第1章--计算机发展简史

2019/8/26第1章计算机发展简史2第1章计算机发展简史1.1第一台电子数字计算机的诞生1.2计算机的发展1.3中国计算机发展简史1.4著名的计算机公司1.5著名的计算机科学家1.6计算机学术组织1.7计算机奖项3第1章计算机发展简史需要是发明之母。NecessityistheMotherofInvention.计算工具及计算技术是随着人类实践的需求逐步发展起来的。41.1第一台电子数字计算机的诞生1.1.1早期的计算工具1.1.2机械计算机1.1.3机电计算机1.1.4电子计算机51.1.1早期的计算工具61.1.1早期的计算工具算筹算筹又称为筹、策、算子等算筹在中国的起源很早中国著名科学家祖冲之(429-500年)借助算筹作为计算工具计算出圆周率。祖冲之(429—500年)7算盘算盘也称珠算，是中国劳动人民创造的一种计算工具由古代“算筹”演变而来素有“中国计算机”之称1.1.1早期的计算工具817世纪，数学和计算工具的发展重心转移到了欧洲。1.1.2机械计算机计算工具：计算尺、计算器、差分机、分析机；9（1）计算尺纳皮尔JohnNapier(英国数学家、神学家，对数的发明者)英国数学家奥垂德（W.Oughtred）10（1）计算尺11⑵计算器谢克哈特Schichard（德国数学家）“计算钟”——第一台机械式计算设备12加法器法国科学家布莱斯•帕斯卡(BlaisePascal：1623-1662年)是被公认为是制造出机械计算机的第一人；1642年，帕斯卡发明了齿轮式能实现加减法运算的计算器，这种机器能够做6位加法和减法，是人类历史上的第一台机械计算机。⑵计算器13乘法器德国著名数学家和思想家戈特弗里德•威廉•莱布尼茨(1646-1716年)将帕斯卡的“加法器”扩大为乘除运算；创立微积分；1700年左右，莱布尼茨从中国“易图”(八卦)里受到启发，悟出了二进制数之真谛。⑵计算器14无论是谢克哈特、帕斯卡，还是莱布尼茨，他们发明的机器都缺乏程序控制的功能。工业社会首次大规模应用程序控制的机器不是计算机，而是纺织行业中的提花编织机，然而，它对计算机程序设计的思想产生过巨大的影响力。141515法国机械师约瑟夫•杰卡德（JosephJacquard）16（3）差分机差分机1822年，英国剑桥大学著名数学家查尔斯·巴贝奇(CharlesBabbage：1792—1871年)研制成功第一台差分机。可用于计算数的平方、立方、对数和三角函数；能进行8位数运算，计算精度达6位小数；1717差分机的创新之处：有三组字轮作为寄存器来存放计算中涉及的数据；可以按预先安排好的计算步骤进行一连串的计算，可以看作是“程序自动控制”思想的萌芽；18（4）分析机分析机1833年，巴贝奇设计出了分析机模型，这个模型包括了现代计算机所具有的5个基本组成部分。齿轮式的存储装置“仓库”资料处理装置“工厂”控制装置输入装置输出装置1920CharlesBabbage’sAnalyticalEngine21爱达•奥古斯塔(AdaAugusta：1815-1852年)是计算机领域著名的女程序员。翻译意大利数学家路易吉·米那比亚对巴贝奇最新的计算机设计书《分析机概论》所留下的备忘录。设计了计算三角函数的指令、级数相乘指令、伯努利函数指令等，发现了进行程序设计的基本要素，因此，被认为是世界上第一位程序设计师。221.1.3机电计算机制表机1886年，美国统计学家赫尔曼•霍勒瑞斯(HermanHollerith：1860-1929)，用穿孔卡存储数据、用电磁继电器代替一部分机械元件，制成了第一台机电穿孔卡系统——制表机。231.1.3机电计算机1941年，德国工程师康拉德•祖斯(KonradZuse)研制成功全部采用继电器的计算机Z-3，这是世界上第一台完全由程序控制的机电式计算机。第一位全部采用电器元件来制造计算机的德国工程师康拉德·祖斯241.1.3机电计算机Mark-Ⅰ电磁式计算机MarkⅠ，也叫“自动序列受控计算机”，在计算机发展史上占据重要地位，是计算机“史前史”里最后一台著名的计算机，发明者是美国哈佛大学艾肯(H.Aiken)博士。1944年，机电计算机Mark-Ⅰ投入运行，长15.5米，高2.4米，由75万个零部件组成，加法0.3秒，乘法6秒。2525为Mark系列计算机编写程序的，是一位女数学家格雷斯·霍波。26Thefirstcomputerbug271.1.4电子计算机电子管的发明27美国工程师德·福雷斯特发明真空三极管281.1.4电子计算机1937年，美国衣阿华州立学院的阿塔纳索夫教授开始进行研制电子计算机的探索。最早提出在计算机中引入电子技术的方案；第一台电子计算机ENIAC的设计者莫奇利曾经看过他的关于电子计算机设计的笔记本。29ABC机（Atanasoff-Berry-Computer)29存储器部件（仅存）301.1.4电子计算机ENIAC1946年2月15日，世界上第一台电子数字计算机在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生。ENIAC：是电子数值积分和计算机（TheElectronicNumericalIntegratorandComputer）的编写。311.1.4电子计算机ENIAC的基本情况36岁的莫奇利提出总体设计，24岁的埃克特负责工程技术问题，年轻的戈尔斯坦负责组织协调。占地面积170平方米；用了大约18000只电子管，1500个继电器，70000只电阻，l8000只电容；耗资近49万美元；重30吨。运算速度为每秒5000次加法。耗电量惊人，功率为l50千瓦，常常因为电子管烧坏而需要停机检修。存储容量小，至多只能存20个字长为l0位的十进制数。与后来的存储程序型的计算机不同，它的程序是外插型的，使用很不方便。321.1.4电子计算机331.1.4电子计算机3434ENIAC特点：①采用电子线路来执行算术运算、逻辑运算和存储信息；速度快；②存储容量太小；③执行程序前要进行复杂的线路连接；351.2计算机的发展第一代计算机第二代计算机第三代计算机第四代计算机第五代计算机计算机的发展趋势计算机的分类计算机的特点计算机的应用领域361.2.1第一代计算机(1946-1958)主要特点用电子管代替机械齿轮和继电器作为基本元器件；程序可以存储，使用水银延迟线、静电存储管、磁鼓、磁芯等作为存储器。用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备；采用二进制形式，程序设计语言为机器语言。运算速度一般为每秒几千次至几万次。371.2.1第一代计算机(1946-1958)应用领域主要用于科学计算。代表机型ENIAC、IBM公司的IBM700系列。381.2.2第二代计算机(1959-1964)主要特点用晶体管代替了电子管。采用磁芯存储器作主存，采用磁盘与磁带作辅存。出现了汇编语言和高级语言；出现了监控程序。作为现代计算机体系结构的许多新技术相继出现，如寄存器，浮点数据表示，间接寻址，中断，I/O处理机等。391.2.2第二代计算机(1959-1964)应用领域科学计算：数据量不大，运算强度大。数据处理：数据量大，运算强度不大。实时控制：及时性要求高。代表机型IBM7090、IBM7094、CDC7600等。401.2.3第三代计算机(1965-1970)主要特点用集成电路取代了晶体管。用半导体存储器淘汰了磁芯存储器，实现了集成化，存储容量大幅度提高。系统软件和应用软件都有很大发展，操作系统的功能有很大提高。出现了结构化、模块化程序设计方法。计算机产品走向了系列化、通用化和标准化。为了满足中小企业需求出现了小型计算机。411.2.3第三代计算机(1965-1970)应用领域应用领域进一步拓展，计算机的应用进入到许多科学技术领域。代表机型IBM360系统。421.2.4第四代计算机(1971--)主要特点用微处理器或超大规模集成电路取代了普通集成电路。存储容量进一步扩大。输入采用了光学字符识别和条形码及语音等技术。输出设备开始使用光盘和激光打印机等。高级程序设计语言得到广泛使用。微型计算机进入了千家万户。互联网广泛应用，形成所谓的地球村。巨型计算机也得到快速发展。431.2.4第四代计算机(1971--)应用领域几乎覆盖到人类生活的各个领域。代表机型IBM4300系列、3080系列、3090系列、IBMPC等。441.2.5第五代计算机第五代计算机它将是微电子技术、光学技术、超导技术、电子仿生技术等多学科相结合的产物。它能进行知识处理、自动编程、测试和排错，以及用自然语言、图形、声音和各种文字进行输入和输出。研究目标打破以往计算机固有的体系结构，使计算机能够具有像人一样的思维、推理和判断能力，向智能化发展，实现接近人的思维方式。451.2.5第五代计算机研究成果已经实现的非传统计算技术有超导计算、量子计算、生物计算、光计算等。未来的计算机可能是超导计算机、量子计算机、生物计算机、光计算机、纳米计算机或DNA计算机等。由于各种因素的制约，并没有完全实现预期的研究目标，所以目前的计算机仍属于第四代计算机。但这一时期在智能计算机领域完成了大量的基础性研究工作，促进了人工智能和机器人技术的发展。目前，日本、美国的机器人技术是世界上最先进的。461.2.6计算机的发展趋势巨型化超级计算机通常是指由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，多用于国家高科技领域和尖端技术研究，解决一些特别复杂的攻关难题，如国防安全、中长期天气预报、地质勘探等。是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。471.2.6计算机的发展趋势“美洲豹”每秒1.75千万亿次的运算速度，位居全球首位。481.2.6计算机的发展趋势曙光“星云”每秒1.27千万亿次浮点运算，位列全球最快计算机的第二名。491.2.6计算机的发展趋势微型化在保持计算机功能的前提下，使其体积越来越小。台式机、笔记本、掌上电脑、嵌入式计算机就是微型化的体现。501.2.6计算机的发展趋势网络化实现网络化，才能真正做到资源共享，计算机才能发挥更大的作用，给人们的的日常生活带来更大的便利。智能化计算机处理过程化的计算工作及事务处理工作已经达到了相当高的水平，是人力望尘莫及的。但在智能性工作方面，计算机还远远不如人脑。如何让计算机具有人脑的智能，模拟人的推理、联想、思维等功能，是一个重要发展方向。511.2.7计算机的分类超级计算机体积最大、速度最快、功能最强、价格也最高。主要为国家安全、空间技术、天气预报、石油勘探、生命科学等领域的高强度计算服务。美国的“美洲豹”和Roadrunner、我国的曙光“星云”，“天河一号”都属于超级计算机。大型计算机高性能大容量的通用计算机，标准化的体系结构和批量生产。在银行、税务、大型企业、大型工程设计等领域得到广泛应用。IBM360、IBM4300和IBM3090等，联想万亿次大型计算机等是典型代表。521.2.7计算机的分类小型计算机介于微型计算机和大型计算机之间的一种计算机。PDP系列、VAX-11系列等是代表。逐步被高性能微机取代。工作站可以看作高档微机，在微型机的基础上，配备有大屏幕显示器、大容量存储器和图形加速卡，多用于计算机辅助设计和图形处理。逐步被高性能微机取代。531.2.7计算机的分类微型计算机台式计算机和笔记本计算机个人数字助理单片机和嵌入式计算机服务器通过网络为客户端计算机提供各种服务的高性能计算机。强调高速的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力。可分为数据库服务器、域名服务器、文件服务器、邮件服务器、Inter