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1、TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 1 1 1计算机的发展 分类及应用 本节主要介绍 计算机的发展历史及其分类微机的发展历史及其分类微型计算计的主要用途 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 2 1 1计算机的发展 分类及应用 学习目标 了解计算机和微机的发展历史冯 诺依曼提出的 存储程序 和 程序控制 的概念掌握各代计算机的划分和特点各种微机CPU的主要技术指标和相关知识 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 3 1 1 1计算机的产生和发展 计算机发展史计算机分类 TianJ
2、inUniversityofTechnology 计算机基础知识 4 计算机的发展历史大致可以分为三个阶段 近代计算机阶段现代计算机阶段微机及网络阶段 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 5 1 近代计算机阶段是指机械式计算机时期或机电计算机时期 19世纪20年代 英国数学家巴贝奇 Babbage 提出了自动计算机的基本概念 要使计算机能自动进行运算 要把计算步骤和原始数据预先存放在计算机中 使机器自动实现取操作数 进行简单判断 计算及下一步的运算顺序等 并于1823年和1834年成功地设计了一台差分机和一台分析机 但由于当
3、时技术条件的限制没有生产 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 6 巴贝奇是剑桥大学 路卡辛讲座 的数学教授 在教学之余 巴贝奇完成了大量发明创造 如运用运筹学理论率先提出 一便士邮资 制度 发明了供火车使用的速度计和排障器等等 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 7 18世纪末 法兰西发起了一项宏大的计算工程 人工编制 数学用表 这在没有先进计算工具的当时 是件极其艰巨的工作 法国数学界调集大批数学家 组成了人工手算的流水线 算得天昏地暗 才完成了17卷大
4、部头书稿 即便如此 计算出的数学用表仍然存在大量错误 据说有一天 巴贝奇与著名的天文学家赫舍尔凑在一起 对两大部头的天文数表评头论足 翻一页就是一个错 翻两页就有好几处 面对错误百出的数学表 巴贝奇目瞪口呆 他甚至喊出声来 天哪 这些计算错误已经充斥弥漫了整个宇宙 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 8 这件事也许就是巴贝奇萌生研制计算机构想的起因 巴贝奇的第一个目标是制作一台 差分机 所谓 差分 的含义 是把函数表的复杂算式转化为差分运算 用简单的加法代替平方运算 巴贝奇耗费了整整十年光阴 于1823年完成了第一台差分机
5、它可以处理3个不同的5位数 计算精度达到6位小数 当即就演算出好几种函数表 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 9 他要求政府资助他建造第二台运算精度为20位的大型差分机 英国政府看到巴贝奇的研究有利可图 破天荒地与科学家签订了第一个合同 财政部慷慨地为这台大型差分机提供出1 7万英镑的资助 巴贝奇自己也贴进去1 3万英镑巨款 用以弥补研制经费的不足 然而 第二台差分机在机械制造工厂里触上了 暗礁 他把图纸改了又改 让工人把零件重做一遍又一遍 年复一年 日复一日 巴贝奇独自苦苦支撑了第三个10年 终于感到无力回天 1842年
6、 英国政府宣布断绝对他的一切资助 英国首相讥讽道 这部机器的唯一用途 就是花掉大笔金钱 同行们讥笑他是 愚笨的巴贝奇 皇家学院的权威人士 包括著名天文学家艾瑞等人 都公开宣称他的差分机 毫无任何价值 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 10 就在痛苦艰难的时刻 孤独苦闷的巴贝奇意外地收到一封来信 写信人不仅对他表示理解而且还希望与他共同工作 接到信函后不久 巴贝奇实验室门口走进来一位年轻的女士 伯爵夫人本名叫阿达 奥古斯塔 AdaAugusta 是英国著名诗人拜伦的独生女 就这样 在阿达27岁时 她成为巴贝奇科学研究上的合作
7、伙伴 迷上这项常人不可理喻的 怪诞 研究 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 11 30年的困难和挫折并没有使巴贝奇屈服 阿达的友情援助更坚定了他的决心 还在大型差分机进军受挫的1834年 巴贝奇就已经提出了一项新的更大胆的设计 他最后冲刺的目标 不是仅仅能够制表的差分机 而是一种通用的数学计算机 巴贝奇把这种新的设计叫做 分析机 它能够自动解算有100个变量的复杂算题 每个数可达25位 速度可达每秒钟运算一次 今天我们再回首看看巴贝奇的设计 分析机的思想仍然闪烁着天才的光芒 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUn
8、iversityofTechnology 计算机基础知识 12 阿达 心有灵犀一点通 她非常准确地评价道 分析机 编织 的代数模式同杰卡德织布机编织的花叶完全一样 于是 为分析机编制一批函数计算程序的重担 落到了数学才女的肩头 阿达开天辟地第一次为计算机编出了程序 其中包括计算三角函数的程序 级数相乘程序 伯努利函数程序等等 阿达编制的这些程序 即使到了今天 电脑软件界的后辈仍然不敢轻易改动一条指令 人们公认她是世界上第一位软件工程师 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 13 由于得不到任何资助 巴贝奇为把分析机的图纸变成现
9、实 耗尽了自己全部财产 弄得一贫如洗 阿达忍痛两次把丈夫家中祖传的珍宝送进当铺 以维持日常开销 而这些财宝又两次被她母亲出资赎了回来 贫困交加 无休止的脑力劳动 使阿达的健康状况急剧恶化 1852年 怀着对分析机成功的美好梦想 软件才女英年早逝 死时年仅36岁 阿达去世后 巴贝奇又默默地独自坚持了近20年 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 14 晚年的他已经不能准确地发音 甚至不能有条理地表达自己的意思 但是他仍然百折不挠地坚持工作 1871年 为计算机事业贡献毕生精力的先驱者巴贝奇 终于满怀着对分析机无言的悲怅 孤独地离
10、开了人世 分析机终于没能造出来 巴贝奇和阿达失败了 巴贝奇和阿达的失败是因为他们看得太远 分析机的设想超出了他们所处时代至少一个世纪 社会发展的需求和科学技术发展的可能 使得他们注定要成为的悲剧人物 尽管如此 巴贝奇和阿达为电脑科学留下了一份极其珍贵的精神遗产 包括30种不同设计方案 近2000张组装图和50000张零件图 更包括那种在逆境中自强不息 为追求理想奋不顾身的拼搏精神 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 15 到二十世纪初 雄厚的商业资本进入了计算机研制和生产领域 在IBM公司和Bell公司的资助下 由艾肯设计
11、IBM公司制造的MarkI在1994年投入运行 使巴贝奇的梦想成真 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 16 2 现代计算机阶段 是电子计算机阶段 20世纪40年代 电子管的产生 和第二次世界大战的需要加快了科学技术的发展 当时出于军事的需要 为了解决弹道问题 在美国陆军的主持下 由宾夕法尼亚大学的艾克特 Eckert 和毛奇莱 Mauchly 经过三年的努力于1946年成功地研制了一台计算机 这台计算机被命名为电子数值积分器与计数器 这就是世界上第一台电子计算机 名为ENIAC 1 1 1计算机的产生和发展 TianJin
12、UniversityofTechnology 计算机基础知识 17 ENIAC性能指标 用了18000个电子管 1500个继电器 重30吨 占地170平方米 体积3000立方英尺 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 18 耗电150千瓦 内存17K 字长12位 运算速度每秒5000次 耗资40万美金 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 19 著名数学家冯 诺依曼提出了 存储程序 和 程序控制 的概念 其主要思想为 采用二进制形式表示数据和指令 计算机应包括
13、运算器 控制器 存储器 输入和输出设备五大基本部件 采用存储程序和程序控制的工作方式 冯 诺依曼建造的机器 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 20 3 微机及网络阶段 是指20世纪70年代以来出现并迅速发展的计算机网络以及20世纪80年代以后迅猛发展的微型计算机阶段 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 21 计算机年代的划分 1 1 1计算机的产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 22 1 1 1计算机的
14、产生和发展 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 23 1 1 2计算机分类 1 什么是计算机 是一种按程序自动进行信息处理的通用工具 其处理的对象和处理的结果均是信息 2 计算机的特点 运算速度快 运算精度高 具有 记忆力 和逻辑判断力 高度自动化 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 24 1 1 2计算机分类 3 计算机分类按计算机原理分为 电子数字式计算机 计算机内部处理的是由1 0这样的数字形式的离散量 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 25 1 1 2计算机分类 模
15、拟式计算机 计算机内部处理的是连续变化的模拟量 如电压 电流等 混合式计算机 是将模拟技术和数字技术相结合的计算机 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 26 1 1 2计算机分类 按用途分为 通用机 能够处理各种类型的问题 具有较强的通用性 功能齐全的计算机 一般的计算机都属于此类计算机 专用机 为解决某个特定问题而设计的计算机 此类计算机功能单一 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 27 1 1 2计算机分类 按规模分 巨型机 运算速度快 每秒亿次以上 内存容量可达100GB以上 字长64位 其结构复杂 价格昂贵
16、 主要用于气象 地质勘探 卫星 国防等领域 大型机 运算速度每秒可达几千万次以上 主要用于数据库管理 计算机网络及科学和工程计算等 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 28 1 1 2计算机分类 中型机 性能和规模介于大型机和小型机之间 小型机 结构简单 操作方便 成本较低 主要作为联机事务处理器和局域网服务器等 微机 自问世以来 就以体积小 功耗低 功能全 工作可靠 操作方便 价格低廉等优点得到青睐 因此发展迅速 已经深入普及到了人们的生活 工作和学习之中 特别是多媒体技术的发展以及Internet的出现 更成为人们离不开的工具 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 29 1 1 3微型机的发展及应用 微机发展微机的分类微机的应用 TianJinUniversityofTechnology 计算机基础知识 30 1 1 3微型机的发展及应用 微型计算机 Microcomputer 是大规模 超大规模集成电路发展的产物 它是把中央处理单元 微处理器 集成在一个芯片上 再加上一些存储器 接口电路和必要的外设构成
