第1章 计算机发展简史

2020/1/16软件学院信息科学导论教研组1信息科学导论教研组天津师范大学软件学院2020/1/16软件学院信息科学导论教研组2第一章计算机发展简史第1章计算机发展简史2020/1/16软件学院信息科学导论教研组3软件正在改变着人们的思维和生活方式，使我们学习、工作和生活变得更加方便、舒适和有效。2020/1/16软件学院信息科学导论教研组4课程基本信息课程名称：信息科学导论授课班级：14软件1、4班总学时:48理论课学时：24实验课学时:24学分:2+1先修课程：无课程要求：必修课课程分类:专业课2020/1/16软件学院信息科学导论教研组5教学时间安排周数时间教室理论课5--10周一1—4节博C321实验课6--11周四1—4博C321考试13（实验课）2020/1/16软件学院信息科学导论教研组6本课程的教学目的本课程是软件工程专业四年制本科第一学期必修课，是学生进入软件学院的入门课之一，让学生初步了解计算机基础知识，使他们能够尽早动手使用计算机，为学生们今后进一步学习其他课程打下良好的基础。本课将使学生了解计算机发展历程和基本原理,掌握计算机的基本应用,包括Windows操作系统、办公自动化软件、Internet基本应用。还将针对学生的专业情况教授一些操作系统、程序设计及网络的理论基本知识。2020/1/16软件学院信息科学导论教研组7本课程的意义通过本课的学习,可以使你了解计算机的一些基本知识;体会计算机的一些文化特征;理解计算机的一些基本理论;掌握计算机的一些基本概念;建立计算机的一些基本思想;熟悉计算机的一些基本操作;为以后学习和应用计算机打下一些基础.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组8理论教学的主要内容导论序言(2学时)计算机发展简史(2学时)计算机中信息的表示(4学时)计算机系统基本组成(4学时)操作系统(4学时)算法与程序设计基础(2学时)计算机网络基础知识(2学时)软件工程专业的培养规格和目标(2学时)2020/1/16软件学院信息科学导论教研组9实验教学的主要内容实验1--5:办公自动化软件实验1:WORD操作1(4学时)实验2:WORD操作2(4学时)实验3:EXCEL操作1(4学时)实验4:EXCEL操作2(4学时)实验5:PowerPoint操作(4学时)实验6:Web及Internet服务(2学时)实验7:考试系统模拟练习(2学时)2020/1/16软件学院信息科学导论教研组10本课程的考核要求考试以学生完成日常作业和实验环节为必要条件,期末考试理论课采用笔试；实践课采用上机考试;本课程总成绩为100分,成绩评定由三部分组成：期末成绩出勤和平时作业成绩2020/1/16软件学院信息科学导论教研组11第一章计算机发展简史本章前序自然界中存在着“优胜劣汰,适者生存”的法则.动物依靠自己强壮的体魄征服其它动物.人类依靠自己高于其它动物的智慧,制造并使用各种延伸了人类各种能力工具,从而可以统治整个地球.人类创造工具的大体分类延伸人类体能的劳动工具延伸人类智能的计算工具延伸人类视觉的视力工具延伸人类听觉的听力工具计算机科学与技术对工具发展的影响计算机科学与技术在设计和制造这些工具的过程中发挥了巨大的作用,因此被认为是人类历史上最伟大的成就之一2020/1/16软件学院信息科学导论教研组12第一章计算机发展简史本章主要内容人类早期计算技术的发展电子计算机的诞生与发展我国计算机的发展计算机技术的发展趋势本章小结本章的作业和任务2020/1/16软件学院信息科学导论教研组13第一章计算机发展简史1.1人类早期计算技术的发展结绳记数远古时代,人类以狩猎为生.随着人类的不断进化,人们逐渐学会了制造和使用工具,并且学会了使用“数”.最原始的计算工具应该是人类的手指.当要表示的数较大时产生的结绳记数法.算筹算筹的出现年代已经不可考，但据史料推测，算筹最晚出现在春秋晚期战国初年(公元前722年~公元前221年)，一直到算盘发明推广之前都是中国最重要的计算工具。用一些小木棍按照一定的规则排列起来便可以表示数字,可进行加、减、乘、除等运算.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组14第一章计算机发展简史1.1人类早期计算技术的发展圆周率南北朝时期,祖冲之应用算筹将园周率π的值计算到3.1415926到3.1415927之间,这在当时是最精确的结果,这一成果比西方早1000多年.算盘随着生产和技术的发展,算筹逐步演变成了算盘.现在算盘仍然是人们最常使用的计算工具之一.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组15第一章计算机发展简史1.1人类早期计算技术的发展计算钟1622年,WilhelmSchickard制作出“计算钟”.能进行6位数加减法运算,用齿轮操作,用铃声输出答案.计算尺1623年,英国数学家威廉.奥斯特(WilliamOughtred)根据对数原理发明了计算尺,可以用于进行各种要求速度快,但精度不太高的的计算.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组16第一章计算机发展简史1.1人类早期计算技术的发展帕斯卡加法机1645年,法国物理学家布雷斯.帕斯卡(BlaisePascal)制造出人类历史上第一台机械计算机.该计算机用齿轮表示和运算数据,可以进行8位加减法运算,这是人类第一次用机械模拟人脑对数据进行处理.为了纪念他对人类计算工具所做出的贡献,著名的Pascal程序设计语言就是用他的名字命名的.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组17第一章计算机发展简史1.1人类早期计算技术的发展机械计算机1694年,德国数学家莱布尼兹(GottfriedLeibniz)对帕斯卡的加法机进行改进,设计并制造了能进行四则运算和开平方运算的机械计算机.莱布尼兹受到中国的易经八卦的启示还发明了二进制数,为后来电子计算机的诞生奠定了基础.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组18第一章计算机发展简史1.1人类早期计算技术的发展差分机1822年,英国剑桥大学教授查尔斯.巴贝奇(CharlesBabbage)制造了差分机,能进行6次多项式的计算,有效位数可达到20位.1834年,巴贝奇针对机械计算机进行了大胆的改革,设计了一台分析机,将各种计算步骤制作在不同的卡片上,按一定的顺序排列起来,用这些卡片控制计算机,能自动地进行一系列复杂的运算.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组19第一章计算机发展简史1.1人类早期计算技术的发展手摇计算机1873年,美国人鲍德温(F.Baldwin)利用自己过去发明的齿数可变齿轮制造出一种小型计算机样机,两年后获专利,开始大量制造这种供个人使用的小机器.由于它工作时需要摇动手柄,被人称为“手摇式计算机”.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组20第一章计算机发展简史1.1人类早期计算技术的发展第一位程序员Ada1842年,英国著名诗人拜伦的女儿爱达.拉夫拉斯(AdaLovelace)夫人在帮助巴贝奇研制分析机时,建议用二进制存储取代原设计的十进制存储.并提出了编制程序的基本要素.力图用简单的方法表达复杂的语义。由于Ada在程序设计方面所做出的开创性的工作,她被称为世界上第一位程序员.后来人们用她的芳名Ada作为一种计算机高级语言的名称.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组21第一章计算机发展简史1.1人类早期计算技术的发展布尔代数1847年,英国数学家乔治.布尔(GeorgeBoole)创立了逻辑代数.用两种逻辑值0,1和三种基本运算AND,OR,NOT进行逻辑运算.1854年,出版了著名的《布尔代数》一书,成为后来计算机逻辑电路设计的理论基础.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组22第一章计算机发展简史1.1人类早期计算技术的发展造表机•1886年,美国统计学家汉姆.零尔瑞斯(HermanHollerith)博士制成第一台机电式穿孔系统(称为造表机),用穿孔卡片存储数据,应用于美国的人口普查工作,将过去人工方式需要10年的人口数据统计工作仅用6周就完成了.•1896年,霍尔瑞斯创立了造表机公司TMC(TrbulatingMachinesCompany),为IBM公司的前身.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组23第一章计算机发展简史1.1人类早期计算技术的发展图灵机1937年,美国科学家阿兰.图灵(AlanTuring)发表了著名论文《论可计算数及其在密码问题的应用》,首次提出了逻辑机的通用模型——图灵机的概念,并提出了数字计算机的一般结构、可实现性和局限性,为可计算性理论奠定了基础.1950年,图灵发表了《计算机器与智能》一文,奠定了人工智能的理论基础,同年他还制造出一台体现他的思想的模型机.为了纪念图灵对计算机科学理论的一系列奠基性的贡献,1966年美国计算机协会ACM(AssociationforComputingMachinery)设立了ACM图灵奖,以奖励对计算机科学做出突出贡献的科学家.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组24第一章计算机发展简史1.2电子计算机的诞生与发展1.电子计算机的诞生1906年,美国人法瑞斯特(LeeDeForest)发明电子管(真空管)为电子计算机出现奠定了基础.1924年,IBM公司成立,从此一个具有划时代意义的公司诞生1935年,IBM推出IBM601机.这是一台能在一秒钟内算出乘法的穿孔卡片计算机.这台机器无论在自然科学还是在商用上都具有重要的地位,大约制造了1500台.1937年,Bell试验室的斯特彼兹(GeorgeStibitz)展示了用继电器表示二进制的装置.尽管只是个展示品,但却是第一台二进制电子计算机.1940年,Bell实验室的威廉姆斯(SamuelWilliams)和Stibitz制造成功了一个能进行复杂运算的计算机.该机器大量使用继电器,并借鉴了一些电话技术,采用了先进的编码技术.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组25第一章计算机发展简史1.2电子计算机的诞生与发展1943年,出于战争的需要,美国马里兰州阿贝丁试炮场与宾夕法尼亚大学签定研制计算炮弹弹道的高速计算机的合同.宾夕法尼亚大学莫尔电工系物理学家毛希利(J.Mauchly)博士和他的学生埃克特(J.Eckert)博士组织了近百人,以电子管作为基本元件研制电子计算机ENIAC.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组26第一章计算机发展简史1.2电子计算机的诞生与发展电子数字积分计算机ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)1945年研制成功,1946年2月投入使用.使用了18800多个电子管重量达30吨占地面积170平方米运行时耗电140千瓦运算速度为5000次/秒2020/1/16软件学院信息科学导论教研组27第一章计算机发展简史1.2电子计算机的诞生与发展冯·诺依曼(VonNouma)体系结构计算机美籍匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼(JohnVonNouma,1903-1957)参与了ENIAC的设计工作.1945年提出的计算机组成结构.计算机硬件结构由五大部分组成：包括运算器,逻辑控制装置,存储器,输入和输出设备.目前正使用计算机体系结构就是这种“冯·诺依曼”结构.鉴于他的突出贡献,被誉为“现代计算机之父”.2020/1/16软件学院信息科学导论教研组28第一章计算机发展简史1.2电子计算机的诞生与发展2.第一代计算机(1946～1958)硬件方面采用电子管(VacuumTube)作为基本元件,运算速度几千次-几万次/秒.内存储器用阴极射线管、汞延迟线和继电器,后来有了磁芯存储器.外存储器使用纸带或卡片,后来出现了磁带机和磁鼓等.软件方面最初使用二进制编码的机器语言.后来出现了汇编语言.1956出现了FORTRAN程序设计语言(公式翻译语言FORmulaTRANslator).2020/1/16软件学院信息科学导论教研组29第一章计算机发展简史1.2电子计算机的诞生与