计算机发展历史省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

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1、计算机发展简史第1页1.1 1.1 1.1 1.1 计算机史前时代计算机史前时代计算机史前时代计算机史前时代1.2 1.2 1.2 1.2 机械式计算机机械式计算机机械式计算机机械式计算机1.3 1.3 1.3 1.3 从机械到电子进程从机械到电子进程从机械到电子进程从机械到电子进程1.4 1.4 1.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.5 1.5 1.5 1.5 奠定计算机理论基础主要人物和思想奠定计算机理论基础主要人物和思想奠定计算机理论基础主要人物和思想奠定计算机理论基础主要人物和思想1.6 1.6 1.6 1.6 计算机在中国计算机在

2、中国计算机在中国计算机在中国1.7 1.7 1.7 1.7 计算机发展趋势计算机发展趋势计算机发展趋势计算机发展趋势1.8 1.8 1.8 1.8 小结小结小结小结内容提要2第2页31.1 1.1 计算机史前时代计算机史前时代1.1.1 1.1.1 石头计算到算盘石头计算到算盘石头计算到算盘石头计算到算盘公元前30古埃及人用结绳来统计土地面积和收获谷物公元前美索不达米亚人用泥板计数，这块泥板上契形文字代表25。我国古代数学家祖冲之我国古代数学家祖冲之就是用算筹计算出圆周就是用算筹计算出圆周率值介于率值介于3.14159263.1415926和和3.14159273.1415927之间。之间。第

3、3页41.1 1.1 计算机史前时代计算机史前时代1.1.1 1.1.1 石头计算到算盘石头计算到算盘石头计算到算盘石头计算到算盘珠珠算算被被称称为为我我国国“第第五五大大创创造造”，最最早早统统计计于于汉汉朝朝人人徐徐岳岳撰撰写写数数术术记遗记遗一书里。一书里。算圣刘洪及其创造珠算圣刘洪及其创造珠算盘。算盘。第4页51.1 1.1 计算机史前时代计算机史前时代1.1.2 1.1.2 计算尺和计算器计算尺和计算器计算尺和计算器计算尺和计算器John Napier(1550-1617)John Napier(1550-1617)约翰约翰纳皮尔纳皮尔纳皮尔算筹(Napiers bones)16创造

4、第5页61.1 1.1 计算机史前时代计算机史前时代1.1.2 1.1.2 计算尺和计算器计算尺和计算器计算尺和计算器计算尺和计算器威廉威廉奥却德奥却德(William Oughtred)William Oughtred)及其创造圆形计算尺及其创造圆形计算尺风靡风靡18181919世纪计算尺世纪计算尺1.1.计算尺计算尺计算尺计算尺第6页71.1 1.1 计算机史前时代计算机史前时代1.1.2 1.1.2 计算尺和计算器计算尺和计算器计算尺和计算器计算尺和计算器Casio 14-ACasio 14-A史上第一台商用小型电子计算器史上第一台商用小型电子计算器19571957年创造年创造一款普通袖

5、珍电子计算器一款普通袖珍电子计算器2.2.计算器计算器计算器计算器第7页81.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.1 1.2.1 契卡德计算机契卡德计算机契卡德计算机契卡德计算机威廉威廉契克卡德契克卡德德德国国图图宾宾根根大大学学教教授授，于于16231623年年制制造造了了第第一一台台计算机。计算机。19601960年年，契契克克卡卡德德故故乡乡人人依依据据示示意意图图重重新新制制作作契契克克卡卡德德计计算算机机：能能做做6 6位位数数加加减减法法，设设置置了了某某种种“溢溢出出”响响铃铃装装置置；机机器器上上部部附附加加一一套套圆圆柱柱型型“纳纳皮皮尔尔算算筹筹”，所所以以也也能进

6、行乘除运算。能进行乘除运算。Wilhelm Schickard(1592-1635)Wilhelm Schickard(1592-1635)第8页91.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.2 1.2.2 帕斯卡加法机帕斯卡加法机帕斯卡加法机帕斯卡加法机Blaise Pascal(1623Blaise Pascal(1623 1662)1662)保保留留在在巴巴黎黎国国立立工工艺艺博博物物馆馆帕帕斯斯卡卡加加法法机，机，16421642年创造：年创造：机机器器由由系系列列齿齿轮轮组组成成装装置置，外外壳壳用用黄黄铜铜材材料料制制作作，是是一一个个长长2020英英寸寸、宽宽4 4英英寸寸、

7、高高3 3英英寸寸长长方方盒盒子子，面面板板上上有有一一列列显显示示数数字字小小窗窗口口，旋旋紧紧发发条条后后才才能能转转动动，用用专专用铁笔来拨动转轮以输入数字。用铁笔来拨动转轮以输入数字。布莱斯布莱斯帕斯卡帕斯卡 法国数学家、物理学家、思想家法国数学家、物理学家、思想家第9页101.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.3 1.2.3 莱布尼兹乘法机莱布尼兹乘法机莱布尼兹乘法机莱布尼兹乘法机Gottfried Leibniz(1646Gottfried Leibniz(1646 1716)1716)1674年，莱布尼茨创造乘法机。这是第一台能够运行完整四则运算计算机，长100厘米、宽

8、30厘米、高25厘米，主要由不动计数器和可动定位机构两部分组成，整个机器由一套齿轮系统传动。【公元17左右，莱布尼茨从一位友人送给他中国“易图”（八卦）里受到启发，悟出了二进制数之真谛，率先提出了二进制运算法则。】戈特费里德戈特费里德莱布尼兹莱布尼兹 德国数学家、微积分独立创造人德国数学家、微积分独立创造人第10页111.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.4 1.2.4 “编织编织编织编织”程序程序程序程序明代宋应星所著明代宋应星所著天工开物天工开物天工开物天工开物中记载小花楼提花机中记载小花楼提花机第11页121.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.4 1.2.4 “编织编

9、织编织编织”程序程序程序程序英国曼彻斯特“科学与工业博物馆”中杰卡德编织机(18创造)布乔穿孔卡片思想在杰卡德自动编织机布乔穿孔卡片思想在杰卡德自动编织机上实现上实现程序控制思想萌芽程序控制思想萌芽正面正面 侧面侧面第12页131.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.5 1.2.5 差分机和分析机差分机和分析机差分机和分析机差分机和分析机当代计算机奠基人当代计算机奠基人英国剑桥大学教授查尔斯英国剑桥大学教授查尔斯巴贝奇巴贝奇18221822年，差分机年，差分机伦敦科学博物馆复制品伦敦科学博物馆复制品Charles Babbage(1791-1871)Charles Babbage(17

10、91-1871)第13页141.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.5 1.2.5 差分机和分析机差分机和分析机差分机和分析机差分机和分析机世界上第一位程序员世界上第一位程序员奥古斯塔奥古斯塔艾达艾达拜伦拜伦后人依据巴贝奇图纸制造后人依据巴贝奇图纸制造“分析机分析机”Augusta Ada Byron(1815Augusta Ada Byron(1815-1-1852)852)18341834年，巴贝奇提出通用计算机年，巴贝奇提出通用计算机“分析机分析机”构想，直至他逝世也未制成。构想，直至他逝世也未制成。第14页151.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.5 1.2.5 差分

11、机和分析机差分机和分析机差分机和分析机差分机和分析机设计图纸之一设计图纸之一差分机和分析机存放器框架差分机和分析机存放器框架第15页161.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.6 1.2.6 手摇计算机手摇计算机手摇计算机手摇计算机鲍德温创造手摇计算机，鲍德温创造手摇计算机，18731873年年弗兰克弗兰克鲍德温鲍德温(Frank Baldwin)Frank Baldwin)第16页171.3 1.3 从机械到电子进程从机械到电子进程1.3.1 1.3.1 穿孔制表机穿孔制表机穿孔制表机穿孔制表机Herman Hollerith(1860-1929)Herman Hollerith(1

12、860-1929)美国著名统计教授美国著名统计教授赫尔曼赫尔曼霍列瑞斯霍列瑞斯霍列瑞斯创造自动制表机霍列瑞斯创造自动制表机第17页181.3 1.3 从机械到电子进程从机械到电子进程1.3.2 1.3.2 电子文明曙光电子文明曙光电子文明曙光电子文明曙光电子二极管、三极管电子二极管、三极管电子二极管、三极管电子二极管、三极管John Fleming (1848-1945)John Fleming (1848-1945)19，英国青年工程师约翰弗莱明创造真空二极管Lee De Forest(1873-1961)Lee De Forest(1873-1961)19，美国人李德福雷斯特创造能起放大作

13、用真空三极管。第18页191.3 1.3 从机械到电子进程从机械到电子进程Konrad Zuse(1910-)Konrad Zuse(1910-)数字计算机之父数字计算机之父克兰德克兰德楚泽楚泽德国博物馆中存放德国博物馆中存放Z4Z4计算机计算机第19页201.3 1.3 从机械到电子进程从机械到电子进程1.3.3 1.3.3 冲击最终技术壁垒冲击最终技术壁垒冲击最终技术壁垒冲击最终技术壁垒2.MARK2.MARK系列计算机系列计算机系列计算机系列计算机Howard Aiken(1900-1973)Howard Aiken(1900-1973)MARKMARK系列计算机创造人系列计算机创造人霍

14、华德霍华德艾肯艾肯哈佛大学哈佛大学MARK-IMARK-I第20页211.3 1.3 从机械到电子进程从机械到电子进程1.3.3 1.3.3 冲击最终技术壁垒冲击最终技术壁垒冲击最终技术壁垒冲击最终技术壁垒2.MARK2.MARK系列计算机系列计算机系列计算机系列计算机计算机软件之母计算机软件之母Grace Hopper(1906-1992)Grace Hopper(1906-1992)(a)(a)一本介绍霍波博士书一本介绍霍波博士书(b)(b)海军军官霍波海军军官霍波摄于摄于19841984年年保留在霍波笔记本中第一个保留在霍波笔记本中第一个“bugbug”第21页221.4 1.4 电子计

15、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第22页231.4 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.第一台电子计算机诞生第一台电子计算机诞生第一台电子计算机诞生第一台电子计算机诞生ENIAC指标：指

16、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博物馆中部分器件博物馆中部分器件第23页241.4 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：194

17、61946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 数字电子计算机出现，揭开了人类历史新篇章。数字电子计算机出现，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“存放程序存放程序”概念以及计算机组成和框

18、架，奠定了当代计算概念以及计算机组成和框架，奠定了当代计算机组成与工作原理基础。机组成与工作原理基础。第24页251.4 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.晶体管诞生晶体管诞生晶体管诞生晶体管诞生 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。晶体管三位创造人晶体管三位创造人因这项伟大创造，三人取得因这项伟大创造，三人取得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第25页261.4 1.4 电子计算机发展

19、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.晶体管诞生晶体管诞生晶体管诞生晶体管诞生晶体管与电子管比较：晶体管与电子管比较：晶体管与电子管比较：晶体管与电子管比较：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 稳定性有很大提升稳定性有很大提升电子管实物电子管实物晶体管实物晶体管实物19551955年年，贝贝尔尔试试验验室室使使用用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)(Trans

20、istor Digital Computer)第26页271.4 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

21、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，提升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，提升了速度和可靠性。速度和可靠性。创造了高级语言。创造了高级语言。首次提出了计算机兼容问题，包含硬件兼容和软件兼容。首次提出了计算机兼容问题，包含硬件兼容和软件兼容。第27页281.4 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

22、日，在在德德克克萨萨斯斯仪仪器器（TI）企企业业工工作作杰杰克克基基尔尔比比（Jack Kilby）完完成成了了他他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报专利申报专利“小型化电子电路（小型化电子电路（No.3138743）”。l 1959年年7月月30日日，美美国国仙仙童童企企业业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

23、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第28页291.4 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.集成电路诞生集成电路诞生集成电路诞生集成电路诞生集成电路与晶体管比较：集成电路与晶体管比较：集成电路与晶体管比较：集成电路与晶体管比较：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企企业业成成立立5050周周年年之之际际，由由年年仅仅4040岁岁吉吉恩恩阿阿姆姆达达尔尔(GeneAmdahl)GeneAmda

24、hl)担担任任主主设设计计师师，历历时时四四年年研研发发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全全方方面面登登场场，这这也也是是IBMIBM历史上最为成功机型之一。历史上最为成功机型之一。第29页301.4 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

25、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企业首次提出了系列机概念，圆满地处理了计算机兼容问题，经典企业首次提出了系列机概念，圆满地处理了计算机兼容问题，经典代表是代表是IBM360系列机。系列机。控制器设计使用微程序控制技术，使控制器设计规整化。控制器设计使用微程序控制技术，使控制器设计规整化。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

26、成熟，软硬件设计标准化。第30页311.4 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.微处理器出现微处理器出现微处理器出现微处理器出现 1971年，年，Intel企业宣称，他们首创了一个企业宣称，他们首创了一个“开启集成电路新纪元开启集成电路新纪元”半导半导体芯片，即第一块微处理器芯片体芯片，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

27、块微处理器芯片第一块微处理器芯片Intel 4004Intel 4004及其创造人特德及其创造人特德霍夫霍夫第31页321.4 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 企企 业业（MITS）推推出出了了首首台台通通用用型型Altair 8800

28、，售售价价375美美元，带有元，带有1KB存放器，这是世界上第一台微型计算机。存放器，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企企业业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。该该机机采采取取主主频频4.77MHzIntel 8088微微处处理理器器，运运行行Microsoft企企业业专专门门为为IBM PC开开发发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

29、第一台个人计算机IBM PCIBM PC第32页331.4 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编编程程语语言言一个版本。一个版本。1975年年，年年仅仅20盖盖茨茨与与挚挚友友保保罗罗艾艾伦伦(Paul Allen)共同创建了共同创建了Microsoft企业。企业。1981年

30、年诞诞生生IBM PC机机选选取取Microsoft企企业业MS-DOS作作为为操操作作系系统统，伴伴随随PC机机风风靡靡，Microsoft企企业业逐逐步步成成为世界第一大微机软件开发商。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第33页341.4 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年代早期至今年代早期至今年代早期至今年

31、代早期至今(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应用时代特征应用时代第34页351.4 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.

32、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年代早期至今年代早期至今年代早期至今年代早期至今(2)(2)主要成就主要成就主要成就主要成就 1971年年Intel企企业业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，伴伴随随LSI/VLSI技技术术发发展展，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，经典代表是微型计算机出现，经典代表是IBM PC。

33、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络在一起。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络在一起。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策策划划实实施施当中。当中。第35页361.4 1.4 电子计算机

34、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告年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家都宣告年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家都宣告年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家都宣告开始新一代计算机研究。人们普遍认为新一代计算机应该是智能开始新一代计算机研究。人们普遍认为新一代计算机应该是智能开始新一代计算机研究。人们普遍认为新一代计算机应该是智能开始新一代计算机研究。人们普遍认为新一代计算机应该是智能型，它能模拟人智能行为，了解人类自然语言，并继续向着微型型，它能模拟

35、人智能行为，了解人类自然语言，并继续向着微型型，它能模拟人智能行为，了解人类自然语言，并继续向着微型型，它能模拟人智能行为，了解人类自然语言，并继续向着微型化、网络化发展。综合起来大约有以下几个研究方向。化、网络化发展。综合起来大约有以下几个研究方向。化、网络化发展。综合起来大约有以下几个研究方向。化、网络化发展。综合起来大约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 量子计算量子计算第36页371.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史

36、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，存放容量小；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5050

37、5050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降低，耗电较少，运算速度较高，价格下降；不但用于科学计算，还用于数据处理和事务管理，并逐步用于工业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、功耗深入降低，可

38、靠性和速度深入提升；应用领域深入拓展到文字处理、企业管理、自动控制、城市交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升，价格大幅度下降，广泛应用于社会生活各个方面，进入办公室和家庭；在办公室自动化、电子编辑排版、数据库管理、图像识别、语音识别、教授系统等领域中大显身手第37页381.5 1.5 奠定当代计算机理论基础主要人物和思想奠定当代计算机

39、理论基础主要人物和思想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研研究究逻逻辑辑与与概概率率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

40、建立立了了一一门门新新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数数字字计计算算机机开开关电路设计提供了最主要数学方法和理论基础。关电路设计提供了最主要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)第38页391.5 1.5 奠定当代计算机理论基础主要人物和思想奠定当代计算机理论基础主要人物和思想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

41、年仅仅22岁岁香香农农在在硕硕士士论论文文基基础础上上，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怎怎样样将将布布尔尔代代数数利利用用于于逻逻辑辑电电路路，奠奠定定了了当当代代电电子子计计算算机机开开关关电电路路理理论论基基础。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论论文文“通通信信数数学学原原理

42、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“噪噪声声下下通通信信”（CommunicationinthePresenceofNoise）。这这两两篇篇论论文文成成为为了了信信息息论论奠奠基基性性著著作作，香香农农成成为为信信息息论论奠奠基基人人。】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-)1916-)第39页401.5 1.5 奠定当代计算机理论基础主要人物和思想奠定当代计算

43、机理论基础主要人物和思想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奠奠基基者者，许许多多人人工工智智能能主主要要方方法法也也源自这位伟大科学家：源自这位伟大科学家：l 24岁，提出图灵机理论；岁，提出图灵机理论；l 31岁岁，参参加加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计计算机）研制；算机）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

44、以后还创造了一门新学科在以后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）第40页411.5.3 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应应用用”(OnComp

45、utableNumbers,withanApplicationtotheEntscheidungsproblem)。在在这这篇篇开开创创性性论论文文中中，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数数学学定定义义，并并提提出出著著名名“图图灵灵机机(TuringMachine)”构想。构想。1.5 1.5 奠定当代计算机理论基础主要人物和思想奠定当代计算机理论基础主要人物和思想图灵机模型示意图图灵机模型示意图第41页421.5.3 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

46、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)论文，成为划时代之作。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”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情情况况下下，经经过过一一个个特特殊殊方方式式，和和对对方方进进行行一一系系列列问问答答，假假如如在在相相当当长长时时间间内内，他他无无法法依依据据这这些些问问题题判判断断对对方方是

47、是人人还还是是计计算算机机，那那么么，就就能能够够认认为为这这个个计计算算机机含含有有同同人人相相当当智智力力，即即这这台台计计算算机机是是能能思思维维。这就是著名这就是著名“图灵测试图灵测试”（TuringTesting）。）。1.5 1.5 奠定当代计算机理论基础主要人物和思想奠定当代计算机理论基础主要人物和思想第42页431.5.3 图灵、图灵机及图灵测试3.图灵奖 为纪念图灵对计算机领域做出巨大贡献，国际计算机协会(Association for Computing Machinery，ACM)于1966年开始设置图灵奖(Turing Award)，这是计算机界最负盛名奖项，有“计算机

48、界诺贝尔奖”之称。首位华人获奖者图灵奖得主，姚期智 首位女性获奖者年图灵奖得主，法兰西斯艾伦1.5 1.5 奠定当代计算机理论基础主要人物和思想奠定当代计算机理论基础主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)第43页441.5.4 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”电子计算机之父电子计算机之父美国物理学美国物理学家约翰家约翰阿塔纳索夫。他先于莫契利和埃克特提出用电子管制作计算机，提出阿塔纳索夫。他先于莫契利

49、和埃克特提出用电子管制作计算机，提出了清楚计算机组成三标准，并先于了清楚计算机组成三标准，并先于ENIAC制成一台试验样机，可惜没被所在制成一台试验样机，可惜没被所在依阿华大学重视，既没有给予足够投资，也没申请专利，而后一直搁置在衣依阿华大学重视，既没有给予足够投资，也没申请专利，而后一直搁置在衣阿华大学物理楼储存室里。阿华大学物理楼储存室里。1.5 1.5 奠定当代计算机理论基础主要人物和思想奠定当代计算机理论基础主要人物和思想被被“遗忘遗忘”电子计算机之父电子计算机之父约翰约翰阿塔纳索夫阿塔纳索夫（John AtanasoffJohn Atanasoff，1903-1903-）存放在衣阿华

50、州立大学存放在衣阿华州立大学ABCABC计算机计算机(Atanasoff-Berry Computer)Atanasoff-Berry Computer)第44页451.5.5 1.5.5 维纳及计算机设计五标准维纳及计算机设计五标准维纳及计算机设计五标准维纳及计算机设计五标准维纳提出当代计算机设计五标准：维纳提出当代计算机设计五标准：l不是模拟式，而是数字式；不是模拟式，而是数字式；l由电子元件组成，尽可能降低机械部件；由电子元件组成，尽可能降低机械部件；l采取二进制，而不是十进制；采取二进制，而不是十进制；l内部存放计算表；内部存放计算表；l在计算机内部存放数据。在计算机内部存放数据。【维