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02316计算机应用技术第一章
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第一章计算机及其应用概述
第一节计算机的发展历史
一、计算的概念
计算就是映射或基于规则的符号串的变换过程。
算法是求解某类问题的通用法则或方法，即符号串变换的规则。
二、计算工具的发展
人类社会很早就有了各种各样的计算工具,纵观计算工具的发展历史，经过了算筹、算盘、计算尺、机械计算机、电子管计算机、晶体管计算机、大规模和超大规模集成电路计算机等多个阶段，继而又在生物计算、光计算、量子计算等方面进行新的探索。
计算工具发展的动力，主要来自两个方面的需求：一是提高计算的速度和精度；二是使计算更方便，降低计算的成本,减小计算工具的体积。
1。手工计算阶段
算筹，算筹是由木头或竹子做成的小木棍,多个长短粗细相同的小木棍可以通过纵横相间的摆放来表达超过十的数字。
算盘是另一种用来扩展手指运算功能的计算工具。中国很早就出现了算盘，配套有完整的运算口诀和操作方法。口诀是针对算盘结构特点设计的基本操作规则，算盘从中国传到了日本、朝鲜、东南亚、西亚和欧洲，成为使用最广泛、价格最低廉的计算工具。
17世纪出现了计算尺.它是一种可滑动的尺子,以长度来模拟运算数字，除了能进行简单的四则运算外，还能进行三角函数、对数等比较复杂的运算。
2。机械计算阶段
1642年，法国人帕斯卡发明了用齿轮计算的机械加法器.
1666年,英国人莫兰发明了可以进行加减运算的机械计算器.
1673年，德国人莱布尼兹改进帕斯卡的设计在机械计算器中增加了乘除运算。
1822年,英国人巴贝奇首先提出计算过程自动化的概念设计出了第一台通用自动时序控制机械式计算机，称为“巴贝奇差分机”。这台机器不仅自提高乘法速度，而且改进了对数表等数字表的精确度.
巴贝奇研制的差分机和分析机为现个计算机设计思想的发展奠定了基础。
3。电子计算阶段
20世纪电子技术和电子元器件不断发展,为电子计算机的诞生奠定了基础，尤其是军事对于计算能力的巨大需求，促使大量的人力物力投入到电子计算机的研究开发之中.1946年2月，在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台真正意义上的电子计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer,电子数字积分计算机)。ENIAC体型巨大,其大小约为：高2。4m、宽0.9m、长30。5m,装有近1.8万个真空电子管、1500个继电器、7万个电阻、1万个电容，总重量301，每秒能执行5000次加法、400次乘法运算，还能进行除法、平方根等运算.ENIAC被用于弹道计算、原子裂变的能量计算、气象预报等多个领域,充分体现了电子计算机的巨大优势。ENIAC是划时代的创举，成为现代数字计算机的典型代表。ENMAC的主要缺点是采用十进制表示和计算数据，而且只能通过手工设置开关和插头并连接线路来编程。为了克服这一困难，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼提出了存储程序的概念，其基本思想是把预先编制好的用于控制计算机工作的程序存储到计算机的存储器中，计算机自动从存储器中读取指令来控制各部分的工作。三年后，英国剑桥大学根据他的理论，开发出了世界上第一台存储程序的电子计算机EDSAC(ElectronicDelayStorageAutomaticCalculator,电子延迟存储自动计算机）,之后的计算机都是基于冯·诺依曼的存储程序体系结构的计算机，被统称为冯·诺依曼机。
冯·诺依曼被称为算机之父，冯·诺伊曼机的体系结构，由五大基本部件构成,具体如下：
1）输人数据和程序的输人设备.
2）记忆程序和数据的存储器。
3)完成数据加工处理的运算器。
4）控制程序执行的控制器。
5）输出处理结果的输出设备。
冯·诺依曼机具有如下功能：
1)把需要的程序和数据送至计算机中.
2）必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力.
3）具有完成各种算术运算、逻辑运算和数据传送的能力。
4）能够根据需要控制程序的走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。
5）能够按照要求将处理结果输出给用户。
三、电子计算机的发展
根据所使用的关键电子器件的不同，电子计算机的发展分为四个时代.
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