第三章计算机及其教育应用辅导一、计算机的诞生和发展1．计算机的诞生1945年底，世界上第一台使用电子管制造的电子数字计算机在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院研制成功，并在1946年2月15日举行了计算机的正式揭幕典礼。这台电子计算机总共用了18800个电子管，耗电140千瓦，占地150平方米，重达30吨，每秒钟可进行5000次加法运算。电子计算机的诞生是人类最伟大的发明之一。2．计算机的发展按照组成计算机的元器件的技术发展水平作为分类的依据，计算机技术的发展已经走过了4代。1.第一代计算机第一代计算机是电子管计算机（1945~1954年）。主要特点是：基本逻辑部件采用电子管；主存储器采用汞延迟线或磁鼓；外存储器采用磁鼓和磁带；计算机总体结构以运算器为中心；软件采用机器语言。1946年，冯·诺依曼和戈德斯坦发明了所谓的流程图，成为最早的程序语言。在第一代计算机时期，计算机操作者除要懂得基本的流程图外，还要熟练而无差错地掌握机器语言。2.第二代计算机第二代计算机是晶体管计算机（1955~1964年）。主要特点是：基本逻辑元件采用晶体管分立元件，运算速度有了很大提高，每秒可达数百万次；软件有了很大发展，发明了多种计算机高级语言和编译程序；应用以数据处理为主。1956年克雷（S.Cray）研制成功第一台晶体管计算机-1605计算机，标志着电子计算机的发展正式进入了第二代。1957年，IBM创造了公式语言FORTRAN；1959年，美国数据系统语言委员会发明了商用语言COBOL；1960年，美国计算机学会和德国应用数学协会又共同研制了算法语言ALGOL；1964年，达特茅斯(Dartmouth)大学的凯梅尼(J.Kemeny)和克兹(T.Kurtz)提出BASIC语言，等等。随着计算机高级语言的推广，计算机的应用范围扩大到工业、商业、交通、通讯、政府和医疗等多个领域，从单纯的科学数值计算扩展为商业数据处理的应用。3.第三代计算机第三代计算机是集成电路计算机（1965~1974年）。主要特点是采用中、小规模集成电路，计算速度达数千万次，体积减小、可靠性提高、价格下降、应用领域扩大，大型和小型的计算机都到迅速发展；软件设计进一步成熟，有操作系统、编译系统等的软件。1964年，IBM公司研制成功360系列的混合固体逻辑集成电路计算机。这一成就标志着采用集成电路的第三代计算机的诞生。4.第四代计算机第四代计算机是大规模集成电路计算机。主要特点是：采用大规模集成电路，内存储器普遍采用半导体存储器，并有虚拟存储的能力；硬件和软件技术趋于完善；运算速度每秒达到数百亿次以上；在技术上继续向巨型化和微型化两个方向发展。计算机应用的主流从初期的数值运算演变到信息处理上来，数值计算只占10%，过程控制占5%，而信息处理占80%。1971年英特尔公司(Intel)发明的微处理器4004和德克萨斯仪器公司(TI)生产的超级计算机“高级科学计算机”标志着计算机的发展进入了第四代，具有通用、灵活和个性化的特点，拓展了计算机应用领域和发展范围，并在全世界普及。5.第五代计算机的展望第五代计算机属于正在发展和尚未完全定型的一代计算机。一些专业人士认为：它将采用生物技术、纳米技术和量子技术，是一种更为智能化的、多功能化的、具有能量、信息处理能力和使用特殊材料制成的先进计算机。二、计算机文化1．计算机文化的概念广义上，计算机文化是对计算机在人类文化领域中反映出的种种现象的概括和计算机在科学技术、经济生产、社会文明、以及人类未来发展中的深刻影响和重要地位的表述。狭义上，它属于在计算机学科教育知识领域，指普及性的计算机知识和技能，具有全民素质教育的内容特征。计算机文化概念的初期形成是在1981年召开的第三次世界计算机教育会议上。计算机文化的教育是一种素质教育。计算机文化都将以作为一种文化的内涵而存在，作为对人们的素质要求，为所有的教师、每一位知识分子、乃至社会公民所必须具备的。2．计算机文化的时代特征计算机技术是产生信息革命、信息社会的物质基础之一；同时，信息革命的兴起，信息社会的到来，也为信息技术提供了更为广阔的发展前景，充实了计算机文化的客观依据，带来了新的机遇，推动计算机文化事业蓬勃兴起。一般认为，人类在征服、改造和适应自然的漫长岁月中，经历了三个重要的发展阶段，或者说经历了三次发展的浪潮。第一阶段是工具使用阶段，以发展生产工具为主要代表，象石器、青铜器、铁器等不同物质材料工具的开发、应用。第二阶段是工业革命阶段，这一阶段从新动力机器、能源的发明和投入工业生产为起始，以分别代表这第一、二次科学技术革命的蒸汽机、电力以及原子能等新能源的发现和应用为主要特征，以开发能源和发展、使用动力机械替代人类的体力劳动为主要代表。第三发展阶段称为信息革命阶段。它以通信