計算機(jī)基礎(chǔ)知識
一.計算機(jī)發(fā)展史略
世界上第一臺電子數(shù)字式計算機(jī)于1946年2月15日在美國賓夕法尼亞大學(xué)正式投入運(yùn)行,它的名稱叫ENIAC(埃尼阿克),是電子數(shù)值積分計算機(jī)(The Electronic Numberical Intergrator and Computer)的縮寫。它使用了17468個真空電子管,耗電174千瓦,占地170平方米,重達(dá)30噸,每秒鐘可進(jìn)行5000次加法運(yùn)算。雖然它的功能還比不上今天最普通的一臺微型計算機(jī),但在當(dāng)時它已是運(yùn)算速度的絕對冠軍,并且其運(yùn)算的精確度和準(zhǔn)確度也是史無前例的。以圓周率(π)的計算為例,中國的古代科學(xué)家祖沖之利用算籌,耗費(fèi)15年心血,才把圓周率計算到小數(shù)點(diǎn)后7位數(shù)。一千多年后,英國人香克斯以畢生精力計算圓周率,才計算到小數(shù)點(diǎn)后707位。而使用ENIAC進(jìn)行計算,僅用了40秒就達(dá)到了這個記錄,還發(fā)現(xiàn)香克斯的計算中,第528位是錯誤的。
ENIAC奠定了電子計算機(jī)的發(fā)展基礎(chǔ),開辟了一個計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元。有人將其稱為人類第三次產(chǎn)業(yè)革命開始的標(biāo)志。
ENIAC誕生后,數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出了重大的改進(jìn)理論,主要有兩點(diǎn):其一是電子計算機(jī)應(yīng)該以二進(jìn)制為運(yùn)算基礎(chǔ),其二是電子計算機(jī)應(yīng)采用"存儲程序"方式工作,并且進(jìn)一步明確指出了整個計算機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由五個部分組成:運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入裝置和輸出裝置。馮·諾依曼的這些理論的提出,解決了計算機(jī)的運(yùn)算自動化的問題和速度配合問題,對后來計算機(jī)的發(fā)展起到了決定性的作用。直至今天,絕大部分的計算機(jī)還是采用馮·諾依曼方式工作。
ENIAC誕生后短短的幾十年間,計算機(jī)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。主要電子器件相繼使用了真空電子管,晶體管,中、小規(guī)模集成電路和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路,引起計算機(jī)的幾次更新?lián)Q代。每一次更新?lián)Q代都使計算機(jī)的體積和耗電量大大減小,功能大大增強(qiáng),應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓寬。特別是體積小、價格低、功能強(qiáng)的微型計算機(jī)的出現(xiàn),使得計算機(jī)迅速普及,進(jìn)入了辦公室和家庭,在辦公室自動化和多媒體應(yīng)用方面發(fā)揮了很大的作用。目前,計算機(jī)的應(yīng)用已擴(kuò)展到社會的各個領(lǐng)域。
電子計算機(jī)還在向以下四個方面發(fā)展:
巨型化 天文、軍事、仿真等領(lǐng)域需要進(jìn)行大量的計算,要求計算機(jī)有更高的運(yùn)算速度、更大的存儲量,這就需要研制功能更強(qiáng)的巨型計算機(jī)。
微型化 專用微型機(jī)已經(jīng)大量應(yīng)用于儀器、儀表和家用電器中。通用微型機(jī)已經(jīng)大量進(jìn)入辦公室和家庭,但人們需要體積更小、更輕便、易于攜帶的微型機(jī),以便出門在外或在旅途中均可使用計算機(jī)。應(yīng)運(yùn)而生的便攜式微型機(jī)(筆記本型)和掌上型微型機(jī)正在不斷涌現(xiàn),迅速普及。
網(wǎng)絡(luò)化 將地理位置分散的計算機(jī)通過專用的電纜或通信線路互相連接,就組成了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)可以使分散的各種資源得到共享,使計算機(jī)的實(shí)際效用提高了很多。計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)不再是可有可無的事,而是計算機(jī)應(yīng)用中一個很重要的部分。人們常說的因特網(wǎng)(INTERNET,也譯為國際互聯(lián)網(wǎng))就是一個通過通信線路聯(lián)接、覆蓋全球的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。通過因特網(wǎng),人們足不出戶就可獲取大量的信息,與世界各地的親友快捷通信,進(jìn)行網(wǎng)上貿(mào)易等等。
智能化 目前的計算機(jī)已能夠部分地代替人的腦力勞動,因此也常稱為"電腦"。但是人們希望計算機(jī)具有更多的類似人的智能,比如:能聽懂人類的語言,能識別圖形,會自行學(xué)習(xí)等等,這就需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。
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