計算機文化基礎(chǔ) 第二版 呂新平 張強華 馮祖洪 1 第1章

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1、計算機文化基礎(chǔ)第1章計算機文化概論1.1計算機的發(fā)展與分類1.2計算機的特點與應(yīng)用1.3計算機文化與社會信息化1.4計算機內(nèi)的信息表示1.5如何學(xué)好計算機文化基礎(chǔ)1.1計算機的發(fā)展與分類1.1.1計算機的發(fā)展史計算機也叫“電腦”。第一臺計算機于1946年2月誕生于美國夕法尼亞大學(xué)，它的名字叫“ENIAC”(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)，是賓州大學(xué)莫克利(JohnMauchly)教授和他的學(xué)生?？颂?J.P.Eckert)博士為軍事目的而研制的。它以電子管為主要元件。其內(nèi)存為磁鼓(存儲容量小)，外存為磁帶，操作由中央處理器控制，使用

2、機器語言編程，運算速度為每秒5000次，主要應(yīng)用領(lǐng)域為數(shù)值計算。1946年6月，曾擔(dān)任ENIAC小組顧問的美籍旬牙利科學(xué)家馮·諾依曼(JohnvonNeumman)教授發(fā)表了《電子計算機邏輯結(jié)構(gòu)初探》的論文，并為美國軍方設(shè)計了第一臺存儲程序式的計算機EDVAC(theElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer，電子離散變量計算機)。與ENIAC相比，EDVAC有兩點重要的改進：采用二進制，提高了運行效率；把指令存入計算機內(nèi)部。但世界上第一臺實現(xiàn)存儲程序式的計算機是EDSAC(theElectronicDelayStorageAutomaticC

3、alculator)，于1949年5月制成并投入運營。1959年，第二代計算機出現(xiàn)，其特征是：以晶體管為主，內(nèi)存為磁芯存儲器，外存為磁盤或磁帶，運算速度為每秒幾萬到幾十萬次。使用高級語言(如FORTRAN，COBOL等)編程。主要應(yīng)用領(lǐng)域為數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理及工業(yè)過程控制。1965年，第三代計算機出現(xiàn)，其特征是：以集成電路為主(集成電路就是由晶體管、電阻、電容等電子元件集成的一個小硅片)，內(nèi)存為半導(dǎo)體存儲器，外存為磁盤，運算速度為每秒幾十萬次到幾百萬次，機種成系列，采用積木式結(jié)構(gòu)及標準輸入輸出接口，用高級語言編程。以操作系統(tǒng)來管理硬件資源，主要應(yīng)用領(lǐng)域為信息處理(處理數(shù)據(jù)、文字、圖像)。

4、1970年左右，第四代計算機出現(xiàn)，其特征是：以大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路為主(一個芯片上可集成數(shù)十到上百萬個晶體管)，內(nèi)存為半導(dǎo)體存儲器，外存為磁盤，運算速度每秒幾百萬次到上億次，應(yīng)用領(lǐng)域擴展到各個方面。此時微型計算機也開始出現(xiàn)，并在20世紀80年代得到了迅速推廣。20世紀80年代，日本首先提出了第五代計算機的研制計劃，其主要目標是使計算機具有人類的某些智能，如聽、說、識別對象，并且具有一定的學(xué)習(xí)和推理能力。目前科學(xué)家正在研究的新一代計算機有：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機、生物計算機等。1.1.2計算機技術(shù)發(fā)展動向計算機未來的發(fā)展方向是巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化及多媒體化。1.1.3計算機的分類我國

5、將計算機分為：巨型機、大型機、中型機、小型機、微型機。第一、二代計算機主要是大型機；第三代計算機有大、中、小三類，第四代計算機則包括了所有類別。1989年11月，美國電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)將計算機分為主機、小型機、個人計算機、巨型機、小巨型機和工作站6類。1.2計算機的特點與應(yīng)用1.2.1計算機的特點1.運算速度快、計算精度高2.記憶能力強3.可靠的邏輯判斷能力4.工作自動化另外計算機還具有可靠性高、通用性強的特點。1.2.2計算機的性能指標評價計算機的性能指標可以從主頻、字長、內(nèi)存容量、存取周期、運算速度等方面來衡量。1.主頻主頻是指時鐘頻率，其單位是兆赫茲(MHz)。2.字

6、長字長是指計算機的運算器能同時處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，它確定了計算機的運算精度，字長越長，計算機的運算精度就越高，其運算速度也越快。另外字長也確定計算機指令的直接尋址能力。3.內(nèi)存容量內(nèi)存儲器中可以存儲的信息總字節(jié)數(shù)稱為內(nèi)存容量。4.存取周期把信息存入存儲器的過程稱為“寫”，把信息從存儲器取出的過程稱為“讀”。存儲器的訪問時間(讀寫時間)是指存儲器進行一次讀或?qū)懖僮魉璧臅r間；存取周期是指連續(xù)啟動兩次獨立的讀或?qū)懖僮魉璧淖疃虝r間。目前微機的存取周期約為幾十到一百納秒(ns)左右。5.運算速度運算速度是一項綜合的性能指標，用MIPS(MillionInstructionsPerSecon

7、d的縮寫，意思是“每秒執(zhí)行百萬指令”)表示。主頻和存取周期對運算速度的影響最大。1.2.3計算機的應(yīng)用1.科學(xué)計算2.自動控制系統(tǒng)3.數(shù)據(jù)處理與信息加工4.計算機輔助系統(tǒng)5.人工智能人工智能(AI：ArtificialIntelligence)的主要目的是用計算機來模擬人的智能，其主要任務(wù)是建立智能信息處理理論，進而設(shè)計可以展現(xiàn)某些近似人類智能行為的計算機系統(tǒng)。目前的主要應(yīng)用方面有：機器人(Robots)、專家系統(tǒng)(ES：Exper