最新计算机发展历史课件.ppt

计算机发展简史21.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史ENIACENIAC（Electronic Numerical Integrator And CalculatorElectronic Numerical Integrator And Calculator）：）：19461946年年2 2月月1414日，诞生在美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场日，诞生在美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场31.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.1 1.4.1 电子管计算机电子管计算机电子管计算机电子管计算机1.1.第一台电子计算机的诞生第一台电子计算机的诞生第一台电子计算机的诞生第一台电子计算机的诞生ENIAC的指标：的指标：l 每秒每秒5000次加法次加法l 17468个电子管个电子管l 7200个二极管、个二极管、70000个电阻器、个电阻器、10000个个电容器、电容器、6000个继电器个继电器l 占地占地170平方米平方米l 总重量总重量30吨吨l 耗电耗电174KWENIACENIAC两位设计者两位设计者莫契利和埃克特莫契利和埃克特ENIACENIAC博物馆中的部分器件博物馆中的部分器件41.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.1 1.4.1 电子管计算机电子管计算机电子管计算机电子管计算机2.2.电子管计算机时代：电子管计算机时代：电子管计算机时代：电子管计算机时代：19461946年年年年2020世纪世纪世纪世纪5050年代后期年代后期年代后期年代后期 (1)(1)主要特点主要特点主要特点主要特点 逻辑元件逻辑元件电子管电子管 主主 存存磁鼓磁鼓 辅辅 存存磁带磁带 软软 件件机器语言、符号语言机器语言、符号语言 应应 用用科学计算科学计算(2)(2)主要成就主要成就主要成就主要成就 数字电子计算机的出现，揭开了人类历史新篇章。数字电子计算机的出现，揭开了人类历史新篇章。1946年年6月，美国数学家、普林斯顿大学教授约翰月，美国数学家、普林斯顿大学教授约翰冯冯诺依曼（诺依曼（John Von Neumann）提出了）提出了“存储程序存储程序”的概念以及计算机组成和框架，奠定了现代计的概念以及计算机组成和框架，奠定了现代计算机组成与工作原理基础。算机组成与工作原理基础。51.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.2 1.4.2 晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机1.1.晶体管的诞生晶体管的诞生晶体管的诞生晶体管的诞生 1947 1947年，晶体管诞生。年，晶体管诞生。年，晶体管诞生。年，晶体管诞生。晶体管的三位发明人晶体管的三位发明人因这项伟大发明，三人获得因这项伟大发明，三人获得19561956年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖威廉威廉肖克利肖克利约翰约翰巴丁巴丁沃尔特沃尔特布拉坦布拉坦61.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.2 1.4.2 晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机1.1.晶体管的诞生晶体管的诞生晶体管的诞生晶体管的诞生晶体管与电子管的比较：晶体管与电子管的比较：晶体管与电子管的比较：晶体管与电子管的比较：l 体积比电子管小很多体积比电子管小很多l 耗电大大降低耗电大大降低l 稳定性有很大提高稳定性有很大提高电子管实物电子管实物晶体管实物晶体管实物19551955年年，贝贝尔尔实实验验室室使使用用800800只只晶晶体体管管组组装装了了世世界界上上第第一一台晶体管计算机台晶体管计算机TRADICTRADIC。(Transistor Digital Computer)(Transistor Digital Computer)71.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.2 1.4.2 晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机2.2.晶体管计算机时代：晶体管计算机时代：晶体管计算机时代：晶体管计算机时代：2020世纪世纪世纪世纪5050年代中期年代中期年代中期年代中期2020世纪世纪世纪世纪6060年代中期年代中期年代中期年代中期(1)(1)主要特点主要特点主要特点主要特点 逻辑元件逻辑元件 晶体管晶体管 主主 存存 磁芯磁芯 辅辅 存存 磁盘磁盘 软软 件件 高级程序设计语言、操作系统高级程序设计语言、操作系统l 应应 用用 除科学计算外，已应用于数据处理、过程控制除科学计算外，已应用于数据处理、过程控制 (2)(2)主要成就主要成就主要成就主要成就 首次将晶体管用于计算机，使计算机缩小了体积，减低了功耗，提高了首次将晶体管用于计算机，使计算机缩小了体积，减低了功耗，提高了速度和可靠性。速度和可靠性。发明了高级语言。发明了高级语言。首次提出了计算机的兼容问题，包括硬件兼容和软件兼容。首次提出了计算机的兼容问题，包括硬件兼容和软件兼容。81.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史19591959年，集成电路宣告诞生。年，集成电路宣告诞生。年，集成电路宣告诞生。年，集成电路宣告诞生。l 1958年年9月月12日日，在在德德克克萨萨斯斯仪仪器器（TI）公公司司工工作作的的杰杰克克基基尔尔比比（Jack Kilby）完完成成了了他他的的集集成成电电路路设设计计（将将硅硅电电阻阻器器、电电容容器器和和晶晶体体管管装装在在一一块块晶晶片片上上）。1959年年2月月6日日，基基尔尔比比向向美美国国专专利利 局局 申申 报报 专专 利利“小小 型型 化化 电电 子子 电电 路路（No.3138743）”。l 1959年年7月月30日日，美美国国仙仙童童公公司司的的罗罗伯伯特特诺诺伊伊斯斯（Robort Noyce）也也宣宣称称制制出出第第一一块块集集成成电电路路，并并向向美美国国专专利利局局申申请请专专利利“半半导导体体器器件件和和引引线线结结构（构（No.2981877）”。杰克杰克基尔比基尔比罗伯特罗伯特诺伊斯诺伊斯91.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.3 1.4.3 集成电路计算机集成电路计算机集成电路计算机集成电路计算机1.1.集成电路的诞生集成电路的诞生集成电路的诞生集成电路的诞生集成电路与晶体管的比较：集成电路与晶体管的比较：集成电路与晶体管的比较：集成电路与晶体管的比较：集成电路实物集成电路实物晶体管实物晶体管实物19641964年年4 4月月7 7日日，在在IBMIBM公公司司成成立立5050周周年年之之际际，由由年年仅仅4040岁岁的的吉吉恩恩阿阿姆姆达达尔尔(GeneGene Amdahl)Amdahl)担担任任主主设设计计师师，历历时时四四年年研研发发的的IBM360IBM360计计算算机机问问世世，标标志志着着第第三三代代计计算算机机的的全全面面登登场场，这这也也是是IBMIBM历历史史上上最最为成功的机型之一。为成功的机型之一。101.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.3 1.4.3 集成电路计算机集成电路计算机集成电路计算机集成电路计算机2.2.集成电路计算机时代：集成电路计算机时代：集成电路计算机时代：集成电路计算机时代：2020世纪世纪世纪世纪6060年代中年代中年代中年代中2020世纪世纪世纪世纪7070年代初年代初年代初年代初(1)(1)主要特点主要特点主要特点主要特点 逻辑元件逻辑元件集成电路集成电路 主主 存存半导体半导体 辅辅 存存磁盘磁盘 软软 件件高级程序设计语言、操作系统高级程序设计语言、操作系统 应应 用用科学计算、数据处理、过程控制科学计算、数据处理、过程控制 (2)(2)主要成就主要成就主要成就主要成就 IBM公司首次提出了系列机的概念，圆满地解决了计算机兼容的问题，公司首次提出了系列机的概念，圆满地解决了计算机兼容的问题，典型代表是典型代表是IBM360系列机。系列机。控制器设计使用微程序控制技术，使控制器的设计规整化。控制器设计使用微程序控制技术，使控制器的设计规整化。结构化程序设计思想成熟，软硬件设计标准化。结构化程序设计思想成熟，软硬件设计标准化。111.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.4 1.4.4 大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机1.1.微处理器的出现微处理器的出现微处理器的出现微处理器的出现 1971年，年，Intel公司宣称，他们首创了一种公司宣称，他们首创了一种“开启集成电路新纪元开启集成电路新纪元”的半的半导体芯片，即第一块微处理器芯片导体芯片，即第一块微处理器芯片4004。所谓微处理器芯片是将所谓微处理器芯片是将CPU（Central Processing Unit，中央处理器）集成，中央处理器）集成在一块芯片上。在一块芯片上。第一块微处理器芯片第一块微处理器芯片Intel 4004Intel 4004及其发明人特德及其发明人特德霍夫霍夫121.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.4 1.4.4 大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机2.2.微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机(1)(1)第一台微型机：第一台微型机：第一台微型机：第一台微型机：Altair 8800Altair 88001975年年 4月月，微微 型型 仪仪 器器 与与 自自 动动 测测 量量 系系 统统 公公 司司（MITS）推推出出了了首首台台通通用用型型Altair 8800，售售价价375美美元，带有元，带有1KB存储器，这是世界上第一台微型计算机。存储器，这是世界上第一台微型计算机。(2)PC(2)PC机：机：机：机：Personal ComputerPersonal Computer1981年年8月月12日日，IBM公公司司正正式式推推出出了了全全球球第第一一台台个个人人计计算算机机IBM PC。该该机机采采用用主主频频4.77MHz的的Intel 8088微微处处理理器器，运运行行Microsoft公公司司专专门门为为IBM PC开开发的发的MS-DOS操作系统。操作系统。第一台微型计算机第一台微型计算机Altair 8800Altair 8800第一台个人计算机第一台个人计算机IBM PCIBM PC131.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.4 1.4.4 大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机2.2.微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机 比比尔尔盖盖茨茨（Bill Gates）在在哈哈佛佛大大学学学学习习期期间间就就为为第第一一台台微微型型计计算算机机Altair 8800开开发发了了BASIC编编程程语语言言的一个版本。的一个版本。1975年年，年年仅仅20的的盖盖茨茨与与好好友友保保罗罗艾艾伦伦(Paul Allen)共同创建了共同创建了Microsoft公司。公司。1981年年诞诞生生的的IBM PC机机选选用用Microsoft公公司司的的MS-DOS作作为为操操作作系系统统，随随着着PC机机的的风风行行，Microsoft公公司司逐渐成为世界第一大微机软件开发商。逐渐成为世界第一大微机软件开发商。比尔比尔盖茨盖茨保罗保罗艾伦艾伦141.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.4 1.4.4 大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机2.2.大规模集成电路计算机时代：大规模集成电路计算机时代：大规模集成电路计算机时代：大规模集成电路计算机时代：2020世纪世纪世纪世纪7070年代初期至今年代初期至今年代初期至今年代初期至今(1)(1)主要特点主要特点主要特点主要特点 逻辑元件逻辑元件 大规模大规模/超大规模集成电路（超大规模集成电路（LSI/VLSI）主主 存存 LSI/VLSI半导体芯片半导体芯片 辅辅 存存 磁盘、光盘磁盘、光盘 软软 件件 高级程序设计语言、操作系统高级程序设计语言、操作系统 应应 用用 科学计算、数据处理、过程控制，并进入以计算机网络为科学计算、数据处理、过程控制，并进入以计算机网络为特征的应用时代特征的应用时代151.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.4 1.4.4 大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机2.2.大规模集成电路计算机时代：大规模集成电路计算机时代：大规模集成电路计算机时代：大规模集成电路计算机时代：2020世纪世纪世纪世纪7070年代初期至今年代初期至今年代初期至今年代初期至今(2)(2)主要成就主要成就主要成就主要成就 1971年年Intel公公司司成成功功地地研研制制出出了了4004微微处处理理器器芯芯片片。从从此此，随随着着LSI/VLSI技技术术的的发发展展，微微处处理理器器每每隔隔两两三三年年就就有有一一个个新新的的产产品品问问世世，至至今今已已发发展展到到486、586、Itanium、Intel Core 2。微型计算机出现，典型代表是微型计算机出现，典型代表是IBM PC。面面向向对对象象、可可视视化化程程序序设设计计概概念念出出现现；软软件件产产业业高高度度发发达达，各各种种实实用用软软件层出不穷，极大地方便了用户。件层出不穷，极大地方便了用户。计算机技术与通信技术相结合，计算机网络把世界紧密地联系在一起。计算机技术与通信技术相结合，计算机网络把世界紧密地联系在一起。多多媒媒体体技技术术崛崛起起，计计算算机机集集图图像像、图图形形、声声音音、文文字字处处理理于于一一体体，在在信信息息处处理理领领域域掀掀起起了了一一场场革革命命，与与之之对对应应的的信信息息高高速速公公路路正正在在紧紧锣锣密密鼓鼓地地筹筹划划实实施当中。施当中。161.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.5 1.4.5 第五代计算机第五代计算机第五代计算机第五代计算机 从从从从2020世纪世纪世纪世纪8080年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家都宣布年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家都宣布年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家都宣布年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家都宣布开始新一代计算机的研究。人们普遍认为新一代计算机应该是智开始新一代计算机的研究。人们普遍认为新一代计算机应该是智开始新一代计算机的研究。人们普遍认为新一代计算机应该是智开始新一代计算机的研究。人们普遍认为新一代计算机应该是智能型的，它能模拟人的智能行为，理解人类自然语言，并继续向能型的，它能模拟人的智能行为，理解人类自然语言，并继续向能型的，它能模拟人的智能行为，理解人类自然语言，并继续向能型的，它能模拟人的智能行为，理解人类自然语言，并继续向着微型化、网络化发展。综合起来大概有以下几个研究方向。着微型化、网络化发展。综合起来大概有以下几个研究方向。着微型化、网络化发展。综合起来大概有以下几个研究方向。着微型化、网络化发展。综合起来大概有以下几个研究方向。人工智能计算机人工智能计算机 巨型计算机巨型计算机 多处理机多处理机 激光计算机激光计算机 超导计算机超导计算机 生物晶体计算机（生物晶体计算机（DNA计算机）计算机）l 量子计算量子计算171.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.6 1.4.6 总结总结总结总结起止年代起止年代起止年代起止年代主要元件主要元件主要元件主要元件主要主要主要主要元件图例元件图例元件图例元件图例速度速度速度速度（次（次（次（次/秒）秒）秒）秒）特点与应用领域特点与应用领域特点与应用领域特点与应用领域第第第第一一一一代代代代1946194619461946年年年年20202020世世世世纪纪纪纪50505050年代末年代末年代末年代末电子管电子管电子管电子管5 5 5 5千千千千1 1 1 1万次万次万次万次体积巨大，运算速度较低，耗电量大，体积巨大，运算速度较低，耗电量大，体积巨大，运算速度较低，耗电量大，体积巨大，运算速度较低，耗电量大，存储容量小；主要用来进行科学计算存储容量小；主要用来进行科学计算存储容量小；主要用来进行科学计算存储容量小；主要用来进行科学计算第第第第二二二二代代代代20202020世纪世纪世纪世纪50505050年代年代年代年代中中中中20202020世纪世纪世纪世纪60606060年代中年代中年代中年代中晶体管晶体管晶体管晶体管几万几十几万几十几万几十几万几十万次万次万次万次体积减少，耗电较少，运算速度较高，体积减少，耗电较少，运算速度较高，体积减少，耗电较少，运算速度较高，体积减少，耗电较少，运算速度较高，价格下降；不仅用于科学计算，还用于价格下降；不仅用于科学计算，还用于价格下降；不仅用于科学计算，还用于价格下降；不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务管理，并逐渐用于工业数据处理和事务管理，并逐渐用于工业数据处理和事务管理，并逐渐用于工业数据处理和事务管理，并逐渐用于工业控制控制控制控制第第第第三三三三代代代代20202020世纪世纪世纪世纪60606060年代年代年代年代中中中中20202020世纪世纪世纪世纪70707070年代初年代初年代初年代初中、小规中、小规中、小规中、小规模集成电模集成电模集成电模集成电路路路路几十万几几十万几几十万几几十万几百万次百万次百万次百万次体积、功耗进一步减少，可靠性和速度体积、功耗进一步减少，可靠性和速度体积、功耗进一步减少，可靠性和速度体积、功耗进一步减少，可靠性和速度进一步提高；应用领域进一步拓展到文进一步提高；应用领域进一步拓展到文进一步提高；应用领域进一步拓展到文进一步提高；应用领域进一步拓展到文字处理、企业管理、自动控制、城市交字处理、企业管理、自动控制、城市交字处理、企业管理、自动控制、城市交字处理、企业管理、自动控制、城市交通管理等方面通管理等方面通管理等方面通管理等方面第第第第四四四四代代代代20202020世纪世纪世纪世纪70707070年代年代年代年代初至今初至今初至今初至今大规模和大规模和大规模和大规模和超大规模超大规模超大规模超大规模集成电路集成电路集成电路集成电路几千万几几千万几几千万几几千万几百万亿次百万亿次百万亿次百万亿次性能大幅度提高，价格大幅度下降，广性能大幅度提高，价格大幅度下降，广性能大幅度提高，价格大幅度下降，广性能大幅度提高，价格大幅度下降，广泛应用于社会生活的各个方面，进入办泛应用于社会生活的各个方面，进入办泛应用于社会生活的各个方面，进入办泛应用于社会生活的各个方面，进入办公室和家庭；在办公室自动化、电子编公室和家庭；在办公室自动化、电子编公室和家庭；在办公室自动化、电子编公室和家庭；在办公室自动化、电子编辑排版、数据库管理、图像识别、语音辑排版、数据库管理、图像识别、语音辑排版、数据库管理、图像识别、语音辑排版、数据库管理、图像识别、语音识别、专家系统等领域中大显身手识别、专家系统等领域中大显身手识别、专家系统等领域中大显身手识别、专家系统等领域中大显身手181.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想1.5.1 1.5.1 布尔及逻辑代数布尔及逻辑代数布尔及逻辑代数布尔及逻辑代数l 1847年年，出出版版逻逻辑辑的的数数学学分分析析（The Mathematical Analysis of Logic。l 1854年年，出出版版思思维维规规律律的的研研究究逻逻辑辑与与概概率率的的数数学学理理论论基基础础（An Investigation of the Laws of Thought,on Which are Founded the Mathematical Theories of Logic and Probabilities。l 以以这这两两部部著著作作为为基基础础，布布尔尔建建立立了了一一门门新新的的数数学学学学科科逻逻辑辑代代数数，也也称称布布尔尔代代数数。它它为为百百年年后后出出现现的的数数字字计计算机开关电路设计提供了最重要的数学方法和理论基础。算机开关电路设计提供了最重要的数学方法和理论基础。逻逻辑辑代代数数创创始始人人，英国数学家英国数学家乔乔治治布布尔尔(George George BooleBoole，1815-1864)1815-1864)191.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想1.5.2 1.5.2 香农及计算机开关电路香农及计算机开关电路香农及计算机开关电路香农及计算机开关电路l 1938年年，年年仅仅22岁岁的的香香农农在在硕硕士士论论文文的的基基础础上上，发发表表论论文文“继继电电器器和和开开关关电电路路的的符符号号分分析析”（A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits），首首次次阐阐述述了了如如何何将将布布尔尔代代数数运运用用于于逻逻辑辑电电路路，奠奠定定了了现现代代电电子子计计算算机机开开关关电电路路的的理理论基础。论基础。【香香农农于于1948年年6月月和和10月月在在贝贝尔尔系系统统技技术术杂杂志志（Bell SystemTechnicalJournal）上上连连载载发发表表了了他他影影响响深深远远的的论论文文“通通信信的的数数学学原原理理”（AMathematicalTheoryofCommunication）；1949年年，香香农农又又在在该该杂杂志志上上发发表表了了另另一一著著名名论论文文“噪噪声声下下的的通通信信”（Communication in thePresenceofNoise）。这这两两篇篇论论文文成成为为了了信信息息论论的的奠奠基基性性著著作作，香香农农成成为为信息论的奠基人。信息论的奠基人。】信信息息论论创创始始人人，美美国国科科学学家家克克 劳劳 德德 香香 农农(Claude Claude ShannonShannon，1916-2001)1916-2001)201.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想1.5.3 1.5.3 图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试 图图灵灵是是计计算算机机逻逻辑辑的的奠奠基基者者，许许多多人人工工智智能能的的重重要要方方法也源自这位伟大的科学家：法也源自这位伟大的科学家：l 24岁，提出图灵机理论；岁，提出图灵机理论；l 31岁岁，参参与与Colossus（二二战战时时英英国国破破解解德德国国通通信信密密码码的的计算机）的研制；计算机）的研制；l 33岁，构思了仿真系统；岁，构思了仿真系统；l 35岁，提出自动程序设计概念；岁，提出自动程序设计概念；l 38岁，设计了岁，设计了“图灵测试图灵测试”；l 在后来还创造了一门新学科在后来还创造了一门新学科非线性力学；非线性力学；l 计算机与人工智计算机与人工智能之父，英国数能之父，英国数学家、逻辑学家学家、逻辑学家阿兰阿兰图灵图灵（Alan TuringAlan Turing，1912-19541912-1954）211.5.3 1.5.3 图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试1.1.图灵机图灵机图灵机图灵机1936年年5月月28日日，图图灵灵向向伦伦敦敦权权威威的的数数学学杂杂志志投投了了一一篇篇论论文文，题题为为“论论可可计计算算数数及及其其在在判判定定问问题题上上的的应应用用”(OnComputableNumbers,withanApplicationtotheEntscheidungsproblem)。在在这这篇篇开开创创性性的的论论文文中中，图图灵灵给给“可可计计算算性性”下下了了一一个个严严格格的的数数学学定定义义，并并提提出出著著名名的的“图图灵灵机机(TuringMachine)”的设想。的设想。1.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想图灵机模型示意图图灵机模型示意图221.5.3 1.5.3 图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试2.2.图灵测试图灵测试图灵测试图灵测试1950年年10月月，图图灵灵发发表表一一篇篇题题为为“计计算算机机器器与与智智能能”(Computingmachineryandintelligence)的论文，成为划时代之作。的论文，成为划时代之作。在在这这篇篇论论文文里里，图图灵灵第第一一次次提提出出“机机器器思思维维”的的概概念念。他他还还对对智智能能问问题题从从行行为为主主义义的的角角度度给给出出了了定定义义，由由此此提提出出一一假假想想：一一个个人人在在不不接接触触对对方方的的情情况况下下，通通过过一一种种特特殊殊的的方方式式，和和对对方方进进行行一一系系列列的的问问答答，如如果果在在相相当当长长时时间间内内，他他无无法法根根据据这这些些问问题题判判断断对对方方是是人人还还是是计计算算机机，那那么么，就就可可以以认认为为这这个个计计算算机机具具有有同同人人相相当当的的智智力力，即即这这台台计计算算机机是是能思维的。这就是著名的能思维的。这就是著名的“图灵测试图灵测试”（TuringTesting）。）。1.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想231.5.3 1.5.3 图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试3.3.图灵奖图灵奖图灵奖图灵奖为为纪纪念念图图灵灵对对计计算算机机领领域域做做出出的的巨巨大大贡贡献献，国国际际计计算算机机协协会会(AssociationforComputingMachinery，ACM)于于1966年年开开始始设设立立图图灵灵奖奖(TuringAward)，这是计算机界最负盛名的奖项，有，这是计算机界最负盛名的奖项，有“计算机界诺贝尔奖计算机界诺贝尔奖”之称。之称。l l 首位华人获奖者首位华人获奖者首位华人获奖者首位华人获奖者2000200020002000年图灵奖得主，姚期智年图灵奖得主，姚期智年图灵奖得主，姚期智年图灵奖得主，姚期智l l 首位女性获奖者首位女性获奖者首位女性获奖者首位女性获奖者2006200620062006年图灵奖得主，法兰西斯年图灵奖得主，法兰西斯年图灵奖得主，法兰西斯年图灵奖得主，法兰西斯艾伦艾伦艾伦艾伦1.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想姚期智姚期智法兰西斯法兰西斯艾伦艾伦(Frances AllenFrances Allen)241.5.4 1.5.4 阿塔纳索夫及阿塔纳索夫及阿塔纳索夫及阿塔纳索夫及ABCABC计算机计算机计算机计算机在计算机发展史上，有一位被在计算机发展史上，有一位被“遗忘遗忘”的电子计算机之父的电子计算机之父美国物理美国物理学家约翰学家约翰阿塔纳索夫。他先于莫契利和埃克特提出用电子管制作计算机，提阿塔纳索夫。他先于莫契利和埃克特提出用电子管制作计算机，提出了清晰的计算机组成三原则，并先于出了清晰的计算机组成三原则，并先于ENIAC制成一台试验样机，可惜没被制成一台试验样机，可惜没被所在的依阿华大学重视，既没有给予足够的投资，也没申请专利，而后一直所在的依阿华大学重视，既没有给予足够的投资，也没申请专利，而后一直搁置在衣阿华大学物理楼的储存室里。搁置在衣阿华大学物理楼的储存室里。1.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想被被“遗忘遗忘”的电子计算机之父的电子计算机之父约翰约翰阿塔纳索夫阿塔纳索夫（John John AtanasoffAtanasoff，1903-19951903-1995）存放在衣阿华州立大学的存放在衣阿华州立大学的ABCABC计算机计算机(AtanasoffAtanasoff-Berry Computer)-Berry Computer)251.5.5 1.5.5 维纳及计算机设计五原则维纳及计算机设计五原则维纳及计算机设计五原则维纳及计算机设计五原则维纳提出的现代计算机设计五原则：维纳提出的现代计算机设计五原则：l不是模拟式，而是数字式；不是模拟式，而是数字式；l由电子元件构成，尽量减少机械部件；由电子元件构成，尽量减少机械部件；l采用二进制，而不是十进制；采用二进制，而不是十进制；l内部存放计算表；内部存放计算表；l在计算机内部存储数据。在计算机内部存储数据。【维纳维纳1943年在所发表的论文年在所发表的论文“行为、目的和目的论行为、目的和目的论”（Behavior,purpose,andteleology.Phil.Sci.10(1943).）中，首次提出了）中，首次提出了“控制论控制论”这个概念。这个概念。1948年维纳在麻省理工学院出版社（年维纳在麻省理工学院出版社（MITPress）出版了里程碑式的著作）出版了里程碑式的著作控制论控制论动物和机器中的通信与控制问题动物和机器中的通信与控制问题（Cybernetics:Or the Control and Communication in the Animal and the Machine.Cambridge），为控制论奠定了理），为控制论奠定了理论基础，标志着它的正式诞生。论基础，标志着它的正式诞生。】1.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想控制论创始人控制论创始人诺伯特诺伯特维纳维纳（Norbert WienerNorbert Wiener，1894-19641894-1964）261.5.6 1.5.6 冯冯冯冯 诺伊曼及冯诺伊曼及冯诺伊曼及冯诺伊曼及冯 诺伊曼结构诺伊曼结构诺伊曼结构诺伊曼结构l1945年年6月月30日日，冯冯诺诺依依曼曼发发表表“101页页报报告告”FirstDraftofaReportontheEDVAC；l1946年年7、8月月间间，冯冯诺诺依依曼曼又又提提出出了了一一个个更更加加完完善善的的设设计计报报告告“电电子子计计算算机机逻逻辑辑设设计计初初探探”（Preliminary discussion of the the logical design of anelectroniccomputinginstrument）。）。1.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想现代电子计算机之父现代电子计算机之父冯冯诺伊曼诺伊曼这这两两篇篇报报告告的的综综合合设设计计思思想想，便便是是著著名名的的“冯冯诺诺依依曼曼结结构构（vonNeumannArchitecture）”。报告明确指出：。报告明确指出：l采用二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制；采用二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制；l计计算算机机由由5部部分分构构成成：运运算算器器、控控制制器器、存存储储器器、输输入入和和输输出装置；出装置；l程程序序由由指指令令组组成成并并和和数数据据一一起起存存放放在在存存储储器器中中，机机器器按按程程序序指指定定的的逻逻辑辑顺顺序序，把把指指令令从从存存储储器器中中读读出出来来并并逐逐条条执执行行，从从而而自动完成程序描述的处理工作。自动完成程序描述的处理工作。(即，即，即，即，“存储程序存储程序存储程序存储程序”思想思想思想思想)271.5.6 1.5.6 冯冯冯冯 诺伊曼及冯诺伊曼及冯诺伊曼及冯诺伊曼及冯 诺伊曼结构诺伊曼结构诺伊曼结构诺伊曼结构注意：注意：注意：注意：ENIACENIAC并不是基于并不是基于并不是基于并不是基于“存储程序存储程序存储程序存储程序”工作的计算机！工作的计算机！工作的计算机！工作的计算机！1.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想第一台第一台“存储程序存储程序”电子计电子计算机算机EDSACEDSAC，英国剑桥，英国剑桥大学教授威尔克斯主持。大学教授威尔克斯主持。下下面面机机器器是是较较早早实实现现“冯冯诺诺依依曼曼结结构构”、按按照照“存储程序程序控制存储程序程序控制”工作的计算机：工作的计算机：lIAS冯冯诺依曼主持诺依曼主持lEDVAC冯冯诺依曼主持诺依曼主持lEDSAC莫里斯莫里斯威尔克斯主持威尔克斯主持冯冯诺伊曼及诺伊曼及IASIAS机机EDVACEDVAC281.6 1.6 计算机在中国计算机在中国 中中中中国国国国的的的的计计计计算算算算机机机机事事事事业业业业开开开开始始始始的的的的标标标标志志志志是是是是19561956年年年年6 6月月月月1414日日日日，毛毛毛毛泽泽泽泽东东东东主主主主席席席席等等等等中中中中央央央央领领领领导导导导同同同同志志志志在在在在怀怀怀怀仁仁仁仁堂堂堂堂草草草草坪坪坪坪接接接接见见见见了了了了参参参参加加加加规规规规划划划划的的的的几几几几百百百百位位位位专专专专家家家家，批批批批准准准准了了了了我我我我国国国国著著著著名名名名的的的的1212年年年年科科科科技技技技规规规规划划划划，选选选选定定定定了了了了“计计计计算算算算机机机机、电电电电子子子子学学学学、半半半半导导导导体体体体、自自自自动动动动化化化化”作作作作为为为为发发发发展展展展规规规规划划划划的的的的四四四四项项项项紧紧紧紧急急急急措措措措施施施施，批批批批准准准准中中中中国国国国科科科科学院成立计算技术、半导体、电子学及自动化四个研究所。学院成立计算技术、半导体、电子学及自动化四个研究所。学院成立计算技术、半导体、电子学及自动化四个研究所。学院成立计算技术、半导体、电子学及自动化四个研究所。19561956年年年年8 8月月月月2525日日日日，中中中中国国国国科科科科学学学学院院院院计计计计算算算算技技技技术术术术研研研研究究究究所所所所筹筹筹筹备备备备委委委委员员员员会会会会成立，著名数学家华罗庚任主任，我国计算机事业由此起步。成立，著名数学家华罗庚任主任，我国计算机事业由此起步。成立，著名数学家华罗庚任主任，我国计算机事业由此起步。成立，著名数学家华罗庚任主任，我国计算机事业由此起步。表表表表1.31.3为我国计算机发展史大事记表（为我国计算机发展史大事记表（为我国计算机发展史大事记表（为我国计算机发展史大事记表（1956195620052005年）。年）。年）。年）。图2.1 浮点数据格式图2.1 浮点数据格式291.7 1.7 计算机的发展趋势计算机的发展趋势ENIACIntelCoreDuo2006首次登首次登场场1946年年2006年年性能性能5000次加法次加法/秒秒21.6亿亿次运算次运算/秒秒功耗功耗170kW最多最多31W重量重量28t几乎可以忽略几乎可以忽略大小大小80英尺英尺8英尺英尺90.3mm2器件数量器件数量17840支支电电子管子管151.6百万支晶体三极管百万支晶体三极管成本成本US$487000US$637表表1.4 60年来神化般的进步年来神化般的进步301.7 1.7 计算机的发展趋势计算机的发展趋势1.7.1 1.7.1 高性能计算高性能计算高性能计算高性能计算高性能计算（高性能计算（高性能计算（高性能计算（High Performance ComputingHigh Performance Computing，HPCHPC）银河银河-十亿次巨型计算机十亿次巨型计算机曙光曙光4000A超级计算机超级计算机北京气象局所用的北京气象局所用的长城至翔刀片式服务器长城至翔刀片式服务器311.7 1.7 计算机的发展趋势计算机的发展趋势321.7 1.7 计算机的发展趋势计算机的发展趋势1.7.2 1.7.2 普适计算普适计算普适计算普适计算1.1.什么是普适计算什么是普适计算什么是普适计算什么是普适计算 普适计算示意图普适计算示意图2 2普适计算示意图普适计算示意图1 1331.7 1.7 计算机的发展趋势计算机的发展趋势1.7.2 1.7.2 普适