計算機基礎(chǔ)教程（了解計算機的發(fā)展?fàn)顩r）

算〉認(rèn)識計算機的特點

4〉了解計算機的應(yīng)用領(lǐng)域

5〉了解計算機的發(fā)展趨勢

計算機是一種能快速、高效地完成信息處理的數(shù)字化電子設(shè)備

,它能按照人們編寫的程序?qū)?shù)據(jù)進行加工處理。隨著科學(xué)技術(shù)的

不斷發(fā)展，它已被廣泛地應(yīng)用于人類社會的各個領(lǐng)域，成為人們生

活和工作中不可缺少的工具。

為了更好地了解計算機行業(yè)，本任務(wù)主要學(xué)習(xí)計算機的發(fā)展史

、分類、特點、應(yīng)用領(lǐng)域及未來發(fā)展方向。

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任務(wù)一了解計算機的發(fā)展?fàn)顩r■彳要6L

1.了解計算機的發(fā)展簡史

1946年，世界上第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC（埃歷阿克）在美國賓夕

法尼亞大學(xué)誕生，如下圖所示，它標(biāo)志著人類社會從此邁進了計算機時

代的門檻。

計算機的發(fā)展史，是根據(jù)核心部件（處理器）采用的電子元件類別來劃

分的。從1946年至今，電子計算機的發(fā)展經(jīng)歷了5代，如下表所示。

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1.了解計算機的發(fā)展簡史

?第一代電子管計算機Q947—1957年）

―采用電子管作為基本器件。運算速度每秒只有幾

千次至幾萬次，體積大、功耗大、價格昂貴且可靠性

差，應(yīng)用領(lǐng)域主要局限于數(shù)據(jù)計算

?第二代晶體管計算機（1958-1964年）

-采用晶體管作為基本器件。運算速度達到每秒幾

萬次至幾十萬次，體積縮小，功耗降低，可靠性有所

提高，應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計算擴展到數(shù)據(jù)處理，開始用

于工業(yè)控制

?第三代集成電路計算機（1964—1974年）

-采用集成電路作為核心部件。運算速度達每秒幾

十萬次至幾百萬次，體積、物愈＜顯著減小，可靠性

大大提高。小型計算機迅速發(fā)展，計算機開始應(yīng)用

后續(xù)

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1.了解計算機的發(fā)展簡史

?第四代大規(guī)模集成電路計算機（1974年一至今）

采用大規(guī)模集成電路作為核心部件，主存儲器采

用半導(dǎo)體存儲器。一塊P4CPU芯片集成的晶體管數(shù)

目達到5000-1億個，其工作頻率達到3。億次八。

計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用使微型機普及深入到社會生活各

方面，同時巨型機也得到了長足的發(fā)展

?第五代智能計算機

~~用第五代的元器件構(gòu)成的智能計算機，它是超大

規(guī)模集成電路，人工智能、軟件工程、新型計算機體

系結(jié)構(gòu)等綜合的產(chǎn)物。它是一種更接近人的人工智能

計算機。它能理解人的語言，文字和圖形，人無需編

寫程序,靠講話就能對計算機下達命令，驅(qū)使它工作。

［后續(xù):

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埃尼阿克(ENIAC)是美國奧伯丁武器試驗場為了滿足計算彈道需

要而研制成的，主要發(fā)明人是電氣工程師普雷斯波??？颂睾臀锢韺W(xué)

家約翰?莫奇勒博士(JohnW.Mauchly)o

?使用18000個電子管，10000只電容,

7000只電阻

?加法運算速度每秒5000次

?體積3000立方英尺

?重達30噸

?占地面積170平方米

?耗電140?150千瓦

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2.認(rèn)識計算機的分類

計算機常見的分類方法如下圖所示。

按信息存儲分類按用途分類］［按性能分類

r模擬計算機專用計算機巨型機

計算機1

大型機

i數(shù)字計算機通用計算機

小型機

I微型計算機

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2.認(rèn)識計算機的分類

(1)按信息存儲分類1(1)|1(2)||(3)

?數(shù)字計算機

通過電信號的有無來表示數(shù)。具有運算速度快、精度高、靈活性大

和便于存儲等優(yōu)點，適合于科學(xué)計算、信息處理、實時控制和人工

智能等應(yīng)用。我們通常所用的計算機，一般都是指的數(shù)字計算機。

.模擬計算機

通過電壓的大小來表示數(shù)，即通過電壓的連續(xù)變化過程來進行數(shù)值

計算。其優(yōu)點是速度快，適合于解高階的微分方程，但不如數(shù)字計

算機的精確，且通用性不好。

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2.認(rèn)識計算機的分類

(2)按用途分類[oEI巨I:'■一

.?專用計算機r-/

具有使用面窄、專機專用的特點，如飛機的自動駕駛儀和坦克上的

火炮控制用的計算機等均屬于專用計算機。一般地，模擬計算機通

常都是專用計算機。

??通用計算機~

具有功能多、配置全、用途廣、通用性強等特點，我們通常所說的

以及本書所介紹的都是指通用計算機。

2.認(rèn)識計算機的分類

(3)按性能分類1(1)1|(2)||(3)

?巨型機

超高速、超大容量，可供幾百個用戶同時使用。巨型機一般用于氣

象、太空、能源、醫(yī)藥等尖端科學(xué)研究和戰(zhàn)略武器研制中的復(fù)雜計

算，它是一個國家綜合國力和國防實力的體現(xiàn)。

2.認(rèn)識計算機的分類

(3)按性能分類l_(D_lL122JI9J

?大型機

高速、大容量，允許相當(dāng)多的用戶同時使用。大型機通常用于大型

企業(yè)管理或大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，也可用作大型計算機網(wǎng)絡(luò)中的

主機。

曙光4000A大型機［后續(xù)〕

2.認(rèn)識計算機的分類

（3）按性能分類EaT|lUTiiTJTI:'■一

?小型機

其規(guī)模比大型機要小，能支持十幾個用戶同時使用，適合于中小型

企事業(yè)單位使用。

曙光天演EP450-GF小型機［后續(xù)〕

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2.認(rèn)識計算機的分類

(3)按性能分類l_(D_lL122JI9J

?微型計算機,

.其特點是小巧、靈活，通常一次只供一個用戶使用，所以微型計算

機也叫個人計算機(PersonalComputer),簡稱PC機。根據(jù)應(yīng)用范

圍及體型，可分為臺式機、筆記本電腦、掌上電腦等。

3.認(rèn)識計算機的特點

(1)運算速度快(1)(2)(3)(4)

運算速度是指計算機每秒鐘執(zhí)

行指令的數(shù)目，運算速度快是

計算機最重要的特點。

目前世界上速度最快的是IBM公司研制出的“走鵑”超級計算機。它

的最大運算速度為1000萬億次/s,這臺電腦一天的計算量相當(dāng)于地

球上60億人每周7天、每天24小時不吃不喝用計算器算46年。

3.認(rèn)識計算機的特點

(2)存儲容量大|(1)I|(2)||(3)||(4)

計算機的存儲器可以存儲大量數(shù)據(jù)，類似于人的大腦，可以“記

憶”大量的數(shù)據(jù)和信息。

一張容量為650MB的普通光盤可存放200頁總字?jǐn)?shù)為12萬的長篇小

說2700冊，一塊容量為250GB的硬盤則可存放100萬冊右左，相

當(dāng)于一個小型圖書館的藏書量。

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3.認(rèn)識計算機的特點

(3)具有邏輯判斷能力(1L1(2)1(3)|(4)

計算機能夠根據(jù)各種條件來進

行判斷和分析，從而決定下一

步的執(zhí)行方法和步驟。

1996年2月10日至17日，在美國費城舉行了一項別開生面的國際象棋

比賽，世界棋王卡斯帕羅夫?qū)尽吧钏{(lán)”計算機，面對棋王而坐的是

“深藍(lán)之父”許峰雄。在這場人機對弈的6局比賽中，卡氏以4：2勝

。然而在1997年5月12日再次比賽中，深藍(lán)獲得了勝利。

3.認(rèn)識計算機的特點

(4)工作自動化|(1)||(2)||(3)||(4)|

由于計算機的工作方式是將需要進行的各種操作以程序方式存入計

算機中，工作時按程序規(guī)定的操作一步一步地自動完成，一般無須

人工干預(yù)，因而自動化程度高。

4.了解計算機的應(yīng)用領(lǐng)域

?數(shù)值計算

~~數(shù)值計算又稱為科學(xué)計算，它是指應(yīng)用計算機處

理科學(xué)研究和工程技術(shù)中所遇到的數(shù)學(xué)計算，如工程

設(shè)計、地震預(yù)測、氣象預(yù)報、航天技術(shù)等聯(lián)想超級計算機

?信息管理

~~一息管理是對信息進行收集、整理、存儲、檢索、

輸出等的加工過程，它是目前計算機應(yīng)用最廣泛的一

個領(lǐng)域。信息管理已融入網(wǎng)絡(luò)化，以實現(xiàn)資源共享信息網(wǎng)絡(luò)化管理示意圖

?過程控制

""過程控制又稱為實時控制，是指利用計算機對其

工作過程的數(shù)據(jù)進行自動的實時采集、檢測、處理和

判斷，并采取相應(yīng)措施以保證整個過程正常進行，最

生產(chǎn)過程控制圖

終能按人預(yù)定的目標(biāo)和預(yù)定的狀態(tài)完成任務(wù)

4.了解計算機的應(yīng)用領(lǐng)域

?助系統(tǒng)

計算機輔助系統(tǒng)是近30年來迅速發(fā)展起來的一

個重要應(yīng)用領(lǐng)域，包括計算機輔助設(shè)計(CAD)、計算

機輔助制造(CAM)、計算機輔助教學(xué)(CA。、計算機輔

助測試(CAT)等房屋裝潢設(shè)計效果圖

?人工智能

人工智能又稱為智能模擬，它是計算機應(yīng)用的前

沿領(lǐng)域。人工智能是用計算機來模仿人類的智能特

征，使它具有人類的識別、感知、學(xué)習(xí)、理解、推理、

智能機器人彈鋼琴

聯(lián)想和決策等多方面的綜合能力

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5.了解計算機的發(fā)展趨勢

(1)巨型化(功能巨型化)|(1)||(2)||(3)||(4)|

巨型化是指計算機的運算速度更高、存儲容量更大、功能更強，其

運算能力一般在每秒千億次以上，內(nèi)存容量在幾千兆字節(jié)以上。巨

型計算機主要用于尖端科學(xué)技術(shù)和軍事國防系統(tǒng)的研究開發(fā)，集中

體現(xiàn)了計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平。

右圖我國1992年研制成功的“銀河H號”巨

型機，它的運算速度是10億次/s。1997年再

次推出“銀河HI號”并行巨型計算機，運算

速度達到100億次/s。1999年,銀河第四代

巨型機研制成功，綜合技術(shù)達到國際先進水

平。1L

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5.了解計算機的發(fā)展趨勢

(2)微型化(體積微型化)|(1)||(2)||(3)||(4)|

微型計算機已進入儀器、儀表、家用電器等小型儀器設(shè)備中，同時

也作為工業(yè)控制過程的心臟，使儀器設(shè)備實現(xiàn)“智能化”。隨著微

電子技術(shù)的進一步發(fā)展，筆記本型、掌上型等微型計算機必將以更

優(yōu)的性能價格比受到人們的歡迎。

5.了解計算機的發(fā)展趨勢

(3)網(wǎng)絡(luò)化(資源網(wǎng)絡(luò)化)|(1)(2)(3)]|(4)

隨著計算機應(yīng)用的深入，特別

是家用計算機越來越普及，一

方面希望眾多用戶能共享信息

資源，另一方面也希望各計算

機之間能互相傳遞信息。

家電網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)代家庭的一個發(fā)展趨勢，各種家庭網(wǎng)絡(luò)化的標(biāo)準(zhǔn)已

經(jīng)成熟了，國際上有DLNA,國內(nèi)有IGRS、E家佳等。利用家電網(wǎng)絡(luò)平

臺，可以通過手機和網(wǎng)絡(luò)隨時了解家里每一角落的情況變化，觀察

家中需要照顧的老人和孩子是否安全，在下班的路上就開啟家里的

空調(diào)和電飯堡等。海信數(shù)字家庭示意圖如上圖所示。

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5.了解計算機的發(fā)展趨勢

（4）智能化（處理智能化）⑴||(2)||(3)]]⑷

智能化就是要求計算機能模擬人的感覺和

思維能力，也是第五代計算機要實現(xiàn)的目

標(biāo)。智能化的研究領(lǐng)域很多，其中最有代

表性的領(lǐng)域是專家系統(tǒng)和機器人。右圖是

一個會踢足球的機器人。

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用許多微處理機模仿人腦的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，模仿人的大腦判

斷能力和適應(yīng)能力，并具有可并行處理多種數(shù)據(jù)功能的神

經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機。日本電氣公司推出一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聲音識別

系統(tǒng)，能夠識別出任何人的聲音，正確率達99.8%。

后續(xù)

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>DNA計算機

以色列科學(xué)家研制的納米級DNA計算機，一根試管可容納

一萬億個此類計算機，運算速度達到每秒10億次，精確度

是利用光作為載體進行信息處理的計算機。第一臺超高速

全光數(shù)字計算機，已由歐盟的英國、法國、德國、意大利

和比利時等國的70多名科學(xué)家和工程師合作研制成功，光

子計算機的運算速度比電子計算機快1000倍。

用蛋白質(zhì)分子制作成生物芯片，使用生物芯片的計算機稱

為生物計算機。它的存儲量可以達到普通電腦的10億倍，

其大小