绪论 1计算机的产生 2计算机的发展 3计算机科学与技术学科的构成
绪论 ◼ 1 计算机的产生 ◼ 2 计算机的发展 ◼ 3 计算机科学与技术学科的构成
1计算机的产生 计算机从产生到现在,也不过短短几十年时 间,却已经极大地影响并将更广泛而深远地 影响和改变人类社会的生活。 ■现在人们公认的世界上的第一台电子计算机 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator,电子数字积分计算机)是在1946 年在美国宾西法尼亚大学被研制成功的。 ■但若追溯人们研究执行算法任务的机器的历 史,那将更为久远
1 计算机的产生 ◼ 计算机从产生到现在，也不过短短几十年时 间，却已经极大地影响并将更广泛而深远地 影响和改变人类社会的生活。 ◼ 现在人们公认的世界上的第一台电子计算机 ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator， 电子数字积分计算机）是在1946 年在美国宾西法尼亚大学被研制成功的。 ◼ 但若追溯人们研究执行算法任务的机器的历 史，那将更为久远
算法 ■通俗地讲,一个算法就是完成一个任务的步 骤。例如: 任务:将3、74、23、89、22、99、65 109、55、45十个数按从小到大的顺序排列 算法:每次找出未排序的n个数中的最小的 数并将其排列在这些数的最前面,接着再 同样排列其余n-1个数 结果:3、22、23、45、55、65、74、89、 99、109
算法 ◼ 通俗地讲，一个算法就是完成一个任务的步 骤。例如： ◼ 任务：将3、74、23、89、22、99、65、 109、55、45十个数按从小到大的顺序排列 ◼ 算法：每次找出未排序的n个数中的最小的 数并将其排列在这些数的最前面，接着再 同样排列其余n-1个数 ◼ 结果：3、22、23、45、55、65、74、89、 99、109
计算机的产生(1) 公元前3000年,中国人就发 明了算筹,逐渐演变成了算 盘 IiN 1620~1630年间,英国人发 图02西汉年间的金属算筹 明了计算尺 ■1623年,德国久宾根大学的 威尔海姆什卡尔教授设计 了第一个带有进位机构执行H 四则运算的计算设备的模型 图0.3算盘
计算机的产生(1) ◼ 公元前3000年，中国人就发 明了算筹，逐渐演变成了算 盘 ◼ 1620~1630年间，英国人发 明了计算尺 ◼ 1623年，德国久宾根大学的 威尔海姆·什卡尔教授设计 了第一个带有进位机构执行 四则运算的计算设备的模型 图0.2 西汉年间的金属算筹 图0.3 算盘
计算机的产生(2) 2|a|451678|90 345 7-89 (b) oo|。z 图04什卡尔机模型
计算机的产生(2) （a） （b） （c） 图0.4 什卡尔机模型
计算机的产生(3) 1642年,法国哲学家、数学家和物理科学家 布莱斯·帕斯卡( Blaise pascal,1623-1662) 发明了加法机,它的设计思想比较符合人 类的思维习惯 ■帕斯卡机主要的发明和 重大的进展在于:某 位的小轮或轴完成了十 个数字的转动,才强使 下一个只转动一个数字。图05帕斯卡的加法机
计算机的产生(3) ◼ 1642年，法国哲学家、数学家和物理科学家 布莱斯·帕斯卡（Blaise Pascal, 1623—1662） 发明了加法机，它的设计思想比较符合人 类的思维习惯。 ◼ 帕斯卡机主要的发明和 重大的进展在于：某一 位的小轮或轴完成了十 个数字的转动，才强使 下一个只转动一个数字。 图0.5 帕斯卡的加法机
计算机的产生(4) 德国哲学家和自然科学家戈特弗里德威廉莱 布尼兹( Gottfried Wilhelm leibniz,1646-1716) 在帕斯卡的思想和工作的影响下,改进了计算 机的设计思想,并于1672年成功设计完成了改 进的计算机器。 它是第一台不仅能加减而能乘除的演算机,机 器的关键部件是个梯形 轴,即齿长不同的圆柱, 第一次实现了带有可变 齿数的齿轮,正是这种 数字轮保证完成乘除法。 图0.6莱布尼兹的演算机
计算机的产生(4) ◼ 德国哲学家和自然科学家戈特弗里德·威廉·莱 布尼兹（Gottfried Wilhelm Leibniz,1646-1716） 在帕斯卡的思想和工作的影响下，改进了计算 机的设计思想，并于1672年成功设计完成了改 进的计算机器。 ◼ 它是第一台不仅能加减而能乘除的演算机，机 器的关键部件是个梯形 轴，即齿长不同的圆柱， 第一次实现了带有可变 齿数的齿轮，正是这种 数字轮保证完成乘除法。 图0.6 莱布尼兹的演算机
计算机的产生(5) n英国数学家查尔斯巴比奇( Charles babbage 1792-1871)设计了一个差分机,这个差分机 实际是一个带有固定程序的专用自动数字计 算机 ■巴比奇认识到如果在计算过程中,能改变寄 存器之间的连接,则将得到一个通用的自动 计算机—解析机。他建议采用穿孔卡片来控 制寄存器之间的连接,并在计算过程中提供 输入数据。 其设计中隐含的用程序控制计算的思 巴比奇对现代计算思想的最重大贡献就
计算机的产生(5) ◼ 英国数学家查尔斯·巴比奇（Charles Babbage, 1792-1871）设计了一个差分机，这个差分机 实际是一个带有固定程序的专用自动数字计 算机 ◼ 巴比奇认识到如果在计算过程中，能改变寄 存器之间的连接，则将得到一个通用的自动 计算机—解析机。他建议采用穿孔卡片来控 制寄存器之间的连接，并在计算过程中提供 输入数据。 ◼ 巴比奇对现代计算思想的最重大贡献就在于 其设计中隐含的用程序控制计算的思想
计算机的产生(6 用穿孔卡片与机器交换算法的思想是借鉴了穿 孔卡片式织布机的技术。早在1801年,约瑟 夫杰卡德( Joseph Jacquard,1752-1834,法国)发 明了能织出复杂图案的自动织布机,织布过程 的每一步都是由穿孔卡片上穿孔分布的样式来 决定的。通过这种方式可以很容易改变织布机 所执行的“算法”从而织出不同的图案 ■赫尔曼·霍勒瑞斯( Herman Hollerith,1860-1929) 根据类似的思想,发明了能够在穿孔卡片上贮 存和再现信息的系统(1880年)并创建了后来 发展为计算机界蓝色巨人BM的公司(1924年)
计算机的产生(6) ◼ 用穿孔卡片与机器交换算法的思想是借鉴了穿 孔卡片式织布机的技术。早在1801年，约瑟 夫·杰卡德（Joseph Jacquard,1752-1834,法国）发 明了能织出复杂图案的自动织布机，织布过程 的每一步都是由穿孔卡片上穿孔分布的样式来 决定的。通过这种方式可以很容易改变织布机 所执行的“算法”从而织出不同的图案 ◼ 赫尔曼·霍勒瑞斯（Herman Hollerith, 1860-1929） 根据类似的思想，发明了能够在穿孔卡片上贮 存和再现信息的系统（1880年）并创建了后来 发展为计算机界蓝色巨人IBM的公司（1924年）
计算机的产生() 1940年贝尔实验室完成了采用延迟线的继电器 计算机Mode-1 ■1944年霍华德·艾肯( Howard Aiken)等研制 出了机电式自动顺序控制计算机 MARK I,它 也是第一台自动通用数字计算机,其中用了大 量的继电器 ■第一台电子真空管的电子数字计算机是1937 1941年间在爱荷华州立学院建成的 Atanasoff Bery计算机 ■在二战快结束时英国研制了用于破译德国电码 的计算机 COLOSSUS,装有2500只真空管
计算机的产生(7) ◼ 1940年贝尔实验室完成了采用延迟线的继电器 计算机Model-1 ◼ 1944年霍华德·艾肯（Howard Aiken）等研制 出了机电式自动顺序控制计算机MARK I，它 也是第一台自动通用数字计算机，其中用了大 量的继电器 ◼ 第一台电子真空管的电子数字计算机是1937~ 1941年间在爱荷华州立学院建成的Atanasoff - Berry计算机 ◼ 在二战快结束时英国研制了用于破译德国电码 的计算机COLOSSUS，装有2500只真空管