第30课 了解历史 展望未来

教学目的

了解并掌握计算机的发展和应用领域

教学重难点

计算机发展的四个时代

教学过程

（一）介绍计算机的发展

计算机是采用二进制数值存储信息和计算数据的，即以0和1两种代码进行存储、计算和传输信息。要实现0和1两种状态，在选择物理部件上比较容易，比如用高低两种电平就可表示这两种状态，在传输线路中就可用这两种电平来传送数据，用这样的代码串就能表示出不同的信息值，用这样的数值可以作算术运算和逻辑运算。

乔治•布尔（英国数学家）1847年创立了逻辑代数，又称布尔代数。

图灵于1936年首次设计了一种理想的计算机（后称图灵机），并于次年发表论文《论可计算数及其在判定问题上的应用》，提出了理想计算机的理论。

冯•诺依曼（1903-1957 美籍匈牙利数学家）1930年后在美国普林斯顿高级研究所工作，第二次世界大战期间为第一颗原子弹的研制做出了贡献，战后他仔细研究了世界上第一台电子计算机ENIAC的特点，提出了新的设计思想。

1.1.1 第一台电子计算机的诞生

世界上第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Intergrator And Calculator）于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学研制成功。ENIAC是为美国陆军进行新式火炮的试验所涉及复杂的弹道计算而研制的。

微型计算机（microcomputer）又称个人计算机（personal computer），是基于冯•诺依曼提出的程序存储和程序控制思想，即以存储器为中心，由CPU执行指令加以控制与指挥，通过总线去沟通输入/输出设备和各个部件协调工作。

世界上首次实现存储程序的计算机EDSAC于1949年投入运行。

1.1.2 计算机发展的几个阶段

自从ENIAC问世以来，电子计算机经历了电子管、晶体管、集成电路及大规模和超大规模集成电路四个发展时代，目前正向第五代网络智能化计算机方向发展。

第一代是电子管计算机（1946-1955）。这个时期的计算机使用电子管作为逻辑元件，主存储器采用磁鼓。外存储器采用磁鼓、磁带。主要应用于科学计算方面。其特点是体积庞大，耗电量大，运算速度慢，可靠性差，内存容量小。ENIAC是这个时期的代表。

第二代是晶体管计算机（1956-1963）。主要使用晶体管作为逻辑元件，以磁芯作为主存储器，外存储器开始使用硬磁盘。由于计算机的逻辑元件采用晶体管作为逻辑元件，体积、功耗已大大减小，运算速度已提高到几十万次每秒。计算机的应用范围扩大到数据处理。

第三代是集成电路计算机（1964-1971）。此时的计算机，其逻辑元件已开始采用小、中规模集成电路，继续以磁芯作为主存储器，而外存储器开始采用软磁盘。运算速度已达到每秒百万次甚至几百万次的水平。计算机的应用范围进一步扩大，应用上遍及科学计算、数据处理、过程控制等领域。

第四代是大规模集成电路计算机（自1972年以后）。由于大规模集成技术的应用，使这一代计算机比前几代有了更快的发展，其趋势是大型化和微型化。这时的计算机采用大规模集成电路作为逻辑元件，磁芯存储器基本被淘汰，普遍使用了半导体存储器，而外存储器中的硬盘及软盘得到了迅速推广。计算机的运算速度及可靠性得到了更大的提高，功能更加完备。应用更为广泛，计算机网络软件、数据库软件相继出现。

第五代计算机是为了适应未来社会信息化的要求而提出的，与前四代计算机相比有着本质的区别，它是把信息采集、存储、处理、通讯同人工智能结合在一起的智能计算机系统，真正实现人脑功能的延伸。

（二）介绍计算机本质与特点

2.1.1计算机的基本运算：算术运算、关系运算、逻辑运算

2.1.2计算机的特点：

1.运算速度快                2.计算精度高

3.具有记忆和逻辑判断能力    4.具有自动执行程序的能力（支持人-机交互）

（三）介绍计算机的主要应用

1、  科学计算（数值计算）

由于计算机具有很高的运算速度，从而广泛用于航空、航天、军事科学、气象、地震、造船、建筑等领域。

2、  数据处理（信息处理）

计算机对外部设备送来的各种信息进行收集、分类、统计、存储、传输、检索等处理。

3、  实时控制（工业控制）

是指用计算机及时地采集、检测反映受控对象运行情况的数据，经计算机分析处理后，发出控制信号，控制受控对象的运行，以实现系统的最佳控制。

4、  计算机辅助系统

计算机辅助设计CAD，计算机辅助制造CAM，计算机辅助教学CAI

5、  人工智能

利用计算机模拟人类的智能行为的科学和技术。

6、  网络应用

（四）介绍计算机的分类

一、根据用途划分

通用机

专用机

二、根据计算机的规模划分

按照计算机的运算速度、字长、存储容量、软件配置等综合指标，人们将计算机分为巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机等几类。

大型通用机（Mainframe）大型机具有通用性强、综合数据处理能力强、性能较高等特点大型数据处理、信息管理与安全保护、大型科学与工程计算等方面发挥巨大的作用。

巨型机（Supercomputer）研制巨型机是现代科学技术、尤其是国防尖端技术发展的需要。巨型机的研制水平、生产能力及其应用程度已成为衡量一个国家的经济实力和科技水平的重要标志。 

小型机（Minicomputer）小型机规模小、结构简单、设计试制周期较短，便于及时采用先进工艺和先进技术。这类机器由于可靠性较高，对运行环境要求相对较低，易于操作且便于维护。

工作站（Workstation）工作站是一种高档微机系统，它具有大、中、小型机的多任务、多用户能力，又兼有微型机的操作便利和良好的人机界面，可连接多种输入/输出设备，具有很强的图形交互处理能力及很强的网络功能。

微型机（Microcomputer）微型机具有先进、小巧灵活、通用性强、价格低、省电等优点，是发展速度最快的一类计算机。一般单位和家庭使用的大多是微型机。除了台式机，还有笔记本型、膝上型、掌上型等微型机。

网络计算机NC（Netcomputer）

三、按处理对象进行划分

计算机可处理的数据有数字类型和模拟类型以及数字模拟混合类型，按这三种处理对象可将计算机进行性能的划分。

（五）全课总结：

这学期我们有哪些收获？你认为计算机有哪些用途？在应用计算机时要注意些什么？

教后反思：让学生通过教师的讲解了解计算机的发展，从而更加的坚定掌握科学知识，建设没好未来的决心。