第三节 强大的信息处理工具——电子计算机
一、认识计算机
简单地说,电子计算机(Electronic computer)就是由电子元器件构成的现代计算工具和信息处理机。因为电子计算机延伸了人的大脑,所以人们常把它叫做“电脑”。电子计算机具有以下的主要特点:
(1)运算速度快,精度高
人用大脑计算一次二位数以上的加法,大约需要数秒钟。我国古代南北朝时期的数学家祖冲之将圆周率π精确计算到小数第6 位,而后几百年外国才有人花15年时间把π值计算到小数第707 位。可是第一台电子计算机只花70个小时就将π计算到小数第2037位。可见计算机的运算速度和精度比人强得多。目前,计算机的速度已高达每秒上百亿次、上千亿次。
(2)具有存储与记忆能力
计算机能把大量数据信息输入内存,进行运算处理,完成后又能把结果存放到硬盘、软盘、光盘上,下次需要时再调用。一张普通光盘约能存储30万字内容的图书1000多本。
(3)具有逻辑判断能力
计算机可以作各种逻辑运算,进行判断,根据结果决定下一步干什么。例如,2 + 3 = 5 ? 成立,则结果为真;2 + 3 > 5 ? 不成立,结果为假。实际上计算机能判断比这复杂得多的问题。
(4)自动化程度高
人们只要将一系列工作编排成程序,送入计算机,计算机就能在程序控制下自动完成,例如工厂的数控机床、邮电部门的自动分邮设备、家用的全自动洗衣机等。
计算机的类型很多,按容量与运算速度可以分为巨型机(Supercomputer)、大型机(Large scale computer)、中型机(Middle computer)、小型机(Minicomputer)和微型机(Microcomputer)。
二、计算机的发展
在人类历史上,计算工具经历了结绳计数、蓍草算筹、算盘、机械计算、计算尺、手摇计算机、电动计算机、电子计算机等漫长的演变过程。
自从世界上第一台电子计算机ENIAC(图1- 1)诞生以来,电子计算机的发展已经历了四代:
第一代 电子管计算机
第二代 晶体管计算机
第三代 集成电路计算机
第四代 大规模超大规模集成电路计算机
计算机总的发展方向可用“巨、微、网、智、多媒体”来概括。
图1-1世界上第一台电子计算机
三、计算机与现代社会
通信卫星、电视技术、程控电话、传真机、因特网等的广泛使用,改变了信息传播、交流的时空观,尤其是电子计算机的广泛应用对现代社会产生着越来越大的影响。
计算机的主要应用在以下几个方面。
1. 数值计算
在科学研究中,常会遇到许多计算量大、运算复杂、精度要求高的计算问题,这些都可以由计算机来完成。例如人造卫星、导弹的飞行轨道计算,气象预报中的温度、风速、气压等数值计算,建立数学模型、物理模型时的复杂计算,等等。
2. 自动控制
计算机可以根据人们设定的要求,自动完成某项任务。例如,企业利用计算机自动采集生产过程中的各种数据,同设定的生产要求比较后,能及时纠正偏差,自动控制生产过程。计算机自动控制已经广泛用于航空航天、工业、农业、交通等各个领域。
3. 辅助设计
在工程设计中,人们可以利用计算机软件绘制各种图纸,方便地进行放大、缩小和修改,例如城市建筑规划、室内装饰、产品设计、广告设计、服装设计和影视特技设计等等都广泛采用了计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)。
4. 办公自动化
计算机与网络通信已经成为现代办公不可缺少的工具。办公自动化(Office Automation,OA)是指在办公活动中利用计算机处理文件、管理事务,通过因特网收发电子邮件,利用数据库查找资料等等。
5. 辅助教学与网络学习
利用计算机处理文字、声音、图像的特点和智能化功能,帮助教师授课和辅导学生学习,这就是计算机辅助教学(Computer Assisted Instruction,CAI)。现在许多学校都用多媒体技术来开展辅助教学,以多媒体电脑为中心,连接多功能投影机、彩色电视机、微型摄像仪等设备,营造良好的教学环境,如图1-2所示,是多媒体教室。
图1—2多媒体教室
6. 远程教育
远程教育打破了传统观念,把教育送到人们面前,人们可以在家里通过计算机网络学习专业课程。
现代社会,人们的生活越来越离不开计算机,这方面的例子举不胜举。
1. 计算机断层扫描技术的应用
医院里常用计算机断层扫描技术(简称CT)对病人进行检查,如图1—3所示。通过断层扫描医生可以直接从屏幕观察到人体内部的器官立体图像,从而作出诊断。
图1—3 CT医疗检查
2. 电子打字排版
用电脑处理文字、图像,实现图文混排,如图1-4所示。出版社、报社用电脑来编辑、排版书报杂志,如今的报纸、图书都用电脑排版