计算机文化基础教程一

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1、 热烈欢迎各位来热烈欢迎各位来自生产一线的职工来自生产一线的职工来我基地学习，预祝各我基地学习，预祝各位生活、学习愉快！位生活、学习愉快！计算机文化基础教程计算机文化基础教程信息时代的基本技能信息时代的基本技能郑州铁路局职工培训基地郑州铁路局职工培训基地 蓝晓光蓝晓光E-mail:HNZZLXGSINA.COM第一章计算机文化与信息化社会计算机计算机发展史发展史1.1.1 近代计算机的发展史1.1 计算机的发展、应用与展望计算计算机机发展发展史史计算的工具的发展史 我国唐代末出现算盘，是人类经过加工研制出来的第一种计算工具。加法器 1642年法国物理学家帕斯卡发明了凸轮式加法器1822 差分机

2、差分机计算的工具的发展史 近代的计算机发展中，起奠基作用的是英国数学家查尔斯巴贝奇，他于1822年、1834年先后设计了差分机和分析机。但分析机具有输入、处理、存储、输出及控制五个基本装置。1833 分析机分析机MARK I计算的工具的发展史 1936年美国霍华德艾肯提出用机电方法而不是机械的方法来实现巴贝厅分析机的想法，并在1944年制造成功Mark计算机，所以国际计算机界称巴贝奇为“计算机之父”1.1.2 现代计算机的发展史现代计算机的发展史 现代计算机也称为电脑或电子数字计算机，是一种能存储程序和数据、自动执行程序、快速而高效地自动完成对各种数字化信息处理的电子设备。计算机孕育于英国、诞

3、生于美国、应用于全世界。计算机的特点是：运算速度快，计算精确度高，可靠性好，记忆和逻辑判断能力强，存储容量大而且不易损失，可以实现多媒体以及网络功能等。在现代计算机的发展中，最杰出的代表人物是英国的图灵（1912年至1954年）和美籍匈牙利人冯诺依曼（l903年至1957年）。图灵的主要贡献：一是建立了图灵机的理论模型，对数字计算机的一般结构、可实现性和局限性产生了意义深远的影响；二是提出了定义机器智能的图灵测试，奠定了“人工智能”的理论基础。为纪念图灵的理论成就，美国计算机协会在1966年开始设立了奖励目前世界计算机学术界最高成就的图灵奖。冯诺依曼是在纯粹数学、应用数学、量子物理学、逻辑学、

4、气象学、军事学、计算机理论及应用、对策论和经济学诸领域都有重要建树和贡献的伟大学者。是他首先提出了在计算机内存储程序的概念，并使用单一处理部件来完成计算、存储及通信工作。有着“存储程序”的计算机成了现代计算机的重要标志。ENIAC计算机计算机 时代时代计算计算机机发展发展史史 美国于美国于1946年年2月月14日正式通过验收名日正式通过验收名为为ENIAC的电子数值积分计算机宣告了人类的电子数值积分计算机宣告了人类第一台电子计算机的诞生。第一台电子计算机的诞生。ENIAC(1946)计算机18000个电子管占地170平方米重达30吨耗电150千瓦保存80个字节每秒5千次加、减法运算价值40万美

5、元 人类第一台具有内部存储程序功能的计算机EDVAC，电子离散变量自动计算机，是根据冯诺依曼的构想制造成功的，并于1952年正式投入运行。EDVAC采用了二进制编码和存储器，其硬件系统由运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备五部分组成。程序存储工作原理也被称为冯诺依曼原理。因此常把发展到今天的整个四代计算机习惯地统称为“冯氏计算机”或“冯诺依曼式计算机”。第一代：电子管计算机（4657)4657)逻辑元件逻辑元件 电子管电子管 内内 存存 延迟线或磁芯延迟线或磁芯 外外 存存 纸带、卡片或磁带纸带、卡片或磁带 工作速度工作速度 几千几万次秒几千几万次秒 软软 件件 机器语言或汇编语言机器

6、语言或汇编语言 应应 用用 科学计算科学计算 代表机型代表机型 ENIAC ENIAC 特特 点点 体积庞大，运算速度低，成本高体积庞大，运算速度低，成本高第二代：晶体管计算机(5864)(5864)逻辑元件逻辑元件 晶体管晶体管 内内 存存 磁芯磁芯 外外 存存 磁带或磁盘磁带或磁盘 工作速度工作速度 几十万次秒几十万次秒 软软 件件 高级算法语言高级算法语言 应应 用用 事务管理及工业控制事务管理及工业控制 代表机型代表机型 IBM 7000 IBM 7000 系列系列 优优 点点 体积小，寿命长，速度快，体积小，寿命长，速度快，能耗少，可靠性高能耗少，可靠性高第三代：集成电路计算机(64

7、70)(6470)逻辑元件逻辑元件 中小规模集成电路（硅）中小规模集成电路（硅）内内 存存 半导体存储器半导体存储器 外外 存存 磁带或磁盘磁带或磁盘 工作速度工作速度 几十万几千万次几十万几千万次/秒秒 软软 件件 高级算法语言、高级算法语言、操作操作 系统系统 应应 用用 计算、管理及控制计算、管理及控制 代表机型代表机型 IBM System/360 IBM System/360 优优 点点 体积更小、速度更快、能耗体积更小、速度更快、能耗更小、寿命更长更小、寿命更长 发展特点发展特点 计算机设计出现了标准化、计算机设计出现了标准化、通用化、系列化的局面通用化、系列化的局面第四代：大规模

8、集成电路计算机 逻辑元件逻辑元件 （超）大规模集成电路（超）大规模集成电路 内内 存存 半导体存储器半导体存储器 外外 存存 磁盘和光盘磁盘和光盘 工作速度工作速度 几百万几千万次秒几百万几千万次秒 软软 件件 操作系统和应用软件操作系统和应用软件 应应 用用 以计算机网络为特征以计算机网络为特征 微型计算机属于第四代计算机 71717171年年年年-现在现在现在现在计算机的发展史起迄年份起迄年份起迄年份起迄年份代别代别代别代别主要逻辑元件主要逻辑元件主要逻辑元件主要逻辑元件软软软软 件件件件电子管电子管电子管电子管机器语言、汇编语言机器语言、汇编语言机器语言、汇编语言机器语言、汇编语言晶体管

9、晶体管晶体管晶体管高级语言、监控程序、高级语言、监控程序、高级语言、监控程序、高级语言、监控程序、简单操作系统简单操作系统简单操作系统简单操作系统集成电路集成电路集成电路集成电路功能较强的操作系统、功能较强的操作系统、功能较强的操作系统、功能较强的操作系统、会话式语言会话式语言会话式语言会话式语言大规模或大规模或大规模或大规模或超大规模超大规模超大规模超大规模集成电路集成电路集成电路集成电路软件工程的研究与应用、软件工程的研究与应用、软件工程的研究与应用、软件工程的研究与应用、数据库、语言编译系统数据库、语言编译系统数据库、语言编译系统数据库、语言编译系统和网络软件和网络软件和网络软件和网络软

10、件1946-19571946-19571946-19571946-19571958-19641958-19641958-19641958-19641965-19701965-19701965-19701965-19701970197019701970至至至至今今今今一一一一二二二二三三三三四四四四第五代：智能化计算机主攻目标主攻目标让计算机具有人的听、让计算机具有人的听、说、读、写和思维推理能力说、读、写和思维推理能力神经网络计算机神经网络计算机 用数据单元模拟用数据单元模拟人脑的神经元，并利人脑的神经元，并利用神经元结点的分布用神经元结点的分布式存储和相互关联来式存储和相互关联来模拟人脑活动

11、模拟人脑活动生物计算机生物计算机 使用蛋白分子为主使用蛋白分子为主要原料制成的生物芯要原料制成的生物芯片构成，存储能力巨片构成，存储能力巨大，而且以波的形式大，而且以波的形式来传播信息来传播信息将电脑浓缩在一颗芯片上8008晶晶体体管管数数目目4004(1971年）年）奔腾奔腾PentiumPentium2,3007。2亿亿26 年年摩尔定律每每1818个月芯片能力增长一倍个月芯片能力增长一倍晶晶体体管管数数10K100K1M10M100M19751980198519951990200722亿亿每每秒秒百百万万条条指指令令数数0.11102580808088802868038680486400

12、420072007年的年的微处理器微处理器Pentium微处理器（CPU）改进微处理器改进微处理器 的两种方法：的两种方法：1.提高工作速度提高工作速度2.同时处理同时处理更多的数据更多的数据1.1.3 现代计算机 的分类巨型化巨型化微型化微型化网络化网络化智能化智能化多媒体多媒体多极化多极化PDP-11CRAY-Altair 8800 根据美国电气和电子工程师协会（IEEE）的一个委员会于1989年11月提出的标准来划分的，即把计算机划分为巨型机、小巨型机，大型主机、小型机、工作站和个人计算机等6类。按规模分类计算机按规模分类计算机国外较流行的分法：国外较流行的分法：巨型机、小巨型机、大巨型

13、机、小巨型机、大型机、小型机、工作站和个人计算机型机、小型机、工作站和个人计算机（PC）六大类。）六大类。随着计算技术和超大规模集成电路技随着计算技术和超大规模集成电路技术的飞速发展，不管那种分类方法都是相对术的飞速发展，不管那种分类方法都是相对而言。而言。我国的分法：我国的分法：巨型机、大型机、中型机、小巨型机、大型机、中型机、小型机、单片机和微型机六大类型机、单片机和微型机六大类计算机的特点和分类1.计算机的主要特点计算机的主要特点 运算速度快运算速度快每秒几百亿次几千亿次每秒几百亿次几千亿次 计算精度高计算精度高可使用足够多的二进制位数来获得所要求可使用足够多的二进制位数来获得所要求 的

14、的数据精度数据精度 具有逻辑判断能力具有逻辑判断能力这是区别于其它任何机器的一个特点这是区别于其它任何机器的一个特点 存储容量大存储容量大提供大容量的存储器来存储程序和数据提供大容量的存储器来存储程序和数据 自动化程度高自动化程度高可以按照人们事先编制好的程序自动连续地可以按照人们事先编制好的程序自动连续地进行各种操作进行各种操作1.1.4 计算机的应用领域1.3.1 计算机的传统应用领域 1科学计算，也称数值运算。它是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所提出的复杂的数学问题。这是计算机最早最重要的应用领域。在整个计算机的应用中，其比重虽已不足10，但其重要性依然存在。2事务数据处理，也称信

15、息处理。利用计算机对所获取的信息进行记录、整理、加工、存储和传输等。这是计算机应用最广泛的领域，包括管理信息系统（MIS）和办公自动化（OA）等。计算机机时的80是从事于这样或那样的非数值数据处理。3 计算机控制，也称实时控制或过程控制。利用计算机对动态过程（如控制配料、温度、阀门的开闭，乃至人造卫星、航天飞机、巡航导弹等）进行控制、指挥和协调。4 生产自动化。生产自动化（Production Automation，PA）在这里是指利用计算机辅助设计、辅助制造产品，如集成制造系统等内容。5 数据库应用，数据库应用（database applications）是计算机应用的基本内容之一。任何一个

16、发达国家，从国民经济信息系统和跨国科技情报网到个人的亲友通信、银行储蓄账户，均与数据库打交道。办公自动化与生产自动化，也需要有数据库的支持。6 人工智能。人工智能（artificial intelligence）也称智能模拟，是指利用计算机来模仿人类的智力活动。主要应用在机器人（robots）、专家系统、模拟识别（pattern recognition）、智能检索（intelligent retrieval）、自然语言处理、机器翻译、定理证明等方面。7 网络应用。利用计算机网络。使一个地区、一个国家、甚至在世界范围内的计算机与计算机之间实现信息、软硬件资源和数据共享，可以大大促进地区间、国际间的通信与各种数据的传输与处理，改变了人的时空的概念。现代计算机的应用已离不开计算机网络。8 计算机模拟。计算机模拟是用计算机程序代替实物模型来做模拟试验，可广泛应用于工业部门和社会科学领域。在20世纪80年代末还出现了“虚拟现实”的新技术，这将是21世纪初期最有前景的新技术之一。9 计算机辅助教学。计算机辅助教育包括CAI（计算机辅助教学）和CMI（计算机管理教学）两部分。平时所说的计算机辅助教学