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第1章 计算机基础 1.1 计算机简史 1.1.1计算的溯源 1．人类对计算设备的早期探索 春秋时期：算筹 唐末宋初：算盘 最早的数字计算机，而珠算口诀则是最早的体系化 的算法。 1621年：英国人冈特发明计算尺，这是世界上最早的模拟计算工具。 2．人类对自动机械的需求和早期开发 1642年：法国数学家、物理学家和思想家帕斯卡发明加法机。是人类历史上第一台机械式计算机 1673年：德国数学家莱布尼兹发明了乘法机，并系统地提出了二进制数的运算法则这是第一台可以运行完整的四则运算的计算机。 “提出二进制运算法则” 1822年：英国数学家巴贝奇设计出了一种更为先进的计算机——差分机和分析机，是最早采用寄存器存储数据的计算机 。 1888年：美国人赫尔曼·霍勒斯发明了制表机，它采用穿孔卡片进行数据处理，并用电气控制技术取代了纯机械装置。这是计算机发展中的第一次质变，第一次把数据转变成了二进制信息，体现了现代软件思想萌芽的形成。 3．电子技术的发展奠定了计算机发展的物质基础 1904年：英国人弗莱明发明真空电子二极管，这是人类电子文明的起点。 1906年：美国人德弗雷斯特发明了电子三极管促成了无线电通信技术的迅速发展。 1938年：德国科学家朱斯制造出Z-1计算机，这是第一台采用二进制的计算机。 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。 1944年：美国应用数学教授霍华德·艾肯在IBM的支持下，研制成功机电式计算机MARK-I。 4．算法和程序性过程的研究奠定了现代计算机的理论基础 算法过程：机械式地按照某种确定的步骤，通过一系列简单计算操作完成复杂的计算过程。 图灵机：由英国数学家阿伦·图灵在20世纪40年代提出的一种自动计算机器的模型。从理论上证明并给出了通用计算机的模型。 5．计算机发展史上的重要人物 （1）逻辑代数创立者布尔 1847和1854年，英国数学家布尔发表了两部重要著 作《逻辑的数学分析》和《思维规律的研究》，创 立了逻辑代数。逻辑代数系统采用二进制，是现代 电子计算机的数学和逻辑基础。 （2）拥有计算机方案提出者优先权的阿塔纳索夫 1939年，美国理论物理学家阿塔纳索夫提出了计算 机三原则：采用二进制进行运算；采用电子技术来 实现控制和运算；采用把计算功能和存储功能相分 离的结构。 （3）现代计算机的数学模型奠基者图灵 1936年，24岁的图灵发表了著名论文《论可计算数 及其在判定问题中的应用》，提出“图灵机”概念。 （4）控制论的创始人维纳 1940年，美国科学家维纳阐述了现代计算机的五点 设计原则： 采用数字式而不是模拟式； 以电子元件构成并尽量减少机械装置； 采用二进制而不是十进制； 内部存放计算表； 内部存储数据。 （5）计算机之父冯·诺伊曼 在第一台现代计算机ENIAC问世之前，参与设计的 美籍匈牙利科学家冯·诺伊曼注意到了其弱点，提 出一个新机型EDVAC的设计方案，其中提到了两个 设想：采用二进制和“存储程序”。 （6）信息论的创始人香农 1938年，信息论的创始人、美国科学家香农首次阐 述了如何将布尔代数运用于逻辑电路，奠定了现代 电子计算机开关电路的理论基础。 1.1.2 计算机的诞生与发展历史 1. ENIAC永载史册（1946） 1946年2月15日，美国宣布ENIAC(E1ectronic Numerical Integrator And Calculator，“电子数值积分计算机”)诞生，揭开了电子计算机应用和发展的序幕。 2．计算机的发展至今历经了四代 1.2微机简史 产生：1971年出现，属于第四代计算机。 特点：将运算器和控制器做在一块集成电路芯片上，一般称为微处理器(MPU：Micro Processor Unit)。 构成：微型计算机是以微处理器为核心，配以存储器、接口电路芯片以及外部设备构成的。 1.2.1 微处理器的发展 1971年：Intel开发出全球第一块微处理器芯片——4004。 1974年：Intel推出了新一代8位微处理器——8080。 1.2.2 第一阶段：PC机的诞生（1975-1980） 1. Altair启动微机时代（1975） 1975年4月， MITS公司的罗伯茨发布世界上第一台PC机Altair 8800 。 2. 两个年轻人创立Microsoft（1975） 哈佛大学学生比尔·盖茨和童年伙伴保罗·艾伦在三周内为Altair开发出了BASIC语言编程语言 3.两个史蒂芬创立了Apple（1976-1977） 1976年3月，他们在车库中开发出了微型计算机Apple I 1977年，Apple推出经典机型Apple II（带有彩色图形）。 4.8