第一节 计算机的发展
了解计算机的产生和发展历史;
了解计算机的应用领域与功能。
教学目标:
了解计算机特点;
教学重难点:
难点:计算机具体应用的不同领域。
重点:发展过程中每一阶段的主要电子元件
一、人类早先的计算工具:
人类最初用手指计算,因为人有两只手,十个手指头。用手指头计算固然方便,但不能存储计算结果。于是人们用结绳记事来延长记忆能力。
到了春秋时到就出现了算筹。算筹是我国古代最早用来计数和计算的工具,一般是由十几厘米长的竹签制成,用它摆成不同的形式来表示不同的数。
欧洲直到17世纪才出现计算尺和机械式计算机。
一、人类早先的计算工具:
到了唐朝已经有了至今仍在使用的计算工具——算盘。珠算是我国人民独特的创造。
科技的发展推动了计算机的产生和进步。
计算机基本运算部件发展从机械齿轮、电子管、晶体管、集成电路向超大规模集成电路发展。
迄今为止,计算机发展经历了四代。
二、计算机及其发展:
数手指、摆石头、打草结
算盘
手摇式计算机
无法满足人们的需求
电子计算机
计数工具
意义:它把科学家从奴隶般的计算中解放出来,它的问世,标志着电子计算机是的的到来,它的出现具有划时代的意义。
1946年2月世界上第一台电子计算机ENIAC(埃尼阿克)(电子数字积分计算机)在美国的宾夕法尼亚大学诞生。它采用电子管作为计算机的基本元件,由18000多个电子管,1500多个继电器,10000多只电容器和7000多只电阻构成,占地170m2,重量30吨,每小时耗电30万千瓦,是一个庞然大物,每秒能进行5000次加法运算。 当时仅仅用于军事和科研工作,解决数学计算问题。1955年10月切断电源,服役9年多。
计算机的发展
1946
电子管计算机
1957
晶体管计算机
1964
集成电路计算机
1972
大规模集成电路计算机
1.第一代计算机(1946-1958)
采用电子管作为逻辑元件,用阴极射线管或汞延迟线作主存储器,外存主要使用纸带、卡片等,程序设计主要使用机器指令或符号指令,应用领域主要是科学计算。当时的运算速度为5千——3万次每秒。
特点:体积大,笨重,运算速度慢。
电子管
埃
尼
阿
克
采用晶体管代替了电子管,主存储器均采用磁芯存储器,磁鼓和磁盘开始用作主要的外存储器,程序设计使用了更接近于人类自然语言的高级程序设计语言,计算机的应用领域也从科学计算扩展到了事务处理、工程设计等多个方面。
特点:体积小、寿命长、功耗小,运算速度快、可靠性高。
第二代计算机
晶体管
2.第二代计算机(1959-1964)
1954年美国贝尔实验室建成世界上第一台晶体管计算机TRADIC。开始了第二代计算机的发展。
2.第二代计算机(1959-1964)
3.第三代计算机(1965-1970)
采用中小规模的集成电路块代替了晶体管等分立元件,半导体存储器逐步取代了磁芯存储器的主存储器地位,磁盘成了不可缺少的辅助存储器,计算机也进入了产品标准化、模块化、系列化的发展时期,计算机的管理、使用方式也由手工操作完全改变为自动管理,使计算机的使用效率显著提高。
特点:运算速度更快、体积更小、价格更低、功能更强、性能更可靠。
第三代计算机
集成电路
1964年研制出计算机历史上最成功的机型之一IBM S/360。S/360极强的通用性适用于各方面的用户,它具有“360度”全方位的特点,并因此得名。IBM为此投入了50亿美元的研发费用,远远超过制造原子弹的的20亿美元。IBM360成为第三代电脑的标志性产品 。
4.第四代计算机(1971-至今)
使用大规模和超大规模集成电路,主存储器均采用半导体存储器,主要的外存储器是磁带、磁盘、光盘,微处理器和微型计算机诞生。多媒体技术和网络技术的广泛应用,让计算机深入到社会的各个领域。
特点:运算速度更快、存储容量更大、体积更小、功能更强、造价更低、可靠性更强。
第四代计算机
大规模集成电路
1982年IBM个人计算机
1976年苹果计
算机:集成电路的
发展,计算机开始
了小型化的历程。
计算机发展四个阶段比较:
发展阶段
基本元件
运行速度
第一代计算机
1946—1957
电子管
几千次/秒至几万次/秒
第二代计算机
1958—1964
晶体管
几万次/秒至几十万次/秒
第三代计算机
1965—1970
中小规模集成电路
几十万次/秒至几百万次/秒
第四代计算机
1971年至今
大规模、超大规模集成电路
几百万次/秒至几亿次/秒或更高
三、计算机发展的另外一种划分:
客户机/
服务器
互联网
···
以1964年诞生的ENIAC为标志,只适用于国家及军事部门、大企业或名牌大学。
以1959年DEC公司推出的PDP-1小型机为标志,能满足中小企事业单位的信息处理要求。
又称PC机(Personal Computer),以1977年苹果公司推出的AppleII微型机为标志,适用于个人和家庭。
以20世纪70年代出现的局域网为标志。
自1969年美国国防部的阿帕网(ARPANET)运行以来,计算机网络开始发展,1991年6月我国第一条与国际互联网连接的专线建成,它从中科院高能物理研究所连接到美国斯坦福大学的直线加速中心。
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微型机
大型机
小型机
四、计算机的特点与应用领域:
1.计算机的特点:
运算速度快、精度高;
存储容量大、记忆能力强;
具有逻辑判断功能;
自动化程度高。
请小组交流讨论,列举几个学习和生活中使用计算机的例子。总结计算机的应用领域。
思考
探究
2.计算机的应用:
科学计算
(数值计算)
计算机
辅助技术
人工智能
其他应用
过程控制
计算机高速、精确和连续运算的能力,能实现科学研究和工程计算计算中非常复杂、运算量非常大的科学计算问题。
数据处理
计算机强大的数据处理和信息检索功能,应用于办公自动化(OA)、计算机辅助管理与决策、影视动画设计和会计电算化等。
工业上,实现生产流水线等自动化控制;科学研究上,实现卫星飞行方向控制。
计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)、计算机辅助教学(CAI)等。
模拟人的智能去处理一些事情,完成某项工作。
日常生活中的应用,如家用电器、电子玩具、存储资料、获取信息等。
五、未来计算机:
未来计算机将是微电子技术、光学技术、超导技术和电子仿生技术相互结合的产物。
六、课堂练习:
1.世界上第一台计算机是哪一年在哪个国家诞生的?该计算机运算能力如何?
1946年2月诞生于美国,运算速度每秒5000次。
2.计算机的主要特点有哪些?
①运算速度快、精度高; ②存储容量大、记忆能力强;
③具有逻辑判断功能; ④自动化程度高。
3.计算机的主要应用领域有哪些?
①科学计算(数值计算); ②数据处理; ③过程控制;
④计算机辅助技术, ⑤人工智能; ⑥其他应用。
七、课堂小结:
1.迄今为止,计算机经历了4个主要发展阶段,
分别以电子管、晶体管、集成电路、大规模和
超大规模集成电路为电子元件。
2.随着技术的不断发展,计算机的信息处理能力已成为信息技术的核心,广泛应用于各个领域。
八、课后作业:
1.目前世界上运行最快的计算机是什么?数据处能力怎样?我国计算机发展的现状?
2.展开想像,利用网络, 查找资料,设想30年后,计算机将在我们的生活中发挥怎样的作用?