计算机历史与文化

一、计算机发展史简述

计算机发展史也是人类计算的发展史，从手动式→机械式→机电式→电子式，人类计算的发展从低级到高级，从非自动到全自动经历了巨大的变化，深刻的改变了人类的生活，且计算机的发展速度也越来越快。

（1）手动式计算工具：结绳记事→算筹→算盘，我国最先创造和使用了算筹和算盘的计算工具，其中算筹是最原始的计算工具，算盘能够进行基本的算术运算，是公认的最早使用的计算工具。

（2）机械式计算机：帕斯卡加法器→莱布尼茨四则运算器→可编程织布机→巴贝奇分析机。
- 帕斯卡加法器是1642年法国数学家布莱士·帕斯卡发明，是人类历史上第一台计算机。
- 莱布尼茨四则运算器是1673年德国数学家莱布尼茨发明，能够进行四则运算。
- 可编程织布机是1804年法国机械师约瑟夫·雅卡尔发明，这虽然不是计算工具，但第一次使用穿孔卡片输入方式，直到20世纪70年代这种方式还在被普遍使用。
- 巴贝奇分析机是1832年查尔斯·巴贝奇研究设计。其采用了三个具有现代意义的装置：存储装置、运算装置、控制装置，限于当时的客观现实，机械加工技术太低，还不能实现巴贝奇的设想。
（3）机电式计算机：霍勒瑞斯制表机→Mark-Ⅰ
- 霍勒瑞斯制表机是1886年美国统计学家赫尔曼·霍勒瑞斯借鉴雅卡尔织布机穿孔卡带原理设计的，这台机器参与美国1890年人口普查，使原本10年的统计工作仅用1年零7个月就完成了，是人类历史上第一次用计算机大规模的处理数据。
- Mark-Ⅰ是1944年美国哈佛大学应用数学教授霍华德·艾肯在IBM的资助下研制成功的机电式计算机，其使用了继电器。
（4）电子式计算机：
- 大家公认的第一台电子计算机是1946年2月由宾夕法尼亚大学研制成功的ENIAC（艾尼亚克），即电子数字积分计算机，它预示科学家将从奴隶般的计算中解脱出来。
- 冯·诺依曼结构，1945年6月，冯·诺伊曼提出计算机应有五个基本组成部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，描述了五大部分的功能和相互关系，并提出电脑应采用“二进制”和“存储程序”的重要思想。迄今为止，大部分计算机仍基本上遵循冯·诺伊曼结构。
新型计算机
- 能识别自然语言的计算机、高速超导计算机、激光计算机、DNA计算机、量子计算机
计算机的应用
- 科学计算（数值计算）、数据处理（非数值计算或事物处理）、过程控制（实时控制）、辅助系统（CAD,CAM,CAI,CAQ等）
计算思维
- 2006年周以真教授首次系统提出计算思维。
- 计算思维的本质是抽象和自动化。
  - 计算思维的抽象不同于数学和物理学科，它是更复杂的符号化过程，需要将问题中的数据描述成计算机能够理解的内容，即抽象成计算机的数据结构。
  - 计算思维的自动化就是让计算机自动执行抽象得到的算法，对抽象的数据结构进行处理，从而得到问题的结果。
- 运用计算思维求解问题的步骤：分析和抽象→确定数据结构→设计算法→编程和调试→得到结果。