第1章计算机发展简史000002.ppt
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1、第1章 计算机发展简史,需要是发明之母。 Necessity is the Mother of Invention. 计算工具及计算技术是随着人类实践的需求逐步发展起来的。,第1章 计算机发展简史,1.1 第一台电子数字计算机的诞生 1.2 计算机的发展 1.3 中国计算机发展简史 1.4 著名的计算机公司 1.5 著名的计算机科学家 1.6 计算机学术组织 1.7 计算机奖项 1.8 本章小结,1.1 第一台电子数字计算机的诞生,早期的计算工具 机械计算机 机电计算机 电子计算机,计算尺,手摇计算器,算筹,1.1.1 早期的计算工具,手指:人们习惯于十进制计数法与此有关。 结绳:事大,大结其
2、绳;事小,小结其绳。 结之多少,随物众寡。 算筹:祖冲之的圆周率就是借助算筹计算出来的。 运筹帷幄之中,决胜千里之外。 算盘:从唐朝一直延续到现在,仍有人在使用。,算筹,算盘,1.1.2 机械计算机,1621年,英国数学家奥垂德发明了圆形滑动计算尺。 1642年,法国科学家帕斯卡发明了齿轮式能实现加减法运算的计算器Pascaline。 1673年,德国数学家莱布尼茨建造了一台能进行加减乘除四则运算的机械式计算机。,帕斯卡计算器,莱布尼茨计算器,1.1.2 机械计算机,1777年,英国的查尔斯马洪发明了逻辑演示器 。 1822年,英国数学家巴贝奇研制成功差分机。 1833年,巴比奇设计出 了分析
3、机模型,这个模 型包括了现代计算机所 具有的5个基本组成部分。,1.1.3 机电计算机,1886年,美国统计学家霍勒瑞斯用电磁继电器代替一部分机械元件,制成了第一台机电穿孔卡系统制表机。 1941年,德国工程师朱斯研制成功全部采用继电器的计算机Z-3 ,这是世界上第一台完全由程序控制的机电计算机。 1944年,美国哈佛大学教授艾肯设计的机电计算机Mark-投入运行。,1.1.4 电子计算机,1937年,美国衣阿华州立学院的阿塔纳索夫教授就开始进行研制电子计算机的探索。第一台电子计算机ENIAC的设计者莫奇利曾经看过他的关于电子计算机设计的笔记本。 1946年2月15日 ,世界上第一台电子数字计
4、算机在美国宾夕法尼亚大学诞生。,1.1.4 电子计算机,1.1.4 电子计算机,ENIAC的基本情况 30多岁的莫奇利提出总体设计, 24岁的埃克特负责工程技术问题, 年轻的戈尔斯坦负责组织协调。 占地面积170平方米;用了大约18000只电子管,1500个继电器,70000只电阻,l8000只电容;耗资近49万美元;重30吨。 运算速度为每秒5000次加法。 耗电量惊人,功率为l50千瓦,常常因为电子管烧坏而需要停机检修。 存储容量小,至多只能存20个字长为l0位的十进制数。 与后来的存储程序型的计算机不同,它的程序是外插型的,使用很不方便。,1.2 计算机的发展,第一代计算机 第二代计算机
5、 第三代计算机 第四代计算机 第五代计算机 计算机的发展趋势 计算机的分类 计算机的特点 计算机的应用领域,1.2.1 第一代计算机,主要特点 用电子管代替机械齿轮和继电器作为基本元器件,运算速度一般为每秒几千次至几万次。 采用二进制形式,程序设计语言为机器语言。 程序可以存储,使用水银延迟线、静电存储管、磁鼓、磁芯等作为存储器。 输入输出装置主要用穿孔卡片,速度很慢。,1.2.1 第一代计算机,应用领域 主要用于科学计算。 代表机型 IBM公司的IBM 700系列。,1.2.2 第二代计算机,主要特点 用晶体管代替了电子管。 采用磁芯存储器作主存,采用磁盘与磁带作辅存。 出现了汇编语言和高级
6、语言;出现了监控程序。 作为现代计算机体系结构的许多新技术相继出现。 出现了超级计算机。,1.2.2 第二代计算机,应用领域 科学计算:数据量不大,运算强度大。 数据处理:数据量大,运算强度不大。 实时控制:及时性要求高。 代表机型 IBM 7000系列。,1.2.3 第三代计算机,主要特点 用集成电路取代了晶体管。 用半导体存储器淘汰了磁芯存储器。 走向了系列化、通用化和标准化。 操作系统有了很大发展。 出现了结构化、模块化程序设计方法。 出现了小型计算机。,1.2.3 第三代计算机,应用领域 应用领域进一步拓展。 代表机型 IBM 360系统。,1.2.4 第四代计算机,主要特点 用微处理
7、器或超大规模集成电路取代了普通集成电路。 存储容量进一步扩大。 输入采用了光学字符识别和条形码等技术。 高级程序设计语言得到广泛使用。 微型计算机进入了千家万户。 互联网广泛应用,形成所谓的地球村。 巨型计算机也得到快速发展。,1.2.4 第四代计算机,应用领域 几乎覆盖到人类生活的各个领域。 代表机型 IBM 4300系列、3080系列、3090系列等。,1.2.5 第五代计算机,研究目标 使计算机能够具有像人一样的思维、推理和判断能力,向智能化发展,实现接近人的思维方式。 研究成果 由于各种因素的制约,并没有完全实现预期的研究目标,所以目前的计算机仍属于第四代计算机。 但这一时期在智能计算
8、机领域完成了大量的基础性研究工作,促进了人工智能和机器人技术的发展。目前,日本、美国的机器人技术是世界上最先进的。,1.2.6 计算机的发展趋势,巨型化 功能特别强大,用于解决一些特别复杂的攻关难题,如国防安全、中长期天气预报、地质勘探等。 2008年6月,IBM研制出世界上最快的超级计算机Roadrunner,运算速度超过每秒1000万亿次浮点运算。全世界60亿人每天24小时、每周7天执行纯手工计算,需要46年时间才能完成Roadrunner一天的工作量。 Roadrunner占地540平方米、总重227吨、造价约1亿美元,主要用于美国核武器模拟及天文、能源、人类基因科学、气候变化等方面的研
9、究。,1.2.6 计算机的发展趋势,1.2.6 计算机的发展趋势,微型化 在保持计算机功能的前提下,使其体积越来越小。 台式机、笔记本、掌上电脑、嵌入式计算机就是微型化的体现。,1.2.6 计算机的发展趋势,网络化 实现网络化,才能真正做到资源共享,计算机才能发挥更大的作用,给人们的的日常生活带来更大的便利。 智能化 计算机处理过程化的计算工作及事务处理工作已经达到了相当高的水平,是人力望尘莫及的。 但在智能性工作方面,计算机还远远不如人脑。 如何让计算机具有人脑的智能,模拟人的推理、联想、思维等 功能,是一个重要发展方向。,1.2.7 计算机的分类,超级计算机 体积最大、速度最快、功能最强、
10、价格也最高。 主要为国家安全、空间技术、天气预报、石油勘探、生命科学等领域的高强度计算服务。 IBM 的Roadrunner、我国的曙光5000A都属于超级计算机。 大型计算机 高性能大容量的通用计算机,标准化的体系结构和批量生产。 在银行、税务、大型企业、大型工程设计等领域得到广泛应用。 IBM 360、IBM 4300和IBM 3090等是典型代表。,1.2.7 计算机的分类,小型计算机 介于微型计算机和大型计算机之间的一种计算机。 PDP系列、VAX-11系列等是代表。 逐步被高性能微机取代。 工作站 配备有大屏幕显示器、大容量存储器和图形加速卡的微型计算机。 逐步被高性能微机取代。,1
11、.2.7 计算机的分类,微型计算机 台式计算机和笔记本计算机 个人数字助理 单片机和嵌入式计算机 服务器 通过网络为客户端计算机提供各种服务的高性能计算机。 强调高速的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力。,1.2.8 计算机的特点,运算速度快 世界上最快计算机的运算速度已超过1000万亿次每秒。 我国研制的最快计算机的运算速度达到233万亿次每秒。 运算精度高 我国古代著名数学家祖冲之计算出圆周率的值在3.14159263.1415927之间,这是当时非常了不起的成就。 国外有位著名数学家整整花了15年的时间,才把圆周率的值计算到小数点后707位。 计算机用602个小时将圆周率
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