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1、计算机发展史2022/9/211本讲稿第一页，共二十六页最初的计算工具最初的计算工具1.人类最初用手指计算，因为人有两只手，十个手指头。用手指头人类最初用手指计算，因为人有两只手，十个手指头。用手指头计算固然方便，但不能存储计算结果。于是人们用结绳记事来延长计算固然方便，但不能存储计算结果。于是人们用结绳记事来延长记忆能力。记忆能力。2.到了春秋时到就出现了算筹。到了春秋时到就出现了算筹。算筹是我国古代最早用来计数算筹是我国古代最早用来计数和计算的工具，一般是由十几和计算的工具，一般是由十几厘米长的竹签制成，用它摆成厘米长的竹签制成，用它摆成不同的形式来表示不同的数。不同的形式来表示不同的数。

2、3.到了唐朝已经有了至今仍在到了唐朝已经有了至今仍在使用的计算工具使用的计算工具算盘。算盘。珠算是我国人民独特的创造。珠算是我国人民独特的创造。4.4.欧洲直到欧洲直到欧洲直到欧洲直到1717世纪才出现世纪才出现世纪才出现世纪才出现计算尺和机械式计算机计算尺和机械式计算机计算尺和机械式计算机计算尺和机械式计算机2022/9/212本讲稿第二页，共二十六页计算机诞生计算机诞生巴贝奇：提出了自动计算机的概念。巴贝奇：提出了自动计算机的概念。帕斯卡帕斯卡：制造了能加减的计算机。：制造了能加减的计算机。莱布尼次莱布尼次：制造了能乘除的计算机：制造了能乘除的计算机艾克特、毛奇莱艾克特、毛奇莱：设计了世界

3、上第一设计了世界上第一台计算机台计算机ENIACENIAC。于。于19461946年在宾夕法尼亚年在宾夕法尼亚大学诞生大学诞生2022/9/213本讲稿第三页，共二十六页计算机发展计算机发展第一阶段：电子管（第一阶段：电子管（第一阶段：电子管（第一阶段：电子管（19461946194619461957195719571957）第二阶段：晶体管（第二阶段：晶体管（第二阶段：晶体管（第二阶段：晶体管（195819581958195819641964）第三阶段：集成电路（第三阶段：集成电路（第三阶段：集成电路（第三阶段：集成电路（19651965196519651971197119711971）第四

4、阶段：大规模集成电路（第四阶段：大规模集成电路（第四阶段：大规模集成电路（第四阶段：大规模集成电路（197219721972197219571957）2022/9/214本讲稿第四页，共二十六页机械计算器时期机械计算器时期(1930以前以前)电子计算机时期电子计算机时期(1930 1950)现代计算机时期现代计算机时期(1950 now)帕斯卡与机械计算机帕斯卡与机械计算机 Pascaline，1642莱布尼兹与莱布尼兹与 改进的改进的Pascaline，1672巴贝奇与巴贝奇与 差分引擎，差分引擎，1823霍列瑞斯与卡片穿孔制表机，霍列瑞斯与卡片穿孔制表机，1890图灵与图灵机、巨人计算机图

5、灵与图灵机、巨人计算机 Colossus，1943冯冯诺依曼诺依曼 与与IAS,1952莫奇利和埃克特与莫奇利和埃克特与ENIAC,1946EDVAC,1950 与与UNIVAC,1951各时期计算机发展2022/9/215本讲稿第五页，共二十六页第一代计算机 第一代计算机（第一代计算机（1946-19581946-1958）是采用电子管作为逻）是采用电子管作为逻辑元件，用阴极射线管或汞延迟线作主存储器，外存辑元件，用阴极射线管或汞延迟线作主存储器，外存主要使用纸带、卡片等，程序设计主要使用机器指令主要使用纸带、卡片等，程序设计主要使用机器指令或符号指令，应用领域主要是科学计算。当时的运算或符

6、号指令，应用领域主要是科学计算。当时的运算速度为速度为5 5千千33万次每秒。万次每秒。1946194619461946年年年年2 2 2 2月世界上第一台电子计算月世界上第一台电子计算月世界上第一台电子计算月世界上第一台电子计算机机机机ENIACENIACENIACENIAC在美国的宾夕法尼亚大在美国的宾夕法尼亚大在美国的宾夕法尼亚大在美国的宾夕法尼亚大学诞生。它采用电子管作为计算学诞生。它采用电子管作为计算学诞生。它采用电子管作为计算学诞生。它采用电子管作为计算机的基本元件，由机的基本元件，由机的基本元件，由机的基本元件，由18000180001800018000多个电子多个电子多个电子多

7、个电子管，管，管，管，1500150015001500多个继电器，多个继电器，多个继电器，多个继电器，10000100001000010000多只多只多只多只电容器和电容器和电容器和电容器和7000700070007000多只电阻构成，占多只电阻构成，占多只电阻构成，占多只电阻构成，占地地地地170m2170m2170m2170m2，重量，重量，重量，重量30303030吨，每小时耗吨，每小时耗吨，每小时耗吨，每小时耗电电电电30303030万千瓦万千瓦万千瓦万千瓦,是一个庞然大物，每是一个庞然大物，每是一个庞然大物，每是一个庞然大物，每秒能进行秒能进行秒能进行秒能进行500050005000

8、5000次加法运算。次加法运算。次加法运算。次加法运算。ENIAC机房机房2022/9/216本讲稿第六页，共二十六页第二代计算机第二代计算机 第二代计算机（第二代计算机（1959-19641959-1964）用晶体管代替了电）用晶体管代替了电子管，主存储器均采用磁芯存储器，磁鼓和磁盘开子管，主存储器均采用磁芯存储器，磁鼓和磁盘开始用作主要的外存储器，程序设计使用了更接近于始用作主要的外存储器，程序设计使用了更接近于人类自然语言的高级程序设计语言，计算机的应用人类自然语言的高级程序设计语言，计算机的应用领域也从科学计算扩展到了事务处理、工程设计等领域也从科学计算扩展到了事务处理、工程设计等多个

9、方面。多个方面。1954 1954年美国贝尔年美国贝尔实验室建成世界上实验室建成世界上第一台晶体管计算第一台晶体管计算机机TRADICTRADIC。开始了。开始了第二代计算机的发第二代计算机的发展。展。第二代晶体管计算机第二代晶体管计算机2022/9/217本讲稿第七页，共二十六页第三代计算机第三代计算机 第三代计算机（第三代计算机（1965-19701965-1970）采用中小规模的集）采用中小规模的集成电路块代替了晶体管等分立元件，半导体存储器逐成电路块代替了晶体管等分立元件，半导体存储器逐步取代了磁芯存储器的主存储器地位，磁盘成了不可步取代了磁芯存储器的主存储器地位，磁盘成了不可缺少的辅

10、助存储器，计算机也进入了产品标准化、模缺少的辅助存储器，计算机也进入了产品标准化、模块化、系列化的发展时期，计算机的管理、使用方式块化、系列化的发展时期，计算机的管理、使用方式也由手工操作完全改变为自动管理，使计算机的使用也由手工操作完全改变为自动管理，使计算机的使用效率显著提高。效率显著提高。IBM S/360 19641964年研制出计算机历史上最成功的机年研制出计算机历史上最成功的机型之一型之一IBM S/360IBM S/360。S/360S/360极强的通用性适用极强的通用性适用于各方面的用户，它具有于各方面的用户，它具有“360“360度度”全方位全方位的特点，并因此得名。的特点，

11、并因此得名。IBMIBM为此投入了为此投入了5050亿亿美元的研发费用，远远超过制造原子弹的的美元的研发费用，远远超过制造原子弹的的2020亿美元。亿美元。IBM360IBM360成为第三代电脑的标志性成为第三代电脑的标志性产品产品 2022/9/218本讲稿第八页，共二十六页第四代计算机第四代计算机 第四代计算机（第四代计算机（1971-1971-至今）使用大规模和超大规模至今）使用大规模和超大规模集成电路，主存储器均采用半导体存储器，主要的外存储集成电路，主存储器均采用半导体存储器，主要的外存储器是器是磁带、磁盘、光盘磁带、磁盘、光盘，微处理器和微型计算机诞生。多，微处理器和微型计算机诞生

12、。多媒体技术和网络技术的广泛应用，让计算机深入到社媒体技术和网络技术的广泛应用，让计算机深入到社会的各个领域。会的各个领域。1976 1976年苹果计年苹果计算机：集成电路的算机：集成电路的发展，计算机开始发展，计算机开始了小型化的历程。了小型化的历程。2022/9/219本讲稿第九页，共二十六页帕斯卡与帕斯卡与机械计算机机械计算机 Pascaline，1642早期最重要的计算工具是早期最重要的计算工具是算盘算盘(abacus)计算工具最重要的发展是帕斯卡机计算工具最重要的发展是帕斯卡机械计算机械计算机 ，也称，也称“PascalinePascaline”，16421642由法国数学家由法国数

13、学家 Blaise Pascal Blaise Pascal发明。可对所以数字做加减法运算。发明。可对所以数字做加减法运算。2022/9/2110本讲稿第十页，共二十六页计算机的雏形：算盘世界第一台机械式加法计算机(1642年)2022/9/2111本讲稿第十一页，共二十六页莱布尼兹与莱布尼兹与 改进的改进的Pascaline，1672德国数学家莱布尼兹德国数学家莱布尼兹 1672年对年对“Pscaline”进行了改进，可进行四进行了改进，可进行四则运算和开方。称之为莱布尼兹轮。则运算和开方。称之为莱布尼兹轮。据说他的灵感来自中国2022/9/2112本讲稿第十二页，共二十六页巴贝奇与巴贝奇与

14、 差分引擎差分引擎，1823 1823年年,设计了一台设计了一台自动的机械计算器，自动的机械计算器，也称也称差分引擎差分引擎“(Difference Engine)”。1833,又开始设计可编程的自动机械数字又开始设计可编程的自动机械数字计算机，也称计算机，也称分析引擎分析引擎“(Analytical Engine)”。2022/9/2113本讲稿第十三页，共二十六页图灵与图灵机、巨人计算机图灵与图灵机、巨人计算机 Colossus，1943计算机界的诺贝奖：计算机界的诺贝奖：图灵奖图灵奖1943年，图灵设计了年，图灵设计了“Colossus”(巨人计算机巨人计算机)，主要用于第二次世界大战破

15、译主要用于第二次世界大战破译德国的密码。德国的密码。2022/9/2114本讲稿第十四页，共二十六页莫奇利、埃克特与莫奇利、埃克特与 ENIAC,1946第一台电子计算机，第一台电子计算机，Electronic Numerical Integrator And Calculator(ENIAC)的的诞生（诞生（1946）：）：2022/9/2115本讲稿第十五页，共二十六页伟大的冯伟大的冯诺依曼模型诺依曼模型冯冯诺依曼的诺依曼的 IAS 计算机诞生于计算机诞生于 1952。2022/9/2116本讲稿第十六页，共二十六页计算机发展中的几个重要公司和人物计算机发展中的几个重要公司和人物微软（微软

16、（microsoftmicrosoft）：创建于创建于19751975年，是世界个人和商用计年，是世界个人和商用计算机软件行业的领袖，目前正致力于算机软件行业的领袖，目前正致力于构架的发展。构架的发展。Dos操作系统Windows3.1操作系统Windows95操作系统Windows98操作系统Windows2000系统WindowsXP系统比尔、盖茨比尔、盖茨：神话般的人神话般的人物。一手创办微软公司。物。一手创办微软公司。目前为微软目前为微软董事长兼首席软董事长兼首席软董事长兼首席软董事长兼首席软件设计师。件设计师。件设计师。件设计师。2022/9/2117本讲稿第十七页，共二十六页IBM

17、 IBM 公司公司：IBMIBM曾处于坚如磐石的霸主地位。率先推出曾处于坚如磐石的霸主地位。率先推出了个人电脑，但是，由于外部的激烈竞争与内部了个人电脑，但是，由于外部的激烈竞争与内部的管理机制问题，的管理机制问题，IBMIBM在上世纪在上世纪8080年代末年代末9090年代初，年代初，已不能很好地适应市场的新变化。已不能很好地适应市场的新变化。IBM的计算机被大量用于美国阿波罗登月计划2022/9/2118本讲稿第十八页，共二十六页APPLEAPPLE公司：公司：1976:Stephen Wozinak1976:Stephen Wozinak1976:Stephen Wozinak1976:

18、Stephen Wozinak和和和和Stephen JobsStephen JobsStephen JobsStephen Jobs创办苹果计算机公司。并推出其创办苹果计算机公司。并推出其创办苹果计算机公司。并推出其创办苹果计算机公司。并推出其Apple I Apple I Apple I Apple I 计算机计算机计算机计算机 。在。在。在。在80808080年代个人电脑市场中占很大比重。后来。该公司年代个人电脑市场中占很大比重。后来。该公司年代个人电脑市场中占很大比重。后来。该公司年代个人电脑市场中占很大比重。后来。该公司一直面临商业危机。在计算机领域中逐渐失去地位。一直面临商业危机。

19、在计算机领域中逐渐失去地位。一直面临商业危机。在计算机领域中逐渐失去地位。一直面临商业危机。在计算机领域中逐渐失去地位。首先推出产品首先推出产品首先推出产品首先推出产品PDAPDAPDAPDA ，即，即，即，即Personal Digital AssistantPersonal Digital AssistantPersonal Digital AssistantPersonal Digital Assistant的缩写，个人的缩写，个人的缩写，个人的缩写，个人数字助理。如我们现在的文曲星、掌上电脑等。数字助理。如我们现在的文曲星、掌上电脑等。数字助理。如我们现在的文曲星、掌上电脑等。数字助理

20、。如我们现在的文曲星、掌上电脑等。2022/9/2119本讲稿第十九页，共二十六页INTELINTEL公司公司：处理器生产中的龙头，主要致力与处理器生产中的龙头，主要致力与PentiumPentium系列系列处理器芯片的制造。处理器芯片的制造。其他：其他：SUN公司（公司（1982）：观点是观点是“网络就是计算网络就是计算机机”。已促使已促使 Sun Sun 成为启用网络的工业成为启用网络的工业用硬件、软件和服务的领先供应商。用硬件、软件和服务的领先供应商。2022/9/2120本讲稿第二十页，共二十六页中国计算机现状中国计算机现状高性能计算机高性能计算机移动计算设备移动计算设备国产国产PCP

21、C市场占有率节节上长市场占有率节节上长计算机进入家庭步伐加快计算机进入家庭步伐加快现状2022/9/2121本讲稿第二十一页，共二十六页 移动计算设备：笔记本电脑、PDA、HPC等。我国在笔记本电脑方面发展较晚，因而这方面能力较弱，尚没有自主设计、生产的笔记本电脑，目前有少量的产品和组装生产。我国在我国在PDAPDA领域切入较早，并且将国内自主开发的一些技术融领域切入较早，并且将国内自主开发的一些技术融入进产品，如手写汉字识别技术、电子字典等，生产厂商有恒入进产品，如手写汉字识别技术、电子字典等，生产厂商有恒基伟业、权智、名人、联想等。基伟业、权智、名人、联想等。2022/9/2122本讲稿第

22、二十二页，共二十六页 高性能、高智能的并行计算成为主流。高性能、高智能的并行计算成为主流。如人机对话方式，高速分布式并行计算，新的如人机对话方式，高速分布式并行计算，新的人工智能，智能家庭、智能办公等等。人工智能，智能家庭、智能办公等等。无处不在的计算进一步促进分布式并行计算的无处不在的计算进一步促进分布式并行计算的发展。发展。此十年的技术发展特点是网络的高速化，计算的此十年的技术发展特点是网络的高速化，计算的分布化以及计算的可迁移化。分布化以及计算的可迁移化。2022/9/2123本讲稿第二十三页，共二十六页计算机产品发展方向：客户机服务器。其中：客户机包括网络计算机、具有联网功能的PDA以

23、及各种类型的PC。服务器包括大、中、小型机，高可靠、可扩展的超级服务器是未来高性能计算机的发展方向。2022/9/2124本讲稿第二十四页，共二十六页总结 计算机从第一代发展到第四代，已由仅仅包含硬件的系统发展到计算机从第一代发展到第四代，已由仅仅包含硬件的系统发展到包括硬件和软件两大部分的计算机系统。包括硬件和软件两大部分的计算机系统。由于技术的更新和应用的推动，计算机一直处在飞速发展之中。依据信息由于技术的更新和应用的推动，计算机一直处在飞速发展之中。依据信息技术发展功能价格比的莫尔定律，计算机芯片的功能每技术发展功能价格比的莫尔定律，计算机芯片的功能每1818个月翻一番，而个月翻一番，而

24、价格减一半。该定律的作用从价格减一半。该定律的作用从6060年代以来，已持续年代以来，已持续4040多年。集处理文字、多年。集处理文字、图形、图像、声音为一体的多媒体计算机的发展正方兴未艾。各国都在计图形、图像、声音为一体的多媒体计算机的发展正方兴未艾。各国都在计划建设自己的划建设自己的“信息高速公路信息高速公路”。通过各种通信渠道，包括有线网和无线网，把各种计算机互联起来，通过各种通信渠道，包括有线网和无线网，把各种计算机互联起来，已经实现了信息在全球范围内的传递。用计算机来模仿人的智能，包已经实现了信息在全球范围内的传递。用计算机来模仿人的智能，包括听觉、视觉和触觉以及自学习和推理能力是当

25、前计算机科学研究的括听觉、视觉和触觉以及自学习和推理能力是当前计算机科学研究的一个重要方向。与此同时，计算机体系结构将会突破传统的冯一个重要方向。与此同时，计算机体系结构将会突破传统的冯.诺依曼诺依曼提出的原理，实现高度的并行处理。为了解决软件发展方面出现的复提出的原理，实现高度的并行处理。为了解决软件发展方面出现的复杂程度高、研制周期长和正确性难于保证的杂程度高、研制周期长和正确性难于保证的“软件危机软件危机”而产生的软而产生的软件工程也出现新的突破。新一代计算机的发展将与人工智能、知识件工程也出现新的突破。新一代计算机的发展将与人工智能、知识工程和专家系统等研究紧密相联，并为其发展提供新的基础。工程和专家系统等研究紧密相联，并为其发展提供新的基础。2022/9/2125本讲稿第二十五页，共二十六页2022/9/2126本讲稿第二十六页，共二十六页