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第1节 计算机常识

1.1 计算机的概念：是一种能迅速而高效的自动完成信息处理的电子设备，它能按照程序对信息进行加工、处理、存储。

1.2 计算机发展代别划分：

阶段 时间 逻辑器件（电子元件） 应用范围

第一代 1946——1958 真空电子管 科学计算、军事研究

第二代 1959——1964 晶体管 数据处理、事物处理

第三代 1965——1970 中小规模集成电路 包括工业控制的各个领域 第四代 1971——至今 大规模或超大规模集成电路 应用到了各个领域

诞生：1946年，美国为计算弹道轨迹而研制成功了世界第一台计算机，名字叫ENIAC（埃尼阿克）。在宾西法尼亚大学诞生。占地170平方米、重30吨、18000多个电子管、每秒5000次加法运算。

EDVAC，离散变量自动电子计算机。第一台二进制冯·诺伊曼结构计算机。

1.3 计算机的主要特点

1、惊人的运算速度；2、很高的计算机精度；3、超强的存储能力；4、准确的逻辑判断能力；5、自动控制能力。

1.4 计算机的主要应用：

1、科学计算（数值计算）：利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算能力，实现人工无法解决的各类科学计算问题。

2、信息处理（数据处理）：其特点是数据量大，但计算相对简单。其中数据泛指计算机能处理的各种数字、图形、文字，以及声音、图像等信息。数据处理指对数据的收集、存储、加工、分析和传送的全过程。

3、自动控制（过程控制）：是生产自动化的重要技术内容和手段，是由计算机对所采集到的数据按一定方法经过计算，然后输出到指定执行机构去控制生产的过程。

4、计算机辅助系统：是指利用计算机帮助人们完成各种任务，包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)、计算机辅助教学(CAI)等。

CAD：即Computer Aided Design的缩写，名称为：计算机辅助设计。

CAM：即Computer Aided Manufacturing的缩写,名称为：计算机辅助制造。

CAI：Computer Aided Instruction的缩写，名称为：计算机辅助教学。

CAT：即Computer Aided Testing的缩写，名称为：计算机辅助测试。

CAE：即Computer Aided Engineering的缩写，名称为：计算机辅助工程。

5、人工智能：AI，是指用计算机模拟人脑的思维过程，是计算机应用的重要领域。

6、网络应用：国际互联互联网已把全球的大多数

1.5 计算机分类：

1、按规模分：巨型、大型、中型、小型、微型计算机。我们学校和家庭使用的计算机都微型计算机，简称微机，又称个人计算机，或简称PC机。

2、按用途分：专业计算机、通用计算机。

3、按原理分：模拟计算机、数字计算机。

中国在1983年就研制出第一台超级计算机银河一号，使中国成为继美国、日本之后第三个能独立设计和研制超级计算机的国家。中国以国产微处理器为基础制造出本国第一台超级计算机名为“神威蓝光”，在2016年6月TOP500组织发布的最新一期世界超级计算机500强榜单中，神威·太湖之光超级计算机和天河二号超级计算机位居前两位。

银河系列、天河系列：国防科技大学计算机研究所

曙光系列：中科院计算技术研究所（曙光信息产业股份有限公司）

神威系列：国家并行计算机工程技术中心

深腾系列：联想集团

浪潮集团参与了部分超级计算机的研发生产工作，并有计划独立研发生产超级计算机。

1.6 多媒体计算机

单媒体：只能处理文字和数字。多媒体，可以处理文字、数字、图像、文本、音频、视频等。

一台标准多媒体计算机包括主机，带音频视频功能的显示器，声像输入输出装置，通信与控制端口，只光盘驱动器，多媒体操作系统及应用软件。多媒体计算机与现代通信技术的结合构成了多媒体通信。

1.7 计算机发展中的著名人物

计算机与人工智能之父——阿兰·图灵

1912年，图灵出生在英国伦敦。阿兰·图灵(Alan Turing)这个名字无论是在计算机领域、数学领域、人工智能领域还是哲学、逻辑学等领域，都可谓“掷地有声”。图灵是计算机逻辑的奠者，许多人工智能的重要方法也源自这位伟大的科学家。为了纪念，以他名字命名的“图灵奖”也已成为计算机界的诺贝尔奖。

计算机语言之母——格蕾丝·霍波

格蕾丝·霍波1906年出生于美国纽约一个中产家庭。1952年，她率先研制出世界上第一个编译程序A-O，1959年，她领导的一个工作委员会，成功地研制出第一个商用编程语言COBOL。1971年，为了纪念现代数字计算机诞生25周年，美国计算机学会特别设立了“格蕾丝·霍波奖”，颁发给当年最优秀的30岁以下的青年计算机工作者。因此，“霍波奖”正是全球电脑界“少年英雄”的标志。

电子计算机之父-——冯·诺依曼

美籍匈牙利裔学者约翰·冯·诺依曼（John Von Neumann ， 1903-1957）被誉为“电子计算机之父”。 1945年6月，冯·诺依曼与戈德斯坦等人，联名发表了一篇长达101页纸报告，即计算机史上著名的“101页报告”，这份报告奠定了现代电脑体系结构坚实的根基。冯·诺依曼巧妙地想出“存储程序”的办法，并明确提出计算机必须采用二进制数制，冯·诺依曼为现代计算机的发展指明了方向。

中国激光照排之父——王选

王选（1937年－2006年），出生于江苏无锡，曾任中国科学院院士，中国工程院院士，第三世界科学院院士，是汉字激光照排系统的创始人。他所领导的科研集体研制出的汉字激光照排系统为新闻、出版全过程的计算机化奠定了基础，被誉为“汉字印刷术的第二次发明”， 被称为“当代毕升”。

1.8 计算机发展史上的思想与理论

1、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。

2、德国数学家莱布尼茨：在1673年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，但它能够连续重复地做加减法，从而实现了乘除运算。

3、英国数学家巴贝奇：1822年，在历经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。 巴贝奇是现代计算机设计思想的奠基人。

4、英国科学家阿兰图灵（理论计算机的奠基人）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。

5、冯.诺依曼理论 1944年冯·诺依曼提出计算机结构和工作方式的设想。当今的计算机仍属于冯·诺依曼架构。

冯·诺依曼理论的要点：

（1）计算机硬件设备由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五部分组成。

（2）存储程序思想：把计算过程描述为由许多命令按一定顺序组成的程序，然后把程序和数据一起输入计算机，计算机对已存入的程序和数据处理后，输出结果。

（3）采用二进制

1.9 计算机奖项

1、图灵奖（A.M. Turing Award），计算机界的诺贝尔奖，是美国计算机协会（ACM）于1966年设立的，又叫“A.M. 图灵奖”，专门奖励那些对计算机事业作出重要贡献的个人。其名称取自计算机科学的先驱、英国科学家阿兰·图灵，这个奖设立目的之一是纪念这位科学家。获奖者的贡献必须是在计算机领域具有持久而重大的技术先进性的。大多数获奖者是计算机科学家。

2、计算机先驱奖，设立于1980年。兼顾了理论与实践，设计与工程实现，硬件与软件，系统与部件。

3、高德纳奖，设立于1996年，每1.5年颁奖一次。授予为计算机科学基础做出杰出贡献的人。

4、约翰·冯·诺伊曼奖，设立于1990年，授予在计算机科学和技术上具有杰出成就的科学家。

5、中国计算机学会相关奖项。如CCF终身成就奖、青年科学家奖、王选奖等。

1.10 计算机发展趋势

巨型化、微型化、网络化、智能化

了解：光子计算机、生物计算机、量子计算机