简单介绍计算机的产生和发展

电脑发展的几个阶段〔详细〕电脑是新技术革命的一支主力，也是推动社会向现代化迈进的活跃因素。

电脑科学与技术是第二次世界大战以来发展最快、影响最为深远的新兴学科之一。

电脑产业已在世界范围内发展成为一种极富生命力的战略产业。

现代电脑是一种按程序自动进行信息处理的通用工具,它的处理对象是信息，处理结果也是信息。

利用电脑解决科学计算、工程设计、经营管理、过程控制或人工智能等各种问题的方法，都是按照一定的算法进行的。

这种算法是定义精确的一系列规则，它指出怎样以给定的输入信息经过有限的步骤产生所需要的输出信息。

信息处理的一般过程，是电脑使用者针对待解决的问题,事先编制程序并存入电脑内，然后利用存储程序指挥、控制电脑自动进行各种基本操作，直至获得预期的处理结果。

电脑自开工作的基础在于这种存储程序方式，其通用性的基础则在于利用电脑进行信息处理的共性方法。

电脑的历史现代电脑的诞生和发展现代电脑问世之前，电脑的发展经历了机械式电脑、机电式电脑和萌芽期的电子电脑四个阶段。

早在17世纪，欧洲一批数学家就已开始设计和制造以数字形式进行基本运算的数字电脑。

1642年，法国数学家帕斯卡采用与钟表类似的齿轮传动装置，制成了最早的十进制加法器。

1678年，德国数学家莱布尼兹制成的电脑，进一步解决了十进制数的乘、除运算。

英国数学家巴贝奇在1822年制作差分机模型时提出一个设想，每次完成一次算术运算将发展为自动完成某个特定的完整运算过程。

1884年，巴贝奇设计了一种程序控制的通用分析机。

这台分析机虽然已经描绘出有关程序控制方式电脑的雏型，但限于当时的技术条件而未能实现。

巴贝奇的设想提出以后的一百多年期间，电磁学、电工学、电子学不断取得重大进展，在元件、器件方面接连发明了真空二极管和真空三极管；在系统技术方面，相继发明了无线电报、电视和雷达……。

所有这些成就为现代电脑的发展准备了技术和物质条件。

与此同时，数学、物理也相应地蓬勃发展。

到了20世纪30年代，物理学的各个领域经历着定量化的阶段，描述各种物理过程的数学方程，其中有的用经典的分析方法已根难解决。

安徽新华电脑专修学院课堂教学教案（电脑应用课使用）问题：请同学想象一下第一台计算机的模样二.知识点剖析（130分钟）（一）、计算机的产生：1、概念：计算机是一种能快速而高效的完成数字化信息处理的电子设备，它能按照人们预先编写的程序对输入的数据进行存储，处理和传递。

2、计算机的发展史：1)机械式计算机时代A.帕斯卡：法国人。

于17世纪制造出一种机械式加法机，它成为世界上第一台机械式计算机。

B.莱布尼兹：德国人。

于1672年，发明了乘法计算机，他是受中国易经八卦的影响最早提出二进制运算法则。

他认为中国的八卦是世界上最早的二进制记数法，对200多年后计算机的发展产生了深远的影响。

C.巴贝奇：英国人。

查尔斯·巴贝奇研制出差分机和分析机，为现代计算机设计思想的发展奠定基础。

D.阿达（现代人工智能技术的开拓者）：1834年11月，阿达在一次宴会上遇到了一位对其一生产生重要影响的人——查尔斯·巴贝奇。

此时的巴贝奇正在到处游说他的计算机设想。

当时的人们很少有人理会他，以为他是在“痴人说梦”。

但当遇到阿达时，他也将自己的设想全盘托出，讲给阿达听。

此时的阿达只有18岁，但她听完他的设想并看了他的文稿后，彻底地领会了他的设想，并深深地为之陶醉。

凭着她深厚的科学功底和丰富的想象力，她认为这是一个伟大的设想，世界将因之而改变。

随后阿达设计图被公认为是世界上第一个计算机程序设计者。

E.阿兰.图林（人工智能之父）：1950年，他的一篇论文发表引来的惊雷，是在“第一代电脑”占统治地位的时代，这篇论文甚至可以作为“第五代电脑”和“第六代电脑”的宣言书。

从此，人们更愿意把阿兰·图林称作“人工智能之父”，后来人们纪念他的卓越贡献，设立了计算机最高奖，“图林奖”。

F.冯.诺依曼（电子计算机之父）：指出计算机是由五大部件组成：运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备。

还指出在计算机内部，机器能够识别的是0，1表示的二进制数。

第一章绪论本章主要介绍计算机的系统组成和计算机的分类，以及微型计算机的发展；讲解了微型计算机系统的基本结构组成。

第一节微型计算机的基本知识自从世界上第一台电子数字计算机“埃尼阿克（ENIAC）”1946年诞生于美国。

此后，电子计算机随其主要部件的发展，先后经历了电子管、晶体管、小规模集成电路、大规模集成电路及超大规模集成电路的演变。

微型计算机具有体积小、价格低、使用方便、可靠性高等优点，因此广泛用于国防、工农业生产和商业管理等领域。

由于微处理器高速度发展，微型计算机应用渗透到人类生活的各个领域，从而给人们的生活带来深刻的变革。

微型计算机系统基本结构微型计算机在基本结构和基本功能上与计算机大致相同，但由于微型计算机采用了大规模和超大规模集成电路组件及特定的总线结构，微型计算机具有了更简单、更规范的系统结构和易于扩充的特点。

典型的微型计算机硬件基本结构包括中央处理器CPU、存储器和输入/输出子系统三个主要组成部分，它们三者由系统总线连接，构成一个有机的整体。

中央处理器（微处理器）主要包括运算器、控制器，集成于一块半导体芯片上。

中央处理器是微型计算机的核心，其基本功能是进行数据的算术运算和逻辑运算、暂存数据、控制和指挥其它部件协调一致的工作。

微型计算机系统基本结构存储器：微型计算机的内存储器采用集成度高、容量大、体积小、功耗低的半导体存储器。

内存储器根据信息存取方式不同分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两类；随机存取存储器又称读写存储器，存储器中的信息按需要可以随机地读出，也可随机地写入和修改，但在断电后不再保留原信息，它一般是用来存放用户程序和数据；只读存储器的信息在一般情况下只能读出，不能写入和修改，在断电后仍保存原信息，是非易失性存储器，主要用来存放系统必须的基本程序。

I/O（输入/输出）子系统一般包括I/O接口电路与I/O设备。

输入输出接口电路是介于计算机和外部设备之间的电路，I/O接口电路具有以下基本功能：对数据的缓存作用，使各种速度的外部设备与计算机速度相适配；对信号的变换作用，使各种电气特性不同的外部设备与计算机相联接；联络作用，使外部设备的输入输出与计算机操作同步。

1-1 计算机网络的形成与发展计算机网络是计算机技术与通信技术紧密结合的产物.一、计算机网络的形成任何一种新技术的出现都必须具备两个条件,一是强烈的社会需求,二是前期技术的成熟.计算机网络技术的形成与发展也遵循这样一个技术发展轨迹.单机1946年——ENIAC诞生大、中、小型机—庞大,昂贵缺点——资源无法共享网络始于50’s,近20年发展迅速.发展的动力：资源共享的需求大型项目的合作人与人之间的沟通20世纪50年代初,由于美国军方的需要,美国半自动地面防空系统SAGE 的开发始了计算机技术与通信技术相结合的尝试.SAGE系统需要将远程雷达与其他测量设施连接起来,使得观测到的防空信息通过总长度达2,410,000KM的通信线路与一台IBM计算机连接,实现分布的防空信息能够集中处理与控制.要实现这样的目的,首先要完成数据通信技术的基础研究.1954年,一种叫收发器的终端研制成功,人们用它首次实现了将穿孔卡片上的数据从电话线路上发送到远地的计算机,此后电传打字机也作为远程终端和计算机相连.而计算机的信号是数字脉冲,为使它能在电话线路上传输,须增加一个调制解调器,以实现数字信号和模拟信号的转变.用户可在远地的电传打字机上输入自己的程序,而计算机算出的结果又可从计算机传送到电传打字机打印出来.计算机与通信的结合开始.——面向终端的远程联机系统以单个计算机为中心这一阶段研究的典型代表有：美国飞机定票系统SABER,美国半自动防空系统SAGE,美国通用电气公司的信息服务网GE Information Services Network.随着计算机应用的发展,出现了多台计算机互连的需求.这种需求主要来自军事、科学研究、地区与国家经济信息分析决策、大型企业经营管理.他们希望将分布在不同地点的计算机通过通信线路互联成为主计算机——计算机网络.网络用户可以通过计算机使用本地计算机的软件、硬件与数据资源,也可以使用联网的其他地方的计算机软件、硬件与数据资源,以达到计算机资源共享的目的.这一阶段研究的典型代表：美国国防部高级研究计划局的ARPANET通常称为ARPA网.随着个人计算机PC与工作站的出现与广泛应用,小范围的多台计算机联网的需求日益强烈.20世纪70年代初,一些大学和研究所为实现实验室外或校园内多台计算机共同完成科学计算与资源共享的目的,开始了局域计算机网络的研究.这一阶段研究的典型代表：加州大学的NEWHALL环网美国XEROR公司的ETHERNET网英国剑桥大学的CAMBRIDGE RING环网.……二、计算机网络发展阶段的划分从体系结构来观察,网络的发展可分为四个时代：以Internet为主体1.以主机为中心的联机终端网络系统20世纪60年代以前...特征——共享主机资源–单台主机——计算、通信–多台终端——用户交互–本地、远程连接结构例子–美国的飞机订票系统SABRE-11 HOST2000 Terminal通信线路电话线路–此结构的网络至今仍在使用缺点–主机负荷重,数据处理＋通信–线路利用率低2.主机－主机网络20世纪60’s –20世纪70’s特征–单主机终端网络的互联,形成多主机为中心的网络–网络结构从“主机－终端” 转变为“主机－主机”结构主机－主机网络的演变演变阶段1通信任务从主机中分离–CCP-通信控制处理机–专门处理主机之间的通信任务两层网络概念的出现由CCP组成的传输网络——通信子网,为资源子网提供信息传输服务主机的集合——资源子网,提供各种网络资源,建立在通信子网基础上可多系统并存演变阶段2- 通信子网规模扩大,私有→社会公用- 公用数据通信网PSTN–优点•降低用户系统建设成本•通信线路利用率高•兼容性好例子–因特网的前身——ARPANET•美国军方建立的实验性网络•最初4个节点→70’s的60多个节点•地域跨越美洲、欧洲•具有现代网络的许多特征,例如–分组交换–分层次的网络协议第二代计算机网络的不足之处–网络普及程度低–标准不统一–网络体系结构的研究不成熟3.采用标准化的层次体系结构20世纪70’s-90's不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是其基础标准化过程的两个阶段:–厂商标准：IBM-SNA,DEC-DNA缺点：适用范围：兼容性技术垄断：竞争标准不统一：用户利益标准制定问题–标准化任务只能由不偏向于任何厂商的非盈利中立组织来制定–例外——“事实上的标准”,如TCP/IP–国际标准：ISO-OSI/RMO pen S ystem I nterconnection/ R ecommended M odel开放系统互联参考模型,简称OSI参考模型OSI参考模型是一种概念上的网络模型其标准保证了不同网络设备之间的兼容性和互操作性规定了网络体系结构的框架只说明了做什麽WHAT TO DO而未规定怎样做HOW TO DO现在的计算机网络均是在OSI/RM的框架下运作的–PC导致了局域网的出现局域网的标准：IEEE802IEEE802也符合OSI/RM标准开始就建立在标准化的基础上4、以Internet为主体20世纪90’s-至今Internet空前发展Web技术在Internet/Intranet 得到广泛应用Internet的发展速度-是历史上发展最快的一种技术以商业化后达到 5000 万用户为例：•电视用了13年,收音机用了38年,电话更长•Internet 从商业化后达到 5000 万用户用了4 年时间Internet 正在以超过摩尔定理莫尔定理预测,微电子芯片的计算功能每18个月就会提高一倍的速度发展有远见的政府不断支持：1969－美国、欧洲有风险的企业参与和投入：-NFS：MCI、IBM-vBNS：MCI；Abilene: Qwest,CISCO联合协作的开放式研究：IETF/RFC教育和科研的示范网络为起点-具有实验物理学的研究特点-ARPAnet、NSF、ANS、vBNS简单实用的技术路线：TCP/IP结构三、计算机网络的发展趋势计算机网络的发展趋势可概括为：一个目标、两个支撑、三个融合、四个热点.1 1、一个目标面向21世纪计算机网络发展的总体目标就是要在各个国家、进而在全球建立完善的信息基础设施.1993年美国政府制定了信息高速公路即国家信息基础设施NII发展计划,建设目标是在全国范围内建立为民众普遍服务的信息基础设施.基本组成包括：通信网、计算机、信息内容和各种年龄、背景的人1994年西方七国部长会议上提出了实话全球信息基础设施GII的若干原则.1998年美国政府又提出了实施数字地球的计划.NII在建成之后,一个国家的信息网络能使任何人在任何地点、任何时间,可将文体、声音、图像、电视信息等各种媒体信息传递给在任何地点的任何人2 2、两个支撑微电子技术和光技术.微电子技术的发展是信息产业发展的基础,也是驱动信息革命的基础.莫尔定理预测,微电子芯片的计算功能每18个月就会提高一倍.这一发展趋势将会持续到2010年,那时芯片最多可包含1010个元件,理论上的物理极限是第个芯片可包含1011个元件.INTEL期望在2011年能生产出每个芯片包含10亿个晶体管的产品.自1980年以来,微处理器的速度一直以每5年10倍的速度增长.PC的处理能力在2000年达1000MIPS,预测在2011年可达10万MIPS.驱动信息革命的另一个支撑技术是光电子技术.评价光纤传输发展的标准是传输的比特率和信号在需要再生前可传输的距离的乘积,在过去10年间,该性能每年翻一番,这种增长速度可望再持续10年到15年.在单一光纤上传输100Gbps含40种波长的商用系统已在2000年实现,可同时传送100万个话音和1500个电视信道.3 3、三个融合支持全球建立完善的信息基础设施的最重要的技术是计算机、通信、信息内容这三种技术的融合.计算机：计算机硬件、计算机软件以及相应的服务；通信：电话、电视电缆、卫星以及无线通信等；信息内容：教育、娱乐、出版、信息提供者等.电信网、电视网、计算机网三种网络的全一是当前网络发展的趋势.其最重要的技术基础是数字化.4 4、四个热点1多媒体随着数字化技术的成熟,数据、文本、声音、图像这些媒体都以数字化,从而产生多媒体技术.多媒体的应用有视频点播、交互视频、包括视频的协同工作、文件共享、白板、教程医疗和远程教学.所有多媒体应用的共性是需要大量带宽和处理能力,多媒体应用是促进技术和行业融合的强大市场驱动力.2宽带网要建立真正的宽频带多媒体网络,达到信息高速公路的目标,需要高速的传输载体,信息高速公路的载体有两个技术特征：一个是在任何时间、任何地点都能提供全彩色、全动态的视频信号,另一方面要提供全交互的、双向的信息流通信.传统的电话通信可在全世界范围实现双向通信,但接入最终用户的容量有限.传统的电缆网容量大,但是单向传输,没有交互通信能力.光缆的出现,极大地改观了网络带宽的现状.同时由于采用了先进的压缩技术,可以在同样带宽的信道上传输更多的信息.3移动通信便携式智能终端PCS可以使用无线技术,在任何地方以各种速率与网络保持联络.这些PCS系统支持语音、数据和报文等各种业务.4信息安全当前网络与信息的安全受到严重的威胁,一斋由于Internet的开放性以及安全性不足,另一方面是由于众多的攻击手段病毒、陷门、隐通道、拒绝服务、侦听、欺骗、口令攻击、路由攻击、中继攻击、会话窃取攻击等以破坏系统为目标的系统犯罪,以窃取信息、篡改信息、传播非法信息为目标的信息犯罪.为了保证信息系统的安全,需要完整的安全保障体系,具有保护功能、检测手段,以及攻击的反应和事故恢复能力.。

计算机应用基础知识1.1 计算机的发展概述世界上第一台电子计算机于1946年2月在美国宾夕法尼亚大学诞生，取名为ENIAC（读作“埃尼克”），即Electronic Numerical Internal And Calculator的缩写。

电子计算机的产生和迅速发展是当代科学技术最伟大的成就之一。

自1946年美国研制的第一台电子计算机ENIAC以来，在半个世纪的时间里，计算机的发展取得了令人瞩目的成就。

计算机从诞生到现在，已走过了60年的发展历程，在这期间，计算机的系统结构持续发生变化。

人们根据计算机所采用的物理器件，将计算机的发展划分为几个阶段，下面就来具体介绍。

1.1.1 计算机发展简史电子计算机的发展阶段通常以构成计算机的电子器件来划分，至今已经历了四代，当前正在向第五代过渡。

每一个发展阶段在技术上都是一次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃。

1．第一代（1946～1957年），电子管计算机它是一台电子数字积分计算机，取名为ENIAC。

这台计算机是个庞然大物，共用了18 000多个电子管、1500个继电器，重达30吨，占地170平方米，每小时耗电140千瓦，计算速度为每秒5000次加法运算。

即使它的功能远不如今天的计算机，但ENIAC作为计算机大家族的鼻祖，开辟了人类科学技术领域的先河，使信息处理技术进入了一个崭新的时代。

其主要特征如下：（1）电子管元件，体积庞大、耗电量高、可靠性差、维护困难。

（2）运算速度慢，一般为每秒钟1千次到1万次。

（3）使用机器语言，没有系统软件。

（4）采用磁鼓、小磁芯作为存储器，存储空间有限。

（5）输入/输出设备简单，采用穿孔纸带或卡片。

（6）主要用于科学计算。

2．第二代（1958～1964年），晶体管计算机晶体管的发明给计算机技术带来了革命性的变化。

第二代计算机采用的主要元件是晶体管，称为晶体管计算机。

计算机软件有了较大发展，采用了监控程序，这是操作系统的雏形。