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第一讲 计算机发展简史本讲稿第一页，共五十一页第一讲第一讲计算机发展简史计算机发展简史一、电子计算机的定义二、计算机发展简史三、计算机的主要应用领域四、计算机系统的主要技术指标五、未来计算机的发展趋势本讲稿第二页，共五十一页 电子计算机是一种能够电子计算机是一种能够高速计算高速计算、具有内部具有内部存储能力存储能力，由，由程序控制程序控制其操作其操作过程的电子设备。过程的电子设备。本讲稿第三页，共五十一页特点：特点：uu速度快速度快 u u精度高精度高 u u具有记忆和逻辑判断能力具有记忆和逻辑判断能力 u u具有存储和自动执行程序的能力具有存储和自动执行程序的能力 u u通用性强通用性强本讲稿第四页，共五十一页分类分类 ：电子计算机根据运算速度、存储电子计算机根据运算速度、存储能力、功能强弱、配套设备与软件系能力、功能强弱、配套设备与软件系统的丰富程度等因素可划分为巨型机、统的丰富程度等因素可划分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、大型机、中型机、小型机、微型机、服务器和工作站。服务器和工作站。本讲稿第五页，共五十一页国内研制的国内研制的“神威神威”巨型机，共耗资巨型机，共耗资1亿人民币建成。亿人民币建成。本讲稿第六页，共五十一页NEC的小型机的小型机本讲稿第七页，共五十一页康柏的服务器康柏的服务器本讲稿第八页，共五十一页DELL的工作站的工作站本讲稿第九页，共五十一页Altair 8800(1975)Apple 1联想天麒电脑联想笔记本本讲稿第十页，共五十一页一、机械式计算器时代一、机械式计算器时代最早的机械式计算器-算盘石器时代结绳记事本讲稿第十一页，共五十一页 1642年法国数学家Pascal 在计算尺基础上发明了的机械式计算器。本讲稿第十二页，共五十一页 1823年英国人Charles Babbage设计了差分机和分析机，提出了利用卡片输入程序和数据的设计。分析机(analytial engine)1842年Augusta Ada Byron翻译了分析机的使用，成为世界上第一个程序员本讲稿第十三页，共五十一页二、电子计算器时代 1906年美国人Lee De Forest发明了电子管。这为电子计算机的发展奠定了基础。本讲稿第十四页，共五十一页第一台通用可编程计算机-ENIAC 第一个通用可编程电子计算机于1946年于宾夕法尼亚大学开发成功,这一计算机叫做ENIAC(Electronics Numerical Integrator and Calculator)本讲稿第十五页，共五十一页 计算机必须有存存储储器器、控控制制器器、运运算算器器和输输入入输输出出设备这种思想是由冯诺依曼(John Von Neumann)等人于1946年提出，因此称为冯诺依曼型计算机或存储程序式计算机。冯诺依曼的设计思想被誉为计算机发展史上的里程碑。冯诺依曼1903年生于匈牙利，是一位数学家、计算物理学家和计算机科学家。1930年到美国，1957年去世。冯诺依曼本讲稿第十六页，共五十一页 计算机科学界最重要的人物是图灵(Alan Mathison Turing)。他是英国人，世界著名的科学家，1912年出生，1954年去世，年仅42岁。The whole thinking process is stillrather mysterious to us,but I believethat a thinking machine will help usgreatly in finding out how wethink ourselves.Alan Turing,May 1951 本讲稿第十七页，共五十一页 1936年，图灵发表了著名的论文论可计算数及其在密码问题的应用，首次提出逻辑机的通用模型图灵机的概念，为可计算性理论奠定了基础。1945年，图灵以极大的热情投入电子计算机的设计工作。他起草了关于自动计算机器ACE(Automatic Computing Engine)的报告，描述了存储程序概念在计算机中的应用，阐明了用子程序实现某些运算而程序员不必知道机器细节的情况，这就预言了以后对高级语言的开发。本讲稿第十八页，共五十一页图灵在曼彻斯特(1951)鉴于他在计算机理论方面的创造性的奠基工作，而被称为计算机科学之父计算机科学之父。为纪念图灵对计算机科学做出的奠基性的贡献，ACM(美国计算机协会)专门设立了图灵奖，并于1966年开始颁发。图灵奖是计算机界的最高奖。本讲稿第十九页，共五十一页第一代计算机(19461957)电子管计算机时代 IBM 701计算机(50年代初设计制造)中用来存储二进制信息的电子管特点:运算速度仅为每秒数千到几万次；仅支持机器语言和汇编语言。本讲稿第二十页，共五十一页第二代计算机(19581964)晶体管计算机时代特点:运算速度提高到每秒几万次到几十万次;产生了高级语言和编译系统,操作系统得到快速发展。本讲稿第二十一页，共五十一页第三代计算机(19651971)集成电路时代1958年,第一片集成电路问世特点:运算速度达每秒几十万次到几百万次；出现了微程序、多道程序及并行处理等新技术；操作系统趋于成熟。本讲稿第二十二页，共五十一页 1971年,第一个微处理器Intel4004出现(这是当时在Electronic News上的广告)第四代计算机(19721990)大规模集成电路时代特点:广泛采用大规模和超大规模集成电路；出现了软件工程的标准化；微型计算机发展迅速。本讲稿第二十三页，共五十一页第五代计算机(1991今)超大规模集成电路时代特点:超大规模集成电路计算机（1991至），使用高 密度高速度芯片，出现了因特网，发 展了Java语 言，分布式操作系统，万维网。本讲稿第二十四页，共五十一页一、巨型化 研制巨型机是现代科学技术、尤其是国防尖端技术发展的需要。巨型机的研制水平、生产能力及其应用程度已成为衡量一个国家经济实力和科技水平的重要标志。本讲稿第二十五页，共五十一页二、微型化计算机微型化是因大规模集成电路的出现而发展最迅速的的技术之一。由于微型机可以渗透到仪表、家电、导弹头等这些中小型机难以进入的领域，其发展十分迅速。本讲稿第二十六页，共五十一页三、网络化计算机网络就是将分散的多台计算机用通讯线路连接起来,形成一个有机的网络系统，实现网上的计算机之间互相通讯、共享系统资源，从而提高计算机系统资源的综合利用率。本讲稿第二十七页，共五十一页四、智能化智能化就是使计算机具有人工智能，即研究如何用计算机来“模仿”人的智能，让计算机具有“推理”和“学习”的功能。本讲稿第二十八页，共五十一页 1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。在4.2mmX3.2mm的硅片上集成了2250个晶体管，构成了CPU，再加上一片RAM、一片ROM和一片寄存器，构成了Intel4004微处理器。本讲稿第二十九页，共五十一页第一代（19741977年）以8位微处理Intel8008、ZilogZ80、Motorola 6502为代表的微型计算机。1972 1972年年年年4 4月，霍夫等人开发出第一个月，霍夫等人开发出第一个月，霍夫等人开发出第一个月，霍夫等人开发出第一个8 8位微处理器位微处理器位微处理器位微处理器Intel 8008Intel 8008。7373年年年年8 8月月月月80808080处处处处理器问世理器问世理器问世理器问世本讲稿第三十页，共五十一页 1975年第一台微型计算机 Altair 8800 1976年3月，微型计算机Apple I问世本讲稿第三十一页，共五十一页第二代（19781981年）以16位微处理Intel8086、8088、80286为代表的微型计算机。IBM PC微型计算机。1981年IBM公司在纽约宣布第一台IBM PC诞生-80286微机80286芯片本讲稿第三十二页，共五十一页 第三代（19851988年）以32位微处理Intel 80386、80486、为代表的微型计算机。8038680386芯片芯片芯片芯片本讲稿第三十三页，共五十一页第四代（1989现在）以32位微处理（586）、Pentium、Pentium为代表的奔腾计算机。Intel于1993年3月推出奔腾（Pentium）处理器本讲稿第三十四页，共五十一页1、科学计算、科学计算 也称数值计算，是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所提出的复杂的数学问题。本讲稿第三十五页，共五十一页2、数据处理、数据处理 也称信息据处理，计算机可以在短时间内对大量数据及各种各样的数据进行处理，以满足信息时代的要求。大 学生活本讲稿第三十六页，共五十一页3、自动控制、自动控制 自动控制是指在工业生产过程中，对控制对象进行自动控制和自动调节的控制方式，又叫过程控制。本讲稿第三十七页，共五十一页4、计算机辅助设计计算机辅助设计 利用计算机来辅助人们设计和制造产品。本讲稿第三十八页，共五十一页本讲稿第三十九页，共五十一页5、计算机网络计算机网络 将在不同地理位置上的计算机或终端连接起来，实现计算机资源共享和通信。本讲稿第四十页，共五十一页6、娱乐娱乐 可以用微型计算机进行各种娱乐活动。如游戏、听音乐、看电影、新闻等。本讲稿第四十一页，共五十一页1.字长2.运算速度3.内存容量4.主频5.外设配置本讲稿第四十二页，共五十一页 指计算机一次能直接处理的二进制数据的位数。如一台Pentium的CPU字长为32位，表示其一次能处理的最大二进制数为232。字长的位数越多，计算机的运算能力越强，精度越高。1、字长字长本讲稿第四十三页，共五十一页2运算速度运算速度 运算速度是指计算机每秒钟内执行指令的数目，单位用MIPS(Million of Instructions Per Second，百万条指令秒)表示。目前微机的运算速度已达到几千万次加减法指令/每秒。巨型机目前可达到12.5万亿次加减法指令/秒。本讲稿第四十四页，共五十一页3内存容量内存容量 主存储器简称内存。内存越大，则运算或处理信息的速度更快和容量更多。但内存容量越大，机器价格也越高。存储容量一般KB、MB和GB为单位，B（Byte）为字节，8位(bit)二进制数为一个字节，1B=8bit 1KB1024B 1MBl024KB 1GB1024MB。本讲稿第四十五页，共五十一页4主频主频 主频是指CPU的时钟频率，即CPU在单位时间（秒）内平均“操作”的次数。例如，Pentium 的主频有500、733，赛扬400A等。主频的单位是兆赫兹(MHz)。目前微型计算机的主频都在800MHz1GHz以上。提高CPU的主频也是提高计算机性能的有效手段。本讲稿第四十六页，共五十一页5外设配置外设配置 外设是指计算机的输入输出设备以及外存储器，如硬盘、键盘、显示器与显示卡、音箱、声卡、打印机、磁盘驱动器、鼠标等。硬盘硬盘早期鼠标早期鼠标光驱光驱本讲稿第四十七页，共五十一页五、未来计算机的发展趋势 有可能引发计算机革命的新技术至少有三种：1.光子计算机 2.生物计算机 3.量子计算机 本讲稿第四十八页，共五十一页1.1.光子计算机光子计算机 在光子计算技术中，光能够像电一样传送信息，甚至传送效果更好。优点：光传输速度快，光器件能耗低。预计，光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快1000。难点：光学晶体管的制造技术还不成熟。本讲稿第四十九页，共五十一页2.生物计算机 自本世纪70 年代以来，人们开始研究生物计算机（也叫分子计算机），研究了解并操纵制造大脑的基因学机制。3.量子计算机 潜在的运算速度是无止境的。本讲稿第五十页，共五十一页Thanks！本讲稿第五十一页，共五十一页