下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
（1）ENIAC
①1946年，莫克利和埃克特成功研制了电子数字积分计算机（ENIAC）。
②用ENIAC计算题目时，首先要根据题目的计算步骤预先编好一条条指令，再按指令连接好外部线路，然后启动它自动运行并输出结果。
③ENIAC的明显弱点：当要计算另一个题目时，必须重复进行上述工作。
④ENIAC的缺点：一是没有存储器；二是用布线接板进行控制，很大程度上抵消了ENIAC的计算速度。
（2）COLOSSUS
COLOSSUS是由著名的英国数学家图灵帮助设计的，于1943年投入使用的一台帮助英国政府破译截获密电的电子计算机。
（3）EDVAC
莫克利和埃克特于ENIAC不久又研制了新的机型——电子离散变量自动计算机（EDVAC）。
（4）IAS
①冯·诺依曼研制了他自己的EDVAC，即IAS（是当时最快的计算机）。
②IAS计算机对EDVAC进行了重大的改进，成为现代计算机的基本雏形。
③今天计算机的基本结构仍采用冯·诺依曼提出的原理和思想，所以人们称符合这种设计的计算机为冯·诺依曼机，冯·诺依曼也被誉为“现代电子计算机之父”。
（5）计算机发展的四个阶段
根据计算机所采用的物理器件，将计算机的发展分为四个阶段，如表1-1所示。
表1-1 计算机发展的四个阶段
①电子管计算机
a．特点：体积庞大、运算速度低（一般每秒几千次到几万次）、成本高、可靠性较差、内存容量小，主要用于军事和科学研究工作。
b．代表：UNIVAC-I（通用自动计算机）。
②晶体管计算机
a．特点：体积小、成本低、功能强、可靠性高，主要用于科学计算、数据处理和事务处理。
b．计算机软件：出现了监控程序并发展成为后来的操作系统。
c．代表：IBM-7000系列机。
③中小规模集成电路计算机
a．定义：集成电路，是用特殊的工艺将完整的电子线路制作在一个半导体硅片上形成的电路。
b．特点：体积、重量、功耗都进一步减小，运算速度、逻辑运算功能和可靠性都进一步提高。
c．软件方面：操作系统进一步完善，高级语言种类增多，提出了结构化、模块化的程序设计思想，出现了结构化的程序设计语言Pascal，出现了并行处理、多处理机、虚拟存储系统以及面向用户的应用软件。
d．代表：IBM-360系列通用计算机。
④大规模、超大规模集成电路计算机
a．特点：计算机重量和耗电量进一步减少，计算机性能价格比上升。
b．操作系统：向虚拟操作系统发展，各种应用软件产品丰富多彩。
c．代表：IBM 4300系列、3080系列、3090系列和9000系列。
（6）我国计算机研制
①四项内容
“计算机、电子学、半导体、自动化”。
②阶段
a．1958年研制出第一台电子计算机；
b．1964年研制出第二代晶体管计算机；
c．1971年研制出第三代集成电路计算机；
d．1977年研制出第一台微机DJS050；
e．1983年研制成功“深腾1800”计算机，运算速度超过1万次／秒；
f．2003年12月，我国自主研发出10万亿次曙光4000A高性能计算机；
g．2010年，国防科大研制出“天河一号”。
【真题演练】
1．下列关于世界上第一台电子计算机ENIAC的叙述中，错误的是（
）。[2014年3月真题]
A．它是1946年在美国诞生的
B．它主要采用电子管和继电器
C．它是首次采用存储程序控制使计算机自动工作
D．它主要用于弹道计算
2．计算机所采用的主机电子器件的发展顺序是（
）。[2014年9月真题]
A．晶体管、电子管、中小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路
B．电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路
C．晶体管、电子管、集成电路、芯片
D．电子管、晶体管、集成电路、芯片
（1）计算机的特点
①高速、精确的运算能力
排名第一的是IBM公司的“红杉”，其运算速度达到每秒16324万亿次浮点运算。我国的“天河一号”实测运算速度可以达到每秒2570万亿次，排名世界第五。
②准确的逻辑判断能力
它能够“思考”，在信息查询等方面，能够根据要求进行匹配检索。
③强大的存储能力
计算机能大量并且“长久”存储数字、文字、图像、视频、声音等各种信息。
④自动功能
计算机可以将预先编好的一组指令（称为程序）先“记”下来，然后自动地逐条取出这些指令并执行，工作过程完全自动化，可反复进行。
⑤网络与通信功能
在网上的所有计算机用户可共享网上资料、交流信息、互相学习，这将世界变成了地球村。
（2）重要意义
计算机改变了人类交流的方式和信息获取的途径。
（3）计算机的应用
①科学计算
科学计算主要是使用计算机进行数学方法的实现和应用。它高度推进了许多科学研究的进展。
②数据/信息处理（非数值计算）
a．随着计算机科学技术的发展，计算机的“数据”不仅包括“数”，而且包括更多的数据形式。如文字、图像、声音等。
b．利用计算机进行数据/信息处理不仅使人们从繁重的事务性工作中解脱出来，去做更多创造性的工作，而且使得人们能够通过已获取的信息去生产更多更有价值的信息。
③过程控制
a．定义：过程控制是指利用计算机对生产过程、制造过程或运行过程进行检测与控制，即通过实时监控目标对象的状态，及时调整被控对象，使被控对象能够正确地完成生产、制造或运行。
b．优点：第一，能够替代人在危险、有害的环境中作业；第二，能在保证同样质量的前提下连续作业，不受疲劳、情感等因素的影响；第三，能够完成人所不能完成的有高精度、高速度、时间性、空间性等要求的操作。
④计算机辅助（计算机辅助工程）
计算机辅助主要有：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助教育（CAI）、计算机辅助技术（CAT）、计算机仿真模拟（Simulation）等。
⑤网络通信
通过计算机网络，把多个独立的计算机系统联系在一起，把不同地域、不同国家、不同行业、不同组织的人们联系在一起，缩短了人们之间的距离，改变了人们的生活和工作方式。
⑥人工智能（AI）
人工智能是用计算机模拟人类的某些智力活动。它的主要研究内容包括自然语言理解、专家系统、机器人以及定理自动证明等。目前，人工智能已应用于机器人、医疗诊断、故障诊断、计算机辅助教育、案件侦破、经营管理等诸多方面。
⑦多媒体应用
a．多媒体技术是指人和计算机交互地进行上述多种媒介信息的捕捉、传输、转换、编辑、存储、管理，并由计算机综合处理为表格、文字、图形、动画、音频、视频等视听信息有机结合的表现形式。
b．多媒体是包括文本、图形、图像、音频、视频、动画等多种信息类型的综合。
⑧嵌入式系统
嵌入式系统是指把处理器芯片嵌入其中，完成特定的处理任务的系统。例如数码相机、数码摄像机以及高档电动玩具等。
（4）计算机的分类
①按计算机处理数据的类型分类
a．模拟计算机
主要特点：参与运算的数值由不间断的连续量表示，其运算过程是连续的。受元器件质量影响，其计算精度较低，应用范围较窄。
b．数字计算机
主要特点：参与运算的数值用离散的数字量表示，其运算过程按数字位进行计算。由于其具有逻辑判断等功能，又被称为“电脑”。
c．数字和模拟计算机
②按计算机的用途分类
a．通用计算机
通用计算机能解决多种类型的问题，通用性强，如PC。
b．专用计算机
专用计算机配备有解决特定问题的软件和硬件，能够高速、可靠地解决特定问题，如在导弹和火箭上使用的计算机大部分都是专用计算机。
③按计算机的性能、规模和处理能力分类
a．巨型机（高性能计算机）
第一，定义：巨型机是指速度最快、处理能力最强的计算机。
第二，代表：IBM公司的“红杉”超级计算机，它是世界上运算速度最快高性能计算机。
b．大型通用机（“企业级”计算机）
第一，特点：通用性强，具有较高的运算速度、极强的综合处理能力和极大的性能覆盖，运算速度为每秒100万次至几千万次。
第二，应用：科研、商业和管理部门。
第三，大型机系统可以是单处理机、多处理机或多个子系统的复合体。
c．微型机
第一，特点：小、巧、轻、使用方便、价格便宜等，其应用已经遍及社会各个领域。
第二，典型产品：笔记本型电脑。
第三，分类：根据微型机是否由最终用户使用，可分为独立式微机和嵌入式微机。嵌入式微机一般是单片机或单板机。
第四，微型计算机的结构：单片机、单板机、多芯片机和多板机。
d．工作站
第一，概述：工作站是一种高档的微型计算机。
第二，作用：主要用于图像处理和计算机辅助设计等领域，具有很强的图形交互与处理能力。
e．服务器（网络的灵魂）
服务器的类型有大型机、小型机、工作站或高档微机。它提供信息浏览、电子邮件、文件传送、数据库等多种业务服务，其特点有：
第一，只有在客户机的请求下才为其提供服务；
第二，服务器对客户透明；
第三，服务器严格地说是一种软件的概念。
【真题演练】
1．CAM的含义是（
）。[2014年9月真题]
A．计算机辅助设计
B．计算机辅助教学
C．计算机辅助制造
D．计算机辅助测试
2．计算机技术中，下列的英文缩写和中文名字的对照中，正确的是（
）。[2013年9月真题]
A．CAD——计算机辅助制造
B．CAM——计算机辅助教育
C．CIMS——计算机集成制造系统
D．CAI——计算机辅助设计
3．专门为某种用途而设计的计算机，称为（
）计算机。[2014年9月真题]
A．专用
B．通用
C．特殊
D．模拟
（1）人工智能
①主要内容：研究如何让计算机来完成过去只有人才能做的智能的工作。
②核心目标：赋予计算机人脑一样的智能。
③进展：模式识别，辅助翻译；手写输入技术；语音输入。
（2）网格计算
①定义：网格计算是指利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算”，其中每一台参与计算的计算机就是一个“结点”，而整个计算是由成千上万个“结点”组成的一张“网格”的计算方式。
②研究：如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把它们分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终结果，从而圆满完成一个大型计算任务。
③优势：一是数据处理能力超强；二是能充分利用网上的闲置处理能力。
④三要素:
a．任务管理：用户通过它向网格提交任务，为任务制定所需的资源，删除任务，检测任务的运行；
b．任务调度：对用户提交的任务根据任务的类型、所需的资源、可用资源等情况安排运行日程和策略；c．资源管理：负责检测网络中资源的状况。
⑤特点:
a．能够提供资源共享，实现应用程序的互连互通；
b．协同工作。很多网格结点可以共同处理一个项目；
c．基于国际的开放技术标准；
d．网格可以提供动态的服务，能够适应变化。
（3）中间件技术
①概述：它是介于应用软件和操作系统之间，在客户机和服务器之间增加一组服务的系统软件，如图1-1所示。
图1-1 中间件技术
②代表：连接数据库所使用的ODBC（开放数据库互连）；基于Web数据库的中间件技术，如图1-2所示。
图1-2 一种基于Web数据库的中间件
③类别：交易中间件、消息中间件、专有系统中间件、面向对象中间件、数据存取中间件、远程调用中间件等。
（4）云计算（Cloud Computing）
①美国国家技术与标准局给出的定义：云计算是对基于网络的、可配置的共享计算资源池能够方便地、按需访问的一种模式。这些共享计算资源池包括网络、服务器、存储、应用和服务等资源，这些资源以最小化的管理和交互可以快速提供和释放。
②构成：硬件、软件和服务。
③特点：超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务。它可以进行任意点的恢复、自动升级，具有无限空间、无限速度。
（1）电子计算机的发展方向
从类型上看，电子计算机技术正在向以下方向发展：
①巨型化
a．定义：巨型化是指计算机的计算速度更快、存储容量更大、功能更完善、可靠性更高，其运算速度可达每秒万万亿次，存储容量超过几百T字节。
b．应用：航空航天、军事工业、气象、电子、人工智能等几十个科学领域，特别是在尖端科学技术和军事国防系统的研究开发中，体现计算机科学技术的发展水平。
②微型化
特点：价格低廉、使用方便、软件丰富。
③网络化
网络化指利用现代通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机互联起来，按照网络协议互相通信，以共享软件、硬件和数据资源。
④智能化
a．定义：智能化指计算机模拟人的感觉和思维过程的能力。
b．功能：解决问题和逻辑推理的功能以及知识处理和知识库管理的功能等。
（2）未来新一代的计算机
下一代计算机有可能的技术至少有四种：纳米技术、光技术、生物技术和量子技术。
①模糊计算机
a．定义：模糊计算机是指用模糊的、不确切的判断进行工程处理的计算机。
b．功能：它是建立在模糊数学基础上的计算机，除具有一般计算机的功能外，还具有学习、思考、判断和对话的能力。
c．应用：生活、地震灾情判断、疾病医疗诊断、发酵工程控制、海空导航巡视等多个方面。
②生物计算机
生物计算机是以生物电子元件构建的计算机。生物电子元件是利用蛋白质具有的开关特性，用蛋白质分子制成集成电路，形成蛋白质芯片、红血素芯片等。利用DNA化学反应，通过和酶的相互作用可以使某基因代码通过生物化学的反应转变为另一种基因代码，转变前的基因代码可以作为输入数据，反应后的基因代码可以作为运算结果。
③光子计算机
a．概述：光子计算机是一种用光信号进行数字运算、信息存储和处理的新型计算机，运用集成光路技术，把光开关、光存储器等集成在一块芯片上，再用光导纤维连接成计算机。
b．影响发展的因素：它的发展主要取决于光逻辑元件和光存储元件，即集成光路的突破。
c．光储存研究的成果：只读光盘（CD-ROM）、可视光盘（VCD）和数字通用光盘（DVD）。
d．关键技术的进展：光存储技术、光互联技术、光集成器件等方面的研究取得突破性的进展。
④超导计算机
超导计算机具有超导逻辑电路和超导存储器，其能耗小，运算速度是传统计算机无法比拟的。
⑤量子计算机
a．目的：解决计算机中的能耗问题。
b．与传统计算机的区别：传统计算机遵循着经典物理规律；量子计算机遵循着独一无二的量子动力学规律，是一种信息处理的新模式，它用“量子位”来代替传统电子计算机的二进制位。量子位既可以用于表示二进制位的“0”和“1”，也可以用这两个状态的组合来表示信息。
c．研究量子计算机的目的：使计算的概念焕然一新。
（1）信息技术的定义
①从狭义上讲，信息技术是指信息的采集、加工、存储、传输和利用过程中的每一种技术。
②联合国教科文组织的定义是：应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训练方法和管理技巧；上述方面的技巧和应用；计算机及其与人、机的相互作用；与之相应的社会、经济和文化等诸种事物。在这里，信息技术一般是指一系列与计算机相关的技术研究。
③信息技术不仅包括现代信息技术，还包括在现代文明之前的原始时代和古代社会中与那个时代相对应的信息技术。
（2）现代信息技术的内容
①信息基础技术
a．信息基础技术是信息技术的基础，包括新材料、新能源、新器件的开发和制造技术。
b．近几十年来，发展影响最大的是微电子技术和光电子技术。
第一，微电子技术是随着集成电路，尤其是超大规模集成电路而发展起来的一门新的技术。它包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术，是微电子学中各项工艺技术的总和。
第二，光电子技术是由光子技术和电子技术结合而成的新技术，涉及光显示、光存储、激光等领域，是未来信息产业的核心技术。
②信息系统技术
a．定义：信息系统技术是指有关信息的获取、传输、处理、控制的设备和系统的技术。
b．它的核心和支撑技术：感测技术、通信技术、计算机与智能技术和控制技术。
第一，感测技术就是获取信息的技术。它主要是对信息进行提取、识别或检测并能通过一定的计算方式显示计量结果。
第二，现代通信技术。它一般是指电信技术，国际上称为远程通信技术。
第三，计算机与智能技术。它以人工智能理论和方法为核心，研究如何用计算机去模拟、延伸和扩展人的智能；如何设计和建造具有高智能水平的计算机应用系统；如何设计和制造更聪明的计算机。
第四，控制技术。它是指对组织行为进行控制的技术。常用的控制技术有信息控制技术和网络控制技术两种。
③信息应用技术
信息应用技术是针对种种实用目的而发展起来的具体的技术群类。
（3）现代信息技术的发展趋势
①数字化
大量信息可以被压缩，并以光速进行传输，数字传输的品质又比模拟传输的品质要好得多。许多种信息形态能够被结合、被创造，无论在世界的任何地方，都可以立即存储和取用信息。
②多媒体化
多媒体技术将文字、声音、图形、图像、视频等信息媒体与计算机集成在一起，使计算机的应用由单纯的文字处理进入文、图、声、影集成处理。
③高速度、网络化、宽频带
实现宽频的多媒体网络是未来信息技术的发展趋势之一。
④智能化
在超媒体的世界里，“软件代理”可以替人们在网络上漫游。它本身作为信息的寻找器，能够收集任何可能想要在网络上获取的信息。