計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1、第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)教案 世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)（ENIAC）安 樂(lè)棗陽(yáng)市職教中心課題 11計(jì)算機(jī)技術(shù)概述教學(xué)目的要求1掌握計(jì)算機(jī)的起源、發(fā)展階段及發(fā)展趨勢(shì)；2掌握計(jì)算機(jī)的分類及特點(diǎn)；3掌握計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)1計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)；2計(jì)算機(jī)的應(yīng)用課 型：新授教學(xué)方法：講授法、練習(xí)法、討論法教學(xué)過(guò)程：組織教學(xué)課前介紹，導(dǎo)入新課、 自我介紹、 課程介紹及要求（作業(yè)、上課）、 學(xué)習(xí)方法一、計(jì)算機(jī)的發(fā)展史及發(fā)展趨勢(shì)1計(jì)算機(jī)的起源計(jì)算機(jī)最早是作為一種先進(jìn)的數(shù)值計(jì)算工具而產(chǎn)生的。計(jì)算工具的發(fā)展，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史，而且總是與人類社會(huì)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)、文化的發(fā)展相聯(lián)系的。20世紀(jì)以來(lái)，產(chǎn)生了電子技術(shù)，

2、并取得了迅速的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)軍方為解決計(jì)算大量軍用數(shù)據(jù)的難題，在美國(guó)陸軍部的贊助下成立了由賓夕法尼亞大學(xué)莫奇利（John William Mauchly）和埃克特（JPresperEckert）領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，經(jīng)過(guò)三年緊張的研制工作，第一臺(tái)電子數(shù)字積分機(jī)和計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱ENIAC（Electronic Numerical Intergratorand Calculator）終于在1946年2 月14日問(wèn)世了，它是世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。ENIAC是一個(gè)龐然大物，它使用了18000多只電子管，1500個(gè)繼電器，功率140千瓦，重量30噸，占地約170平方米，運(yùn)算速度達(dá)到每秒50

3、00次。ENIAC雖然有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，然而由指令組成的程序則由控制盤上的布線或穿孔卡片的方式存儲(chǔ)。運(yùn)算之前，先要按照程序用手工把相應(yīng)的電路接通或由讀卡機(jī)讀卡以執(zhí)行各個(gè)指令，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，無(wú)法發(fā)揮它的運(yùn)算速度。這一問(wèn)題引起了在美國(guó)工作的匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼（Von Neumann）的注意，他與賓夕法尼亞大學(xué)摩爾電機(jī)系小組合作發(fā)展了“存儲(chǔ)程序”的概念，提出了“馮諾依曼原理”，確立了計(jì)算機(jī)由輸入器、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸出器等五個(gè)基本部件組成的結(jié)構(gòu)，而且將指令也和數(shù)據(jù)一樣地存儲(chǔ)和處理。依照此原則制成的第一臺(tái)存儲(chǔ)程序、順序控制的計(jì)算機(jī)EDSAC于1946年在英國(guó)的劍橋大學(xué)投入使用。直到今天，我

4、們使用的計(jì)算機(jī)仍遵循此原則，稱作馮諾依曼計(jì)算機(jī)。在電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的過(guò)程中，英國(guó)科學(xué)家圖靈（Turing）在計(jì)算機(jī)理論方面，做了許多開創(chuàng)性的工作。2計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史自世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世至今，不過(guò)短短的幾十年，已經(jīng)走過(guò)了四代的歷程，堪稱世界上發(fā)展最快的高新技術(shù)之一。通常，各代產(chǎn)品是以構(gòu)成電子計(jì)算機(jī)的物理器件的變化劃分的，同時(shí)，也伴隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和變化。） 第一代：電子管時(shí)代(1946年1957年)當(dāng)時(shí)的電子計(jì)算機(jī)采用電子管作為基本的電子元件，體積大、功耗大、價(jià)格昂貴，而且可靠性不高、維修復(fù)雜、運(yùn)行速度為每秒執(zhí)行加法運(yùn)算一千次到一萬(wàn)次。程序設(shè)計(jì)使用機(jī)器語(yǔ)言和符號(hào)語(yǔ)言。） 第二代：晶體管

5、時(shí)代(1958年1964年)這一時(shí)期的電子計(jì)算機(jī)采用晶體管作為基本電子元件。機(jī)器的體積減小、功耗減少、可靠性增高、價(jià)格降低、運(yùn)算速度加快，每秒可執(zhí)行加法運(yùn)算達(dá)十萬(wàn)次到一百萬(wàn)次。程序設(shè)計(jì)主要使用高級(jí)語(yǔ)言。）第三代：集成電路時(shí)代(1965年1970年)這時(shí)的電子計(jì)算機(jī)采用中、小規(guī)模集成電路作為基本電子元件。集成電路是利用光刻技術(shù)將許多邏輯電路集中在體積很小的半導(dǎo)體芯片上，每塊芯片上可容納成千上萬(wàn)個(gè)晶體管。采用集成電路不僅大大縮短了電子線路，減小了體積和質(zhì)量，而且大大減少了功耗、增強(qiáng)了可靠性，節(jié)約了信息傳遞的時(shí)間，提高了運(yùn)算速度，達(dá)到每秒可執(zhí)行加法運(yùn)算一百萬(wàn)次到一千萬(wàn)次。出現(xiàn)了操作系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)主要

6、使用高級(jí)語(yǔ)言。）第四代：大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路時(shí)代(1970年現(xiàn)在)第四代電子計(jì)算機(jī)的顯著特點(diǎn)是大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路技術(shù)的運(yùn)用。一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)芯片的集成度達(dá)萬(wàn)個(gè)晶體管，為大規(guī)模集成電路；萬(wàn)到萬(wàn)個(gè)晶體管，即為超大規(guī)模集成電路。微電子技術(shù)以每?jī)赡昙啥确瓋煞乃俣惹斑M(jìn)，集成度已達(dá)幾千萬(wàn)單元。第四代計(jì)算機(jī)在語(yǔ)言和操作系統(tǒng)方面發(fā)展很快，形成了軟件工程。在應(yīng)用方面，全面建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將相互獨(dú)立的計(jì)算機(jī)、終端群和外部設(shè)備，通過(guò)通信線路的聯(lián)接，構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)之間的實(shí)時(shí)信息交流。3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)目前，正在研究的智能計(jì)算機(jī)是一種具有類似人的思維能力，能“說(shuō)”、“看”、“聽”、“想”、“做”

7、；能替代人的一些體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)。不久的將來(lái)，還會(huì)出現(xiàn)速度更快、功能更強(qiáng)、更接近于人腦的光子計(jì)算機(jī)和生物計(jì)算機(jī)?？偠灾F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展正朝著巨型化、微型化的方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)的傳輸和應(yīng)用正朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展，并越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于我們的工作、生活、學(xué)習(xí)中，對(duì)社會(huì)和生活起到不可估量的影響。二、計(jì)算機(jī)的分類及特點(diǎn)1計(jì)算機(jī)可以從不同的角度進(jìn)行分類。2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高、存儲(chǔ)功能強(qiáng)、具有邏輯判斷能力和自動(dòng)運(yùn)行能力等。1）運(yùn)算速度快運(yùn)算速度是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要性能指標(biāo)。計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度通常用每秒鐘執(zhí)行定點(diǎn)加法的次數(shù)或平均每秒鐘執(zhí)行指令的

8、條數(shù)來(lái)衡量。運(yùn)算速度快是計(jì)算機(jī)的一個(gè)突出特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度已由早期的每秒幾千次（如ENIAC機(jī)每秒鐘僅可完成5000次定點(diǎn)加法）發(fā)展到現(xiàn)在的最高可達(dá)每秒幾千億次乃至萬(wàn)億次。這樣的運(yùn)算速度是何等的驚人！計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算的能力極大地提高了工作效率，把人們從浩繁的腦力勞動(dòng)中解放出來(lái)。過(guò)去用人工曠日持久才能完成的計(jì)算，而計(jì)算機(jī)在“瞬間”即可完成。曾有許多數(shù)學(xué)問(wèn)題，由于計(jì)算量太大，數(shù)學(xué)家們終其畢生也無(wú)法完成，使用計(jì)算機(jī)則可輕易地解決。2）計(jì)算精度高在科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中，對(duì)計(jì)算的結(jié)果精度有很高的要求。一般的計(jì)算工具只能達(dá)到幾位有效數(shù)字（如過(guò)去常用的四位數(shù)學(xué)用表、八位數(shù)學(xué)用表等），而計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的結(jié)果精

9、度可達(dá)到十幾位、幾十位有效數(shù)字，根據(jù)需要甚至可達(dá)到任意的精度。3）存儲(chǔ)容量大計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，這使計(jì)算機(jī)具有了“記憶”功能。目前計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)容量越來(lái)越大，已高達(dá)千兆數(shù)量級(jí)的容量。計(jì)算機(jī)具有“記憶”功能，是與傳統(tǒng)計(jì)算工具的一個(gè)重要區(qū)別。4）具有邏輯判斷功能計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器除了能夠完成基本的算術(shù)運(yùn)算外，還具有進(jìn)行比較、判斷等邏輯運(yùn)算的功能。這種能力是計(jì)算機(jī)處理邏輯推理問(wèn)題的前提。5）自動(dòng)化程度高，通用性強(qiáng)由于計(jì)算機(jī)的工作方式是將程序和數(shù)據(jù)先存放在機(jī)內(nèi)，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。這一特點(diǎn)是一般計(jì)算工具所不具備的。三、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1科學(xué)

10、計(jì)算和數(shù)據(jù)處理1）科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算是計(jì)算機(jī)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。其特點(diǎn)是計(jì)算量大和數(shù)值變化范圍大。主要應(yīng)用領(lǐng)域是天文學(xué)、量子化學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)和核物理學(xué)等領(lǐng)域，此外在其他學(xué)科和工程設(shè)計(jì)方面也都得到了廣泛的應(yīng)用。2）數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。是利用計(jì)算機(jī)對(duì)大量的數(shù)據(jù)、文字、圖像等信息進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、分類、檢索、排序、匯總、統(tǒng)計(jì)等處理。它的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大而計(jì)算并不復(fù)雜。主要應(yīng)用在企業(yè)管理中的財(cái)務(wù)管理、人事管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理、圖書檢索以及銀行業(yè)務(wù)等方面。2工業(yè)控制和實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制過(guò)程就是計(jì)算機(jī)及時(shí)收信、檢測(cè)和分析被控對(duì)象的有差數(shù)據(jù)，按照某種最佳的控制規(guī)律進(jìn)行高速運(yùn)算并根據(jù)計(jì)算結(jié)果發(fā)出控制信號(hào)，進(jìn)行自