第一讲 计算机发展简史

大学计算机基础苏放[e-mail]北京邮电大学信息与通信工程学院第一讲计算机发展简史一、电子计算机的定义二、计算机发展简史三、计算机的主要应用领域四、计算机系统的主要技术指标五、未来计算机的发展趋势电子计算机是一种能够高速计算、具有内部存储能力，由程序控制其操作过程的电子设备。特点：u速度快u精度高u具有记忆和逻辑判断能力u具有存储和自动执行程序的能力u通用性强分类：电子计算机根据运算速度、存储能力、功能强弱、配套设备与软件系统的丰富程度等因素可划分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、服务器和工作站。国内研制的“神威”巨型机，共耗资1亿人民币建成。NEC的小型机康柏的服务器DELL的工作站Altair8800(1975)Apple1联想天麒电脑联想笔记本一、机械式计算器时代最早的机械式计算器--算盘石器时代结绳记事1642年法国数学家Pascal在计算尺基础上发明了的机械式计算器。1823年英国人CharlesBabbage设计了差分机和分析机，提出了利用卡片输入程序和数据的设计。分析机(analytialengine)1842年AugustaAdaByron翻译了分析机的使用，成为世界上第一个程序员二、电子计算器时代1906年美国人LeeDeForest发明了电子管。这为电子计算机的发展奠定了基础。第一台通用可编程计算机-ENIAC第一个通用可编程电子计算机于1946年于宾夕法尼亚大学开发成功,这一计算机叫做ENIAC(ElectronicsNumericalIntegratorandCalculator)计算机必须有存储器、控制器、运算器和输入输出设备这种思想是由冯·诺依曼(JohnVonNeumann)等人于1946年提出，因此称为冯·诺依曼型计算机或存储程序式计算机。冯·诺依曼的设计思想被誉为计算机发展史上的里程碑。冯·诺依曼1903年生于匈牙利，是一位数学家、计算物理学家和计算机科学家。1930年到美国，1957年去世。冯．诺依曼计算机科学界最重要的人物是图灵(AlanMathisonTuring)。他是英国人，世界著名的科学家，1912年出生，1954年去世，年仅42岁。Thewholethinkingprocessisstillrathermysterioustous,butIbelievethatathinkingmachinewillhelpusgreatlyinfindingouthowwethinkourselves.AlanTuring,May19511936年，图灵发表了著名的论文《论可计算数及其在密码问题的应用》，首次提出逻辑机的通用模型——图灵机的概念，为可计算性理论奠定了基础。1945年，图灵以极大的热情投入电子计算机的设计工作。他起草了关于自动计算机器ACE(AutomaticComputingEngine)的报告，描述了存储程序概念在计算机中的应用，阐明了用子程序实现某些运算而程序员不必知道机器细节的情况，这就预言了以后对高级语言的开发。图灵在曼彻斯特(1951)鉴于他在计算机理论方面的创造性的奠基工作，而被称为计算机科学之父。为纪念图灵对计算机科学做出的奠基性的贡献，ACM(美国计算机协会)专门设立了图灵奖，并于1966年开始颁发。图灵奖是计算机界的最高奖。第一代计算机(1946~1957)——电子管计算机时代IBM701计算机(50年代初设计制造)中用来存储二进制信息的电子管特点:运算速度仅为每秒数千到几万次；仅支持机器语言和汇编语言。第二代计算机(1958~1964)——晶体管计算机时代特点:运算速度提高到每秒几万次到几十万次;产生了高级语言和编译系统,操作系统得到快速发展。第三代计算机(1965~1971)——集成电路时代1958年,第一片集成电路问世特点:运算速度达每秒几十万次到几百万次；出现了微程序、多道程序及并行处理等新技术；操作系统趋于成熟。1971年,第一个微处理器Intel4004出现(这是当时在ElectronicNews上的广告)第四代计算机(1972~1990)——大规模集成电路时代特点:广泛采用大规模和超大规模集成电路；出现了软件工程的标准化；微型计算机发展迅速。第五代计算机(1991~今)——超大规模集成电路时代特点:超大规模集成电路计算机（1991－至），使用高密度高速度芯片，出现了因特网，发展了Java语言，分布式操作系统，万维网。一、巨型化研制巨型机是现代科学技术、尤其是国防尖端技术发展的需要。巨型机的研制水平、生产能力及其应用程度已成为衡量一个国家经济实力和科技水平的重要标志。二、微型化计算机微型化是因大规模集成电路的出现而发展最迅速的的技术之一。由于微型机可以渗透到仪表、家电、导弹头等这些中小型机难以进入的领域，其发展十分迅速。三、网络化计算机网络就是将分散的多台计算机用通讯线路连接起来,形成一个有机的网络系统，实现网上的计算机之间互相通讯、共享系统资源，从而提高计算机系统资源的综合利用率。四、智能化智能化就是使计算机具有人工智能，即研究如何用计算机来“模仿”人的智能，让计算机具有“推理”和“学习”的功能。1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。在4.2mmX3.2mm的硅片上集成了2250个晶体管，构成了CPU，，再加上一片RAM、一片ROM和一片寄存器，构成了Intel4004微处理器。第一代（1974－1977年）以8位微处理Intel8008、ZilogZ80、Motorola6502为代表的微型计算机。1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel8008。73年8月8080处理器问世1975年第一台微型计算机Altair88001976年3月，微型计算机AppleI问世第二代（1978－1981年）以16位微处理Intel8086、8088、80286为代表的微型计算机。IBMPC微型计算机。1981年IBM公司在纽约宣布第一台IBMPC诞生--80286微机80286芯片第三代（1985－1988年）以32位微处理Intel80386、80486、为代表的微型计算机。80386芯片第四代（1989－现在）以32位微处理（586）、PentiumⅡ、PentiumⅢ为代表的奔腾计算机。Intel于1993年3月推出奔腾（Pentium）处理器1、科学计算也称数值计算，是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所提出的复杂的数学问题。2、数据处理也称信息据处理，计算机可以在短时间内对大量数据及各种各样的数据进行处理，以满足信息时代的要求。大学生活3、自动控制自动控制是指在工业生产过程中，对控制对象进行自动控制和自动调节的控制方式，又叫过程控制。4、计算机辅助设计利用计算机来辅助人们设计和制造产品。5、计算机网络将在不同地理位置上的计算机或终端连接起来，实现计算机资源共享和通信。6、娱乐可以用微型计算机进行各种娱乐活动。如游戏、听音乐、看电影、新闻等。•1.字长•2.运算速度•3.内存容量•4.主频•5.外设配置指计算机一次能直接处理的二进制数据的位数。如一台PentiumⅢ的CPU字长为32位，表示其一次能处理的最大二进制数为232。字长的位数越多，计算机的运算能力越强，精度越高。1、字长2．运算速度运算速度是指计算机每秒钟内执行指令的数目，单位用MIPS(MillionofInstructionsPerSecond，百万条指令／秒)表示。目前微机的运算速度已达到几千万次加减法指令/每秒。巨型机目前可达到12.5万亿次加减法指令/秒。3．内存容量主存储器简称内存。内存越大，则运算或处理信息的速度更快和容量更多。但内存容量越大，机器价格也越高。存储容量一般KB、MB和GB为单位，B（Byte）为字节，8位(bit)二进制数为一个字节，1B=8bit1KB＝1024B1MB＝l024KB1GB＝1024MB。4．主频主频是指CPU的时钟频率，即CPU在单位时间（秒）内平均“操作”的次数。例如，PentiumⅢ的主频有500、733，赛扬400A等。主频的单位是兆赫兹(MHz)。目前微型计算机的主频都在800MHz～1GHz以上。提高CPU的主频也是提高计算机性能的有效手段。5．外设配置外设是指计算机的输入／输出设备以及外存储器，如硬盘、键盘、显示器与显示卡、音箱、声卡、打印机、磁盘驱动器、鼠标等。硬盘早期鼠标光驱五、未来计算机的发展趋势有可能引发计算机革命的新技术至少有三种：1.光子计算机2.生物计算机3.量子计算机•1.光子计算机在光子计算技术中，光能够像电一样传送信息，甚至传送效果更好。优点：光传输速度快，光器件能耗低。预计，光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快1000。难点：光学晶体管的制造技术还不成熟。•2.生物计算机自本世纪70年代以来，人们开始研究生物计算机（也叫分子计算机），研究了解并操纵制造大脑的基因学机制。•3.量子计算机潜在的运算速度是无止境的。Thanks！！！