计算机基础论文.pdf

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1、1 计算机的发展及其应用诚如计算机应用基础教科书上所说，“在许多科幻电影中，人们可以看到想象中的未来世界的场景，当然在这些影片中都运用了大量的计算机特效，许多电影画面都是由计算机合成的。从中可以看到今天的计算机技术的发展和运用的确令人惊叹。”对于这奇妙的计算机我只能说是用一种探奇的心态来回顾一下它的发展历史和浅层探究它的应用。一计算机发展回顾总体来讲计算机的发展分四个阶段（一）第一代计算机（19461957）（二）第二代计算机（19581964）（三）第三代计算机（19651971）（四）第四代计算机（1972至今）至于它们每个时期的特点是什么，我想在教科书里都已明确，便不再赘言我认为这种分类

2、方法是对已经成型的计算工具（计算机）的分类方式，可是我们绝对不能忽视对于计算机的发展起到重要奠基作用的早期计算机和为之努力的先驱们，故而在此做一下回顾。公元前 5 世纪，中国人发明了算盘，广泛应用于商业贸易中，算盘被认为是最早，的计算机，并一直使用至今。算盘在某些方面的运算能力要超过目前的计算机，算盘的方面体现了中国人民的智慧。直到 17 世纪，计算设备才有了第二次重要的进步。1642 年，法国人Blaise Pascal（1623-1662）发明了自动进位加法器，称为 Pascalene。1694年，德国数学家Gottfried Wilhemvon Leibniz（1646-1716）改进了

3、Pascaline，使之可以计算乘法。后来，法国人Charles Xavier Thomas de Colmar 发明了可以进行四则运算的计算器。现代计算机的真正起源来自英国数学教授Charles Babbage。Charles Babbage 发现通常的计算设备中有许多错误，在剑桥学习时，他认为可以利用蒸汽机进行运算。起先他设计差分机用于计算导航表，后来，他发现差分机只是专门用途的机器，于是放弃打孔计算机2 了原来的研究，开始设计包含现代计算机基本组成部分的分析机。（Analytical Engine）Babbage 的蒸汽动力计算机虽然最终没有完成，以今天的标准看也是非常原始的，然而，它勾

4、画出现代通用计算机的基本功能部分，在概念上是一个突破。在接下来的若干年中，许多工程师在另一些方面取得了重要的进步，美国人 Herman Hollerith（1860-1929），根据提花织布机的原理发明了穿孔片计算机，并带入商业领域建立公司。我个人认为这已经是早期计算机对于工业生产的一次应用了，他们处于某种原因而试图制造一种可以代替手工计算的机器，可以说是计算机设计生产实践的先驱。随着时间的飞逝，到了二十世纪前半叶，对于计算机的设计实践更是不胜枚举。1935:IBM推出 IBM 601 机。这是一台能在一秒钟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业意义上都具有重要的地位。19

5、37:BELL 试验室的George Stibitz展示了用继电器表示二进制的装置。尽管仅仅是个展示品，但却是第一台二进制电子计算机。1939 年 11 月:美国 John V.Atanasoff和他的学生Clifford Berry 完成了一台 16 位的加法器，这是第一台真空管计算机。在理论领域最为著名的就是图灵。其设计的图灵机更是经典。如图直到 1946 年:ENIAC(Electronic Numerical Integrator 和 Computer)的诞生才标志着第一台真正意义上的数字电子计算机问世了。它开始研制于 1943 年，完成于 1946 年。负责人是 John W.Mau

6、chly 和 J.Presper Eckert。重 30 吨，18000 个电子管，功率 25 千瓦。主要用于计算弹道和氢弹的研制。二计算机的应用计算机科学与技术的各门学科相结合，改进了研究工具和研究方法，促进了各门学科的发展。过去，人们主要通过实验和理论两种途径进行科学技术研究。现在，计算和模拟已成为研究工作的第三条途径。3 计算机与有关的实验观测仪器相结合，可对实验数据进行现场记录、整理、加工、分析和绘制图表，显著地提高实验工作的质量和效率。计算机辅助设计已成为工程设计优质化、自动化的重要手段。在理论研究方面，计算机是人类大脑的延伸，可代替人脑的若干功能并加以强化。古老的数学靠纸和笔运算，

7、现在计算机成了新的工具，数学定理证明之类的繁重脑力劳动，已可能由计算机来完成或部分完成。计算和模拟作为一种新的研究手段，常使一些学科衍生出新的分支学科。例如，空气动力学、气象学、弹性结构力学和应用分析等所面临的“计算障碍”，在有了高速计算机和有关的计算方法之后开始有所突破，并衍生出计算空气动力学、气象数值预报等边缘分支学科。利用计算机进行定量研究，不仅在自然科学中发挥了重大的作用，在社会科学和人文学科中也是如此。例如，在人口普查、社会调查和自然语言研究方面，计算机就太高端的问题作为大一新生的我不会理解，但就我的专业来讲，数学是离不开计算机的。比如如下的问题，真的很复杂：11*ln12nnnnn

8、nnRdzQdyPdsdsa第二个公式虽然不知道是什么意思，但是看到之后就知道“绝非善类”。三对于计算机的未来的展望未来的计算机的发展趋势太多的资料已经明确告知我们如下：1.巨型化巨型化是指计算机的运算速度更高、存储容量更大、功能更强。目前正在研制的巨型计算机其运算速度可达每秒百亿次。2.微型化微型计算机 已进入仪器、仪表、家用电器 等小型仪器设备中，同时也作为工业控制过程的心脏，使仪器设备实现“智能化”。随着微电子技术的进一步发展，笔记本型、掌上型等微型计算机必将以更优的性能价格比受到人们的欢迎。3.网络化4 随着计算机应用的深入，特别是家用计算机越来越普及，一方面希望众多用户能共享信息资源

9、，另一方面也希望各计算机之间能互相传递信息进行 通信。计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。计算机网络己在现代企业的管理中发挥着越来越重要的作用，如银行系统、商业系统、交通运输系统等。4.智能化计算机人工智能的研究是建立在现代科学基础之上。智能化是计算机发展的一个重要方向，新一代计算机，将可以模拟人的感觉行为和思维过程的机理，进行“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。当然，在飞速发展的今天，我们有理由相信这一切都会实现，但同时我们不得不关注一下如下表格：超级计算机Top10 排名安装地点系统名称制造商实测值（Gfloppy）峰值（Gflop）1 美

10、国劳伦斯利弗莫尔国家实验室蓝色基因IBM 280600 367000 2 美国橡树岭国家实验室美洲豹Cray 101700 119350 3 美国圣地亚国家实验室红色风暴Cray 101400 127411 4 美国 IBM 华生研究中心BGW-SBGS IBM 91290 114688 5 美国 StonyBrook/BNL纽约科学计算中心美国纽约BSBGS IBM 82161 103219 6 美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室ASCI 紫色 5575 IBM 75760 92781 7 美国 Rensselaer工学院纳米技术创新中心Esbgs IBM 73032 91750 8 美国 NCS

11、A 美国Abe-Power1955 Dell 62680 89587.2 9 西班牙巴塞罗那超级计算中心西班牙MareNosrrum IBM 62630 82259.2 10 德国LeibnizRechenzentrum HLRB-II SGI 56520 64972.8 在其中我们不难看出，美国是占有绝对优势的，而我国却并未有产品位列其中尽管我们已有如下成果：1993 年，中国第一台 10 亿次巨型银河计算机型通过鉴定。1994 年，银河计算机型在国家气象局投入正式运行，用于天气中期预报。5 1997 年，国防科大研制成功银河-III 百亿次并行巨型计算机系统，采用可扩展分布共享存储并行处理体系结构，由 130 多个处理结点组成，峰值性能为每秒 130亿次浮点运算，系统综合技术达到90 年代中期国际先进水平。2003 年，百万亿次数据处理超级服务器曙光4000L 通过国家验收，再一次刷新国产超级,由此可见，我国计算机发展的道路还很漫长，但我们有理由相信，中国不只是科技大国，更是科技强国！