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主讲教师：柳忠勇 单位: 信息技术学院 邮箱：lzy@hactam.edu.cn 一、计算机的产生、发展与趋势 第一台电子计算机（ENIAC） 电子恐龙的缩骨法——晶体管 将电脑浓缩在一颗芯片上 计算机第一定律——摩尔定律 计算机发展的几个阶段 计算机的商用化 奠定现代计算机发展的重要人物和思想 图灵与图灵机 冯·诺依曼计算机 计算机发展——微型化 计算机发展——网络化 计算机发展——巨型化（计算复杂性） 计算机发展——智能化 计算机发展——非冯-诺依曼型 计算机发展——非冯-诺依曼型 计算机的主要应用领域 计算机已成为人们时刻不能离开的帮手。归结起来， 其主要应用领域如下所示。 (1) 科学计算也称数值运算，是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所提出的复杂的数学问题。这是计算机最早最重要的应用领域。在整个计算机的应用中，其比重虽已不足10%，但其重要性依然存在。 (2) 事务数据处理也称信息处理。利用计算机对所获取的信息进行记录、整理、加工、存储和传输等。这是计算机应用最广泛的领域，包括管理信息系统(MIS)和办公自动化(OA)等。计算机机时的80％是从事于这样或那样的非数值数据处理。 (3) 计算机控制也称实时控制或过程控制。利用计算机对动态过程(如控制配料、温度、阀门的开闭，乃至人造卫星、航天飞机、巡航导弹等)进行控制、指挥和协调。 (4) 生产自动化生产自动化(production automation，PA)在这里是指利用计算机辅助设计、辅助制造产品，如集成制造系统等内容。 (5) 数据库应用数据库应用(database applications)是计算机应用的基本内容之一。任一发达国家，从国民经济信息系统和跨国科技情报网到个人的亲友通信、银行储蓄账户，均与数据库打交道。办公自动化与生产自动化，也需要有数据库的支持。 (6) 人工智能，人工智能(artificial intelligence)也称智能模拟，是指利用计算机来模仿人类的智力活动。主要应用在机器人(robots)、专家系统、模拟识别(pattern recognition)、智能检索(intelligent retrieval)、自然语言处理、机器翻译、定理证明等方面。 (7) 网络应用利用计算机网络，使一个地区、一个国家、甚至在世界范围内的计算机与计算机之间实现信息、软硬件资源和数据共享，可以大大促进地区间、国际间的通信与各种数据的传输与处理，改变了人的时空的概念。现代计算机的应用已离不开计算机网络。 (8) 计算机模拟，计算机模拟(computer simulation)是用计算机程序代替实物模型来做模拟试验，可广泛应用于工业部门和社会科学领域。在20 世纪80年代末还出现了“虚拟现实(virtual reality，VR)”的新技术，这将是21世纪初期最有前景的新技术之一。 (9) 计算机辅助教育计算机辅助教育(computer bared education，CBE)包括CAI(computer aided instruction,计算机辅助教学)和CMI(computer managed instruction,计算机管理教学)两部分。平时所说的计算机辅助教学主要指CAI。 按照所采用的基本元件，计算机的发展经历了4个阶段： “埃迪瓦克”（EDVAC）是典型的第一代电子计算机。第一代电子计算机的主要特点是使用电子管作为逻辑元件。它的五个基本部分为运算器，控制器，存储器，输入器和输出器。运算器和控制器采用电子管，控制器和运算器构成中央处理机，存储器采用电子管和延迟线，这一代计算机的一切操作，包括输入输出在内，都由中央处理机集中控制。这种计算机主要用于科学技术方面的计算。 第一代电子计算机使用的是“定点运算制”，参与运算的绝对值必须小于1；而第二代电子计算机则增加了浮点运算，使数据的绝对值可达到2的几十次方或几百次方，使电子计算机的计算能力实现了一次飞跃。同时，用晶体管取代了电子管使第二代电子计算机的体积大大减小，寿命延长，价格降低，为电子计算机的广泛应用创造了条件。 第二代电子计算机是用晶体管制造的计算机。在20世纪50年代之前，计算机都采用电子管作元件。电子管元件有许多明显的缺点。例如，在运行时产生的热量太多，可靠性较差，运算速度不快，价格昂贵，体积庞大，这些都使计算机发展受到限制。于是，晶体管开始被用来作计算机的元件。晶体管不仅能实现电子管的功能，又具有尺寸小，重量轻，寿命长，效率高，发热少，功耗低等优点。使用了晶体管以后，电子线路的结构大大改观，制造高速电子计算机的设想也就更容易实现了。 第三代电子计算机是使用了集成电路的计算