第一講計(jì)算機(jī)的發(fā)展史及分類

第一講計(jì)算機(jī)的發(fā)展史及分類第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四教學(xué)目的與要求

了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史；理解計(jì)算機(jī)的基本工作原理、基本概念；初步了解計(jì)算機(jī)學(xué)科的內(nèi)涵、知識(shí)體系；了解有關(guān)職業(yè)和職業(yè)道德；產(chǎn)生興趣、樹立信心、建立目標(biāo)；掌握方法，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。注意：本課程介紹的內(nèi)容大部分將在后續(xù)課程中學(xué)習(xí)，所以，不要求弄懂每一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)。第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四重點(diǎn)、難點(diǎn)計(jì)算機(jī)的分類及其發(fā)展趨勢(shì)關(guān)鍵詞埃尼阿克（ENIAC）、馮·諾伊曼、第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)調(diào)查從來沒用過計(jì)算機(jī)玩過游戲做過文字編輯上過網(wǎng)組裝過個(gè)人計(jì)算機(jī)寫過程序

今天當(dāng)我們坐在電腦前盡情地享受電腦給我們帶來的便捷和快樂時(shí)，我們有沒有想過電腦何時(shí)誕生，它的發(fā)展歷經(jīng)了什么樣的過程？它又有哪些分類？特點(diǎn)，發(fā)展趨勢(shì)是什么？計(jì)算機(jī)在哪些應(yīng)用方面？帶著以上問題我們進(jìn)入新課程……課堂引入第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四計(jì)算機(jī)能夠做許多種不同的事：

畫圖娛樂幫助人進(jìn)行決策模擬世界上的事物制作影視特技幫助人進(jìn)行設(shè)計(jì)幫助人制定計(jì)劃…

…

算題（科學(xué)計(jì)算）制作圖案處理文字記錄事實(shí)控制其他機(jī)器游戲發(fā)送消息識(shí)別語音計(jì)算機(jī)存在于我們的生活中第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四

任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史1.計(jì)算機(jī)的概念：計(jì)算機(jī)是一種能過按照預(yù)先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)地、高速地、精確地、進(jìn)行信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。某種程度上延伸了人腦的功能，常被稱為：電腦，英文：Computer.

計(jì)算機(jī)是一種現(xiàn)代化的信息處理工具，它對(duì)信息進(jìn)行處理并提供所需結(jié)果，其結(jié)果（輸出）取決于所接收的信息（輸入）及相應(yīng)的程序。如下圖所示：計(jì)算機(jī)事先存儲(chǔ)的程序輸入輸出第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四

計(jì)算工具發(fā)展史上第一次重大改革是算盤，也是我國古代勞動(dòng)人民首先創(chuàng)造和使用的。算盤由算籌演變而來，并且和算籌并存競爭了一個(gè)時(shí)期，終于在元代后期取代了算籌。元代后期“最早的數(shù)字計(jì)算機(jī)”手動(dòng)式計(jì)算工具——算盤

任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四（1）機(jī)械式計(jì)算工具——帕斯卡加法器

法國數(shù)學(xué)家帕斯卡采用與鐘表類似的齒輪傳動(dòng)裝置，研制了世界上第一臺(tái)十進(jìn)制加減法器，這是人類歷史上的第一臺(tái)機(jī)械式計(jì)算機(jī)。由齒輪組成、以發(fā)條為動(dòng)力、通過轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪來實(shí)現(xiàn)加減運(yùn)算的計(jì)算裝置。

1642年2.計(jì)算機(jī)的發(fā)展：

任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四

任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史2.計(jì)算機(jī)的發(fā)展：1821年（2）機(jī)械式計(jì)算工具——差分機(jī)

英國數(shù)學(xué)家巴貝奇構(gòu)想和設(shè)計(jì)的第一臺(tái)完全可以編程計(jì)算機(jī)——差分機(jī)，專門用于航海和天文計(jì)算，這是最早采用寄存器（齒輪式裝置）來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算工具，體現(xiàn)了早期程序設(shè)計(jì)思想的萌芽，使計(jì)算工具從手動(dòng)機(jī)械躍入自動(dòng)機(jī)械的新時(shí)代。

遺憾：沒有問世第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四

任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史2.計(jì)算機(jī)的發(fā)展：（3）機(jī)電式計(jì)算機(jī)——制表機(jī)

第一臺(tái)可以自動(dòng)進(jìn)行加減乘除運(yùn)算、累計(jì)存檔、制作報(bào)表的制表機(jī)，這臺(tái)制表機(jī)參與了美國1890年的人口普查工作。1884年第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四

任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史

從1946年美國賓夕法尼大學(xué)研制出世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC（電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)的英文縮寫）至今，短短六十多年的時(shí)間內(nèi)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用得到了飛速發(fā)展。元件制作工藝水平的不斷提高是計(jì)算機(jī)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此以計(jì)算機(jī)元器件的變革作為標(biāo)志，將計(jì)算機(jī)的發(fā)展劃分為四個(gè)階段，這四個(gè)階段通常稱為計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)時(shí)代。1．第一代計(jì)算機(jī)（1946～1958年）其主要特征是采用電子管作為主要元器件。2．第二代計(jì)算機(jī)（1958～1964年）其主要特征是由電子管改為晶體管。3．第三代計(jì)算計(jì)算機(jī)導(dǎo)論機(jī)（1964～1974年）其主要特征是用半導(dǎo)體中小規(guī)模集成電路代替分立元件的晶體管。4．第四代計(jì)算機(jī)（1974年至今）其主要特征是以大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路為計(jì)算機(jī)的主要功能部件。

第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四

任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史第一代計(jì)算機(jī)（1946——20世紀(jì)50年代后期）：電子管計(jì)算機(jī)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)(軍事用途)：誕生于美國賓西法尼亞大學(xué) 名稱：ENIAC（electronicnumericalintegratorandcomputer） 全稱：電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī) 面積：167m2

電子管：18800個(gè) 重量：30噸 耗電量：150kw/時(shí) 速度：5000次/秒計(jì)算機(jī)的鼻祖：埃尼阿克第一代特點(diǎn)：元件：電子管，耗電量大，不穩(wěn)定，成本高，速度慢 （幾千~幾萬次/秒）內(nèi)存容量小，讀寫速度慢無操作系統(tǒng)，只采用機(jī)器語言或匯編語言第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四

任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史第二代計(jì)算機(jī)（20世紀(jì)50年代后期~20世紀(jì)60年代中期）晶體管計(jì)算機(jī)晶體管的發(fā)明推動(dòng)了計(jì)算機(jī)的發(fā)展，邏輯元件采用了晶體管以后，計(jì)算機(jī)的體積大大縮小，耗電減少，可靠性提高，性能比第一代計(jì)算機(jī)有很大的提高。主存儲(chǔ)器采用磁芯，外存儲(chǔ)器已開始使用更先進(jìn)的磁盤；軟件有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的高級(jí)語言及其編譯程序，還出現(xiàn)了以批處理為主的操作系統(tǒng)，應(yīng)用以科學(xué)計(jì)算和各種事務(wù)處理為主，并開始用于工業(yè)控制。第二代特點(diǎn)：元件：體積變小，重量輕，壽命長，發(fā)熱少，功耗低，速度快有初級(jí)操作系統(tǒng)，出現(xiàn)高級(jí)語言第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四

任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史第三代計(jì)算機(jī)（20世紀(jì)60年代中期~20世紀(jì)70年代初）集成電路計(jì)算機(jī)以IBM公司研制成功的360系列計(jì)算機(jī)為標(biāo)志第三代特點(diǎn)：元件：集成電路，體積更小，重量更輕，耗電量更小，

速度更快（幾十萬~幾百萬次/秒）內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，外存：磁帶，磁鼓，磁盤軟件：操作系統(tǒng)，編譯系統(tǒng)，應(yīng)用程序第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四

任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史第四代計(jì)算機(jī)（1971年至今）大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路使軍事工業(yè)、空間技術(shù)、原子能技術(shù)得到發(fā)展，這些領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展對(duì)計(jì)算機(jī)提出了更高的要求，有力地促進(jìn)了計(jì)算機(jī)工業(yè)的空前大發(fā)展。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)除了向巨型機(jī)方向發(fā)展外，還朝著超小型機(jī)和微型機(jī)方向飛越前進(jìn)。1971年末，世界上第一臺(tái)微處理器和微型計(jì)算機(jī)在美國舊金山南部的硅谷應(yīng)運(yùn)而生，它開創(chuàng)了微型計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。第四代特點(diǎn)：元件：大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路，容量大，速度快體積：更小，成本低，出現(xiàn)微機(jī)（PC機(jī)）內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，外存：磁帶，磁盤，光盤軟件：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四代次起止年份所用電子元器件數(shù)據(jù)處理方式運(yùn)算速度特點(diǎn)第一代1946~1957電子管定點(diǎn)運(yùn)算、機(jī)器、匯編語言5000~1萬次/秒體積大、耗電大、速度慢第二代1958~1964晶體管浮點(diǎn)運(yùn)算、高級(jí)語言幾萬~十幾萬次/秒體積、耗電減小，速度提高第三代1965~1970中、小規(guī)模集成電路結(jié)構(gòu)化、模塊化程序設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)處理十幾萬~幾百萬次/秒體積、功耗減小、運(yùn)行速度提高第四代1970~今大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路分時(shí)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)幾千萬次到百億條指令/秒性能大幅度提高，價(jià)格下降，應(yīng)用到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域

任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四

任務(wù)二：計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)3.計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)：巨型化：發(fā)展高速、大存儲(chǔ)容量和強(qiáng)大功能的超大型計(jì)算機(jī)。用于核反應(yīng)、天文、氣象、宇宙工程、生物工程等尖端科學(xué)及新興科學(xué)。

微型化：芯片的集成度越來越高，計(jì)算機(jī)的元器件越來越小，而使得計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度快、功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低。網(wǎng)絡(luò)化：在一定的地理區(qū)域內(nèi)，將分布在不同地點(diǎn)的不同機(jī)型的計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備由通信線路互聯(lián)組成一個(gè)規(guī)模大、功能強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在網(wǎng)絡(luò)軟件的協(xié)調(diào)下，可以共享信息、數(shù)據(jù)及系統(tǒng)資源。智能化：讓計(jì)算機(jī)來模擬人的感覺、行為、思維過程，使計(jì)算機(jī)具備聽、視、語言、行為、思維、推理，學(xué)習(xí)、證明等能力。包括模式識(shí)別、專家系統(tǒng)、智能機(jī)器人。多媒體化：多媒體是“以數(shù)字技術(shù)為核心的圖象、聲音與計(jì)算機(jī)、通信等融為一體的信息環(huán)境”的總稱，使計(jì)算機(jī)以更接近人的自然方式與我們交換信息銀河Ⅱ第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四任務(wù)三計(jì)算機(jī)的分類1.超級(jí)計(jì)算機(jī)(巨型機(jī))特點(diǎn)：體積大，運(yùn)行速度快，功能強(qiáng)，存儲(chǔ)容量大，用于科研，國防如：銀河I，II，曙光2.小巨型機(jī)特點(diǎn)：采用高性能的微處理器組成并行多處理器系統(tǒng)，使巨型機(jī)小型化。3.大型機(jī)特點(diǎn)：由主處理器以及其他若干計(jì)算機(jī)組成，用大型企事業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)中心的主機(jī)，如：IBM43004.計(jì)算機(jī)的分類：第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四4.小型機(jī)： 特點(diǎn)：規(guī)模小，成本低，用途廣泛，用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器5.工作站（超級(jí)微機(jī)）：特點(diǎn)：速度快，存儲(chǔ)容量大，易聯(lián)網(wǎng)，用于圖像處理和輔助設(shè)計(jì)。

6.個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）:類別：apple(蘋果機(jī)) IBM及兼容機(jī)（已被中國聯(lián)想收購）外觀：臺(tái)式機(jī) 便攜式：筆記本，掌上電腦任務(wù)三計(jì)算機(jī)的分類第十九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四任務(wù)四計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)運(yùn)算速度快計(jì)算精度高存儲(chǔ)容量大具有邏輯判斷能力自動(dòng)化程度高支持人機(jī)交流通用性強(qiáng)第二十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期四任務(wù)五計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已滲透到社會(huì)的各行各業(yè)，正在改變著傳統(tǒng)的工作、學(xué)習(xí)和生活方式，推動(dòng)著社會(huì)的發(fā)展。概括起來可以歸納為以下幾個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域：

1．科學(xué)計(jì)算：使用計(jì)算機(jī)解決在科學(xué)研究和工程技術(shù)領(lǐng)域中提出的大量復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算問題。2．?dāng)?shù)據(jù)處理：使用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、分類、加工、整理