大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ) 課件 1.1 計算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展

1.1

計算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展《大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》11.1.1什么是電子計算機(jī)CONTENTS目錄1.1.2計算機(jī)的產(chǎn)生1.1.3計算機(jī)的發(fā)展1.1.4我國計算機(jī)的研制與發(fā)展1.1.5計算機(jī)的分類1.1.6計算機(jī)的發(fā)展趨勢1.1.7計算機(jī)的應(yīng)用2

1.1.1

什么是電子計算機(jī)

我們?nèi)粘Ｔ诠ぷ?、學(xué)習(xí)與娛樂中使用的計算機(jī)其全稱為電子計算機(jī)，一般簡稱為計算機(jī)（computer）、電腦或PC機(jī)（PersonalComputer）。電子計算機(jī)：人們設(shè)計、制造的一種電子設(shè)備，可以按照人們事先設(shè)計好并保存在存儲器中的程序，快速、精確、自動地完成計算與信息處理工作。3

1.1.2

計算機(jī)的產(chǎn)生

1.

ENIAC計算機(jī)1946年2月14日世界上第一臺電子計算機(jī)在美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電機(jī)工程學(xué)院的莫西利和埃克特主導(dǎo)下研制成功，取名為ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator，電子數(shù)字積分器與計算器，如下圖），主要用于飛行中彈道軌跡的計算問題。ENIAC電子計算機(jī)在當(dāng)時的設(shè)計條件下共使用了18000多個真空管，1500多個繼電器以及大量的其他電子元器件，重達(dá)30噸，占地達(dá)170余平方米，耗電量150千瓦。4

1.1.2

計算機(jī)的產(chǎn)生

2.

馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼于1945年提出了計算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)與設(shè)計思想，其主要內(nèi)容有三點(diǎn)：（1）采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)。（2）程序和數(shù)據(jù)一起存放在內(nèi)存儲器中，計算機(jī)按照事先設(shè)計好的程序工作，即“存儲程序”工作原理。（3）計算機(jī)由五個基本部分組成：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。現(xiàn)在使用的計算機(jī)，其基本工作原理仍然是“存儲程序”和“程序控制”。正因?yàn)轳T·諾依曼對計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計做出的重大貢獻(xiàn)，因此人們將基于以上三條原理設(shè)計的計算機(jī)叫馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)。5

1.1.3

計算機(jī)的發(fā)展

從1946年第一臺電子計算機(jī)ENIAC誕生到現(xiàn)在70多年的時間里，電子計算機(jī)隨著電子元器件的進(jìn)步，其體積不斷變小，而性能與速度不斷提高。一般根據(jù)其物理原器件的不同，將計算機(jī)的發(fā)展分為四代。分代第一代第二代第三代第四代起始時間1946～1958年1959～1964年1965～1970年1971年至今物理器件電子管晶體管集成電路大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路主存儲器磁芯磁芯磁芯半導(dǎo)體運(yùn)算速度每秒幾千次到幾萬次每秒數(shù)萬次或幾十萬次幾十萬次到幾百萬次幾百萬次到億億次軟件機(jī)器語言、匯編語言高級語言操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)軟件主要應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計算科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理與工業(yè)控制社會各種領(lǐng)域6

1.1.4

我國計算機(jī)的研制與發(fā)展

我國電子計算機(jī)的科研、生產(chǎn)和應(yīng)用是從20世紀(jì)50年代中后期開始的，發(fā)展情況如下。（1）第一代電子管計算機(jī)（1958～1964年）。我國于1956年提出研究與發(fā)展電子計算機(jī)技術(shù)，1957年開始研制通用數(shù)字電子計算機(jī)，1958年8月1日中科院計算所研制成功第一臺電子管小型計算機(jī)103機(jī)，標(biāo)志著我國第一臺電子計算機(jī)的誕生。（2）第二代晶體管計算機(jī)（1965～1972年）。我國在研制第一代電子計算機(jī)的同時，開始了晶體管計算機(jī)的研制工作。1965年中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研制出我國第一臺大型晶體管計算機(jī)109乙型計算機(jī)。7

1.1.4

我國計算機(jī)的研制與發(fā)展

（3）第三代中小規(guī)模集成電路計算機(jī)（1973～20世紀(jì)80年代初）。1974年清華大學(xué)等多個單位聯(lián)合設(shè)計、研制成功了以集成電路為主要器件的DJS-130系列計算機(jī)。（4）第四代大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機(jī)（20世紀(jì)80年代中期至今）。我國第四代計算機(jī)的研制廣泛使用了Z80和X86等國際流行的通用微處理器芯片，1983年研制成功與IBM-PC機(jī)兼容的DJS-0520微機(jī)，該機(jī)性能良好，廣泛應(yīng)用于科研與學(xué)校等部門。81.1.5

計算機(jī)的分類

分類別名（類別）特征主要用途計算速度單位代表機(jī)型國內(nèi)國外高性能計算機(jī)巨型機(jī)超級計算機(jī)速度快存儲器巨大結(jié)構(gòu)復(fù)雜價格昂貴1、重大的科學(xué)研究；2、國防尖端技術(shù)；3、國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域計算與數(shù)據(jù)處理任務(wù)。如核武器與反導(dǎo)武器的設(shè)計、空間技術(shù)研究、中長期天氣預(yù)報、石油勘探、生命科學(xué)探索等領(lǐng)域。京次/秒（1京為1億億，1京等于1乘10的16次方）1、天河系列；2、神威·太湖之光日本的”富岳“，美國超級計算機(jī)“頂點(diǎn)”等微型計算機(jī)個人計算機(jī)（PC機(jī)）筆記本計算機(jī)平板計算機(jī)移動智能設(shè)備體積小軟件豐富操作簡單價格便宜1、辦公自動化；2、信息處理；3、數(shù)據(jù)計算;4、信息存儲；5、網(wǎng)絡(luò)資源使用等。MIPS(MillionInstructionsPerSecond的縮寫），每秒鐘執(zhí)行多少百萬條指令1、華為系列；2、聯(lián)想系列等。DELL系列，HP系列等工作站高檔微型計算機(jī)與微型計算機(jī)相比：屏幕更大顯示器分辨率更高內(nèi)存容量更大1、圖形設(shè)計；2、圖像處理；3、工程計算與設(shè)計；4、視景仿真等。MIPS1、華為系列；2、聯(lián)想系列；3、中科曙光系列等。DELL系列，HP系列等服務(wù)器Web服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器文件服務(wù)器郵件服務(wù)器代理服務(wù)器存儲空間大處理器性能強(qiáng)可靠性和安全性較高為網(wǎng)絡(luò)用戶提供：1、信息存儲與處理；2、門戶網(wǎng)站、電子商務(wù)等服務(wù)；3、軟件應(yīng)用（財務(wù)軟件、辦公自動化OA、游戲等應(yīng)用服務(wù)）。MIPS1、華為系列；2、浪潮系列；3、中科曙光系列等。DELL系列，HP系列等9

1.1.6

計算機(jī)的發(fā)展趨勢

1.

巨型化巨型化是指計算機(jī)的運(yùn)算速度更高、存儲容量更大、功能更強(qiáng)。巨型化計算機(jī)主要應(yīng)用于天文、氣象、地質(zhì)、航天、核反應(yīng)等一些尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，巨型計算機(jī)的研制已經(jīng)成為反映一個國家科研水平的重要標(biāo)志。目前已經(jīng)投入使用的巨型計算機(jī)其運(yùn)算速度可達(dá)每秒上億億次。2.

微型化微型化是指體積更小、價格更低、功能更強(qiáng)的微型計算機(jī)。微機(jī)化計算機(jī)可以嵌入儀器、儀表、家用電器、導(dǎo)彈彈頭等各類設(shè)備中，同時也作為工業(yè)控制過程的心臟，使儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)“智能化”。10

1.1.6

計算機(jī)的發(fā)展趨勢

3.

網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化是指利用通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，把分布在不同地點(diǎn)的計算機(jī)互聯(lián)起來，按照通信雙方事先約定的通信方式（即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）相互通信，以達(dá)到共享軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源的目的。4.

智能化智能化就是要求計算機(jī)能模擬人的感覺和思維能力，可以“看”、“聽”、“說”、“想”、“做”，具有邏輯推理和自學(xué)習(xí)能力，即具有人工智能（ArtificialIntelligence，AI）功能。11

1.1.6

計算機(jī)的發(fā)展趨勢

5.

多媒體化隨著計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步與成本的降低，計算機(jī)從單一的文字處理功能發(fā)展到可以將文本、圖形、圖像、聲音、動畫、視頻等多種信息進(jìn)行綜合處理與應(yīng)用，讓這些信息之間建立有機(jī)的邏輯關(guān)系，使計算機(jī)能夠形象生動的、用交互方式展示不同媒體。6.

未來新型計算機(jī)從目前的研究情況來說，未來計算機(jī)可能產(chǎn)生重要成果的包括以下幾個方面。（1）量子計算機(jī)（2）光計算機(jī)（3）分子計算機(jī)121.1.7

計算機(jī)的應(yīng)用

計算機(jī)的應(yīng)用歸納起來可以包含以下幾個方面。1.

科學(xué)計算第一臺計算機(jī)ENIAC設(shè)計的目標(biāo)是進(jìn)行科學(xué)計算，科學(xué)計算是計算機(jī)最早的應(yīng)用領(lǐng)域，也是目前和今后最重要的應(yīng)用領(lǐng)域。2.

數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是目前計算機(jī)應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域。數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、存儲、分類、組織、檢索等方面。3.

過程控制過程控制是利用計算機(jī)實(shí)時采集數(shù)據(jù)、分析和處理數(shù)據(jù)，并按最優(yōu)操作的要求迅速控制相關(guān)對象達(dá)到自動控制或自動調(diào)節(jié)的目標(biāo)。世界先進(jìn)水平。131.1.7

計算機(jī)的應(yīng)用

4.

輔助工程計算機(jī)輔助工程主要包括計算機(jī)輔助設(shè)計（ComputerAidedDesign，CAD）、計算機(jī)輔助制造（ComputerAidedMade，CAM）和計算機(jī)輔助教學(xué)（ComputerAidedInstruction，CAI）等。（1）CAD。計算機(jī)輔助設(shè)計是利用計算機(jī)的高速處理、大容量存儲和圖形處理功能，幫助設(shè)計人員進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，如飛機(jī)設(shè)計、建筑設(shè)計、機(jī)械設(shè)計、大規(guī)模集成電路設(shè)計等。（2）CAM。計算機(jī)輔助制造是在機(jī)器制造業(yè)中利用計算機(jī)控制各種機(jī)床和設(shè)備，自動完成產(chǎn)品的加工、裝配、檢測和包裝等制造過程的技術(shù)。（3）CAI。計算機(jī)輔助教學(xué)是通過計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行課程教學(xué)，它使教學(xué)內(nèi)容生動、形象逼真，能夠模擬或仿真其他手段難以做到的動作和場景。141.1.7

計算機(jī)的應(yīng)用

5.

人工智能人工智能是用計算機(jī)模擬人類的智能活