计算机科学导论--第一章概述.ppt

南京航空航天大学 胡军 计算机科学导论-- 概述 胡 军 南京航空航天大学 hujun.nju@139.com 2010,10 1.1 计算机的历史 计算机的产生和发展经历了漫长的历史过程 广义的理解: 计算装置(设备)的发展 (中国古代 -- ) 狭义的理解: 现代电子计算机的发展 (1946年ENIAC -- ) 面对人类社会发展过程中出现的各种问题，人们经过持续不断的探索，发明了各种各样的“计算机”（计算装置） 推动了社会进步和历史发展; 也推动了计算机技术的发展; 1.1.1 计算机产生的史前史 算筹 起源于中国(又称为筹、策、算子等) “运筹帷幄之间，决胜千里之外” 祖冲之(429—500年)借助算筹作为计算工具计算出圆周率 算盘 （ Abacus ） 由古代“算筹”演变而来（ “中国计算机”） 算盘机（Abacus Machine） 机械计算机 1623年，契克卡德(Schickard,德国)为天文学家开普勒(Kepler)制作了一台机械计算机 ; 帕斯卡(Pascal: 1623-1662年,法国)则是被公认为是制造出机械计算机的第一人; 数学家莱布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz：1646—1716年,德国)将帕斯卡的“加法器”扩大为乘除运算 1700年左右，莱布尼茨从中国“易图”(八卦)里受到启发，系统提出了二进制的运算法则 提花机 西汉年间中国的纺织工匠已能熟练掌握提花机技术（人工方式） 大约在1801年，法国机械师约瑟夫?杰卡德(Joseph Jacquard)，完成了“自动提花编织机” 通过穿孔卡片来设定编织样式（算法） 差分机及分析机 1822年，查理斯?巴贝奇(Charles Babbage：1792—1871年，英国) 研制出第一台差分机；提出了类似现代计算机体系的逻辑结构，被公认为现代计算机设计的先驱； 分析机没能建成，但使用了穿孔纸片卡作为输入； 1843年，阿达?奥古斯塔 (Ada Augusta：1815—1852年,英国)为巴贝奇的差分机写了世界上第一个计算机程序 Ada已是美国军方软件系统中的标准程序设计语言 19世纪末，赫尔曼?霍列瑞斯(Herman Hollerith：1860—1929)受益于穿孔卡片记录信息的启发，首先用穿孔卡完成了第一次大规模数据处理（美国1890年人口普查） 1924年，IBM诞生，专门生产打孔机、制表机 布尔 (G.Boole：1815—1864年,英国数学家) 《逻辑的数学分析》 《思维规律的研究：逻辑与概率的数学理论基础》 建立了一门新的数学学科——布尔代数 1937年11月，斯蒂比兹(G. Stibitz)在ATT贝尔实验室开始运用继电器作为开关元件来建造电子机械的计算机。 香农(C. Shannon, 1916-2001年,美国数学家) 1938年，第一次在布尔代数和继电器开关电路之间架起了桥梁，以脉冲方式处理信息的继电器开关，从理论到技术彻底改变了数字电路的设计； 1948年，《通信的数学基础》；被誉为“信息论之父” 电磁式计算机 MarkⅠ(“自动序列受控计算机”) 发明者: 美国哈佛大学艾肯(H.Aiken)博士和IBM 大量使用电子控制的机械式继电器，计算机“史前史”里最后一台著名的计算机 由于电子技术的快速发展，刚造出来就过时了 1.1.2 计算机的产生 艾伦?图灵(Alan M. Turing：1912-1954年) 1936年，《论可计算数及其在判定问题中的应用》中，论述了一种通用计算器模型，被后人称为“图灵机”(Turing Machine：TM) 图灵-丘奇命题(Turing-Church Thesis) 算法的直觉概念 = 图灵机算法 1.1.2 计算机的产生（续） 图灵-丘奇命题的意义 人们以为，人的认知能力是无限的、没有根本性的限制； 任何一个精确表述的数学问题，总是可以判定它是对还是错，是有解还是无解。暂时没有解决，以后也一定会解决。 但图灵-丘奇命题指出： 有一些问题是根本就不存在算法的；（停机问题） 不可计算(不可判定)问题的存在,不仅是对计算机的限制，而且是对我们人类自己的限制——对人类认知的限制; 在数学和逻辑领域中，人的认知能力是有限度的. 1.1.2 计算机的产生（续） 1945年，图灵领导一批优秀的电子工程师，着手制造自动计算引擎(Automatic Computing Engineer——ACE)； 1950年，ACE样机公开表演，被称为世界上最快最强有力的电子计算机。 1.1.2 计算机的产生（续） 1946年2月，美国宾夕法尼亚大学成功研制出了ENIAC，这是世界上第一台数字电子计算机。 1.1.2 计算机的产生（续） ENIAC