计算机发展史概况.ppt

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1、第第 1 课课 计算机发展史概况计算机发展史概况1主要内容主要内容1.1 历史渊源历史渊源1.2 早期理论工作早期理论工作1.3 计算机发展的四个时期计算机发展的四个时期1.4 计算机软件的历史计算机软件的历史1.5 计算机网络的历史计算机网络的历史1.6 计算机的发展趋势计算机的发展趋势1.7 计算机技术的应用计算机技术的应用2引言引言 计算机是人类历史上最重大的发明计算机是人类历史上最重大的发明 蒸汽机的发明导致了工业革命，使人类社会进入蒸汽机的发明导致了工业革命，使人类社会进入了工业社会了工业社会 计算机的发明则导致了信息革命，使人类社会进计算机的发明则导致了信息革命，使人类社会进入了信

2、息社会。入了信息社会。计算机不但像蒸汽机那样推动了经济领域的变革，它计算机不但像蒸汽机那样推动了经济领域的变革，它还推动了文化、科技和生活等领域的变革还推动了文化、科技和生活等领域的变革 因此计算机对人类社会的影响远远超过了当年的蒸汽因此计算机对人类社会的影响远远超过了当年的蒸汽机。机。31.1 历史渊源历史渊源 公元前公元前3000年年 中国人发明算筹，以后演变为算盘。中国人发明算筹，以后演变为算盘。1642年年 法国数学家帕斯卡法国数学家帕斯卡(Pascal)发明齿轮式加法器。发明齿轮式加法器。1822年年 英国数学家巴贝奇英国数学家巴贝奇(Babbage)制作差分机。制作差分机。1834

3、年年 巴贝奇完成分析机设计，提出自动通用计算机的巴贝奇完成分析机设计，提出自动通用计算机的思想。思想。41.2 早期理论工作早期理论工作 1854年年 英国数学象乔治英国数学象乔治布尔布尔(George Boole)创建逻辑创建逻辑代数理论。代数理论。1936年年 英国数学家图灵英国数学家图灵(Turing)提出了著名的计算模提出了著名的计算模型型图灵机，揭示了计算的本质。图灵机，揭示了计算的本质。1945年年 美籍数学家冯美籍数学家冯诺依曼诺依曼(Von Neumann)等人奠定等人奠定了存储程序式计算机理论基础，并开始研制相应了存储程序式计算机理论基础，并开始研制相应的的EDVAC计算机。

4、计算机。5图灵与图灵机图灵与图灵机 图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：一个控制器一个控制器 一条可以无限延伸的带子一条可以无限延伸的带子 一个在带子上左右移动的读写头。一个在带子上左右移动的读写头。所谓计算，就是计算者（人或机器）对一条两端可所谓计算，就是计算者（人或机器）对一条两端可无限延长的纸带上的一串无限延长的纸带上的一串0和和1执行指令，一步一步执行指令，一步一步地改变纸带上的地改变纸带上的0或或1，经过有限步骤，最后得到一，经过有限步骤，最后得到一个满足预先规定的符号串的变换过程个满足预先规定的符号串的变换过程 为纪念图灵对计算机的贡献，美国

5、计算机协会为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机协会(ACM)于于1966年设立了年设立了“图灵奖图灵奖”，并被誉为，并被誉为“计算机界计算机界的诺贝尔奖的诺贝尔奖”。6图灵与图灵机图灵与图灵机7冯冯诺依曼计算机诺依曼计算机 冯冯诺伊曼诺伊曼EDVAC方案中，提出了三个重要设方案中，提出了三个重要设计思想：计思想：计算机由计算机由5个基本部分组成：运算器、控制器、个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备；存储器、输入设备和输出设备；采用二进制形式表示计算机的指令和数据；采用二进制形式表示计算机的指令和数据；将程序（由一系指令组成）和数据存放在存储器将程序（由一系指令组成）和数据

6、存放在存储器中，并让称之为中，并让称之为CPU的部件依次从存储器中取出的部件依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止完成全部指令任务为止这就是这就是“存储程序存储程序”思想。思想。5000次加法次加法/秒秒体重体重28吨吨占地占地170m218800只电子管只电子管1500个继电器个继电器功率功率150KW冯冯诺依曼计算机诺依曼计算机91.3 计算机发展的四个时期计算机发展的四个时期 1946年年2月月14日日 由在美国工作的由在美国工作的Presper Eckert及及John Mauchly设计的设计的电子数

7、值积分计算机电子数值积分计算机(ENIAC)在宾夕法尼亚大学展出，这在宾夕法尼亚大学展出，这是世界第一台电子计算机。从此，计算机开始了它的发展是世界第一台电子计算机。从此，计算机开始了它的发展历程。历程。但但ENIAC并非存储程序式的，程序要通过外接电路板输入，并非存储程序式的，程序要通过外接电路板输入，并且是一台十进制并行计算机。冯并且是一台十进制并行计算机。冯诺伊曼在诺伊曼在ENIAC研制研制过程中发现了这个问题，并提出了解决方案。过程中发现了这个问题，并提出了解决方案。1945年年6月月30日，冯日，冯诺伊曼发表了题为诺伊曼发表了题为“关于离散变量自动电子计关于离散变量自动电子计算机的草

8、案算机的草案”的长文，正式提出了的长文，正式提出了“存储程序存储程序”的概念。的概念。而他所建议的而他所建议的“离散变量自动电子计算机离散变量自动电子计算机”也就是后来由也就是后来由宾夕法尼亚大学莫尔学院建成的宾夕法尼亚大学莫尔学院建成的EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)。10计算机发展的四个时期计算机发展的四个时期 第一代计算机（第一代计算机（1946年年1957年）年）利用真空管制造电子元件，利用穿孔卡作为主要的存储介质利用真空管制造电子元件，利用穿孔卡作为主要的存储介质 第二代计算机（第二代计算机（1958年年19

9、64年）年）使用晶体管制造电子元件，利用磁芯制造内存，利用磁鼓和磁盘作为使用晶体管制造电子元件，利用磁芯制造内存，利用磁鼓和磁盘作为主要的外部存储设备主要的外部存储设备 第三代计算机（第三代计算机（1965年年1971年）年）使用集成电路，使用硅半导体制造存储器使用集成电路，使用硅半导体制造存储器 第四代计算机（第四代计算机（1972年至今）年至今）采用了大规模采用了大规模LSI和超大规模和超大规模VLSI集成电路，使用集成度更高的半导集成电路，使用集成度更高的半导体元件做主存储器体元件做主存储器 1965年年Intel公司的创始人之一戈登公司的创始人之一戈登摩尔曾预言，集成电路中的晶体摩尔曾

10、预言，集成电路中的晶体管数每年管数每年(后来改成了每隔后来改成了每隔18个月个月)将翻一番，芯片的性能也随之提高将翻一番，芯片的性能也随之提高一倍。这一预言，被计算机界称为一倍。这一预言，被计算机界称为“摩尔定律摩尔定律”，近代计算机的发展，近代计算机的发展历史充分证实了这一定律。历史充分证实了这一定律。111.4 计算机软件的历史计算机软件的历史 软件是程序和程序设计发展到规模化和商品软件是程序和程序设计发展到规模化和商品化后所逐渐形成的概念化后所逐渐形成的概念 第一位程序员第一位程序员Ada指出了程序设计和编程的基本指出了程序设计和编程的基本要素要素 布尔逻辑为程序设计奠定了坚实的理论基础

11、布尔逻辑为程序设计奠定了坚实的理论基础 在在20世纪世纪50年代，出现了软件产业化年代，出现了软件产业化 软件是程序以及程序实现和维护程序时所必软件是程序以及程序实现和维护程序时所必须的文档的总称须的文档的总称121.5 计算机网络的历史计算机网络的历史 计算机网络是指将若干台计算机用通信线路按照一计算机网络是指将若干台计算机用通信线路按照一定规范连接起来，以实现资源共享和信息交换为目定规范连接起来，以实现资源共享和信息交换为目的的系统的的系统 计算机网络发展的计算机网络发展的4个阶段个阶段 第一代网络：面向终端的远程联机系统第一代网络：面向终端的远程联机系统 第二代网络：以通信子网为中心的计

12、算机通信网，典型代第二代网络：以通信子网为中心的计算机通信网，典型代表表ARPANET 第三代网络：遵循国际标准化网络体系结构开放系统互第三代网络：遵循国际标准化网络体系结构开放系统互连基本参考模型（连基本参考模型（OSI）的计算机网络）的计算机网络 第四代网络：宽带综合业务数字网第四代网络：宽带综合业务数字网131.6 计算机的发展趋势计算机的发展趋势 发展趋势：发展趋势：巨型化：运算速度达每秒几百亿次运算巨型化：运算速度达每秒几百亿次运算 微型化：计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机微型化：计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器器，一种个人的信息机器 网络化

13、：计算机技术与通信技术相结合网络化：计算机技术与通信技术相结合 多媒体化：计算机具有处理图、文、声、像等多种媒体的多媒体化：计算机具有处理图、文、声、像等多种媒体的能力能力 智能化：智能化：“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的没总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的没有灵魂的机械来有灵魂的机械来”。笛卡尔（笛卡尔（1637）大脑的结构与大脑的结构与0、1的关系：大脑的基本成分是神经细胞（即神经的关系：大脑的基本成分是神经细胞（即神经元），神经元又分为突触和轴突，两者以生物电流的方式，一个元），神经元又分为突触和轴突，两者以生物电流的方式，一个管输入，一个管输出，使神经细胞一直处于兴奋或抑制

14、的状态，管输入，一个管输出，使神经细胞一直处于兴奋或抑制的状态，而电子元件的开启和闭合的状态正好与神经细胞中的兴奋或抑制而电子元件的开启和闭合的状态正好与神经细胞中的兴奋或抑制状态对应，那么大脑的思维机制不就也可以用状态对应，那么大脑的思维机制不就也可以用0和和1来表示了吗来表示了吗?14未来新型计算机 新一代计算机：新一代计算机：知识信息处理系统（知识信息处理系统（KIPS）神经网络计算机神经网络计算机 生物计算机生物计算机 光子计算机光子计算机 量子计算机量子计算机 纳米计算机纳米计算机.15光子计算机所谓光计算机，就是利用光作为信息的传输媒体。速度快：速度永远等于光速不需要导线，一块直径

15、仅2cm的光棱镜，其通过的信息比特率可以超过全世界现有的全部电缆总和的300多倍智能水平更高。Intel硅光子技术硅光子技术16生物计算机（分子计算机）20世纪80年代开始研制，其最大的特点是采用了生物芯片。特点-运算速度快：蛋白质分子比硅晶片上电子元件要小得多，彼此相距甚近，生物计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。-存储容量大：1立方米的DNA溶液，可存储1万亿亿的二进制数据。-耗能小：只有电子计算机的十亿分之一。-具有自我修复功能预计1020年后，DNA计算机将进入实用阶段。17量子计算机量子计算机是利用原子的多态进行计算特点：-存储量更大 -能够实行

16、量子并行计算，其运算速度可能比目前个人计算机的Pentium 晶片快10亿倍。全球首台商用量子计算机全球首台商用量子计算机18纳米计算机“纳米”是一个计量单位，一个纳米等于10-9米，大约是氢原子直径的10倍。应用纳米技术研制的计算机内存芯片相当于人的头发丝直径的千分之一。特点：-耗能小-性能强大先进纳米计算机械先进纳米计算机械191.7 计算机技术的应用计算机技术的应用 宇宙探索 军事领域 通讯 交通 气象 金融领域 工业设计制造 生活领域20宇宙探索人造卫星和太空探测器人造卫星和太空探测器 人类从古到今没有停止对宇人类从古到今没有停止对宇宙的研究、认识和探索。宙的研究、认识和探索。21宇宙探索根据卫星拍摄绘制的根据卫星拍摄绘制的高清晰度地球图片高清晰度地球图片22宇宙探索根据卫星拍摄绘制的根据卫星拍摄绘制的高清晰度地球图片高清晰度地球图片23宇宙探索根据卫星拍摄绘制的根据卫星拍摄绘制的高清晰度地球图片高清晰度地球图片24宇宙探索太阳系九大行星太阳系九大行星25宇宙探索银河系哈勃望远镜上的相机拍摄26宇宙探索银河系27宇宙探索美国火星探测器传回的火星图片28宇宙探索哈勃望远镜上的相机