文档介绍：电脑的诞生及应用
电脑的诞生
计算机最早是作为一种先进的数值计算工具而产生的。计算工具的发展
经历了漫长的历史,而且总是与人类社会生产、经济、文化的发展相联系的。
人类最原始的计数方法是利用自身附属物(如手指)或身边的石块、贝
壳等进行的。后来,许多民族都曾用人工制成的小棒来计数,我国称之为算
筹。早在春秋战国时期,我国就有了算筹。大约在我国汉代,出现了“珠算”。
算盘的定型,大约是在我国宋代(公元世纪)完成的。可以说,算盘是最
早产生的计算工具。到了公元世纪,英国人奥托里()利用对数
原理制成了计算尺。计算尺是一种模拟计算工具。
随着工业革命的兴起,计算工具也开始采用机械化技术。年,法国
哲学家和数学家帕斯卡( )发明了世界上第一台加减法计算
机。它是利用齿轮传动原理制成的机械式计算机,通过手摇方式操作运算。
他称“这种算术机器所进行的工作,比动物的行为更接近人类的思维”。这
一思想对以后计算机的发展产生了重大的影响。年,著名的德国数学家
莱布尼兹()制成了第一台能够进行加、减、乘、除四则运算
的机械式计算机。最后,机械式计算机发展成为不久前还能见到的手摇或
电动的台式计算机。年,英国科学家巴贝奇( )提出
了制造自动化计算机的设想,他所设计的分析机,引进了程序控制的概念。
尽管由于当时技术上和工艺上的局限性,这种机器未能完成制造,但它的设
计思想,可以说是现代计算机的雏型。
世纪初期。随着机电工业的发展,出现了一些具有控制功能的电器元
件,并逐渐为计算工具所采用。年,美国麻省理工学院由布什(
)领导的一个小组制造了第一台机械模拟式计算机。年,又制成了
采用继电器、速度更快的模拟式计算机。年,艾肯( )在
美国国际商用机器公司( )的赞助下领导研制成功了世界上第一台数字式
自动计算机,实现了当年巴贝奇的设想。这台机器使用了三千多个继
电器,故有继电器计算机之称。
世纪以来,产生了电子技术,并取得了迅速的发展。第二次世界大战
期间,出于军事上的迫切需要,美国宾夕法尼亚大学的莫奇莱(
)和艾克特()在美国陆军部的赞助下于年
研制成功了一台电子数字积分机和计算机(
,简称),它是世界上第一台电子数字
计算机。是一个庞然大物,它使用了多只电子管, 个继电
器,功率千瓦,重量吨,占地约平方米,运算速度达到每秒
次。
虽然有存储数据的存储器,然而由指令组成的程序则由控制盘上
的布线或穿孔卡片的方式存储。运算之前,先要按照程序用手工把相应的电
路接通或由读卡机读卡以执行各个指令,既费时又费力,无法发挥它的运算
速度。这一问题引起了在美国工作的匈牙利数学家冯·诺依曼(
)的注意,他与宾夕法尼亚大学摩尔电机系小组合作发展了“存储程序”
的概念,提出了“冯·诺依曼原理”,确立了计算机由输入器、存储器、运
算器、控制器、输出器等五个基本部件组成的结构,而且将指令也和数据一
样地存储和处理。依照此原则制成的第一台存储程序、顺序控制的计算机
于年在英国的剑桥大学投入使用。直到今天,我们使用的计算机
仍遵循此原则,一般称作冯·诺依曼计算机。在电子计算机产生的过程中,
英国科学家图灵()在计算机理论方面,做了许多开
创性的工作。
随着信息技术的突飞猛进,计算机的功能已远远不限于数值计算,“计
算”的概念也有了很大的扩展。目前的电子计算机已经发展到可以处理多种
类型的信息,并可以进行近、远距离的传输。
总之,我们今天所说的计算机,是指具有逻辑运算、算术运算及记忆功
能的自动比的高速数据处理装置以及与其相连的记忆装置和通信装置。
电脑在目前的应用
计算机应用的领域非常广泛,主要包括数值计算、过程控制、信息处理、
计算机辅助设计与制造、人工智能等。
数值计算
计算机的运算速度极快,可以有效地代替人工进行繁重的数值计算工
作,不仅效率高,而且精度高,甚至能够完成人们因计算量太大而无法完成
的工作。比如年美国有一项核反应堆控制的计算,预计需要个工
程师用一年的时间才能完成,也就是人年的工作量。后来采用了电子计
算机(依目前的标准看其功能是相当差的),只用小时就完成了。再如
天气预报,要想预报准确,而且能够进行近期和中期的天气预报,要连续不
断地在大气层中探测和采集大量的相关数据,再做极其复杂的运算,需要海
量存储器和极高速的运算器,用人工是不可能实现的。目前我国的银河
亿次机已用于国家气象中心进行中期数值天气预报,对于延长预报时效,提
高预报精度,增强对台风、暴雨、干旱等严重灾害性天气的监测预报能力,