第0章 计算机文化与信息化社会

计算机应用教程(第3版)(WindowsXP环境)工学院计算机科学系制作总目录第0章计算机与信息化社会第1章计算机基础知识第2章中文操作系统WindowsXP第3章键盘击键技术和中英文键盘输入法第4章文字处理软件Word2002第5章电子表格软件Excel2002第6章多媒体应用基础第7章图像处理软件Photoshop6.0第8章演示文稿制作软件PowerPoint2002第9章网络基础知识第10章Internet的使用第11章网页制作第12章常用工具软件第0章计算机与信息化社会0.1电子计算机的发展、应用与展望0.2计算机文化与信息化社会（本章教学建议：学生自学）自学思考题1.电子计算机与传统计算工具的主要区别是什么？2.什么是计算机的主要应用领域？试分别举例说明。3.计算机的主要类型是哪一些？从1975年到现在的这些年中，PC发生了哪些巨大的变化？试用几句话概括这些变化的特点。4.“信息高速公路”的概念首先是由哪一国家提出来的？涉及到哪些主要领域？5.计算机文化知识为什么应该成为当代人们知识结构的重要组成部分？0.1电子计算机的发展、应用与展望0.1.1近代计算机的发展史人类在对大自然的适应、协调与共处的过程中，创造并逐步地发展了计算工具。我国的算盘，是人类制造出来的第一种计算工具。1642年法国物理学家帕斯卡发明了齿轮式加减法器。1673年德国数学家莱布尼兹在帕斯卡的基础上增加乘除法器，制成能进行四则运算的机械式计算器。附：本章具体内容英国数学家查尔斯·巴贝奇于1822年、1834年先后设计了差分机和分析机，企图以蒸汽机为动力来实现，虽受当时技术和工艺的限制而失败，但是分析机具有输入、处理、存储、输出及控制5个基本装置，成了以后电子计算机硬件系统组成的基本构架。1936年美国霍华德·艾肯提出用机电方法而不是纯机械方法来实现巴贝奇分析机的想法，并在1944年制造成功MarkⅠ计算机，使巴贝奇的梦想变成现实。所以国际计算机界称巴贝奇为“计算机之父”。0.1.2现代计算机的发展史现代计算机也称为电脑或电子计算机(computer，本书此后简称为计算机)，是指一种能存储程序和数据、自动执行程序、快速而高效地自动完成对各种数字化信息处理的电子设备。计算机能部分地代替人的脑力劳动；程序改变了，计算机的功能也随之改变，因此它又有很好的通用性。这些正是计算机区别于计算器(calculator)的地方。在计算机之前的计算器，虽然也能进行加减乘除等运算，但无存储程序或运算中间结果的能力，不能自动完成用户需要的数据处理工作。计算机孕育于英国、诞生于美国、遍布于全世界。计算机的特点是：运算速度快，计算精确度高，可靠性好，记忆和逻辑判断能力强，存储容量大而且不易损失，具有多媒体以及网络功能等。在现代计算机的发展中，最杰出的代表人物是英国的图灵(AlanMathisonTuring，1912年至1954年)和美籍匈牙利人冯·诺依曼(JohonVonNeumann，1903年至1957年)。图灵的主要贡献：一是建立了图灵机(Turingmachine，TM)的理论模型，对数字计算机的一般结构、可实现性和局限性产生了意义深远的影响；二是提出了定义机器智能的图灵测试(Turingtest)，奠定了“人工智能”的理论基础。为纪念图灵的理论成就，美国计算机协会(ACM)在1966年开始设立了奖励目前世界计算机学术界最高成就的图灵奖。冯·诺依曼是在纯粹数学、应用数学、量子物理学、逻辑学、气象学、军事学、计算机理论及应用、对策论和经济学诸领域都有重要建树和贡献的伟大学者。是他首先提出了在计算机内存储程序的概念，并使用单一处理部件来完成计算、存储及通信工作。有着“存储程序”的计算机成了现代计算机的重要标志。美国于1946年2月14日正式通过验收名为ENIAC(electronicnumericalintegratorandcalculator)的电子数值积分计算机宣告了人类第一台电子计算机的诞生。这台计算机需要功率150kw，用了18000多只电子管，10000多只电容器，70000只电阻，1500多个继电器，占地160平方米，重30吨。虽然它仍存在着不能存储程序、使用的是十进制数、且在机外用线路连接的方法来编排程序等严重缺陷，但是由于它使用了电子管和电子线路，大大地提高了运算速度，每秒可以完成加减运算5000次。这在当时来说已是件了不起的事情。所以ENIAC机的问世具有划时代的意义，它告诉我们计算机时代的到来。在其出现以后的半个多世纪里，计算机技术以惊人的速度发展。在人类的科技史上，没有任何一个学科可以与它的发展速度相比拟。人类第一台具有内部存储程序功能的计算机EDVAC(electroniceiscretevariableautomaticcomputer，电子离散变量自动计算机)是根据冯·诺依曼的构想制造成功的，并于1952年正式投入运行。EDVAC采用了二进制编码和存储器，其硬件系统由运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备5部分组成。EDVAC把指令存入计算机的存储器，省去了在机外编排程序的麻烦，保证了计算机能按事先存入的程序自动地进行运算。事实上，实现内存储程序式的世界第一台电子计算机是英国剑桥大学的威尔克斯(M.V.Wilkes)根据冯·诺依曼设计思想领导设计的EDSAC(electronicdelaystorageautomaticcaculator，电子延迟存储自动计算器)，于1949年5月制成并投入运行。冯·诺依曼提出的内存储程序的思想和规定的计算机硬件的基本结构，沿袭至今。程序内储工作原理也被称为冯·诺依曼原理。因此常把发展到今天的整个四代计算机习惯地统称为“冯氏计算机”或“冯·诺依曼式计算机”。电子计算机的发展，主要是根据计算机所采用的逻辑元件的发展分成4个阶段，习惯上称为四代(两代计算机之间时间上有重叠)。第一代：电子管计算机时代(从1946年到20世纪50年代末期)。采用电子管作为逻辑元件，软件方面确定了程序设计概念，出现了高级语言的雏形。特点是体积大、耗能高、速度慢(一般每秒数千次至数万次)、容量小、价格昂贵。主要用于军事和科学计算。第二代：晶体管计算机时代(从20世纪50年代中期到20世纪60年代末期)。采用晶体管为逻辑元件。软件方面出现了一系列高级程序设计语言，并提出了操作系统的概念。计算机设计出现了系列化的思想。应用范围也从军事与尖端技术方面延伸到气象、工程设计、数据处理以及其它科学研究领域。第三代：中、小规模集成电路计算机时代(从20世纪60年代中期到20世纪70年代初期)。采用中、小规模集成电路(IC)作为逻辑元件。软件方面出现了操作系统以及结构化、模块化程序设计方法。软硬件都向通用化、系列化、标准化的方向发展。第四代：大规模和超大规模集成电路计算机时代(从20世纪70年代初期至今)。采用VLSID(超大规模集成电路)和ULSID(极大规模集成电路)、中央处理器(CPU)高度集成化是这一代计算机的主要特征。1971年Intel公司制成了第一批微处理4004，这一芯片集成了2250个晶体管组成的电路，其功能相当于ENIAC，个人计算机(personalcomputer，PC)应运而生并迅猛地发展。而目前的“奔腾Pentium”芯片集成了7.2亿多个晶体管，Pentium4每秒可执行22亿条指令，PC的主存扩展到1GB以上，一张普通光盘的容量可达650MB,50倍速的光驱早已面市。伴随性能的不断提高，计算机体积大大缩小，价格不断下降，使得计算机普及到寻常百姓家成为可能。自1995年开始，计算机网络也涌进普通家庭。计算机网络日新月异的发展势头，至少将持续15到30年。新一代计算机与前一代相比，其体积更小，寿命更长，能耗、价格进一步下降，而速度和可靠性进一步提高，应用范围进一步扩大。总之，近10年来计算机出现了超乎人们预想的奇迹般的发展，特别是微型计算机(微机)以其排山倒海之势形成了当今科技发展的潮流。这些年来，多媒体、网络都如火如荼地发展着，所以今天把计算机的发展称为进入了网络、微机、多媒体的时代，或者简单地称为进入了计算机网络时代，似乎更合适一些。0.1.3现代计算机的分类在时间轴上，“分代”可以表示计算机的纵向发展，而“分类”可用来说明横向的发展。国内计算机界曾把计算机分为巨、大、中、小、微5类。目前国内、外多数书刊，也是国际上沿用的分类方法，是根据美国电气和电子工程师协会(IEEE)的一个委员会于1989年11月提出的标准来划分的，即把计算机划分为巨型机、小巨型机、大型主机、小型机、工作站和个人计算机等6类。(1)巨型机(supercomputer)也称为超级计算机，在所有计算机类型中其占地最大、价格最贵、功能最强、浮点运算速度最快(2000年6月已达12.3T，即每秒12.3万亿次。美正在开发1P，即每秒1000万亿次运算的计算机)。只有少数几个国家的少数几个公司(如美国的IBM公司、克雷公司)能够生产。目前多用于战略武器(如核武器和反导弹武器)的设计、空间技术、石油勘探、中长期大范围天气预报以及社会模拟等领域。其研制水平、生产能力及应用程度，已成为衡量一个国家经济实力与科技水平的重要标志。(2)小巨型机(minisupercomputer)这是小型超级计算机或称桌上型超级计算机，出现于20世纪80年代中期。该机的功能略低于巨型机，浮点运算速度达1G，即每秒10亿次，而价格只有巨型机的十分之一，可满足一些用户的需求。(3)大型主机(mainframe)或称大型计算机(覆盖国内常说的大、中型机)。特点是大型、通用，内存可达几个GB以上，整机处理速度高达300750MIPS，即每秒30亿次，具有很强的处理和管理能力。主要用于大银行、大公司、规模较大的高校和科研院所。在计算机向网络迈进的时代仍有其生存空间。(4)小型机(minicomputer或Minis)结构简单，可靠性高，成本较低，不需要经长期培训即可维护和使用，这对广大中、小用户具有更大的吸引力。(5)工作站(workstation)这是介于PC与小型机之间的一种高档微机，其运算速度比微机快，且有较强的联网功能。主要用于特殊的专业领域，例如图像处理、辅助设计等。它与网络系统中的“工作站”，虽然名称一样，但含义不同。网络上“工作站”这个词常用来泛指联网用户的结点，以区别于网络服务器，常常只是一般的PC。(6)个人计算机(personalcomputer,PC)平常说的微机指的就是PC。这是20世纪70年代出现的新机种，以其设计先进(总是率先采用高性能微处理器)、软件丰富、功能齐全、价格便宜等优势而拥有广大的用户，因而大大推动了计算机的普及应用。PC在销售台数与金额上都居各类计算机的榜首。PC的主流是IBM公司在1981年推出的PC系列及其众多的兼容机(IBM公司目前已淡出PC市场)。PC是无所不在，无所不用。除了台式的，还有膝上型、笔记本、掌手型、手表型等。从1999年到现在，以PentiumⅢ与Pentium4为代表的微型机，带有更强的多媒体效果和更贴近现实的体验。其主频为450MHz～2.2GHz。总的说来，微机技术发展得更加迅速，平均每两三个月就有新产品出现，平均每两年芯片集成度提高一倍，性能提高一倍，价格进一步下降。这就是说，微机将向着体积更小、重量更轻、携带更方便、运算速度更快、功能更强、更易用、价格更便宜的方向发展。0.1.4计算机的主要应用领域计算机已成为人们时刻不能离开的帮手。归结起来，其主要应用领域如下所示。(1)科学计算也称数值运算，是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所提出的复杂的数学问题。这是计算机最早最重要的应用领域。在整个计算机的应用中，其比重虽已不足10%，但其重要性依然存在。(2)事务数据处理也称信息处理。利用计算机对所获取的信息进行记录、整理、加工、存储和传输等。这是计算机应用最广泛的领域，包括管理信息系统(MIS)和办公自动化(OA)等。计算机机时的80％是从事于这样或那样的非数值数据处理。(3)计算机控制也称实时