計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程（了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r）

算〉認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

4〉了解計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

5〉了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)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(xiě)的程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)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(lèi)社會(huì)的各個(gè)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(jì)算機(jī)行業(yè)，本任務(wù)主要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展史

、分類(lèi)、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域及未來(lái)發(fā)展方向。

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任務(wù)一了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r■彳要6L

1.了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史

1946年，世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC（埃歷阿克）在美國(guó)賓夕

法尼亞大學(xué)誕生，如下圖所示，它標(biāo)志著人類(lèi)社會(huì)從此邁進(jìn)了計(jì)算機(jī)時(shí)

代的門(mén)檻。

計(jì)算機(jī)的發(fā)展史，是根據(jù)核心部件（處理器）采用的電子元件類(lèi)別來(lái)劃

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

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1.了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史

?第一代電子管計(jì)算機(jī)Q947—1957年）

―采用電子管作為基本器件。運(yùn)算速度每秒只有幾

千次至幾萬(wàn)次，體積大、功耗大、價(jià)格昂貴且可靠性

差，應(yīng)用領(lǐng)域主要局限于數(shù)據(jù)計(jì)算

?第二代晶體管計(jì)算機(jī)（1958-1964年）

-采用晶體管作為基本器件。運(yùn)算速度達(dá)到每秒幾

萬(wàn)次至幾十萬(wàn)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(jì)算擴(kuò)展到數(shù)據(jù)處理，開(kāi)始用

于工業(yè)控制

?第三代集成電路計(jì)算機(jī)（1964—1974年）

-采用集成電路作為核心部件。運(yùn)算速度達(dá)每秒幾

十萬(wàn)次至幾百萬(wàn)次，體積、物愈＜顯著減小，可靠性

大大提高。小型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)開(kāi)始應(yīng)用

后續(xù)

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1.了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史

?第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1974年一至今）

采用大規(guī)模集成電路作為核心部件，主存儲(chǔ)器采

用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。一塊P4CPU芯片集成的晶體管數(shù)

目達(dá)到5000-1億個(gè)，其工作頻率達(dá)到3。億次八。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用使微型機(jī)普及深入到社會(huì)生活各

方面，同時(shí)巨型機(jī)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展

?第五代智能計(jì)算機(jī)

~~用第五代的元器件構(gòu)成的智能計(jì)算機(jī)，它是超大

規(guī)模集成電路，人工智能、軟件工程、新型計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)。它能理解人的語(yǔ)言，文字和圖形，人無(wú)需編

寫(xiě)程序,靠講話(huà)就能對(duì)計(jì)算機(jī)下達(dá)命令，驅(qū)使它工作。

［后續(xù):

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----------------

埃尼阿克(ENIAC)是美國(guó)奧伯丁武器試驗(yàn)場(chǎng)為了滿(mǎn)足計(jì)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(gè)電子管，10000只電容,

7000只電阻

?加法運(yùn)算速度每秒5000次

?體積3000立方英尺

?重達(dá)30噸

?占地面積170平方米

?耗電140?150千瓦

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2.認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

計(jì)算機(jī)常見(jiàn)的分類(lèi)方法如下圖所示。

按信息存儲(chǔ)分類(lèi)按用途分類(lèi)］［按性能分類(lèi)

r模擬計(jì)算機(jī)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)巨型機(jī)

計(jì)算機(jī)1

大型機(jī)

i數(shù)字計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)

小型機(jī)

I微型計(jì)算機(jī)

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2.認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

(1)按信息存儲(chǔ)分類(lèi)1(1)|1(2)||(3)

?數(shù)字計(jì)算機(jī)

通過(guò)電信號(hào)的有無(wú)來(lái)表示數(shù)。具有運(yùn)算速度快、精度高、靈活性大

和便于存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)，適合于科學(xué)計(jì)算、信息處理、實(shí)時(shí)控制和人工

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

.模擬計(jì)算機(jī)

通過(guò)電壓的大小來(lái)表示數(shù)，即通過(guò)電壓的連續(xù)變化過(guò)程來(lái)進(jìn)行數(shù)值

計(jì)算。其優(yōu)點(diǎn)是速度快，適合于解高階的微分方程，但不如數(shù)字計(jì)

算機(jī)的精確，且通用性不好。

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2.認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

(2)按用途分類(lèi)[oEI巨I:'■一

.?專(zhuān)用計(jì)算機(jī)r-/

具有使用面窄、專(zhuān)機(jī)專(zhuān)用的特點(diǎn)，如飛機(jī)的自動(dòng)駕駛儀和坦克上的

火炮控制用的計(jì)算機(jī)等均屬于專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。一般地，模擬計(jì)算機(jī)通

常都是專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。

??通用計(jì)算機(jī)~

具有功能多、配置全、用途廣、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，我們通常所說(shuō)的

以及本書(shū)所介紹的都是指通用計(jì)算機(jī)。

2.認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

(3)按性能分類(lèi)1(1)1|(2)||(3)

?巨型機(jī)

超高速、超大容量，可供幾百個(gè)用戶(hù)同時(shí)使用。巨型機(jī)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(jì)

算，它是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和國(guó)防實(shí)力的體現(xiàn)。

2.認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

(3)按性能分類(lèi)l_(D_lL122JI9J

?大型機(jī)

高速、大容量，允許相當(dāng)多的用戶(hù)同時(shí)使用。大型機(jī)通常用于大型

企業(yè)管理或大型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中，也可用作大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的

主機(jī)。

曙光4000A大型機(jī)［后續(xù)〕

2.認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

（3）按性能分類(lèi)EaT|lUTiiTJTI:'■一

?小型機(jī)

其規(guī)模比大型機(jī)要小，能支持十幾個(gè)用戶(hù)同時(shí)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(jī)［后續(xù)〕

R）CopyRighl^^^^^^J^■出版社

2.認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

(3)按性能分類(lèi)l_(D_lL122JI9J

?微型計(jì)算機(jī),

.其特點(diǎn)是小巧、靈活，通常一次只供一個(gè)用戶(hù)使用，所以微型計(jì)算

機(jī)也叫個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer),簡(jiǎn)稱(chēng)PC機(jī)。根據(jù)應(yīng)用范

圍及體型，可分為臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦、掌上電腦等。

3.認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

(1)運(yùn)算速度快(1)(2)(3)(4)

運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)每秒鐘執(zhí)

行指令的數(shù)目，運(yùn)算速度快是

計(jì)算機(jī)最重要的特點(diǎn)。

目前世界上速度最快的是IBM公司研制出的“走鵑”超級(jí)計(jì)算機(jī)。它

的最大運(yùn)算速度為1000萬(wàn)億次/s,這臺(tái)電腦一天的計(jì)算量相當(dāng)于地

球上60億人每周7天、每天24小時(shí)不吃不喝用計(jì)算器算46年。

3.認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

(2)存儲(chǔ)容量大|(1)I|(2)||(3)||(4)

計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，類(lèi)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(pán)可存放200頁(yè)總字?jǐn)?shù)為12萬(wàn)的長(zhǎng)篇小

說(shuō)2700冊(cè)，一塊容量為250GB的硬盤(pán)則可存放100萬(wàn)冊(cè)右左，相

當(dāng)于一個(gè)小型圖書(shū)館的藏書(shū)量。

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3.認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

(3)具有邏輯判斷能力(1L1(2)1(3)|(4)

計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)各種條件來(lái)進(jìn)

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(guó)費(fèi)城舉行了一項(xiàng)別開(kāi)生面的國(guó)際象棋

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

“深藍(lán)之父”許峰雄。在這場(chǎng)人機(jī)對(duì)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(shí)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

(4)工作自動(dòng)化|(1)||(2)||(3)||(4)|

由于計(jì)算機(jī)的工作方式是將需要進(jìn)行的各種操作以程序方式存入計(jì)

算機(jī)中，工作時(shí)按程序規(guī)定的操作一步一步地自動(dòng)完成，一般無(wú)須

人工干預(yù)，因而自動(dòng)化程度高。

4.了解計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

?數(shù)值計(jì)算

~~數(shù)值計(jì)算又稱(chēng)為科學(xué)計(jì)算，它是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)處

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

設(shè)計(jì)、地震預(yù)測(cè)、氣象預(yù)報(bào)、航天技術(shù)等聯(lián)想超級(jí)計(jì)算機(jī)

?信息管理

~~一息管理是對(duì)信息進(jìn)行收集、整理、存儲(chǔ)、檢索、

輸出等的加工過(guò)程，它是目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用最廣泛的一

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

?過(guò)程控制

""過(guò)程控制又稱(chēng)為實(shí)時(shí)控制，是指利用計(jì)算機(jī)對(duì)其

工作過(guò)程的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)的實(shí)時(shí)采集、檢測(cè)、處理和

判斷，并采取相應(yīng)措施以保證整個(gè)過(guò)程正常進(jìn)行，最

生產(chǎn)過(guò)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(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

?助系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)是近30年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一

個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算

機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CA。、計(jì)算機(jī)輔

助測(cè)試(CAT)等房屋裝潢設(shè)計(jì)效果圖

?人工智能

人工智能又稱(chēng)為智能模擬，它是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的前

沿領(lǐng)域。人工智能是用計(jì)算機(jī)來(lái)模仿人類(lèi)的智能特

征，使它具有人類(lèi)的識(shí)別、感知、學(xué)習(xí)、理解、推理、

智能機(jī)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(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

(1)巨型化(功能巨型化)|(1)||(2)||(3)||(4)|

巨型化是指計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度更高、存儲(chǔ)容量更大、功能更強(qiáng)，其

運(yùn)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(jì)算機(jī)主要用于尖端科學(xué)技術(shù)和軍事國(guó)防系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)，集中

體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平。

右圖我國(guó)1992年研制成功的“銀河H號(hào)”巨

型機(jī)，它的運(yùn)算速度是10億次/s。1997年再

次推出“銀河HI號(hào)”并行巨型計(jì)算機(jī)，運(yùn)算

速度達(dá)到100億次/s。1999年,銀河第四代

巨型機(jī)研制成功，綜合技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水

平。1L

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5.了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

(2)微型化(體積微型化)|(1)||(2)||(3)||(4)|

微型計(jì)算機(jī)已進(jìn)入儀器、儀表、家用電器等小型儀器設(shè)備中，同時(shí)

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

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

優(yōu)的性能價(jià)格比受到人們的歡迎。

5.了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

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

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的深入，特別

是家用計(jì)算機(jī)越來(lái)越普及，一

方面希望眾多用戶(hù)能共享信息

資源，另一方面也希望各計(jì)算

機(jī)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(gè)發(fā)展趨勢(shì)，各種家庭網(wǎng)絡(luò)化的標(biāo)準(zhǔn)已

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

臺(tái)，可以通過(guò)手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)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(kāi)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(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

（4）智能化（處理智能化）⑴||(2)||(3)]]⑷

智能化就是要求計(jì)算機(jī)能模擬人的感覺(jué)和

思維能力，也是第五代計(jì)算機(jī)要實(shí)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(zhuān)家系統(tǒng)和機(jī)器人。右圖是

一個(gè)會(huì)踢足球的機(jī)器人。

土出版社

用許多微處理機(jī)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(jì)算機(jī)。日本電氣公司推出一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聲音識(shí)別

系統(tǒng)，能夠識(shí)別出任何人的聲音，正確率達(dá)99.8%。

后續(xù)

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>DNA計(jì)算機(jī)

以色列科學(xué)家研制的納米級(jí)DNA計(jì)算機(jī)，一根試管可容納

一萬(wàn)億個(gè)此類(lèi)計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度達(dá)到每秒10億次，精確度

是利用光作為載體進(jìn)行信息處理的計(jì)算機(jī)。第一臺(tái)超高速

全光數(shù)字計(jì)算機(jī)，已由歐盟的英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、意大利

和比利時(shí)等國(guó)的70多名科學(xué)家和工程師合作研制成功，光

子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度比電子計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)稱(chēng)

為生物計(jì)算機(jī)。它的存儲(chǔ)量可以達(dá)到普通電腦的10億倍，

其大小