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为什么计算机能思考?

发布时间:2019-07-12 18:39 来源:未知 编辑:admin

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  思考”是人的一种思维活动,它最能体现人的智慧。而计算机的“思考”,只是对人脑思考过程的一些模拟。人们进行有意识的思考,总要以一定的知识为依据

  电子计算机(lang-enComputer)是一种利用电子学原理根据一系列指令来对数据进行处理的机器。

  在现代,机械计算机的应用已经完全被电子计算机所取代-{简体:,因此电子计算机通常也直接简称为计算机;繁体:;。其所相关的技术研究叫计算机科学。而「计算机技术」指的是将计算机科学的成果应用于工程实践所派生的诸多技术性和经验性成果的总合。「计算机技术」与「计算机科学」是两个相关而又不同的概念,它们的不同在于前者偏重于实践而后者偏重于理论。

  至于由数据为核心的研究则称为信息技术。通常人们接触最多的是个人电脑(PC)。

  计算机种类繁多。实际来看,计算机总体上是处理信息的工具。根据图灵机理论,一部具有最基本功能的计算机,应当能够完成任何其它计算机能做的事情。因此,只要不考虑时间和存储因素,从个人数码助理(PDA)到超级计算机都应该可以完成同样的作业。即是说,即使是设计完全相同的计算机,只要经过相应改装,就应该可以被用于从公司薪金管理到无人驾驶飞船操控在内的各种任务。由于科技的飞速进步,下一代计算机总是在性能上能够显着地超过其前一代,这一现象有时被称作“摩尔定律”。

  计算机在组成上形式不一。早期计算机的体积足有一间房屋大小,而今天某些嵌入式计算机可能比一副扑克牌还小。当然,即使在今天,依然有大量体积庞大的巨型计算机为特别的科学计算或面向大型组织的事务处理需求服务。比较小的,为个人应用而设计的计算机称为微型计算机,简称微机。我们今天在日常使用“计算机”一词时通常也是指此。不过,现在计算机最为普遍的应用形式却是嵌入式的。嵌入式计算机通常相对简单,体积小,并被用来控制其它设备—无论是飞机,工业机器人还是数码相机。refMeuer, Hans; Strohmaier, Erich; Simon, Horst; Dongarra, Jack (2006-11-13). Architectures Share Over Time. TOP500. Retrieved on 2006-11-27. /ref

  上述对于电子计算机的定义包括了许多能计算或是只有有限功能的特定用途的设备。然而当说到现代的电子计算机,其最重要的特征是,只要给予正确的指示,任何一台电子计算机都可以模拟其他任何计算机的行为(只受限于电子计算机本身的存储容量和执行的速度)。据此,现代电子计算机相对于早期的电子计算机也被称为通用型电子计算机。

  历史main计算机历史 thumb 是电脑发展史上的一个里程碑]] 本来,计算机的英文原词“computer”是指从事数据计算的人。而他们往往都需要借助某些机械计算设备或模拟计算机。这些早期计算设备的祖先包括有算盘,以及可以追溯到公元前87年的被古希腊人用于计算行星移动的安提基特拉机器。随着中世纪末期欧洲数学与工程学的再次繁荣,1623年德国博学家Wilhelm Schickard率先研制出了欧洲第一台计算设备,这是一个能进行六位以内数加减法,并能通过铃声输出答案的“计算钟”。使用转动齿轮来进行操作。

  1642年法国数学家布莱士·帕斯卡在英国数学家William Oughtred所制作的“计算尺”的基础上,将其加以改进,使能进行八位计算。还卖出了许多制品,成为当时一种时髦的商品。

  1801年,法国人Joseph Marie Jacquard对织布机的设计进行改进,使用一系列打孔的纸卡片来作为编织复杂图案的程序。尽管这种被称作“Jacquard式织布机”的机器并不被认为是一台真正的计算机,但是其可编程性质使之被视为现代计算机发展过程中重要的一步。

  查尔斯·巴比奇(Charles Babbage)于1820年构想和设计了第一台完全可编程计算机。但由于技术条件、经费限制,以及无法忍耐对设计不停的修补,这台计算机在他有生之年始终未能问世。约到19世纪晚期,许多后来被证明对计算机科学有着重大意义的技术相继出现,包括打孔卡片以及真空管。德裔美籍统计学家Hermann Hollerith设计了一台制表用的机器,其中便应用打孔卡片来进行大规模自动数据处理。

  在20世纪前半叶,为了迎合科学计算的需要,许多专门用途的、复杂度不断增长的模拟计算机被研制出来。这些计算机都是用它们所针对的特定问题的机械或电子模型作为计算基础。20世纪三四十年代,计算机的性能逐渐强大并且通用性得到提升,现代计算机的关键特色被不断地加入进来。

  1937年,年仅21岁的麻省理工学院研究生克劳德·香农(Claude Shannon)发表了他的伟大论文《对继电器和开关电路中的符号分析》,文中首次提及数字电子技术的应用。他向人们展示了如何使用开关来实现逻辑和数学运算。此后,他通过研究万尼瓦尔·布什的微分模拟器进一步巩固了他的想法。这是一个标志着二进制电子电路设计和逻辑门应用开始的重要时刻,而作为这些关键思想诞生的先驱,应当包括:Almon Strowger,他为一个含有逻辑门电路的设备申请了专利;尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla),他早在1898年就曾申请含有逻辑门的电路设备;Lee De Forest,于1907年他用真空管代替了继电器。 right

  沿着这样一条上下求索的漫漫长途去定义所谓的“第一台电子计算机”可谓相当困难。1941年5月12日,德国工程师Konrad Zuse完成了他的图灵完全机电一体计算机“Z3”,这是第一台具有自动二进制数学计算特色以及可行的编程功能的计算机,但还不是“电子”计算机。此外,其他值得注意的成就主要有:1941年夏天诞生的阿塔纳索夫-贝瑞计算机是世界上第一台电子计算机,它使用了真空管计算器,二进制数值,可复用内存;在英国于1943年被展示的神秘的巨像计算机(Colossus computer),尽管编程能力极其有限,但是它使人们确信使用真空管既值得信赖,又能实现电气化的再编程;哈佛大学的马克一号;以及基于二进制的“埃尼阿克”(ENIAC,1944年),全称“电子数值积分计算器”,这是第一台通用意图的计算机,但由于其结构设计不够弹性化,导致对它的每一次再编程都意味着要重新连接电气物理线年代的第二次世界大战中,为训练轰炸机飞行员,美国海军曾向麻省理工学院探询,是否能够开发出一款可以控制飞行模拟器的计算机。军方当初的设想只是希望通过该计算机将飞行员模拟操作产生的数据实时反映到仪表盘上。与之前的模拟设备不同,军方要求该计算机应基于空气动力学设计,与实物无限接近,以便进行各种航空训练。于是麻省理工创造了旋风工程,其制造出了世界上第一台能够实时处理资料的「旋风电脑」,并发明了磁芯存储器。这为个人电脑的发展做出了历史性的贡献。

  开发埃尼阿克的小组针对其缺陷又进一步完善了设计,并最终呈现出今天我们所熟知的冯·诺伊曼结构(程序存储体系结构)。这个体系是当今所有计算机的基础。20世纪40年代中晚期,大批基于此一体系的计算机开始被研制,其中以英国最早。尽管第一台研制完成并投入运转的是“小规模实验机”(Small-Scale Experimental Machine,SSEM),但真正被开发出来的实用机很可能是EDSAC。

  在整个20世纪50年代,真空管计算机居于统治地位。1958年9月12日在后来英特尔的创始人、Robert Noyce的领导下,发明了集成电路。不久又推出了微处理器。1959年到1964年间设计的计算机一般被称为第二代计算机。

  到了60年代,晶体管计算机将其取而代之。晶体管体积更小,速度更快,价格更加低廉,性能更加可靠,这使得它们可以被商品化生产。1964年到1972年的计算机一般被称为第三代计算机。大量使用集成电路,典型的机型是IBM360系列。

  到了70年代,集成电路技术的引入极大地降低了计算机生产成本,计算机也从此开始走向千家万户。1972年以后的计算机习惯上被称为第四代计算机。基于大规模集成电路,及后来的超大规模集成电路。1972年4月1日INTEL推出8008微处理器。1976年,史蒂夫·乔布斯(Stephen Jobs)和斯蒂夫·沃兹尼亚克(Stephen Wozinak)创办苹果计算机公司。并推出其 Apple I 计算机。1977年5月Apple II 型计算机发布。1979年6月1日INTEL 发布了8位元的8088微处理器。

  1982年, 微电脑开始普及,大量进入学校和家庭。1982年1月Commodore 64计算机发布,价格595美元。1982年2月80286发布。时钟频率提高到20MHz,并增加了保护模式,可访问16M内存。支持1GB以上的虚拟内存。每秒执行270万条指令,集成了134000个晶体管。

  此后计算机的变化日新月异,1965年发表的摩尔定律不断被应证,预测在未来10—15年仍依然适用。[CEG]

  键盘滑鼠]] 尽管计算机技术自20世纪40年代第一台电子通用计算机诞生以来以来有了令人目眩的飞速发展,但是今天计算机仍然基本上采用的是存储程序结构,即冯·诺伊曼结构。这个结构实现了实用化的通用计算机。

  存储程序结构间将一台计算机描述成四个主要部分:算术逻辑单元(ALU),控制电路,存储器,以及输入输出设备(I/O)。这些部件通过一组一组的排线连接(特别地,当一组线被用于多种不同意图的数据传输时又被称为总线),并且由一个时钟来驱动(当然某些其他事件也可能驱动控制电路)。

  概念上讲,一部计算机的存储器可以被视为一组“细胞”单元。每一个“细胞”都有一个编号,称为地址;又都可以存储一个较小的定长信息。这个信息既可以是指令(告诉计算机去做什么),也可以是数据(指令的处理对象)。原则上,每一个“细胞”都是可以存储二者之任一的。

  输入输出系统是计算机从外部世界接收信息和向外部世界反馈运算结果的手段。对于一台标准的个人电脑,输入设备主要有键盘和鼠标,输出设备则是显示器、打印机以及其他许多后文将要讨论的可连接到计算机上的I/O设备。

  控制系统将以上计算机各部分联系起来。它的功能是从存储器和输入输出设备中读取指令和数据,对指令进行解码,并向ALU交付符合指令要求的正确输入,告知ALU对这些数据做哪些运算并将结果数据返回到何处。控制系统中一个重要组件就是一个用来保持跟踪当前指令所在地址的计数器。通常这个计数器随着指令的执行而累加,但有时如果指令指示进行跳转则不依此规则。

  20世纪80年代以来ALU和控制单元(二者合称中央处理器,即CPU)逐渐被整合到一块集成电路上,称作微处理器。这类计算机的工作模式十分直观:在一个时钟周期内,计算机先从存储器中获取指令和数据,然后执行指令,存储数据,再获取下一条指令。这个过程被反复执行,直至得到一个终止指令。

  由控制器解释,运算器执行的指令集是一个精心定义的数目十分有限的简单指令集合。一般可以分为四类:1)、数据移动(如:将一个数值从存储单元A拷贝到存储单元B)2)、数逻运算(如:计算存储单元A与存储单元B之和,结果返回存储单元C)3)、条件验证(如:如果存储单元A内数值为100,则下一条指令地址为存储单元F)4)、指令序列改易(如:下一条指令地址为存储单元F)

  指令如同数据一样在计算机内部是以二进制来表示的。比如说,10110000就是一条Intel x86系列微处理器的拷贝指令代码。某一个计算机所支持的指令集就是该计算机的机器语言。因此,使用流行的机器语言将会使既成软件在一台新计算机上运行得更加容易。所以对于那些机型商业化软件开发的人来说,它们通常只会关注一种或几种不同的机器语言。

  更加强大的小型计算机,大型计算机和服务器可能会与上述计算机有所不同。它们通常将任务分担给不同的CPU来执行。今天,微处理器和多核个人电脑也在朝这个方向发展史。

  计算机小型化以来,机械设备的控制也开始仰仗计算机的支持。其实,正是当年为了建造足够小的嵌入式计算机来控制阿波罗1号才刺激了集成电路技术的跃进。今天想要找一台不被计算机控制的有源机械设备要比找一台哪怕是部分计算机控制的设备要难得多。可能最着名的计算机控制设备要非机器人莫属,这些机器有着或多或少人类的外表和并具备人类行为的某一子集。在批量生产中,工业机器人已是寻常之物。不过,完全的拟人机器人还只是停留在科幻小说或实验室之中。

  机器人技术实质上是人工智能领域中的物理表达环节。所谓人工智能是一个定义模糊的概念但是可以肯定的是这门学科试图令计算机拥有目前它们还没有但作为人类却固有的能力。数年以来,不断有许多新方法被开发出来以允许计算机做那些之前被认为只有人才能做的事情。比如读书、下棋。然而,到目前为止,在研制具有人类的一般“整体性”智能的计算机方面,进展仍十分缓慢。

  网络、国际互联网20世纪50年代以来计算机开始用作协调来自不同地方之信息的工具,美国军方的贤者系统(SAGE)就是这方面第一个大规模系统。之后“军刀”等一系列特殊用途的商业系统也不断涌现出来。

  70年代后,美国各大院校的计算机工程师开始使用电信技术把他们的计算机连接起来。由于这方面的工作得到了ARPA的赞助,其计算机网络也就被称为ARPANET。此后,用于ARPA网的技术快速扩散和进化,这个网络也冲破大学和军队的范围最终形成了今天的国际互联网(Internet)。网络的出现导致了对计算机属性和边界的再定义。太阳微系统公司的John Gage 和 Bill Joy就指出:“网络即是计算机”。计算机操作系统和应用程序纷纷向能访问诸如网内其它计算机等网络资源的方向发展。最初这些网络设备仅限于为高端科学工作者所使用,但90年代后随着电子邮件和万维网(World Wide Web)技术的扩散,以及以太网和ADSL等网络连接技术的廉价化,互联网络已变得无所不在。今日入网的计算机总数,何以千万计;无线互联技术的普及,使得互联网在移动计算环境中亦如影随形。比如在笔记本计算机上广泛使用的Wi-Fi技术就是无线上网的代表性应用。

  下一代计算机自问世以来数字计算机在速度和能力上有了可观的提升,迄今仍有不少课题显得超出了当前计算机的能力所及。对于其中一部分课题,传统计算机是无论如何也不可能实现的,因为找到一个解决方法的时间还赶不上问题规模的扩展速度。因此,科学家开始将目光转向生物计算技术和量子理论来解决这一类问题。比如,人们计划用生物性的处理来解决特定问题(DNA计算)。由于细胞分裂的指数级增长方式,DNA计算系统很有可能具备解决同等规模问题的能力。当然,这样一个系统直接受限于可控制的DNA总量。

  量子计算机,顾名思义,利用了量子物理世界的超常特性。一旦能够造出量子计算机,那么它在速度上的提升将令一般计算机难以望其项背。当然,这种涉及密码学和量子物理模拟的下一代计算机还只是停留在构想阶段

  这3点里面。。计算机 通过完善的程序计算 可以 达到 部分的 逻辑思维(只限于 演绎逻辑推理)而不包含 归纳逻辑推理

  形象思维 计算机可以达到 但是 机器 并不包含 人类的感受能力。。所以 建立在 形象思维上面的 美学 是不具备的。。

  计算机通过各硬件配合人类设计的软件进行数据处理并实现特定功能。但它本身无法自觉思考。

http://article12.net/gerenjisuanji/652.html
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