第1章 计算机及信息技术概述.pdf

第一章计算机及信息技术概述计算机科学与工程系

本章首先从计算工具的发展开始，介绍
计算机的历史和类型，计算机在现代社会中
的一些典型应用，以及计算机的未来发展趋
势；计算机学科概要及计算机系统的硬件和
软件系统构成；最后介绍信息技术的基础知
识。

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计算机基础知识
1.1计算机科学与工程系
1.1.1计算机发展历史上的重要人物和思想
人们发明电子数字计算机的初衷是用来进行科
学计算，但现代计算机的功能早已不再只是“计
算”，而扩大到可以处理加工数字、文字、图形、
图像、声音等各种形式的数据。
人类从远古时代就产生了计算的需要。钟表业，
特别是齿轮传动装置技术的发展，诞生了最早的机
械式计算机。

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法国物理学家帕斯卡(1623-1662)在
1642年发明了第一台机械式加法机。该机
由齿轮组成，靠发条驱动，用专用的铁笔
来拨动转轮以输入数字。

当时，19岁的帕斯卡为了帮
助父亲计算税款，开始研究机械
计算装置，最后制成了手摇驱动
的齿轮进位式计算器，可完成六
位数字的加减法。

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1673年，德国数学家莱布尼茨发明了机械式乘除
法器。基本原理继承于帕斯卡的加法机，也是由一系
列齿轮组成，但多了一个叫“步进轮”的装置，它能
够连续重复地做加减法，从而实现了乘除运算。

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1822年，英国数学家巴贝奇Babbage历
经10年努力终于发明了“差分机”。它有3
个齿轮式寄存器，可以保存3个5位数字，计
算精度可以达到6位小数。

巴贝奇试图发明功能更好的通用计算机
——分析机，但最终失败。

英国女数学家阿达(1815-1852)是巴贝奇
的合作伙伴。她用穿孔卡片设计了世界上
“第一件计算机程序”。她还建议分析机用
二进制存储。预言分析机能唱歌、绘画。

英国诗人拜伦的女儿

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1.1计算机科学与工程系

图灵机：这个在当时看来是纸上谈兵的简单
机器，隐含了现代计算机中“存储程序”的
基本思想。半个世纪以来，数学家们提出的
各种各样的计算模型都被证明是和图灵机等
价的。
控制器（含运算功能）
英国科学家阿兰图灵
(理论计算机的奠基人
1912-1954)
姚期智：2000年
首位获奖图灵奖
的华裔学者
可在纸带上左右移动的读写头，可无限延伸的纸带。用于
用于读写数据(输入输出设备)存储程序和数据（存储器）

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1.1计算机科学与工程系

•计算机应由运算器、控制器、存储器、
输入设备和输出设备五大部件组成；
•应采用二进制简化机器的电路设计；
•采用“存储程序”技术,以便计算机能保
美籍匈牙利数学家存和自动依次执行指令。
冯诺依曼
(计算机鼻祖)
七十多年来，现代计算机基本结构仍然是
“冯·诺依曼计算机”。
冯·诺依曼：“如果不考虑巴贝奇、阿达和其他人早先提出的
有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰·图灵”

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计算机科学与工程系

1.1.2电子计算机时代1946年2月由宾夕法尼亚大学
研制成功的ENIAC是第一台
电子数字计算机。
重30吨，占地167m2，耗电150千瓦
18800个电子管，1500个继电器，保
存80个字节每秒钟可做5000次加减
法或400次乘法运算。
“诞生了一个电子的大脑”

致命缺陷：没有存储程序。
电子数字积分计算机
ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator

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1.1计算机科学与工程系

电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。

第一代计算机
.1946－1958年
.以电子管为主要元件
.代表机型：ENIAC

第二代计算机
.1958－1964年

.以晶体管为主要元件采用晶体管的第二代
电子计算机IBM7090型

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1.1计算机科学与工程系

采用集成
第三代计算机电路的第
一台电子
.1964－1971年计算机
IBM360型
.以集成电路为主要元件

第四代计算机
.1971年至今
.以大规模/超大集成电路为主要元件
.巨型机、大型机、小型机、微型机以及便携机

第五代计算机：目标是智能计算机

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1.1.3计算机类型
通用计算机
按计算机用途分类
专用计算机
巨型机
大型机
小型机
按计算机规模分类微型机
工作站
服务器
嵌入式计算机

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