1.1計算機的發展史

1)中國唐代獨創的算盤是世界上第一種手動式計算器。

2)1622年，英國數學家奧特瑞德依據對數表設計了計算尺。

3)1642年，法國哲學家、數學家帕斯卡獨創了世界上第一個加法器。

4)1673年，德國數學家萊布尼茨在帕斯卡加法器的基礎上設計制作

了一種能演算加減乘除和開方的計算器。

5)19世紀，英國劍橋高校的查爾斯?巴貝奇設計的差分機和分析機

是今口電了計算機的直系祖先。

1.1.1近代計算機

1)1834年巴貝奇設計的分析機是現代通用計算機的雛形。巴貝奇是

國際計算機界公認的計算機之父.

2)分析機有三個主要部分：①有很多輪子組成的保存數據的存儲庫;

②運算裝置；③對操作依次進行限制，并能選擇所需處理的數據

以及輸出結果的裝置。

3)巴貝奇把程序限制的思想引入了分析機，他的設想是采納穿孔卡

片把指令存到存儲庫中。

4)計算機科學奠基人是英國科學家艾蘭?圖靈。他在計算機科學方

面的主要貢獻有兩個：①建立了圖靈機(TM)模型，奠定了可計

算理論的基礎；②提出圖靈測試，闡述了機器智能的概念。

5)圖靈機(TM)的概念是現代科技算理論的基礎。

6）圖靈測試奠定了人工智能的理論基礎。

7）最近的探討表明，電子計算機的雛形應當是由保加利亞裔美國人、

衣阿華高校教授約翰?阿塔諾索夫和他的探討生克里福特?伯瑞

在1941年制作勝利的ABC計算機,ABC計算機應當被稱為世界上

第一臺電子計算機

8）計算機之父美籍匈牙利數學家馮?諾依曼和他的同事研制出了人

類其次臺電子計算機EDVAC。EDVAC采納了“存儲程序”的概念。

1.1.2電子計算機的問世

1）大家公認的第一臺計算機是在1946年2月由賓州高校研制勝利的

ENIAC（電子數字積分計算機）。ENIAC的獨創為現代計算機在體

系結構和工作原理上奠定了基礎。缺點：①沒有存儲器；②用布

線接板進行限制，計算速度被這一工作抵消了。

2）第一臺商用計算機是1951年起先生產的UNIVAC計算機，莫奇萊

和埃克特創立的公司，他們以及UNIVAC奠定了計算機工業的基

礎。

1.1.3計算機的分代

依據計算機采納的物理器件，一般計算機的發展分成四個階段：

1）第一代電子計算機：電子管計算機（1946年?1958年）

①①電子管作為計算機的邏輯元件

②②數據表示主要是定點數

③③用機器語言或匯編語言編寫程序

④④每秒運算速度僅為幾千次

⑤⑤內存僅有幾KB

2）其次代電子計算機：晶體管電路電子計算機（1958年.1964年）

①體管作為計算機的邏輯元件

②內存大多采納磁芯存儲器

③外存儲器有了磁盤、磁帶

④運算速度每杪幾十萬次

⑤內存容量擴大到幾十KB

⑥出現了FORTRAN>COBOL等等高級語言

⑦與第一代相比晶體管電路電子計算機體積小、成本低、功能強、

牢靠性大大提高。

3）第三代電子計算機：集成電路計算機（1964年.1970年）

①小規模集成電路和中規模集成電路成為計算機的邏輯元件

②運算速度每秒可達幾十萬次到幾百萬次

③存儲器體積越來越小、價格越來越低

④出現了操作系統和會話式語言

4）第四代電子計算機：大規模集成電路電子計算機（1971年至今）

①大規模集成電路和超大規模集成電路成為計算機的邏輯元件

②半導體存儲器代替了磁芯存儲器

③運算速度最高可達每秒幾十萬億次浮點運算

1.1.4計算機的分類

1）依據用途及其運用的范圍，計算機可分為通用機和專用機。

＞通用機：通用性強，具有很強的綜合處理實力，能夠解決各種

類型的問題。

＞專用機：功能單一，配有解決特定問題的軟、硬件，但能夠高

速、牢靠地解決特定的問題。

2）依據計算機的運算速度等性能指標來看，計算機主要有：高性能

計算機、微型機、工作站、服務器、嵌入式計算機等。

＞高性能計算機：目前速度最快、處理實力最強的計算機，在過

去被稱為巨型機或大型機。目前計算機運算速度最高的是日本

NEC的EarthSimulator（地球模擬器）。我國有“曙光”、“聯想〃

等大型機。金怡濂是我國巨型機之父。

＞微型計算機（個人計算機）：1971年，Intel公司的工程師馬西

安?霍夫制作了世界上第一片4位微處理器Intel4004,組成

了世界上第一臺4位微型計算機MCS-4o微型計算機具有小、

巧、輕、運用便利、價格便宜等優點。主要分三類：臺式機

（DesktopComputer）＞筆記本（Notebook）電腦和個人數字

助理PDAo

＞工作站：介于微機與小型機之間的高檔微機系統，通常配有高

辨別率的大屏幕顯示器和大容量的內、外存儲器，具有較高的

數據處理實力與高性能的圖形功能。1980年，美國Appolo公

司推出世界上第一個工作站DN-100。

＞服務器：是一種在網絡環境中為多個用戶供應服務的計算機系

統。IBM公司的POWER、IBM的Systemx系列服務器。服務

器供應的管理和服務有：文件、數據庫、圖形、圖像以及打印、

通信、平安、保密和系統管理、網絡管理等服務。服務器依據

供應的服務分為：文件服務器、數據庫服務器、應用服務器和

通信服務器c

1.1.5計算機的新技術

1）嵌入式技術

＞嵌入式技術是將計算機作為一個信息處理部件，嵌入到應用系

統中的一種技術，它將軟件固化集成到硬件系統中，將硬件系

統與軟件系統一體化。

＞嵌入式具有軟件代碼小、高度自動化和響應速度快等特點。

＞嵌入式系統主要由嵌入式處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作

系統以及特定的應用程序四部分組成，是集軟硬件于一體的可

獨立工作的“器件”，用于實現對其他設備的限制、監視或管

理等功能。

2）網格計算

＞網格計算是特地針對困難科學計算的新型計算模式。該計算模

式是利用互聯網把分散在不同地理位置的電腦組織成一個“虛

擬的超級計算機”，其中每一臺參加計算的計算機就是一個‘節

點”，而整個計算是由成千上萬個“節點”組成的“一張網格”,

所以這種計算方式稱謂“網格計算”。

?兩個優勢：①數據處理實力超強；②能充分利用網上的閑置處

理實力

?網格計算技術特點：①能夠供應資源共享，實現應用程序的互

聯互通。②協同工作，很多網格節點可以共同處理一個項目。

③基于國際的開放技術標準。④網格可以供應動態的服務，能

夠適應改變C

3）中間件技術

＞中間件是介于應用軟件和操作系統之間的系統軟件。中間件誕生

之前，企業多采納C/S的模式，這種模式的缺點是系統拓展性差。

例如ODBC就是一種標準的數據庫中間件，它是Windows操作系

統自帶的服務，可以通過ODBC連接各種類型的數據庫。

＞基于Web數據庫的中間件技術，中間件是CGI（公共網關接口）、

ASP(ActiveServerPage)或JSP(JavaServerPage)等。

1.1.6將來新型計算機

1）光子計算機

＞光子計算機利用光子取代電子進行數據運算、傳輸和存儲。

＞在光子計算機中，不同波長的光表示不同的數據，可快速的完成

困難的計算工作。

＞光子計算機有以下優點：超高速的運算速度、強大的并行處理實

力、大存儲量、特別強的抗干擾實力、與人腦相像的容錯量等。

2）生物計算機（分子計算機）

＞生物計算機采納生物芯片（由生物工程技術產生的蛋白質分子構

成），在芯片中信息以波的形式傳播。

＞特點：運算速度快、自動修復芯片發生的故障、仿照人腦的思索

機制等

3）量子計算機

＞量子計算機是指利用處于多現實態下的原子進行運算的計算機，

這種多現實態是量子力學的標記。

＞與傳統的電子計算機相比，量子計算機具有：解題速度快、存儲

量大、搜尋功能強和平安性較高等優點

1.2信息技術概述

1.2.1現代信息技術基礎學問

1）信息與數據

＞信息既是對各種事物的改變和特征的反映，又是事物之間相互

作用和聯系的表征。信息是一種學問，是接受者原來不了解的

學問。信息同物質、能源一樣重要是人類生存和社會發展的三

大基本資源之一。

＞數據是信息的載體。數值、文字、語言、圖形、圖像等都是不

同形式的數據。

＞信息與數據本質的區分：信息有意義，數據沒有意義。

＞當數據以某種形式經過處理、描述或者與其他數據比較時，便

給予了意義C

2）信息技術

＞聯合國教科文組織對信息技術的定義：

A.應用在信息加工和處理中的科學、技術與工程的訓練方法

和管理技巧；

B.上述方面的技巧和應用；

C,計算機及其與人、機的相互作用；

D.與之相應的社會、經濟和文化等諸種事物；

＞世界范圍內較為統一的定義是：信息技術一般是指一系列與計

算機等相關的技術。

1.2.2現代信息技術的內容

信息技術(InformationTechnology,IT)包括三個層次的內容：信息

基礎技術、信息系統技術和信息應用技術。

1)信息基礎技術

＞信息基礎技術是信息技術的基礎，包括新材料、新能源、新器件

的開發和制造技術。

A.微電子技術

令微電子技術是現代電子信息技術的干脆基礎：晶體管的出

現成為集成電路技術發展的基礎，現在微電子技術建立在

以集成電路為核心的各種半導體器件基礎上的高新電子技

術，集成電路有專用電路和通用電路，通用電路中最典型

的是存儲器和處理器，計算器的更新換代就取決于這兩項

集成電路的集成規模。

令衡量為電子技術進步的三個標記：①縮小芯片中器件的結

構的尺寸，即縮小加工線條的寬度；②增加芯片中所包含

的元器件的數量，即擴大集成規模；③開拓有針對性的設

計應用。

令微電子技術是當今世界新技術革命的基石。

B.光電子技術

令光電子技術是一個比較浩大的體系，它包括信息傳輸、信

息處理、信息獲得、信息存儲、信息顯示等

2）信息系統技術

信息系統技術是指有關信息的獲得、傳輸、處理、限制的設備和

系統的技術。感測技術、通信技術、計算機與智能技術和限制技術是

信息系統技術的核心和支撐技術。

1）信息獲得技術：利用信息的先決條件，主要的技術有：傳感技

術、遙測技術、遙感技術。

2）信息處理技術：對獲得的信息進行識別、轉換、加工，使信息

平安的存儲、傳輸，并能便利的檢索、再生、利用，或便于人

們從中提煉學問、發覺規律的工作手段。主要的技術：計算機

技術（包括計算機硬件和軟件等技術）。

3）信息傳輸技術：即通信技術，是現代信息技術的支持，如信息

光纖通信技術、衛星通信技術等，通信技術的功能是使信息在

大范圍內快速、精確、有效地傳遞，以便讓廣闊用戶共享，從

而充分發揮其作用。

4）信息限制技術：利用信息傳遞和信息反饋來實現對目標系統進

行限制的技術，如導彈限制系統技術等。3c技術

（Communication:信技術、Computer計算機技術、Control

限制技術）是信息技術的主體。

5）現代信息存儲技術：

3）信息應用技術

信息應用技術是針對種種好用目的，如信息管理、信息限制、信

息決策而發展起來的詳細的技術群類。

1.2.3現代信息技術的特點

信息技術的發展趨勢：數字化、多媒體化、高速度、網絡化、寬

頻帶、智能化等。

13計算機在信息社會中的應用

計算機的應用主要有以下幾種類型：

1)科學計算：乜稱為數值計算，通常指用于完成科學探討和工程

技術中提出的數學問題的計算。科學計算是計算機最早的應用