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《電子計算機的發(fā)展與應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計 [ 2006-11-20 14:30:00 | By: ziyouzizai ] 1 推薦 課題：《電子計算機的發(fā)展與應(yīng)用》 教學(xué)目標(biāo)： ①了解計算機的產(chǎn)生與發(fā)展； ②了解計算機的特點與應(yīng)用。 教學(xué)過程： 一、電子計算機的產(chǎn)生與發(fā)展 1、電子計算機的產(chǎn)生 古代，人類用數(shù)手指、擺石頭、打草結(jié)的方法計數(shù)。唐朝末年，中國人發(fā)明了算盤。近代，人類開始使用手搖式計算機、機械式計算機等計算工具。隨著社會的發(fā)展和進步，信息量在不斷增加，需要計算和統(tǒng)計的數(shù)據(jù)越來越多，人們希望有一種能從事復(fù)雜計算和控制的工具。 1946年2月14日，美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生了世界上第一臺電子數(shù)字計算機“埃尼阿克”（ ENIAC ，Electronic Numerical Integrator and Calculator 電子數(shù)字積分計算機）,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)時僅僅用于軍事和科研工作，解決數(shù)學(xué)計算問題。 在ENIAC內(nèi)部，總共安裝了17468只電子管，7200個二極管，70000多電阻器，10000多只電容器和6000只繼電器，電路的焊接點多達50萬個；在機器表面，則布滿電表、電線和指示燈。機器被安裝在一排2.75米高的金屬柜里，占地面積為170平方米左右，總重量達到30噸。這臺機器還不夠完善，比如，它的耗電量超過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的運算速度達到每秒鐘5000次加法，可以在3/1000秒時間內(nèi)做完兩個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。 在短短的半個世紀里，計算機技術(shù)迅猛發(fā)展，計算機不僅可以進行科學(xué)計算，還可以處理文字、圖像和聲音等多種信息。 2、電子計算機的發(fā)展 自ENIAC問世以來，計算機發(fā)展的4個階段： （1）第1代電子管計算機（1946 ——1957年） 第1代電子計算機采用電子管作為主要元件，運算速度僅為幾千次/秒。第1代電子計算機體積龐大，造價十分昂貴，主要用于軍事領(lǐng)域的科學(xué)計算。 （2）第2代晶體管計算機（1958 ——1964年） 第2代電子計算機的主要零部件采用晶體管，運算速度幾十萬次/秒。與第1代電子計算機相比，晶體管計算機體積龐小、省電、壽命長、可靠性大幅度提高。 （3）第3代中小規(guī)模集成電路計算機（1965—— 1970年） 第3代電子計算機的主要零部件采用集成電路，存儲容量 1~4兆字節(jié)，運算速度幾十萬次~幾百萬次/秒。計算機體積進一步減小、可靠性大大提高。這一時期計算機開始應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 （4）第4代大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機（1971年 ——現(xiàn)在） 第4代電子計算機的主要元件采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，計算機的體積更小，計算速度為幾百萬次~幾十萬億次/秒。計算機的發(fā)展進入了以計算機網(wǎng)絡(luò)為特征的時代。 未來的計算機正朝著多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、巨型化、微型化的方向發(fā)展。 二、電子計算機的特點 （1）運算速度快 PC機每秒種可以處理幾百萬條指令，電子計算機的運算速度已經(jīng)可以達到每秒幾十萬次乃至幾十萬億次。 （2）計算精度高 可根據(jù)需要獲得千分之一到幾百萬分之一的精度。 （3）具有超強記憶和邏輯判斷能力 “記憶”功能指的是計算機能夠存儲大量信息，供用戶隨時檢索和查詢。邏輯判斷功能指的是計算機不僅能夠進行算術(shù)運算，還能進行邏輯運算和實踐推理。記憶功能、算術(shù)運算和邏輯運算相結(jié)合，使得計算機能夠模仿人類的某些智能活動，成為人類腦力延伸的主要工具，所以計算機又稱為“電腦”。 （4）實現(xiàn)自動控制并且具備人機交互功能 能自動運行并且具備人機交互功能：自動運行是把問題編成程序輸入計算機中，發(fā)出運行指令后，計算機便在該程序控制下依次逐條執(zhí)行，不再需要人工干預(yù)。人機交互則是在人想要干預(yù)時，采用人機對話形式，有針對性地解決問題。 （5）可靠性高 計算機可以連續(xù)無故障地運行幾萬、甚至幾十萬小時，也就是說，在穩(wěn)定供電不間斷的情況下，計算機連續(xù)工作幾年甚至幾十年，不會出現(xiàn)故障。 三、電子計算機的應(yīng)用 1、科學(xué)計算：也稱為數(shù)值計算，是指用計算機來解決科學(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)值計算問題。主要應(yīng)用于衛(wèi)星飛行軌跡、天氣預(yù)報、基因排序等方面。科學(xué)計算利用計算機運算速度快和計算精度高的特點，進行各種復(fù)雜運算。 2、數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理也稱為信息處理，是人們利用計算機對所獲取的信息進行采集、記錄、整理、加工、存儲和傳輸，并進行綜合分析等。 3、過程控制：過程控制是用傳感器在現(xiàn)場采集受控對象的數(shù)據(jù)，通過比較器求出與設(shè)定數(shù)據(jù)的偏差，由計算機按控制模型進行計算，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，驅(qū)動伺服裝置對受控對象進行控制和調(diào)整。 4、計算機輔助系統(tǒng)：是采用計算機進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：是用計算機執(zhí)行某些與人的智能活動有關(guān)的復(fù)雜功能，模擬人類的某些智力活動，如圖形和聲音的識別，推理和學(xué)習(xí)的過程。 知識擴充 一、計算機的發(fā)展階段 按計算機應(yīng)用劃分的計算機發(fā)展階段 ⑴超、大、中、小型計算機階段（1946 年 ~ 1980 年）采用計算機來代替人的腦力勞動，提高了工作效率，能夠解決較復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理。 ⑵微型計算機階段（1981 年 ~ 1990 年）微型計算機大量普及，幾乎應(yīng)用于所有領(lǐng)域，對世界科技和經(jīng)濟的發(fā)展起到了重要的推動作用。 ⑶計算機網(wǎng)絡(luò)階段（1991 年至今）計算機網(wǎng)絡(luò)為人類實現(xiàn)資源共享提供了有力的幫助，從而促進了信息化社會的到來，實現(xiàn)了遍及全球的信息資源共享。 二、微型計算機的發(fā)展簡史 微型計算機屬于第4代計算機，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算機劃分為5代產(chǎn)品 （1）第1代微型計算機（1971 ——1973年） （2）第2代微型計算機（1973 ——1977年） （3）第3代微型計算機（1977 ——1980年） （4）第4代微型計算機（1981 ——1992年） （5）第5代微型計算機（1993年 ——現(xiàn)在）