教科版必修一数据与计算11 计算工具的发展.docx

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1、计算工具的发展人类不断寻求计算效能提高的技术，计算效能的提高和计算工具的进步是息息相关的。从古老的“结绳记事”，到算盘、计算尺、差分机，直到1946年第一台电子计算机诞生，计算工具经历了从简单到复杂、从低级到高级、从手动到自动的发展过程。手动计算工具早在公元前5世纪，中国人已经开始用算筹作为计算工具，一直延续了二千年。15世纪，人们发明了算盘，算盘取代了算筹被广泛应用。算盘上的算珠可以表示和存储数，所有的操作都要靠人的大脑和手完成，算盘被认为是一种辅助性的手动计算工具。123456789纵式IIITHIHI横式-1ami,算筹机械式计算工具1642年，法国数学家帕斯卡(BIaiSePasca1

2、)发明了帕斯卡加法器，首次确立了计算机器的概念。如图1.2.8所示，该机器用齿轮来表示和存储十进制各数位上的数字，可自动执行一些计算规则。帕斯卡从加法器的成功中得出结论：人的某些思维过程与机械过程没有差别，因此可以设想用机械来模拟人的思维活动。德国数学家莱布尼茨(G.W.1eibnitz)把这种机器的功能扩大为乘除运算,研制了一台能进行四则运算的机械式计算器，这台机器在进行乘法运算时采用的方法，后来演化为二进制，被现代计算机采用。帕斯卡加法器差分机Mark-I1832年，英国数学家查尔斯巴贝奇(Char1esBabbage)研制出具有存储器、运算器、控制器的差分机，这是最早采用寄存器来存储数据

3、的计算工具，体现了早期程序设计思想的萌芽，使计算工具从手动机械跃入自动机械的时代。机电式计算机1936年，美国哈佛大学应用数学教授霍华德艾肯(HowardAiken)受到巴贝奇和爱达的启迪，提出用机电的方法，而不是纯机械的方法来实现巴贝奇的分析机。在IBM公司的资助下，1944年研制成功了机电式计算机Mark-Io事实上，电子计算机和机电式计算机的研制几乎是同时开始的。电子计算机ENIAC1946年，标志人类计算工具历史性变革的第一台电子计算机ENIAC宣告竣工。它最大特点就是采用电子器件代替机械齿轮或电动机械来执行算术运算、逻辑运算和存储信息，因此,同以往的计算机相比，ENIAC最突出的优点就是高速度。数学教授冯诺依曼(VonNeumann)确立了现代计算机的基本结构，提出计算机应具有五个基本组成成分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，描述了这五大部分的功能和相互关系，并提出“采用二进制”和“存储程序”这两个重要的基本思想。迄今为止，大部分计算机仍基本上遵循冯诺依曼结构。