第1章 计算机基础知识学案.ppt

1.1.1 早期的计算装置（工具） 公元前3000年的古埃及人用结绳来记录土地面积和收获的谷物。? 进制计数法有许多种，人们最常用的是十进制，而古代玛雅人则使用二十进制。 公元前2000年的美索不达米亚人用泥板计数。 最古老的计算工具：算筹? 我国春秋时期出现的算筹是世界上最古老的计算工具。据《汉书·律历志》记载：算筹是圆形竹棍，它长23.86厘米、横截面直径是0.23厘米。到公元六、七世纪的隋朝，算筹长度缩短，圆棍改成方的或扁的。根据文献记载，算筹除竹筹外，还有木筹、铁筹、玉筹和牙筹。用算筹来记数和四则运算很可能在西周时期已经开始了，一直沿用至元代末年。 算筹与圆周率 算筹为人类文明做出过巨大贡献，我国古代著名的数学家祖冲之，就是借助算筹计算出圆周率的值介于3.1415926和3.1415927之间；中国古代的天文学家也运用算筹，总结出了精密的天文历法。 一、算盘 随着计算技术的发展，在求解一些更复杂的数学问题时，算筹显得越来越不方便了。于是在公元600年左右，中国人发明了算盘，它结合了十进制计数法和一整套计算口诀并一直沿用至今，被许多人看作是最早的数字计算机。 ?算盘的变化? 明朝以后，算盘在世界各地流传开来，并出现了许多变种. 我们熟悉的常用语“三下五除二”、“七上八下”等，就是起源于珠算口诀，这是最早的体系化算法。 二、计算尺 三、机械式计算机 算盘珠毕竟要靠人手来拨动，其运算速远远比不上电子计算器，而且也根本谈不上〞自动运算〞。因此人类便一直想发明一种「神奇的机器」，这个重担自然而然地落在数学家身上。 　　1642年，法国数学家、物理学家和思想家帕斯卡发明加法机，这是人类历史上第一台机械式计算机。帕斯卡从加法机的成功中得出结论：人的某些思维过程与机械过程没有差别，因此可以设想用机械模拟人的思维活动。 巴贝奇差分机 手摇式机械计算机 “巨人”计算机 1943年，英国科学家研制成功第一台“巨人”计算机，专门用于破译德军密码。 “巨人”没有键盘，它用一大排开关和话筒插座来处理程序，数据则通过纸带输入，纸带以每小时50km以上的速度通过纸带阅读器。 “巨人”内部有1500只电子管，配备5个以上并行工作的处理器，每个处理器以每秒5000个字符的速度处理一条带子上的数据。 “巨人”上还使用了附加的移位寄存器，在运行时能同时读5条带子上的数据。 “巨人”的逻辑电路并不是用来完成通常的算术运算，而是实现一连串的逻辑运算，因此， “巨人”并不是一种数字计算机，但是它能在内部高速产生和存储数据，而且运算顺序可以通过开关的操作加以改变，能把待破译消息的某些特征通过插入电缆输入机器。它在继电器计算机和现代电子计算机之间填补了空白。 四、 第一台电子计算机（ENIAC） 1946年2月15日，世界上第一台通用电子数字计算机“埃尼阿克”（ENIAC）宣告研制成功。ENIAC的成功，是计算机发展史上的一座纪念碑，是人类在发展计算机技术的历程中，到达的一个新的起点。 奠定现代计算机发展的重要人物和思想 1、逻辑代数 2、计算机三原则 3、图灵与图灵机 1936年，年仅24岁的英国人艾兰·图灵发表了著名的《论应用于决定问题的可计算数字》一文，提出思考实验原理计算机概念。图灵把人在计算时所做的工作分解成简单的动作，与人的计算类似，机器需要：（1）存储器，用于储存计算结果；（2）一种语言，表示运算和数字；（3）扫描；（4）计算意向，即在计算过程中下一步打算做什么；（5）执行下一步计算。 具体到一步计算，则分成：（1）改变数字的符号；（2）扫描区改变，如往左进位和往右添位等；（3）改变计算意向等。图灵还采用了二进位制。 这样，24岁的他就把人的工作机械化了。这种理想中的机器被称为“图灵机”。 图灵机是一种抽象计算模型，用来精确定义可计算函数。它由一个控制器、一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。 4、计算机开关电路 5、维纳的现代计算机设计五原则 6、现代电子计算机之父 7、莫尔小组 第一台电子计算机（ENIAC） 5000次加法/秒 体重28吨 占地170m2 18800只电子管 1500个继电器 功率150KW ENIAC缺点: （1） 没有存储器，只有用电子管做的寄存器 （2） 用布线板接线控制，需手工接通线路才能计算 冯·诺依曼计算机 针对ENIAC在存储程序方面存在的致命弱点，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼于1946年6月提出了一个“存储程序”的计算机方案。 这个方案包含三个要点： （1）采用二进制数的形式表示数据和指令。 （2）将指令和数据按执行顺序都存放在存储器中。 （3）由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大