电子计算机的发展与应用

《电子计算机的发展与应用》教学设计

[ 2006-11-20 14:30:00 | By: ziyouzizai ]

1

推荐

课题：《电子计算机的发展与应用》

教学目标：

①了解计算机的产生与发展；

②了解计算机的特点与应用。

教学过程：

一、电子计算机的产生与发展

1、电子计算机的产生

古代，人类用数手指、摆石头、打草结的方法计数。唐朝末年，中国人发明了算盘。近代，人类开始使用手摇式计算机、机械式计算机等计算工具。随着社会的发展和进步，信息量在不断增加，需要计算和统计的数据越来越多，人们希望有一种能从事复杂计算和控制的工具。 1946年2月14日，美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电子数字计算机“埃尼阿克”（ ENIAC ，Electronic Numerical Integrator and Calculator 电子数字积分计算机）, 它采用穿孔卡输入输出数据，每分钟可以输入125张卡片，输出100张卡片。当时仅仅用于军事和科研工作，解决数学计算问题。

在ENIAC 内部，总共安装了17468只电子管，7200个二极管，70000多电阻器，10000多只电容器和6000只继电器，电路的焊接点多达50万个；在机器表面，则布满电表、电线和指示灯。机器被安装在一排2.75米高的金属柜里，占地面积为170平方米左右，总重量达到30吨。这台机器还不够完善，比如，它的耗电量超过174千瓦；电子管平均每隔7分钟就要被烧坏一只，必须不停更换。尽管如此,ENIAC 的运算速度达到每秒钟5000次加法，可以在3/1000秒时间内做完两个10位数乘法。一条炮弹的轨迹，20秒钟就能被它算完，比炮弹本身的飞行速度还要快。

在短短的半个世纪里，计算机技术迅猛发展，计算机不仅可以进行科学计算，还可以处理文字、图像和声音等多种信息。

2、电子计算机的发展

自ENIAC 问世以来，计算机发展的4个阶段：

（1）第1代电子管计算机（1946 ——1957年）

第1代电子计算机采用电子管作为主要元件，运算速度仅为几千次/秒。第1代电子计算机体积庞大，造价十分昂贵，主要用于军事领域的科学计算。

（2）第2代晶体管计算机（1958 ——1964年）

第2代电子计算机的主要零部件采用晶体管，运算速度几十万次/秒。与第1代电子计算机相比，晶体管计算机体积庞小、省电、寿命长、可靠性大幅度提高。

（3）第3代中小规模集成电路计算机（1965—— 1970年）

第3代电子计算机的主要零部件采用集成电路，存储容量 1~4兆字节，运算速度几十万次~几百万次/秒。计算机体积进一步减小、可靠性大大提高。这一时期计算机开始应用于各个领域。

（4）第4代大规模、超大规模集成电路计算机（1971年——现在）

第4代电子计算机的主要元件采用大规模、超大规模集成电路，计算机的体积更小，计算速度为几百万次~几十万亿次/秒。计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代。 未来的计算机正朝着多媒体化、网络化、智能化、巨型化、微型化的方向发展。

二、电子计算机的特点

（1）运算速度快

PC 机每秒种可以处理几百万条指令，电子计算机的运算速度已经可以达到每秒几十万次乃至几十万亿次。

（2）计算精度高

可根据需要获得千分之一到几百万分之一的精度。

（3）具有超强记忆和逻辑判断能力

“记忆”功能指的是计算机能够存储大量信息，供用户随时检索和查询。逻辑判断功能指的是计算机不仅能够进行算术运算，还能进行逻辑运算和实践推理。记忆功能、算术运算和逻辑运算相结合，使得计算机能够模仿人类的某些智能活动，成为人类脑力延伸的主要工具，所以计算机又称为“电脑”。

（4）实现自动控制并且具备人机交互功能

能自动运行并且具备人机交互功能：自动运行是把问题编成程序输入计算机中，发出运行指令后，计算机便在该程序控制下依次逐条执行，不再需要人工干预。人机交互则是在人想要干预时，采用人机对话形式，有针对性地解决问题。

（5）可靠性高

计算机可以连续无故障地运行几万、甚至几十万小时，也就是说，在稳定供电不间断的情况下，计算机连续工作几年甚至几十年，不会出现故障。

三、电子计算机的应用

1、科学计算：也称为数值计算，是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所提出的复杂的数学及数值计算问题。主要应用于卫星飞行轨迹、天气预报、基因排序等方面。科学计算利用计算机运算速度快和计算精度高的特点，进行各种复杂运算。

2、数据处理：数据处理也称为信息处理，是人们利用计算机对所获取的信息进行采集、记录、整理、加工、存储和传输，并进行综合分析等。

3、过程控制：过程控制是用传感器在现场采集受控对象的数据，通过比较器求出与设定数据的偏差，由计算机按控制模型进行计算，产生相应的控制信号，驱动伺服装置对受控对象进行控制和调整。

4、计算机辅助系统：是采用计算机进行各种辅助功能的系统。例如，CAD 、CAM 、 CAT 、CAE 和CAI 等。

5、人工智能：是用计算机执行某些与人的智能活动有关的复杂功能，模拟人类的某些智力活动，如图形和声音的识别，推理和学习的过程。

知识扩充

一、计算机的发展阶段

按计算机应用划分的计算机发展阶段

⑴超、大、中、小型计算机阶段（1946 年 ~ 1980 年）采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能够解决较复杂的数学计算和数据处理。

⑵微型计算机阶段（1981 年 ~ 1990 年）微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，对世界科技和经济的发展起到了重要的推动作用。

⑶计算机网络阶段（1991 年至今）计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从而促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共享。

二、微型计算机的发展简史

微型计算机属于第4代计算机，是大规模集成电路技术的产物。

按微处理器的集成度将微型计算机划分为5代产品

（1）第1代微型计算机（1971 ——1973年）

（2）第2代微型计算机（1973 ——1977年）

（3）第3代微型计算机（1977 ——1980年）

（4）第4代微型计算机（1981 ——1992年）

（5）第5代微型计算机（1993年——现在）