[工学]朱映辉计算机科学导论.ppt

计算机科学导论 第一章 计算机基础及概述 计算机是什么？ Computers are everywhere！ 计算机成了社会的必需品 计算机是一种相对其能力而言比较便宜的工具，同一台机器能够做许多种不同的事： 算题（科学计算） 制作图案 处理文字 记录事实 控制其他机器 游戏 发送消息 识别语音 问题：大多数机器只能做一类事，为什么计算机能够做许多种不同的事？是不是计算机什么事都能做？ 计算机是一台快速，笨拙的机器 只有有限的能力。 只能进行基本的数学运算与逻辑比较。 必须由程序来指示它做什么事。 ——George Beekman 计算机是一台笨拙的机器，具有从事令人难以置信的聪明工作的能力，... 计算机程序员则是一些聪明的人，具有从事令人难以置信的笨拙工作的能力。 简而言之，计算机与程序员实现了完美的配合。 ——Jamie Shiers 电子数字计算机 电子数字计算机(Electronic Digital Computer)简称为电子计算机或计算机，也是人们常说的电脑，是二十世纪最辉煌的成就之一。 计算机给人类带来了巨大的变化。 计算机的定义： 计算机是一种能按照事先存储的程序，自动地、高速地、精确地进行大量数值计算，并且具有记忆(存储)能力、逻辑判断能力、可靠性能的数字化信息处理的现代化智能电子设备。 1.1 计算机的产生和发展阶段 ◆计算机的产生和发展不是一蹴而就的，而是经历了漫长历史的过程。 ◆在这过程中，科学家们经过艰难的探索，发明了各种各样的“计算机”，这些“计算机”顺应了当时历史的发展，发挥了巨大的作用，推动了社会的进步，也推动了计算机技术的发展。 1.1.1 计算机产生的史前史 1.算筹 算筹又称为筹、策、算子等 算筹在中国的起源很早 中国著名科学家祖冲之(429—500年)借助算筹作为计算工具计算出圆周率 2. 算盘 算盘也称珠算，是中国劳动人民创造的一种工具 由古代“算筹”演变而来 素有“中国计算机”之称 最早见于汉末三国时代徐岳撰写的《数术记遗》 南宋时期的数学家杨辉发明了《乘除通变算宝》 3. 机械计算机 1623年，德国科学家契克卡德(W. Schickard)为天文学家开普勒(Kepler)制作了一台机械计算机 3. 机械计算机 法国科学家布莱斯?帕斯卡(Blaise Pascal：1623—1662年)是被公认为是制造出机械计算机的第一人。 3. 机械计算机 德国著名数学家戈特弗里德?威廉?莱布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz：1646—阿1716年)将帕斯卡的“加法器”扩大为乘除运算 1700年左右，莱布尼茨从中国“易图”(八卦)里受到启发，悟出了二进制数之真谛。 4. 提花机 西汉年间中国的纺织工匠已能熟练掌握提花机技术 。 4. 提花机 法国机械师约瑟夫?杰卡德(Joseph Jacquard)，大约在1801年完成了“自动提花编织机”的设计制作，真正成功地改进了提花机。 5. 差分机和分析机 英国剑桥大学著名科学家查理斯?巴贝奇(Charles Babbage：1792—1871年)在1822年研制出第一台差分机。 5. 差分机和分析机 阿达?奥古斯塔(Ada Augusta：1815—1852年)是计算机领域著名的女程序员。 6. 模拟计算机 19世纪末，赫尔曼?霍列瑞斯(Herman Hollerith：1860—1929)首先用穿孔卡完成了第一次大规模数据处理(人口普查)。 6. 模拟计算机 托马斯?沃森(T.Watson)和IBM 6. 模拟计算机 布什(V.Bush)为了求解与电路有关的微分方程，制作了一台模拟计算装置助其求解 1873年，美国人鲍德温(F. Baldwin)，利用齿数可变齿轮，设法制造出一种小型计算机样机 6. 模拟计算机 英国数学家布尔(G.Boole：1815—1864年) 第一部著作《逻辑的数学分析》 1854年，已经担任柯克大学教授的布尔再次出版《思维规律的研究——逻辑与概率的数学理论基础》 凭借这两部著作，布尔建立了一门新的数学学科——布尔代数 6. 模拟计算机 1938年，美国数学家香农(C. Shannon)第一次在布尔代数和继电器开关电路之间架起了桥梁，以脉冲方式处理信息的继电器开关，从理论到技术彻底改变了数字电路的设计。 1948年，香农凭借《通信的数学基础》一书，被誉为“信息论之父”。 1956年，香农参与发起了达特默斯人