.主频主频是指时钟频率，其单位是兆赫兹(MHz)。2.字

6、长字长是指计算机的运算器能同时处理的二进制数据的位数，它确定了计算机的运算精度，字长越长，计算机的运算精度就越高，其运算速度也越快。另外字长也确定计算机指令的直接寻址能力。3.内存容量内存储器中可以存储的信息总字节数称为内存容量。4.存取周期把信息存入存储器的过程称为“写”，把信息从存储器取出的过程称为“读”。存储器的访问时间(读写时间)是指存储器进行一次读或写操作所需的时间；存取周期是指连续启动两次独立的读或写操作所需的最短时间。目前微机的存取周期约为几十到一百纳秒(ns)左右。5.运算速度运算速度是一项综合的性能指标，用MIPS(MillionInstructionsPerSecon

7、d的缩写，意思是“每秒执行百万指令”)表示。主频和存取周期对运算速度的影响最大。1.2.3计算机的应用1.科学计算2.自动控制系统3.数据处理与信息加工4.计算机辅助系统5.人工智能人工智能(AI：ArtificialIntelligence)的主要目的是用计算机来模拟人的智能，其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似人类智能行为的计算机系统。目前的主要应用方面有：机器人(Robots)、专家系统(ES：Exper