電子計(jì)算技術(shù)（電子計(jì)算技術(shù)）

基本介紹

1．掌握計(jì)算機(jī)的基本理論、基本知識(shí)；

2．掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)的基本方法；

3．具有研究開發(fā)計(jì)算機(jī)軟、硬件的基本能力；

4．了解與計(jì)算機(jī)有關(guān)的法規(guī)；

5．了解計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)；

6．掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢的基本方法，具有獲取信息的能力。

電子報(bào)刊

《芝加哥先驅(qū)報(bào)》電子報(bào)只有4名工作人員。電子報(bào)刊將改變印刷版報(bào)刊面貌。電子報(bào)刊可提供當(dāng)天報(bào)刊的全部?jī)?nèi)容，還可以提供電腦游戲，報(bào)刊在過(guò)去曾發(fā)表的文章，各類廣告，讀者與新聞人物，以及讀者與讀者之間的對(duì)話等。美國(guó)大部分主要報(bào)刊正在嘗試電子報(bào)刊這一全新的辦報(bào)形式。日本電氣公司也研制成功了便攜式電子書籍放像機(jī)的樣機(jī)。電子書籍放像機(jī)是用黑白液晶屏幕顯示，有磁盤型和芯片卡型兩種。芯片卡式電子書籍放像機(jī)由于不使用驅(qū)動(dòng)器，其重量?jī)H230克，而磁盤式電子書籍放像機(jī)的重量則為650克。新興的電子報(bào)刊的發(fā)展前景是十分誘人的。

來(lái)源發(fā)現(xiàn)

1946年2月15日，在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算器ENIAC正式投入了運(yùn)行。在隆重的揭幕儀式上，ENIAC表演了它的〃絕招〃：在1秒鐘內(nèi)進(jìn)行5000次加法運(yùn)算；在1秒鐘內(nèi)進(jìn)行500次乘法運(yùn)算。這比當(dāng)時(shí)最快的電器計(jì)算器的運(yùn)算速度要抉1000多倍。全場(chǎng)起立歡呼，歡呼科學(xué)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的歷史發(fā)展時(shí)期。

然而，從技術(shù)上講，ENIAC尚未正式運(yùn)行也就幾乎過(guò)時(shí)了。因?yàn)樵谒竭\(yùn)行之前，一份新型電子計(jì)算器的設(shè)計(jì)報(bào)告，又在計(jì)算器發(fā)展史上樹起了一座新的里程碑！這份設(shè)計(jì)報(bào)告的起草人，就是20世紀(jì)天才的數(shù)學(xué)大師之一、美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮．諾伊曼。

1903年12月28日，馮．伊曼誕生于匈牙利的布達(dá)佩斯市。他從小就顯示驚人的數(shù)學(xué)天賦，相傳在6歲時(shí)就能心算8位數(shù)學(xué)除法，8歲時(shí)就掌握了微積分，12歲時(shí)竟讀懂了一部高深的數(shù)學(xué)著作《函數(shù)論》的大意！后來(lái)，馮．諾伊曼在〃匈牙利數(shù)學(xué)之父〃費(fèi)葉爾的指導(dǎo)下，接受了嚴(yán)格的訓(xùn)練。18歲時(shí)，他與指導(dǎo)老師合作，在國(guó)外的雜志上發(fā)表了第一篇數(shù)學(xué)論文。

1926年，馮．諾伊曼幾乎同時(shí)畢業(yè)于兩所大學(xué)：在蘇黎世高等技術(shù)學(xué)院獲得〃化學(xué)工程〃文憑；在布達(dá)佩斯大學(xué)獲得數(shù)學(xué)博士證書。

1930年，馮．諾伊曼到了美國(guó)，被聘為普林斯頓大學(xué)的訪問(wèn)教授。3年之后，年僅30歲的馮．諾伊曼與大科學(xué)家愛因斯坦一道，成為普林斯頓高級(jí)研究院的首批常任成員。

與馮．諾伊曼一起工作過(guò)的人，一致公認(rèn)他才智過(guò)人。他的老師、著名數(shù)學(xué)家波利亞說(shuō)：〃馮．諾伊曼是我唯一感到害怕的學(xué)生，如果我在講演中列出一道難題，那幺當(dāng)我講演結(jié)束時(shí)，他總會(huì)拿著一張潦草寫就的紙片說(shuō)已把難題解出來(lái)了?！ㄓ幸淮?，一個(gè)數(shù)學(xué)家對(duì)一個(gè)題的5種情況分別用手搖計(jì)算器算了一個(gè)通宵，第二天去請(qǐng)教馮．諾伊曼，結(jié)果他只用7分鐘就算出了全部的答案，接著，馮．諾伊曼思考了半個(gè)小時(shí)，又發(fā)現(xiàn)了一種更好的簡(jiǎn)捷算法。不過(guò)，馮．諾伊曼的妻子卻認(rèn)為他〃一點(diǎn)幾何頭腦也沒有〃。有一次，她讓馮．諾伊曼去取一杯水，馮．諾伊曼在這幢房子里生活了17年，竟弄不清杯子放在什幺地方，他轉(zhuǎn)了半天，又走回來(lái)問(wèn)妻子玻璃杯放在哪里……。對(duì)生活瑣事的心不在焉，從另一個(gè)側(cè)面反映了他對(duì)科學(xué)研究的專注。馮．諾伊曼研究問(wèn)題時(shí)精神高度集中，因而能敏銳地抓住問(wèn)題的本質(zhì)。

1940年以前，馮．諾伊曼對(duì)數(shù)學(xué)的頁(yè)獻(xiàn)集中在純粹數(shù)學(xué)方面。他曾研究〃算子環(huán)〃領(lǐng)域達(dá)20年之久，一直是這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)無(wú)可爭(zhēng)辯的世界權(quán)威；他的另一項(xiàng)輝煌的科學(xué)成就，是部分解決了希爾伯特第5問(wèn)題，為完全解決這著名數(shù)學(xué)難題作出了重大貢獻(xiàn)。

1940年，馮．諾伊曼積極投身于反法西斯戰(zhàn)爭(zhēng)的洪流，開始了由純粹數(shù)學(xué)家到杰出應(yīng)用數(shù)學(xué)家的轉(zhuǎn)變過(guò)程。在戰(zhàn)爭(zhēng)年代，他先后被聘為美國(guó)海軍兵工局等許多單位的顧問(wèn)，還直接參與了核武器的研制工作，為設(shè)計(jì)原子彈的最佳結(jié)構(gòu)提出了許多重要建議。

馮．諾伊曼有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，就是善于把人們認(rèn)為不能用數(shù)學(xué)處理的實(shí)際問(wèn)題加以公理化、系統(tǒng)化，將抽象的數(shù)學(xué)理論巧妙地應(yīng)用于實(shí)際生活領(lǐng)域。譬如一次幾十名商人參加的交易會(huì)，商人們都會(huì)謀求有利于自己的最優(yōu)策略，其數(shù)學(xué)復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了太陽(yáng)系行星的運(yùn)動(dòng)，馮．諾伊曼敢于知難而進(jìn)，用一系列的數(shù)學(xué)創(chuàng)造揭示這類現(xiàn)象的規(guī)律，從而奠定了對(duì)策論這門數(shù)學(xué)分支的基礎(chǔ)。

馮．諾伊曼對(duì)計(jì)算器科學(xué)的貢獻(xiàn)，尤其為人們所贊賞。有趣的是，將他引向這個(gè)領(lǐng)域卻純粹是一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)。

1944年夏天，馮．諾伊曼在一個(gè)火車站候車時(shí)，偶然遇見ENIAC研制小組的負(fù)責(zé)人之一、數(shù)學(xué)家格爾斯坦中尉。當(dāng)時(shí)，馮．諾伊曼正為原子彈實(shí)驗(yàn)中遇到的大量計(jì)算問(wèn)題而苦惱，譬如有關(guān)原子核裂變反應(yīng)過(guò)程問(wèn)題，需要進(jìn)行數(shù)十億次初等算術(shù)運(yùn)算，上百名女計(jì)算員用臺(tái)式計(jì)算日夜不停地工作，仍然不能按時(shí)完成任務(wù)。在與格爾斯坦中尉閑聊中馮．諾伊曼聽到了ENIAC正在研制的消息，立刻理解了這項(xiàng)工作的深遠(yuǎn)意義。不久，他就成了研制小組的?？停?duì)一些關(guān)鍵問(wèn)題的解決作出了貢獻(xiàn)。

那時(shí)候，ENIAC的研制工作已經(jīng)接近尾聲，馮．諾伊曼與大一起集中討論了ENIAC的不足處。1945年3月，他起草了一份〃離散變量自動(dòng)電子計(jì)算器〃的設(shè)計(jì)報(bào)告，對(duì)ENIAC作了兩項(xiàng)重大的改進(jìn)。

一項(xiàng)改進(jìn)是將10進(jìn)制改為2進(jìn)制，從而大大簡(jiǎn)化了計(jì)算器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)算過(guò)程；另一項(xiàng)改進(jìn)是將程序與數(shù)據(jù)一起存貯在計(jì)算器內(nèi)，使得電子計(jì)算器的全部運(yùn)算成為真正的自動(dòng)過(guò)程。

這份設(shè)計(jì)報(bào)告是計(jì)算器結(jié)構(gòu)思想一次最重要的改革，標(biāo)志著電子計(jì)算器時(shí)代的真正開始。連一向?qū)８憷碚摰钠樟炙诡D高級(jí)研究院，也破例批準(zhǔn)了馮．諾伊曼的研制工作。從此，他那嶄新的設(shè)計(jì)思想，深深地烙記在現(xiàn)代電子計(jì)算器的基本設(shè)計(jì)之中。西方科學(xué)家們對(duì)馮．諾伊曼的工作給予了極高的評(píng)價(jià)，尊他為〃電子計(jì)算器之父〃。

后來(lái)，馮．諾伊曼又進(jìn)一步研究了自動(dòng)機(jī)理論，他用驚人的毅力克服癌癥帶來(lái)的病痛，探索了計(jì)算器和人腦機(jī)制的類似現(xiàn)象。不幸的是，1957年2月8日，《計(jì)算器與人腦》的講搞尚未寫完，馮．諾伊曼便被骨癌奪去了生命。

馮．諾伊曼給世界留下了豐富的科學(xué)遺產(chǎn)。他是20世紀(jì)最多產(chǎn)的科學(xué)家之一，在理論物理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、氣象學(xué)等許多科學(xué)領(lǐng)域，也都留有他辛勤耕耘的足跡。例如他早年撰寫的《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》一書，首次將量子力學(xué)納入嚴(yán)格的數(shù)學(xué)系統(tǒng)，至今仍是理論物理學(xué)的經(jīng)典著作。專家們指出：〃如果按年代先后去探討馮．諾伊曼的個(gè)人志向和學(xué)術(shù)成就，那就等于探討了過(guò)去30年來(lái)科學(xué)發(fā)展史的概要?！?/p>

到1956年，全世界已經(jīng)生產(chǎn)了幾千臺(tái)大型電子計(jì)算機(jī)，其中有的運(yùn)算速度已經(jīng)高達(dá)每秒幾萬(wàn)次。這些電子計(jì)算器都以真空管為主要組件，所以叫真空管計(jì)算器。利用這一代電子計(jì)算器，人們將人造衛(wèi)星送上了天。這是第一代電子計(jì)算器。

第二代電子計(jì)算器是晶體管計(jì)算器。1956年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室用晶體管代替真空管，制成了世界上第一臺(tái)全晶體管管計(jì)算器Lepreachaun。它使計(jì)算器的體積、重量、耗電都大為減少。至60年代，世界上已產(chǎn)了3萬(wàn)多臺(tái)晶體管計(jì)算器，運(yùn)算速度達(dá)到了每秒300萬(wàn)次。

第三代電子計(jì)算器是中小規(guī)模集成電路計(jì)算器。1962年，美國(guó)得克薩斯公司與美國(guó)空軍合作，以集成電路為計(jì)算器的基本電子組件，制成了一臺(tái)實(shí)驗(yàn)性的樣機(jī)。在這時(shí)期，計(jì)算器的體積、功耗都進(jìn)一步減少，可靠性卻大為提高，運(yùn)算速度達(dá)到了每秒4000萬(wàn)次。

第四代電子計(jì)算器是大規(guī)模集成電路計(jì)算器。一般認(rèn)為這是1970年開始的事?，F(xiàn)在，巨型機(jī)的運(yùn)算速度已達(dá)到每秒幾億次，在科學(xué)研究和經(jīng)濟(jì)管理中起著不可替代的作用；而微型機(jī)則使計(jì)算器的體積與成本大幅度減少，并滲透到工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)角落。今天，要制造一臺(tái)具有ENIAC同樣功能的計(jì)算器，體積只要有它的百萬(wàn)分之一也就足夠了。

第五代電子計(jì)算器的研制工作已經(jīng)開展多年了，無(wú)論是〃夢(mèng)幻式〃的超導(dǎo)計(jì)算器，還是光計(jì)算器、生物計(jì)算器、人工智能放大器，都已取得了一定的進(jìn)展。這一代計(jì)算機(jī)的速度將達(dá)到每秒萬(wàn)億次，能在更大程度上仿真人的智能，并在某些方面超過(guò)人的智能。

數(shù)學(xué)家把聰明給了電子計(jì)算器，電子計(jì)算器將使數(shù)學(xué)家變得更加聰明。而且電子計(jì)算器不僅是一種工具，它與其它的工具都不相同：電子計(jì)算器是人腦的一個(gè)側(cè)面的延伸。因?yàn)殡娮佑?jì)算器不僅具有非凡的計(jì)算能力，速度之快令人望塵莫及，而且還能夠仿真人的某些思維功能，按照一定的規(guī)則進(jìn)行邏輯判和邏輯推理，代替人的部分腦力勞動(dòng)。1976年，數(shù)學(xué)家憑借電子計(jì)算器去證明四色定理，〃依靠機(jī)器完成了人沒有能夠完成的事情〃，轟動(dòng)了整個(gè)國(guó)際數(shù)學(xué)界。

電子計(jì)算器把人的思維更加有效地引向未知領(lǐng)域。僅僅從這個(gè)角度，也不難認(rèn)識(shí)到電子計(jì)算器是一項(xiàng)多么偉大的科學(xué)發(fā)明了。