计算机基础课件(第一章)XHF

1、11计算机文化基础计算机文化基础22第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势1. 什么是计算机 计算机（computer）：是电子计算机的简称，俗称电脑。它是一种能够自动地、高速地、精确地进行信息处理的现代电子设备。 也可以说是一种由电来工作、以高速进行操作、且有内部存储和记忆能力，由程序控制操作的现代计算与信息处理工具。计算机的概念3公元前公元前30003000年的年的古埃及人用结绳古埃及人用结绳来记录土地面积来记录土地面积和收获的谷物和收获的谷物公元

2、前公元前20002000年的美索年的美索不达米亚人用泥板计数，不达米亚人用泥板计数，这块泥板上的契形文字这块泥板上的契形文字代表代表2525。我国古代数学家祖冲之我国古代数学家祖冲之就是用算筹计算出圆周就是用算筹计算出圆周率值介于率值介于3.14159263.1415926和和3.14159273.1415927之间。之间。1.A 1.A 计算机的史前时代计算机的史前时代4珠算被称为我国珠算被称为我国“第五第五大发明大发明”，最早记录于，最早记录于汉朝人徐岳撰写的汉朝人徐岳撰写的数数术记遗术记遗一书里。一书里。算圣刘洪及其发明的算圣刘洪及其发明的珠算盘。珠算盘。1.A 1.A 计算机的史前时代

3、计算机的史前时代51.1.A 1.1.A 计算机的史前时代计算机的史前时代John Napier(1550-1617)John Napier(1550-1617)约翰约翰纳皮尔纳皮尔纳皮尔算筹纳皮尔算筹(Napiers bones)1612年发明年发明6威廉威廉奥却德奥却德( (William Oughtred)William Oughtred)及其发明的圆形计算尺及其发明的圆形计算尺风靡风靡18181919世纪的计算尺世纪的计算尺1.1.A 1.1.A 计算机的史前时代计算机的史前时代7Casio 14-ACasio 14-A史上第一台商用小型电子计算器史上第一台商用小型电子计算器19571

4、957年发明年发明一款普通的袖珍电子计算器一款普通的袖珍电子计算器1.1.A 1.1.A 计算机的史前时代计算机的史前时代8威廉威廉契克卡德契克卡德德国图宾根大学教授，德国图宾根大学教授，于于16231623年制造了第一台年制造了第一台计算机。计算机。19601960年，契克卡德家乡人根据示年，契克卡德家乡人根据示意图重新制作的契克卡德计算机：意图重新制作的契克卡德计算机：能做能做6 6位数加减法，设置了某种位数加减法，设置了某种“溢出溢出”响铃装置；机器上部附加响铃装置；机器上部附加一套圆柱型一套圆柱型“纳皮尔算筹纳皮尔算筹”，因此，因此也能进行乘除运算。也能进行乘除运算。Wilhelm S

5、chickard(1592-1635)Wilhelm Schickard(1592-1635)1.1.B 1.1.B 机械式计算机机械式计算机9Blaise Pascal(1623Blaise Pascal(16231662)1662)保存在巴黎国立工艺博物馆的帕斯卡加保存在巴黎国立工艺博物馆的帕斯卡加法机，法机，16421642年发明：年发明：机器由系列齿轮组成的装置，外壳用黄机器由系列齿轮组成的装置，外壳用黄铜材料制作，是一个长铜材料制作，是一个长2020英寸、宽英寸、宽4 4英寸、英寸、高高3 3英寸的长方盒子，面板上有一列显示英寸的长方盒子，面板上有一列显示数字的小窗口，旋紧发条后才能

6、转动，数字的小窗口，旋紧发条后才能转动，用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。布莱斯布莱斯帕斯卡帕斯卡 法国数学家、物理学家、思想家法国数学家、物理学家、思想家1.1.B 1.1.B 机械式计算机机械式计算机10Gottfried Leibniz(1646Gottfried Leibniz(16461716) 1716) 16741674年，莱布尼茨发明乘法机。这是第一台可以年，莱布尼茨发明乘法机。这是第一台可以运行完整四则运算的计算机，长运行完整四则运算的计算机，长100100厘米、宽厘米、宽3030厘厘米、高米、高2525厘米，主要由不动的计数器和可动的定厘米

7、，主要由不动的计数器和可动的定位机构两部分组成，整个机器由一套齿轮系统传位机构两部分组成，整个机器由一套齿轮系统传动。动。【公元公元17001700年左右，莱布尼茨从一位友人送给他年左右，莱布尼茨从一位友人送给他的中国的中国“易图易图”（八卦）里受到启发，悟出了二（八卦）里受到启发，悟出了二进制数之真谛，率先提出了二进制的运算法则。进制数之真谛，率先提出了二进制的运算法则。】戈特费里德戈特费里德莱布尼兹莱布尼兹 德国数学家、微积分独立发明人德国数学家、微积分独立发明人1.1.B 1.1.B 机械式计算机机械式计算机11明代宋应星所著明代宋应星所著天工开物天工开物天工开物天工开物中记载的小花楼提

8、花机中记载的小花楼提花机1.1.B 1.1.B 机械式计算机机械式计算机12英国曼彻斯特英国曼彻斯特“科学与工业博物馆科学与工业博物馆”中的杰卡德编织机中的杰卡德编织机(1805(1805年发明年发明) )布乔的穿孔卡片思想在杰卡德的自动布乔的穿孔卡片思想在杰卡德的自动编织机上实现编织机上实现程序控制思想的萌程序控制思想的萌芽芽正面正面 侧面侧面1.1.B 1.1.B 机械式计算机机械式计算机13现代计算机奠基人现代计算机奠基人英国剑桥大学教授查尔斯英国剑桥大学教授查尔斯巴贝奇巴贝奇18221822年，差分机年，差分机伦敦科学博物馆的复制品伦敦科学博物馆的复制品Charles Babbage

9、(1791- 1871)Charles Babbage (1791- 1871)1.1.B 1.1.B 机械式计算机机械式计算机14世界上第一位程序员世界上第一位程序员奥古斯塔奥古斯塔艾达艾达拜伦拜伦后人根据巴贝奇图纸制造的后人根据巴贝奇图纸制造的“分析机分析机”Augusta Ada Byron (1815Augusta Ada Byron (1815-1 -1852)852)18341834年，巴贝奇提出通用计算机年，巴贝奇提出通用计算机“分析机分析机”构想，直至他去世也未制成。构想，直至他去世也未制成。1.1.B 1.1.B 机械式计算机机械式计算机15设计图纸之一设计图纸之一差分机和分

10、析机存储器框架差分机和分析机存储器框架1.1.B 1.1.B 机械式计算机机械式计算机16鲍德温发明的手摇计算机，鲍德温发明的手摇计算机，18731873年年弗兰克弗兰克鲍德温鲍德温( (Frank Baldwin)Frank Baldwin)1.1.B 1.1.B 机械式计算机机械式计算机17Herman Hollerith (1860-1929)Herman Hollerith (1860-1929)美国著名统计专家美国著名统计专家赫尔曼赫尔曼霍列瑞斯霍列瑞斯霍列瑞斯发明的自动制表机霍列瑞斯发明的自动制表机1.1.C 1.1.C 从机械到电子的进程从机械到电子的进程18John Flemi

11、ng (1848-1945)John Fleming (1848-1945)19041904年，英国青年工程师约翰年，英国青年工程师约翰弗弗莱明发明真空二极管莱明发明真空二极管Lee De Forest (1873-1961)Lee De Forest (1873-1961)19061906年，美国人李年，美国人李德德福雷斯特福雷斯特发明能起放大作用的真空三极管。发明能起放大作用的真空三极管。1.1.C 1.1.C 从机械到电子的进程从机械到电子的进程19Konrad Zuse (1910-1995)Konrad Zuse (1910-1995)数字计算机之父数字计算机之父克兰德克兰德楚泽楚泽

12、德国博物馆中存放的德国博物馆中存放的Z4Z4计算机计算机1.1.C 1.1.C 从机械到电子的进程从机械到电子的进程C.C.冲击最后的技术壁垒冲击最后的技术壁垒ZZ系列计算机系列计算机20Howard Aiken (1900-1973)Howard Aiken (1900-1973)MARKMARK系列计算机发明人系列计算机发明人霍华德霍华德艾肯艾肯哈佛大学的哈佛大学的MARK-IMARK-I1.1.C 1.1.C 从机械到电子的进程从机械到电子的进程C.C.冲击最后的技术壁垒冲击最后的技术壁垒MARKMARK系列计算机系列计算机1.1.C 1.1.C 从机械到电子的进程从机械到电子的进程C.

13、C.冲击最后的技术壁垒冲击最后的技术壁垒MARKMARK系列计算机系列计算机21计算机软件之母计算机软件之母Grace Hopper (1906-1992)Grace Hopper (1906-1992)(a)(a)一本介绍霍波博士的书一本介绍霍波博士的书(b)(b)海军军官霍波海军军官霍波摄于摄于19841984年年保存在霍波笔记本中的第一个保存在霍波笔记本中的第一个“bugbug”1.1.C 1.1.C 从机械到电子的进程从机械到电子的进程C.C.冲击最后的技术壁垒冲击最后的技术壁垒MARKMARK系列计算机系列计算机22ENIACENIAC（Electronic Numerical In

14、tegrator And CalculatorElectronic Numerical Integrator And Calculator）：）：19461946年年2 2月月1414日，诞生在美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场日，诞生在美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场1.1.D 1.1.D 电子计算机的发展电子计算机的发展A. 第一台电子计算机的诞生第一台电子计算机的诞生23ENIACENIAC两位设计者两位设计者莫契利和埃克特莫契利和埃克特ENIACENIAC博物馆中的部分器件博物馆中的部分器件ENIAC的指标：的指标：l 每秒每秒5000次加法次加法l 17468个电子管个电子管l 7200个二极

15、管、个二极管、70000个电阻器、个电阻器、10000个电容器、个电容器、6000个继电器个继电器l 占地占地170平方米平方米l 总重量总重量30吨吨l 耗电耗电174KW1.1.D 1.1.D 电子计算机的发展电子计算机的发展2424第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势1. 第1代计算机（1946年1958年） 采用电子管作为计算机的逻辑元件，使用机器语言和汇编语言编制程序，操作机器困难。主要用于数值计算，应用于科学研究和军事领域。计算机发展概况

16、2525第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势1. 第1代计算机（1946年1958年） l l 逻辑元件逻辑元件电子管电子管 l l 主主 存存磁鼓磁鼓 l l 辅辅 存存磁带磁带 l l 软软 件件机器语言、符号语言机器语言、符号语言 l l 应应 用用科学计算科学计算 数字电子计算机的出现，揭开了人类历史新数字电子计算机的出现，揭开了人类历史新篇章。篇章。 1946年年6月，美国数学家、普林斯顿大学教月，美国数学家、普林斯顿大学教授约翰授约翰冯冯

17、诺依曼（诺依曼（John Von Neumann）提出）提出了了“存储程序存储程序”的概念以及计算机组成和框架，的概念以及计算机组成和框架，奠定了现代计算机组成与工作原理基础。奠定了现代计算机组成与工作原理基础。计算机发展概况26晶体管的三位发明人晶体管的三位发明人因这项伟大发明，三人获得因这项伟大发明，三人获得19561956年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖威廉威廉肖克利肖克利约翰约翰巴丁巴丁沃尔特沃尔特布拉布拉坦坦1.1.D 1.1.D 电子计算机的发展电子计算机的发展27l 体积比电子管小很多体积比电子管小很多l 耗电大大降低耗电大大降低l 稳定性有很大提高稳定性有很大提高电子管实物电子

18、管实物晶体管实物晶体管实物19551955年，贝尔实验室使用年，贝尔实验室使用800800只晶体管组装了世界上第一只晶体管组装了世界上第一台晶体管计算机台晶体管计算机TRADICTRADIC。(Transistor Digital Computer)(Transistor Digital Computer)1.1.D 1.1.D 电子计算机的发展电子计算机的发展2828第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势2. 第2代计算机（1958年1964年） 采

19、用晶体管作为基本逻辑元件，运算速度进一步提高，主存容量进一步扩大，出现了系统软件和高级语言。计算机发展概况2929第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势2. 第2代计算机（1958年1964年）l l 逻辑元件逻辑元件 晶体管晶体管l l 主主 存存 磁芯磁芯l l 辅辅 存存 磁盘磁盘l l 软软 件件 高级程序设计语言、操作系高级程序设计语言、操作系统统l l 应应 用用 除科学计算外，已应用于数除科学计算外，已应用于数据处理、过程控制据处理、过程

20、控制 首次将晶体管用于计算机，使计算机缩小首次将晶体管用于计算机，使计算机缩小了体积，减低了功耗，提高了速度和可靠性。了体积，减低了功耗，提高了速度和可靠性。 发明了高级语言。发明了高级语言。 首次提出了计算机的兼容问题，包括硬件首次提出了计算机的兼容问题，包括硬件兼容和软件兼容。兼容和软件兼容。计算机发展概况30l 1958年年9月月12日，在德克萨斯仪器（日，在德克萨斯仪器（TI）公司）公司工作的杰克工作的杰克基尔比（基尔比（Jack Kilby）完成了他的集成）完成了他的集成电路设计（将硅电阻器、电容器和晶体管装在一电路设计（将硅电阻器、电容器和晶体管装在一块晶片上）。块晶片上）。195

21、9年年2月月6日，基尔比向美国专利日，基尔比向美国专利局申报专利局申报专利“小型化电子电路（小型化电子电路（No. 3138743）”。l 1959年年7月月30日，美国仙童公司的罗伯特日，美国仙童公司的罗伯特诺伊诺伊斯（斯（Robort Noyce）也宣称制出第一块集成电路，）也宣称制出第一块集成电路，并向美国专利局申请专利并向美国专利局申请专利“半导体器件和引线结半导体器件和引线结构（构（No. 2981877）”。杰克杰克基尔比基尔比罗伯特罗伯特诺伊诺伊斯斯1.1.D 1.1.D 电子计算机的发展电子计算机的发展C. 集成电路计算机集成电路的诞生31集成电路实物集成电路实物晶体管实物晶体

22、管实物19641964年年4 4月月7 7日，在日，在IBMIBM公司成公司成立立5050周年之际，由年仅周年之际，由年仅4040岁的岁的吉恩吉恩阿姆达尔阿姆达尔( (Gene Amdahl)Gene Amdahl)担任主设计师，历时四年研发担任主设计师，历时四年研发的的IBM360IBM360计算机问世，标志着计算机问世，标志着第三代计算机的全面登场，这第三代计算机的全面登场，这也是也是IBMIBM历史上最为成功的机型历史上最为成功的机型之一。之一。1.1.D 1.1.D 电子计算机的发展电子计算机的发展3232第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容

23、本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势 3. 第3代计算机（1964年1971年） 其特征是集成电路IC(Intergrated Circuit)代替了分立元件，采用了微程序控制技术。在软件方面，系统软件发展迅速，出现了分时操作系统，多用户共享计算机资源；在程序设计方法上采用了结构化的程序设计，使软件得到了发展，这一时期软件出现了产业化。计算机发展概况3333第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的

24、发展趋势 3. 第3代计算机（1964年1971年）l l 逻辑元件逻辑元件集成电路集成电路l l 主主 存存半导体半导体l l 辅辅 存存磁盘磁盘l l 软软 件件高级程序设计语言、操作系统高级程序设计语言、操作系统l l 应应 用用科学计算、数据处理、过程控制科学计算、数据处理、过程控制 IBM公司首次提出系列机的概念，圆满解决了公司首次提出系列机的概念，圆满解决了计算机兼容的问题，典型代表是计算机兼容的问题，典型代表是IBM360系列机。系列机。 控制器设计使用微程序控制技术，使控制器的控制器设计使用微程序控制技术，使控制器的设计规整化。设计规整化。 结构化程序设计思想成熟，软硬件设计标

25、准化。结构化程序设计思想成熟，软硬件设计标准化。计算机发展概况34 1971年，年，Intel公司宣称，他们首创了一种公司宣称，他们首创了一种“开启集成电路新纪元开启集成电路新纪元”的半的半导体芯片，即第一块微处理器芯片导体芯片，即第一块微处理器芯片4004。 所谓微处理器芯片是将所谓微处理器芯片是将CPU（Central Processing Unit，中央处理器）集成，中央处理器）集成在一块芯片上。在一块芯片上。第一块微处理器芯片第一块微处理器芯片Intel 4004Intel 4004及其发明人特德及其发明人特德霍夫霍夫1.1.D 1.1.D 电子计算机的发展电子计算机的发展35 197

26、5年年4月，微型仪器与自动测量系统公司月，微型仪器与自动测量系统公司（MITS）推出了首台通用型）推出了首台通用型Altair 8800，售价，售价375美美元，带有元，带有1KB存储器，这是世界上第一台微型计算存储器，这是世界上第一台微型计算机。机。 1981年年8月月12日，日，IBM公司正式推出了全球第一公司正式推出了全球第一台个人计算机台个人计算机IBM PC。该机采用主频。该机采用主频4.77MHz的的Intel 8088微处理器，运行微处理器，运行Microsoft公司专门为公司专门为IBM PC开发的开发的MS-DOS操作系统。操作系统。第一台微型计算机第一台微型计算机Altai

27、r 8800Altair 8800第一台个人计算机第一台个人计算机IBM PCIBM PC1.1.D 1.1.D 电子计算机的发展电子计算机的发展36 比尔比尔盖茨（盖茨（ Bill Gates ）在哈佛大学学）在哈佛大学学习期间就为第一台微型计算机习期间就为第一台微型计算机Altair 8800开开发了发了BASIC编程语言的一个版本。编程语言的一个版本。 1975年，年仅年，年仅20的盖茨与好友保罗的盖茨与好友保罗艾艾伦伦(Paul Allen)共同创建了共同创建了Microsoft公司。公司。 1981年诞生的年诞生的IBM PC机选用机选用Microsoft公司的公司的MS-DOS作为

28、操作系统，随着作为操作系统，随着PC机的机的风行，风行，Microsoft公司逐渐成为世界第一大微公司逐渐成为世界第一大微机软件开发商。机软件开发商。比尔比尔盖茨盖茨保罗保罗艾伦艾伦1.1.D 1.1.D 电子计算机的发展电子计算机的发展3737第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势4. 第4代计算机（1971年至今） 其特征是采用大规模集成电路LSI（Large-Scale Integration）和超大规模集成电路VLSI（Very Large-S

29、cale Integration）作为逻辑元件。在软件方面，发展了数据库系统、分布式操作系统等。第四代计算机的另一个重要分支是以LSI为基础而发展起来的微处理器和微型计算机。计算机发展概况3838第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势4. 第4代计算机（1971年至今） l l 逻辑元件逻辑元件 大规模大规模/超大规模集成电路超大规模集成电路（LSI/VLSI） l l 主主 存存 LSI/VLSI半导体芯片半导体芯片 l l 辅辅 存存 磁盘、光盘磁

30、盘、光盘 l l 软软 件件 高级程序设计语言、操作系高级程序设计语言、操作系统统 l l 应应 用用 科学计算、数据处理、过程科学计算、数据处理、过程控制，并进入以计算机网络为特征的应用控制，并进入以计算机网络为特征的应用时代时代计算机发展概况3939第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势4. 第4代计算机（1971年至今） 1971年年Intel公司成功地研制出了公司成功地研制出了4004微处理器芯片。微处理器芯片。从此，随着从此，随着LSI/VL

31、SI技术的发展，微处理器每隔两三年技术的发展，微处理器每隔两三年就有一个新的产品问世，至今已发展到就有一个新的产品问世，至今已发展到486、586、Itanium、Intel Core 2。 微型计算机出现，典型代表是微型计算机出现，典型代表是IBM PC。 面向对象、可视化程序设计概念出现；软件产业高面向对象、可视化程序设计概念出现；软件产业高度发达，各种实用软件层出不穷，极大地方便了用户。度发达，各种实用软件层出不穷，极大地方便了用户。 计算机技术与通信技术相结合，计算机网络把世界计算机技术与通信技术相结合，计算机网络把世界紧密地联系在一起。紧密地联系在一起。 多媒体技术崛起，计算机集图像

32、、图形、声音、文多媒体技术崛起，计算机集图像、图形、声音、文字处理于一体，在信息处理领域掀起了一场革命，与之字处理于一体，在信息处理领域掀起了一场革命，与之对应的信息高速公路正在紧锣密鼓地筹划实施当中。对应的信息高速公路正在紧锣密鼓地筹划实施当中。计算机发展概况4040第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势5. 第五代电子计算机 从20世纪80年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家都宣布开始新一代计算机的研究。人们普遍认为新一代计算机应该是智能型的，它能

33、模拟人的智能行为，理解人类自然语言，并继续向着微型化、网络化发展。大概有以下几个研究方向： l l 人工智能计算机人工智能计算机 l l 巨型计算机巨型计算机 l l 多处理机多处理机 l l 激光计算机激光计算机 l l 超导计算机超导计算机 l l 生物晶体计算机（生物晶体计算机（DNA计算机）计算机） l l 量子计算量子计算计算机发展概况4141第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势5. 第五代电子计算机 第五代计算机是把信息采集、存储、处理、

34、通信与人工智能结合在一起的智能计算机系统。它能进行数值计算或处理一般的信息，主要能面向知识处理，具有形式化推理、联想、学习和解释的能力，能够帮助人们进行判断、决策、开拓未知领域和获得新的知识。人机之间可以直接通过自然语言（声音、文字）或图形图象交换信息。第五代计算机又称智能计算机。 计算机发展概况421.1.D 1.1.D 电子计算机的发展电子计算机的发展43l 1 8 4 7 年 ， 出 版年 ， 出 版 逻 辑 的 数 学 分 析逻 辑 的 数 学 分 析 （ T h e Mathematical Analysis of Logic。l 1854年，出版年，出版思维规律的研究思维规律的研究

35、逻辑与概率的数逻辑与概率的数学理论基础学理论基础（An Investigation of the Laws of Thought, on Which are Founded the Mathematical Theories of Logic and Probabilities。l 以这两部著作为基础，布尔建立了一门新的数学学以这两部著作为基础，布尔建立了一门新的数学学科科逻辑代数，也称布尔代数。它为百年后出现的数字逻辑代数，也称布尔代数。它为百年后出现的数字计算机开关电路设计提供了最重要的数学方法和理论基础。计算机开关电路设计提供了最重要的数学方法和理论基础。 逻辑代数创始人，逻辑代数创始人

36、，英国数学家英国数学家乔治乔治布尔布尔( (George George BooleBoole，1815-1864)1815-1864)44l 1938年，年仅年，年仅22岁的香农在硕士论文的基础上，发表岁的香农在硕士论文的基础上，发表论文论文“继电器和开关电路的符号分析继电器和开关电路的符号分析”（A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits），首次阐述），首次阐述了如何将布尔代数运用于逻辑电路，奠定了现代电子计算了如何将布尔代数运用于逻辑电路，奠定了现代电子计算机开关电路的理论基础。机开关电路的理论基础。【香农于香农于1948年年6月

37、和月和10月在月在贝尔系统技术杂志贝尔系统技术杂志（Bell System Technical Journal）上连载发表了他影响深远的论文）上连载发表了他影响深远的论文“通信的数学原理通信的数学原理”（A Mathematical Theory of Communication）；）；1949年，香农又在该杂年，香农又在该杂志上发表了另一著名论文志上发表了另一著名论文“噪声下的通信噪声下的通信”（Communication in the Presence of Noise）。这两篇论文成为了信息论的奠基性著作，香农成为）。这两篇论文成为了信息论的奠基性著作，香农成为信息论的奠基人。信息论的奠

38、基人。】信息论创始人，信息论创始人，美国科学家美国科学家克 劳 德克 劳 德 香 农香 农( (Claude ShannonClaude Shannon，1916-2001)1916-2001)45 图灵是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要图灵是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方法也源自这位伟大的科学家：方法也源自这位伟大的科学家：l 24岁，提出图灵机理论；岁，提出图灵机理论；l 31岁，参与岁，参与Colossus（二战时英国破解德国通信密码（二战时英国破解德国通信密码的计算机）的研制；的计算机）的研制；l 33岁，构思了仿真系统；岁，构思了仿真系统；l 35岁，提出自动程序设计

39、概念；岁，提出自动程序设计概念；l 38岁，设计了岁，设计了“图灵测试图灵测试”；l 在后来还创造了一门新学科在后来还创造了一门新学科非线性力学；非线性力学；l 计算机与人工智计算机与人工智能之父，英国数能之父，英国数学家、逻辑学家学家、逻辑学家阿兰阿兰图灵图灵（Alan TuringAlan Turing，1912-19541912-1954）46 1936年年5月月28日，图灵向伦敦权威的数学杂志投了一篇论文，题为日，图灵向伦敦权威的数学杂志投了一篇论文，题为“论可计算数及其在判定问题上的应用论可计算数及其在判定问题上的应用”(On Computable Numbers, with an

40、Application to the Entscheidungsproblem)。在这篇开创性的论文中，。在这篇开创性的论文中，图灵给图灵给“可计算性可计算性”下了一个严格的数学定义，并提出著名的下了一个严格的数学定义，并提出著名的“图灵机图灵机(Turing Machine)”的设想。的设想。图灵机模型示意图图灵机模型示意图47 1950年年10月，图灵发表一篇题为月，图灵发表一篇题为“计算机器与智能计算机器与智能”(Computing machinery and intelligence)的论文，成为划时代之作。的论文，成为划时代之作。 在这篇论文里，图灵第一次提出在这篇论文里，图灵第一次

41、提出“机器思维机器思维”的概念。他还对智的概念。他还对智能问题从行为主义的角度给出了定义，由此提出一假想：一个人在不能问题从行为主义的角度给出了定义，由此提出一假想：一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答，接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答，如果在相当长时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机，如果在相当长时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机，那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是能思维的。这就是著名的能思维的。这就是著名的“图灵测试图

42、灵测试”（Turing Testing）。）。48 为纪念图灵对计算机领域做出的巨大贡献，国际计算机协会为纪念图灵对计算机领域做出的巨大贡献，国际计算机协会(Association for Computing Machinery，ACM)于于1966年开始设立图灵奖年开始设立图灵奖(Turing Award)，这是计算机界最负盛名的奖项，有这是计算机界最负盛名的奖项，有“计算机界诺贝尔奖计算机界诺贝尔奖”之称。之称。姚期智姚期智法兰西斯法兰西斯艾伦艾伦( (Frances AllenFrances Allen) )49 在计算机发展史上，有一位被在计算机发展史上，有一位被“遗忘遗忘”的电子计算

43、机之父的电子计算机之父美国物理美国物理学家约翰学家约翰阿塔纳索夫。他先于莫契利和埃克特提出用电子管制作计算机，提阿塔纳索夫。他先于莫契利和埃克特提出用电子管制作计算机，提出了清晰的计算机组成三原则，并先于出了清晰的计算机组成三原则，并先于ENIAC制成一台试验样机，可惜没被制成一台试验样机，可惜没被所在的依阿华大学重视，既没有给予足够的投资，也没申请专利，而后一直所在的依阿华大学重视，既没有给予足够的投资，也没申请专利，而后一直搁置在衣阿华大学物理楼的储存室里。搁置在衣阿华大学物理楼的储存室里。被被“遗忘遗忘”的电子计算机之父的电子计算机之父约翰约翰阿塔纳索夫阿塔纳索夫（John Atanas

44、offJohn Atanasoff，1903-19951903-1995）存放在衣阿华州立大学的存放在衣阿华州立大学的ABCABC计算机计算机( (Atanasoff-Berry Computer)Atanasoff-Berry Computer)50 维纳提出的现代计算机设计五原则：维纳提出的现代计算机设计五原则：l 不是模拟式，而是数字式；不是模拟式，而是数字式；l 由电子元件构成，尽量减少机械部件；由电子元件构成，尽量减少机械部件；l 采用二进制，而不是十进制；采用二进制，而不是十进制；l 内部存放计算表；内部存放计算表；l 在计算机内部存储数据。在计算机内部存储数据。【维纳维纳1943

45、年在所发表的论文年在所发表的论文“行为、目的和目的论行为、目的和目的论”（Behavior, purpose, and teleology. Phil. Sci. 10(1943).）中，首次提出了）中，首次提出了“控制论控制论”这个概念。这个概念。1948年维纳在麻省理工学院出版社（年维纳在麻省理工学院出版社（MIT Press）出版了里程碑式的著作）出版了里程碑式的著作控制论控制论动物和机器中的通信与控制问题动物和机器中的通信与控制问题（Cybernetics: Or the Control and Communication in the Animal and the Machine.

46、Cambridge），为控制论奠定了理），为控制论奠定了理论基础，标志着它的正式诞生。论基础，标志着它的正式诞生。】控制论创始人控制论创始人诺伯特诺伯特维纳维纳（Norbert WienerNorbert Wiener，1894-19641894-1964）51l 1945年年6月月30日，冯日，冯诺依曼发表诺依曼发表“101页报告页报告”First Draft of a Report on the EDVAC；l 1946年年7、8月间，冯月间，冯诺依曼又提出了一个更加完善的设计报告诺依曼又提出了一个更加完善的设计报告“电子计算电子计算机逻辑设计初探机逻辑设计初探”（Preliminary

47、discussion of the the logical design of an electronic computing instrument）。）。现代电子计算机之父现代电子计算机之父冯冯诺伊曼诺伊曼 这两篇报告的综合设计思想，便是著名的这两篇报告的综合设计思想，便是著名的“冯冯诺依曼结诺依曼结构（构（von Neumann Architecture）”。报告明确指出：。报告明确指出：l 采用二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制；采用二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制；l 计算机由计算机由5部分构成：运算器、控制器、存储器、输入和输部分构成：运算器、控制器、存储器、输

48、入和输出装置；出装置；l 程序由指令组成并和数据一起存放在存储器中，机器按程程序由指令组成并和数据一起存放在存储器中，机器按程序指定的逻辑顺序，把指令从存储器中读出来并逐条执行，从序指定的逻辑顺序，把指令从存储器中读出来并逐条执行，从而自动完成程序描述的处理工作。而自动完成程序描述的处理工作。52第一台第一台“存储程序存储程序”电子电子计算机计算机EDSACEDSAC，英国，英国剑桥大学教授威尔克斯主剑桥大学教授威尔克斯主持。持。下面机器是较早实现下面机器是较早实现“冯冯诺依曼结构诺依曼结构”、按照、按照“存储程序程序控制存储程序程序控制”工作的计算机：工作的计算机：l IAS冯冯诺依曼主持诺

49、依曼主持l EDVAC冯冯诺依曼主持诺依曼主持l EDSAC莫里斯莫里斯威尔克斯主持威尔克斯主持冯冯诺伊曼及诺伊曼及IASIAS机机EDVACEDVAC5353第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势1. 能自动连续地高速运算 这是计算机最突出的特点，也是它和其它所有计算工具的本质区别。2. 运算速度快 现在普通的微型计算机每秒可执行几万条指令甚至更多，随着新技术的开发，计算机的工作速度还在迅速提高。计算机的特点5454第 1 1 章计算机基础知识计算机

50、基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势3. 运算精度高 由于计算机采用二进制数字表示数据，因此它的精度主要取决于数据表示的位数，一般称为机器字长。一般微型计算机的机器字长均可达到8位以上，甚至十几位到几十位。 4. 具有记忆能力和逻辑判断能力 计算机的存储器具有存储、记忆大量信息的功能，并能进行快速存取。计算机的记忆和高速存取能力是它能够自动高速运行的必要基础。计算机的特点5555第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况

51、 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势5. 通用性强 在计算机上解题时，对于不同的问题，只是执行的计算程序不同。因此，计算机的使用具有很大的灵活性，同一台计算机能解多种的问题，应用于不同的范围。计算机的特点5656第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势1. 科学计算 科学计算是计算机最原始的应用领域，用于解决科学研究和工程技术中所提出的一些复杂的数学问题。如解几百个线性联立方程组、大型矩阵运算、高阶的微分方程组等。

52、计算机的应用领域5757第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势2. 数据处理 数据处理现在常用来泛指在计算机上加工那些非科技方程式方面的计算、管理和操纵任何形式的数据资料。数据处理的特点是要处理的数据量很大，而运算比较简单，有大量逻辑运算与判断，其处理结果往往以表格或文件形式存储或输出。计算机的应用领域5858第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算

53、机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势3. 过程控制 采用计算机对连续的工业生产过程进行控制，称为过程控制。计算机在过程控制中的应用有：巡回检测、自动记录、统计报表、监视报警、自动启停等，还可以直接同其它设备、仪器相连续，对它们的工作进行控制和调节，使其保持最佳的工作状态。计算机的应用领域5959第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势4. 计算机辅助设计 计算机辅助设计（CAD）是使用电子计算机来帮助设计人员进行设计。CAD技术已广泛应用于船舶设计、飞

54、机制造、建筑工程设计、大规模集成电路版图设计、机械投制造等行业。CAD技术迅速发展，其应用范围日益扩大，如计算机辅助制造CAM，计算机辅助测试CAT，计算机辅助教育CAI，计算机集成制造系统CIMS等。计算机的应用领域6060第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势5. 人工智能 人工智能是计算机理论科学研究的一个重要领域。人工智能是研究用计算机软硬件系统模拟人类某些智能行为，其中最具代表性的两个领域是专家系统和机器人。 计算机的应用领域6161第 1

55、1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势6. 多媒体应用 多媒体计算机的主要特点是集成性和交互性，即集文字、声音、图像等信息于一体，并使双方能通过计算机交互。随着多媒体技术的发展和成熟，为人们的学习工作和生活建立新的方式，增添新的风采。计算机的应用领域6262第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势7. 电子商务 广义的电

56、子商务定义为，使用各种电子工具从事商务或活动。狭义电子商务定义为，主要利用Internet从事商务或活动。电子商务是在技术、经济高度发达的现代社会里，掌握信息技术和商务规则的人，系统化地运用电子工具，高效率、低成本地从事以商品交换为中心的各种活动的总称。计算机的应用领域6363第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势8. 电子政务 电子政务作为电子信息技术与管理的有机结合，成为当代信息化的最重要的领域之一。所谓电子政务，就是应用现代信息和通信技术，将管理

57、和服务通过网络技术进行集成，在互联网上实现组织结构和工作流程的优化重组，超越时间和空间及部门之间的分隔限制，向社会提供优质和全方位的、规范而透明的、符合国际水准的管理和服务。计算机的应用领域6464第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势1. 按处理数据的形态分类 按照信息在计算机内的表示形式是模拟形式还是数字形式来划分，可以分成电子模拟计算机、电子数字计算机和混合计算机。2. 按性能分类 按计算机的性能来划分，可以分成巨型、大型、中型、小型和微型计算机

58、等。计算机的分类6565第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势3. 按发展特征分类 主机阶段、微型机阶段、网络阶段。4. 按计算机的设计目的分类 按计算机的设计目的分类可分为通用计算机和专用计算机。计算机的分类6666第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势1. 嵌入式技术 执行专用功能并被内部计算机控制的设备或

59、者系统。嵌入式系统不能使用通用型计算机，而且运行的是固化的软件，用术语表示就是固件（firmware），终端用户很难或者不可能改变固件。计算机的新技术6767第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势2. 网格计算 使用网格计算技术，可以将一组服务器、存储系统和网络组合成一套大的系统，并提供高质量的服务。对终端用户或者应用，网格计算象一个巨大的虚拟计算系统。计算机的新技术6868第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内

60、容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机的分类计算机的新技术计算机的发展趋势3. 中间件技术 中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。IDC对中间件的定义表明，中间件是一类软件，而非一种软件；中间件不仅仅实现互连，还要实现应用之间的互操作；中间件是基于分布式处理的软件，最突出的特点是其网络通信功能。计算机的新技术6969第 1 1 章计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机的发展与应用本节主要内容本节主要内容计算机发展概况 计算机的主要特点计算机的应用领域计算机