電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用.doc

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《電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì) [ 2006-11-20 14:30:00 | By: ziyouzizai ] 1 推薦 課題：《電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用》 教學(xué)目標(biāo)： ①了解計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展； ②了解計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用。 教學(xué)過(guò)程： 一、電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展 1、電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生 古代，人類用數(shù)手指、擺石頭、打草結(jié)的方法計(jì)數(shù)。唐朝末年，中國(guó)人發(fā)明了算盤。近代，人類開(kāi)始使用手搖式計(jì)算機(jī)、機(jī)械式計(jì)算機(jī)等計(jì)算工具。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，信息量在不斷增加，需要計(jì)算和統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，人們希望有一種能從事復(fù)雜計(jì)算和控制的工具。 1946年2月14日，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生了世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“埃尼阿克”（ ENIAC ，Electronic Numerical Integrator and Calculator 電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)）,它采用穿孔卡輸入輸出數(shù)據(jù)，每分鐘可以輸入125張卡片，輸出100張卡片。當(dāng)時(shí)僅僅用于軍事和科研工作，解決數(shù)學(xué)計(jì)算問(wèn)題。 在ENIAC內(nèi)部，總共安裝了17468只電子管，7200個(gè)二極管，70000多電阻器，10000多只電容器和6000只繼電器，電路的焊接點(diǎn)多達(dá)50萬(wàn)個(gè)；在機(jī)器表面，則布滿電表、電線和指示燈。機(jī)器被安裝在一排2.75米高的金屬柜里，占地面積為170平方米左右，總重量達(dá)到30噸。這臺(tái)機(jī)器還不夠完善，比如，它的耗電量超過(guò)174千瓦；電子管平均每隔7分鐘就要被燒壞一只，必須不停更換。盡管如此,ENIAC的運(yùn)算速度達(dá)到每秒鐘5000次加法，可以在3/1000秒時(shí)間內(nèi)做完兩個(gè)10位數(shù)乘法。一條炮彈的軌跡，20秒鐘就能被它算完，比炮彈本身的飛行速度還要快。 在短短的半個(gè)世紀(jì)里，計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)不僅可以進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，還可以處理文字、圖像和聲音等多種信息。 2、電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展 自ENIAC問(wèn)世以來(lái)，計(jì)算機(jī)發(fā)展的4個(gè)階段： （1）第1代電子管計(jì)算機(jī)（1946 ——1957年） 第1代電子計(jì)算機(jī)采用電子管作為主要元件，運(yùn)算速度僅為幾千次/秒。第1代電子計(jì)算機(jī)體積龐大，造價(jià)十分昂貴，主要用于軍事領(lǐng)域的科學(xué)計(jì)算。 （2）第2代晶體管計(jì)算機(jī)（1958 ——1964年） 第2代電子計(jì)算機(jī)的主要零部件采用晶體管，運(yùn)算速度幾十萬(wàn)次/秒。與第1代電子計(jì)算機(jī)相比，晶體管計(jì)算機(jī)體積龐小、省電、壽命長(zhǎng)、可靠性大幅度提高。 （3）第3代中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1965—— 1970年） 第3代電子計(jì)算機(jī)的主要零部件采用集成電路，存儲(chǔ)容量 1~4兆字節(jié)，運(yùn)算速度幾十萬(wàn)次~幾百萬(wàn)次/秒。計(jì)算機(jī)體積進(jìn)一步減小、可靠性大大提高。這一時(shí)期計(jì)算機(jī)開(kāi)始應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。 （4）第4代大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971年 ——現(xiàn)在） 第4代電子計(jì)算機(jī)的主要元件采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，計(jì)算機(jī)的體積更小，計(jì)算速度為幾百萬(wàn)次~幾十萬(wàn)億次/秒。計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為特征的時(shí)代。 未來(lái)的計(jì)算機(jī)正朝著多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、巨型化、微型化的方向發(fā)展。 二、電子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) （1）運(yùn)算速度快 PC機(jī)每秒種可以處理幾百萬(wàn)條指令，電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度已經(jīng)可以達(dá)到每秒幾十萬(wàn)次乃至幾十萬(wàn)億次。 （2）計(jì)算精度高 可根據(jù)需要獲得千分之一到幾百萬(wàn)分之一的精度。 （3）具有超強(qiáng)記憶和邏輯判斷能力 “記憶”功能指的是計(jì)算機(jī)能夠存儲(chǔ)大量信息，供用戶隨時(shí)檢索和查詢。邏輯判斷功能指的是計(jì)算機(jī)不僅能夠進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，還能進(jìn)行邏輯運(yùn)算和實(shí)踐推理。記憶功能、算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算相結(jié)合，使得計(jì)算機(jī)能夠模仿人類的某些智能活動(dòng)，成為人類腦力延伸的主要工具，所以計(jì)算機(jī)又稱為“電腦”。 （4）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制并且具備人機(jī)交互功能 能自動(dòng)運(yùn)行并且具備人機(jī)交互功能：自動(dòng)運(yùn)行是把問(wèn)題編成程序輸入計(jì)算機(jī)中，發(fā)出運(yùn)行指令后，計(jì)算機(jī)便在該程序控制下依次逐條執(zhí)行，不再需要人工干預(yù)。人機(jī)交互則是在人想要干預(yù)時(shí)，采用人機(jī)對(duì)話形式，有針對(duì)性地解決問(wèn)題。 （5）可靠性高 計(jì)算機(jī)可以連續(xù)無(wú)故障地運(yùn)行幾萬(wàn)、甚至幾十萬(wàn)小時(shí)，也就是說(shuō)，在穩(wěn)定供電不間斷的情況下，計(jì)算機(jī)連續(xù)工作幾年甚至幾十年，不會(huì)出現(xiàn)故障。 三、電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 1、科學(xué)計(jì)算：也稱為數(shù)值計(jì)算，是指用計(jì)算機(jī)來(lái)解決科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的復(fù)雜的數(shù)學(xué)及數(shù)值計(jì)算問(wèn)題。主要應(yīng)用于衛(wèi)星飛行軌跡、天氣預(yù)報(bào)、基因排序等方面。科學(xué)計(jì)算利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快和計(jì)算精度高的特點(diǎn)，進(jìn)行各種復(fù)雜運(yùn)算。 2、數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理也稱為信息處理，是人們利用計(jì)算機(jī)對(duì)所獲取的信息進(jìn)行采集、記錄、整理、加工、存儲(chǔ)和傳輸，并進(jìn)行綜合分析等。 3、過(guò)程控制：過(guò)程控制是用傳感器在現(xiàn)場(chǎng)采集受控對(duì)象的數(shù)據(jù)，通過(guò)比較器求出與設(shè)定數(shù)據(jù)的偏差，由計(jì)算機(jī)按控制模型進(jìn)行計(jì)算，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)伺服裝置對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行控制和調(diào)整。 4、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)：是采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種輔助功能的系統(tǒng)。例如，CAD、CAM 、 CAT、CAE和CAI 等。 5、人工智能：是用計(jì)算機(jī)執(zhí)行某些與人的智能活動(dòng)有關(guān)的復(fù)雜功能，模擬人類的某些智力活動(dòng)，如圖形和聲音的識(shí)別，推理和學(xué)習(xí)的過(guò)程。 知識(shí)擴(kuò)充 一、計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段 按計(jì)算機(jī)應(yīng)用劃分的計(jì)算機(jī)發(fā)展階段 ⑴超、大、中、小型計(jì)算機(jī)階段（1946 年 ~ 1980 年）采用計(jì)算機(jī)來(lái)代替人的腦力勞動(dòng)，提高了工作效率，能夠解決較復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理。 ⑵微型計(jì)算機(jī)階段（1981 年 ~ 1990 年）微型計(jì)算機(jī)大量普及，幾乎應(yīng)用于所有領(lǐng)域，對(duì)世界科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。 ⑶計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)階段（1991 年至今）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為人類實(shí)現(xiàn)資源共享提供了有力的幫助，從而促進(jìn)了信息化社會(huì)的到來(lái)，實(shí)現(xiàn)了遍及全球的信息資源共享。 二、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史 微型計(jì)算機(jī)屬于第4代計(jì)算機(jī)，是大規(guī)模集成電路技術(shù)的產(chǎn)物。 按微處理器的集成度將微型計(jì)算機(jī)劃分為5代產(chǎn)品 （1）第1代微型計(jì)算機(jī)（1971 ——1973年） （2）第2代微型計(jì)算機(jī)（1973 ——1977年） （3）第3代微型計(jì)算機(jī)（1977 ——1980年） （4）第4代微型計(jì)算機(jī)（1981 ——1992年） （5）第5代微型計(jì)算機(jī)（1993年 ——現(xiàn)在）