01 计算机与信息社会

1.1计算机的发展史

1)中国唐代发明的算盘是世界上第一种手动式计算器。

2)1622年，英国数学家奥特瑞德根据对数表设计了计算尺。

3)1642年，法国哲学家、数学家帕斯卡发明了世界上第一个加法器。

4)1673年，德国数学家莱布尼茨在帕斯卡加法器的基础上设计制作

了一种能演算加减乘除和开方的计算器。

5)19世纪，英国剑桥大学的查尔斯·巴贝奇设计的差分机和分析机

是今天电子计算机的直系祖先。

1.1.1近代计算机

1)1834年巴贝奇设计的分析机是现代通用计算机的雏形。巴贝奇是

国际计算机界公认的计算机之父.

2)分析机有三个主要部分：①有许多轮子组成的保存数据的存储库；

②运算装置；③对操作顺序进行控制，并能选择所需处理的数据

以及输出结果的装置。

3)巴贝奇把程序控制的思想引入了分析机，他的设想是采用穿孔卡

片把指令存到存储库中。

4)计算机科学奠基人是英国科学家艾兰·图灵。他在计算机科学方

面的主要贡献有两个：①建立了图灵机（TM）模型，奠定了可计算理论的基础；②提出图灵测试，阐述了机器智能的概念。

5)图灵机（TM）的概念是现代科技算理论的基础。

6)图灵测试奠定了人工智能的理论基础。

7)最近的研究表明，电子计算机的雏形应该是由保加利亚裔美国人、

衣阿华大学教授约翰·阿塔诺索夫和他的研究生克里福特·伯瑞在1941年制作成功的ABC计算机，ABC计算机应该被称为世界上第一台电子计算机

8)计算机之父美籍匈牙利数学家冯·诺依曼和他的同事研制出了人

类第二台电子计算机EDVAC。EDVAC采用了“存储程序”的概念。

1.1.2电子计算机的问世

1)大家公认的第一台计算机是在1946年2月由宾州大学研制成功的

ENIAC（电子数字积分计算机）。ENIAC的发明为现代计算机在体系结构和工作原理上奠定了基础。缺点：①没有存储器；②用布线接板进行控制，计算速度被这一工作抵消了。

2)第一台商用计算机是1951年开始生产的UNIVAC计算机，莫奇莱

和埃克特创立的公司，他们以及UNIVAC奠定了计算机工业的基础。

1.1.3计算机的分代

根据计算机采用的物理器件，一般计算机的发展分成四个阶段：

1)第一代电子计算机：电子管计算机（1946年-1958年）

①①电子管作为计算机的逻辑元件

②②数据表示主要是定点数

③③用机器语言或汇编语言编写程序

④④每秒运算速度仅为几千次

⑤⑤内存仅有几KB

2)第二代电子计算机：晶体管电路电子计算机（1958年-1964年）

①体管作为计算机的逻辑元件

②内存大多采用磁芯存储器

③外存储器有了磁盘、磁带

④运算速度每秒几十万次

⑤内存容量扩大到几十KB

⑥出现了FORTRAN、COBOL等等高级语言

⑦与第一代相比晶体管电路电子计算机体积小、成本低、功能强、

可靠性大大提高。

3)第三代电子计算机：集成电路计算机（1964年-1970年）

①小规模集成电路和中规模集成电路成为计算机的逻辑元件

②运算速度每秒可达几十万次到几百万次

③存储器体积越来越小、价格越来越低

④出现了操作系统和会话式语言

4)第四代电子计算机：大规模集成电路电子计算机（1971年至今）

①大规模集成电路和超大规模集成电路成为计算机的逻辑元件

②半导体存储器代替了磁芯存储器

③运算速度最高可达每秒几十万亿次浮点运算

1.1.4计算机的分类

1)根据用途及其使用的范围，计算机可分为通用机和专用机。

通用机：通用性强，具有很强的综合处理能力，能够解决各种类型的问题。

专用机：功能单一，配有解决特定问题的软、硬件，但能够高速、可靠地解决特定的问题。

2)根据计算机的运算速度等性能指标来看，计算机主要有：高性能

计算机、微型机、工作站、服务器、嵌入式计算机等。

高性能计算机：目前速度最快、处理能力最强的计算机，在过去被称为巨型机或大型机。目前计算机运算速度最高的是日本

NEC的Earth Simulator（地球模拟器）。我国有“曙光”、“联想”

等大型机。金怡濂是我国巨型机之父。

微型计算机（个人计算机）：1971年，Intel公司的工程师马西安·霍夫制作了世界上第一片4位微处理器Intel 4004，组成

了世界上第一台4位微型计算机MCS-4。微型计算机具有小、巧、轻、使用方便、价格便宜等优点。主要分三类：台式机

（Desktop Computer）、笔记本（Notebook）电脑和个人数字

助理PDA。

工作站：介于微机与小型机之间的高档微机系统，通常配有高分辨率的大屏幕显示器和大容量的内、外存储器，具有较高的

数据处理能力与高性能的图形功能。1980年，美国Appolo公

司推出世界上第一个工作站DN-100。

服务器：是一种在网络环境中为多个用户提供服务的计算机系统。IBM公司的POWER、IBM的System x系列服务器。服务

器提供的管理和服务有：文件、数据库、图形、图像以及打印、通信、安全、保密和系统管理、网络管理等服务。服务器根据

提供的服务分为：文件服务器、数据库服务器、应用服务器和

通信服务器。

1.1.5计算机的新技术

1)嵌入式技术

嵌入式技术是将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统中的一种技术，它将软件固化集成到硬件系统中，将硬件系

统与软件系统一体化。

嵌入式具有软件代码小、高度自动化和响应速度快等特点。

嵌入式系统主要由嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及特定的应用程序四部分组成，是集软硬件于一体的可

独立工作的“器件”，用于实现对其他设备的控制、监视或管

理等功能。

2)网格计算

网格计算是专门针对复杂科学计算的新型计算模式。该计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚

拟的超级计算机”，其中每一台参与计算的计算机就是一个“节

点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”，