第一章_计算机发展历史.

计算机发展历史什么是计算机？具备内部存储能力，能高速、自动的进行逻辑运算和算术运算的电子设备。计算机的发展历史•1946年之前古典计算机器时代•1946～至今现代计算机时代•1985年以后计算机发展的新方向——个人计算机与智能计算机古典计算机器时代•计算设备还不是科学，而是工具。•出现一些具备计算和存储信息能力的设备。•辅助计算的基本手段出现，主要针对的是数字。主要特点：计算设备作为人脑计算的辅助工具，不具备自动计算能力。古典计算机器时代•算盘时代这一阶段出现了表示语言和数字的文字及其书写工具，最主要的计算工具是算盘。古典计算机器时代•机械时代这一时期计算装置的特点是借助于各种机械装置齿轮杠杆等自动传送（十进位），而机械装置的动力则来自计算人员的手。古典计算机器时代帕斯卡的加法机莱布尼兹的乘法机•机电时代使用电力作为计算机器动力，但计算机构本身还是机械式的。古典计算机器时代哈佛大学研制的机电式自动顺序控制计算机MARKI第一台电子计算机ENIAC现代计算机时代的典型成果第一台电子计算机ENIAC1946年世界上第一台电子计算机ENIAC（读作“埃尼阿克”）在美国宾夕法尼亚大学研制成功。5000次加法/秒体重30吨占地170m218800只电子管1500个继电器功率150KW现代计算机时代的典型成果晶体管计算机晶体管与电子管的比较：•体积比电子管小很多•耗电大大降低•稳定性有很大提高电子管实物晶体管实物1955年，贝尔实验室使用800只晶体管组装了世界上第一台晶体管计算机TRADIC。(TransistorDigitalComputer)现代计算机时代的典型成果集成电路计算机集成电路与晶体管的比较：集成电路实物晶体管实物1964年4月7日，在IBM公司成立50周年之际，由年仅40岁的吉恩·阿姆达尔(GeneAmdahl)担任主设计师，历时四年研发的IBM360计算机问世，标志着第三代计算机的全面登场，这也是IBM历史上最为成功的机型之一。现代计算机时代的典型成果大规模集成电路计算机1971年，Intel公司宣称，他们首创了一种“开启集成电路新纪元”的半导体芯片，即第一块微处理器芯片4004。所谓微处理器芯片是将CPU集成在一块芯片上。现代计算机时代1946-至今现代计算机时代•第一代（1946年~1956年）：电子管计算机•第二代（1957年~1964年）：晶体管计算机•第三代（1965年~1970年）：小规模集成电路计算机•第四代（1971年~1990年）：超大规模集成电路计算机•第五代（1991年至今）：以互联网为标志的信息系统现代计算机时代电子计算机发展历史总结起止年代主要元件主要元件图例速度（次/秒）特点与应用领域第一代1946年～20世纪50年代末电子管5千～1万次体积巨大，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第二代20世纪50年代中～20世纪60年代中晶体管几万～几十万次体积减少，耗电较少，运算速度较高，价格下降；不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务管理，并逐渐用于工业控制第三代20世纪60年代中～20世纪70年代初中、小规模集成电路几十万～几百万次体积、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字处理、企业管理、自动控制、城市交通管理等方面第四代20世纪70年代初～至今大规模和超大规模集成电路几千万～几百万亿次性能大幅度提高，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、专家系统等领域中大显身手第五代电子计算机从20世纪80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。•人工智能计算机•巨型计算机•多处理机•激光计算机•超导计算机•生物晶体计算机（DNA计算机）•量子计算晶体管数目摩尔定律年计算机的发展趋势摩尔定律当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。计算机的发展趋势我国计算机发展我国计算机的发展古典时代：在早期计算工具和算学理论的发明创造方面，中国曾取得极其辉煌的成就：中国古代经典发明创造：中国古代用阳、阴两爻构成的八卦，被认为是世界上最早的二进制表示法由八卦演变而来的算术罗经我国计算机的发展近现代：•1958年研制出第一台电子管计算机•1964年研制出第二代晶体管计算机•1971年研制出第三代集成电路计算机•1977年研制出第一台微机DJS050•1983年研制成功银河亿次机（第四代计算机）•2002年9月研制成功“深腾1800”计算机，运算速度超过1万亿次/秒•2003年12月，我国自主研发出国内最快、世界第三的10万亿次曙光4000A高性能计算机我国计算机的发展•我国计算机发展存在的问题（1）自主创新能力不足；（2）核心技术缺失（CPU制造技术，高科技材料技术，操作系统技术，高性能网络服务器技术）；（3）发展体制存在缺陷；（4）相关法律法规不够健全，缺乏法律意识；我国计算机的发展第三节奠定计算机理论基础的重要人物及思想1.3.3图灵、图灵机及图灵测试图灵是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方法也源自这位伟大的科学家：24岁，提出图灵机理论；31岁，参与Colossus（二战时英国破解德国通信密码的计算机）的研制；33岁，构思了仿真系统；35岁，提出自动程序设计概念；38岁，设计了“图灵测试”；在后来还创造了一门新学科——非线性力学；……计算机与人工智能之父，英国数学家、逻辑学家——阿兰·图灵（AlanTuring，1912-1954）奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想1.3.3图灵、图灵机及图灵测试1、图灵测试1950年10月，图灵发表一篇题为“计算机器与智能”(Computingmachineryandintelligence)的论文，成为划时代之作。在这篇论文里，图灵第一次提出“机器思维”的概念。他还对智能问题从行为主义的角度给出了定义，由此提出一假想：一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答，如果在相当长时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机，那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是能思维的。这就是著名的“图灵测试”（TuringTesting）。奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想1.3.3图灵、图灵机及图灵测试2.图灵奖为纪念图灵对计算机领域做出的巨大贡献，国际计算机协会(AssociationforComputingMachinery，ACM)于1966年开始设立图灵奖(TuringAward)，这是计算机界最负盛名的奖项，有“计算机界诺贝尔奖”之称。首位华人获奖者——2000年图灵奖得主，姚期智首位女性获奖者——2006年图灵奖得主，法兰西斯·艾伦姚期智法兰西斯·艾伦(FrancesAllen)奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想1.3.6冯·诺伊曼及冯·诺伊曼结构1945年6月30日，冯·诺依曼发表“101页报告”——FirstDraftofaReportontheEDVAC；1946年7、8月间，冯·诺依曼又提出了一个更加完善的设计报告“电子计算机逻辑设计初探”（Preliminarydiscussionofthethelogicaldesignofanelectroniccomputinginstrument）。现代电子计算机之父——冯·诺伊曼这两篇报告的综合设计思想，便是著名的“冯·诺依曼结构（vonNeumannArchitecture）”。报告明确指出：采用二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制；计算机由5部分构成：运算器、控制器、存储器、输入和输出装置；程序由指令组成并和数据一起存放在存储器中，机器按程序指定的逻辑顺序，把指令从存储器中读出来并逐条执行，从而自动完成程序描述的处理工作。(即，“存储程序”思想)奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想1.3.6冯·诺伊曼及冯·诺伊曼结构注意：ENIAC并不是基于“存储程序”工作的计算机！第一台“存储程序”电子计算机——EDSAC，英国剑桥大学教授威尔克斯主持。下面机器是较早实现“冯·诺依曼结构”、按照“存储程序＋程序控制”工作的计算机：IAS——冯·诺依曼主持EDVAC——冯·诺依曼主持EDSAC——莫里斯·威尔克斯主持冯·诺伊曼及IAS机EDVAC奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想练习1、一般认为，世界上第一台电子数字计算机诞生于______。A．1946年B.1952年C．1959年D.1962年2、计算机当前已应用于各种行业、各种领域，而计算机最早的设计是针对于______。A．数据处理B．科学计算C．辅助设计D．过程控制3、计算机问世至今已经历四代，而划分时代主要依据则是计算机的______。A．规模B.功能C.性能D.元件1A2B3D