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大學計算機-計算機基礎知識.pdf 42頁

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  • 上傳作者 nhk355(上傳創作收益人)
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計算機基礎知識 目前,計算機與網絡技術已經被廣泛應用到社會的各個領域,逐步改變著人們傳統的 學習、工作和日常生活方式,極大地推動了整個社會的信息化發展。作為現代社會中的一 員,掌握計算機與計算思維知識和應用是必須具備的基本素質之一。 1.1 計算機的發展 1.1.1 電子計算機的誕生 計算機是一種能夠進行高速計算、具有內部存儲能力、由程序控制操作過程的自動電 子裝置,其主要功能是進行數字計算和信息處理。數字計算是指對數字進行加工處理的過 程,如科學與工程計算;信息處理是指對字符、文字、圖形、圖像、聲音等信息進行采 集、組織、存儲、加工和檢索的過程。 計算機是一種能夠存儲程序,并能按照程序自動、高速、精確地進行大量計算和信息 處理的電子機器。科技的進步促使計算機的產生和迅速發展,而計算機的產生和發展又反 過來促使科學技術和生產水平的提高。電子計算機的發展和應用水平已經成為衡量一個國 家科學技術水平和經濟實力的重要標志。 目前,人們公認的第一臺計算機是在1946 年 2 月由美國賓夕法尼亞大學莫爾學院研制 成功的 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer),即電子數字積分計算機,如 圖 1-1 所示。承擔 ENIAC 研制任務的莫爾小組由埃克特、莫克利、戈爾斯坦、博克斯 4 位 科學家和工程師組成,該小組的總工程師埃克特僅 僅 24 歲。ENIAC 最初被專門用于火炮彈道計算, 后經多次改進而成為能進行各種科學計算的通用計 算機。它采用電子管作為計算機的基本元件,由 18 000 多個電子管,1500 多個繼電器,10 000 多個 2 電容器和 70 000 多個電阻構成,占地 170m ,重量 達 30t,耗電 140kW~150kW,每秒能進行 5000 次 加減運算。這臺完全采用電子線路執行算術運算、 邏輯運算和信息存儲的計算機,運算速度比繼電器 圖 1-1 第一臺電子數字計算機 ENIAC 計算機快 1000 倍。 盡管 ENIAC 的功能不能和現在的任何一臺計算機相比,甚至不如現在的微機,但在計 算機發展的歷史長河中,ENIAC 的誕生具有劃時代的意義。 在計算機的發展過程中有兩位杰出的科學家、重要的奠基人,分別是英國科學家阿 蘭·圖靈(Alan Mathison Turing,圖1-2(a))和美籍匈牙利科學家馮·諾依曼(John Von Neumann, 圖 1-2(b))。阿蘭·圖靈的貢獻是建立了對數字計算機有深遠影響的圖靈機理論模型,該模 型奠定了人工智能的基礎,而馮·諾依曼則提出了計算機的存儲體系結構,并沿用至今。 (a) 阿蘭·圖靈 (b) 馮·諾依曼 圖 1-2 阿蘭·圖靈與馮·諾依曼 1. 阿蘭·圖靈 阿蘭·圖靈(Alan Mathison Turing),1912 年 6 月23 日出生于英國倫敦,1954 年 6 月7 日去世,享年41 歲。圖靈在科學特別是在數理邏輯和計算機科學方面,取得了舉世矚目的 成就,是 20 世紀杰出的數學家、邏輯學家。他的一些科學成果,構成了現代計算機技術的 基礎,被稱為計算機之父、人工智能之父。 1936 年,圖靈發表了著名的論文“論數字計算在決斷難題中的應用”(On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungs-problem) 。文中提出了“算法”(algorithms) 和“計算機”(Computing Machines)兩個核心概念,被譽為現代計算機原理的開山之作。 1950 年,圖靈發表了關于機器思維問題的論文“計算機器與智能”(Computing Machinery and Intelligence) ,為后來的人工智能科學提供了開創性的構思,并提出了著名的“圖靈測 試”:如果第三者無法辨別人類與人工智能機器反應的差別,則可以論斷該機器具備人工智 能。這一劃時代的作品,使圖靈贏得了“人工智能之父”的桂冠。 1966 年,為了紀念圖靈對計算機科學的巨大貢

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