计算机的产生与发展

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1、第一单元 计算机基础知识,1.1.1 计算机的产生1.1.2 计算机的发展1.1.3 计算机的发展趋势1.1.4 未来新型计算机1.1.5 计算机的特点1.1.6 计算机的分类 1.1.7 计算机的应用,项目 1-1 了解计算机,1.1.1 计算机的产生 一、具有历史意义的计算工具 算 筹 春秋战国时期世界上最早的计算工具 算 盘 中国唐代 第一种手动式计数器 沿有至今 计算尺 1622年 英国奥特瑞德（William Oughtred） 20世纪70年代被计算器取代手动式 功能：加、减、乘、除、指数、三角函数等 加法器 1642年 法国帕斯卡（Blaise Pascal） 机械式 功能：只能

2、做加法 计算器 1673年德国莱布尼茨（Gottfried Leibniz ）机械式 功能：加、减、乘、除和开方,计算尺,二、近代计算机 1、差分机、分析机,差分机,1834 分析机,三部分组成：(1)由许多轮子组成的保存数据的存储库；(2)运算装置；(3)能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数据以及输出结果的装置。,查尔斯.巴贝奇,1822年出现模型，能提高乘法速度和改进对数表等数学表的精确度。,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。,2、ENIAC（电子数字积分计算机） 1946年2月在美国宾夕法尼亚大学诞生，是世界公认的第一台计算机。它是为计算

3、弹道和射击表而设计，主要元器件采用的是电子管。 该机使用了1500个继电器，18800个电子管，占地170平方米，重量30多吨，耗电150千瓦，耗资40万美元。 每秒能完成5000次加法运算，300多次乘法运算，比当时最快的计算工具快300倍。,备注：1958年我国研制出第一台电子管计算机。,两大缺点：一是没有存储器； 二是用布线接板进行控制，计算速度也就被 这一工作抵消了。,5000次加法/秒 体重28吨 占地170m2 18800只电子管 1500个继电器 功率150KW,世界上第一台计算机ENIAC,图1,图2,图3,3、EDVAC （离散变量自动电子计算机 ） 1949年由美籍数学家冯

4、诺依曼和同事共同研发成功是第一台现代意义的通用计算机。 整台计算机共使用大约6000个电子管和大约12000个二极管，功率为56KW，占地面积45.5平方米，重7850KG，使用时需要三十个技术人员同时操作。 它由五个基本部分组成：1）运算器CA（2）控制器CC（3）存储器M（4）输入装置I（5）输出装置O； 这种体系结构一直延续至今，所以现在一般计算机被称为冯诺依曼结构计算机。鉴于冯诺依曼在发明电子计算机中所起到关键性作用，他被西方人誉为计算机之父。,计算机科学奠基人英国科学家 阿兰.图灵,主要贡献： 建立图灵机模型，奠定了可计算理论的基础 提出图灵测试，阐述了机器智能的概念,电子计算机之父

5、美籍匈牙利数学家 冯.诺依曼,主要贡献： 与同事研制人类第二台计算机EDVAC 提出“存储程序”概念 冯诺依曼计算机 奠定了现代计算机体系结构和工作原理,美国计算机学会(ACM)1966年设立图灵奖,1.1.2 计算机的发展阶段,电子管,典型机器：国外的：ENIAC 、UNIVAC。国内的：103、104等。,根据计算机采用的物理器件，一般将计算机的发展分成以下四个阶段：（1）第一代计算机 194620世纪50年代末，电子管时代计算机。 电子管作为主要逻辑部件。体积大，耗电量大，寿命短，可靠性差，成本高。 每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅为几KB。 主要用于军事和科学研究工作。 使用机器语言

6、和汇编语言编程。,晶体管作为主要逻辑部件，体积减小，重量减轻，成本下降，能耗降低，可靠性和运算速度到了提高。 运算速度达每秒几十万次，内存容量扩大到几十KB 。 除了科学计算外，还用于数据处理和事务处理。 软件方面有了系统软件（监控程序），提出了操作系统的概念，出现了高级语言。,晶体管,典型机器： 国外的：IBM7090等 国内的：441B等,（2）第二代计算机 19581964年，晶体管计算机时代,高级程序设计语言有了很大发展， 并出现了操作系统。,典型机器：国外IBM-360等;国内709等,集成电路,（3）第三代计算机 19641972年，集成电路计算机时代。,中、小规模集成电路做主要逻

7、辑部件。体积越来越小，价格越来越低。,运算速度每秒可达几十万次到几百万次，内存大大提高。,计算机开始广泛应用在各个领域。,操作系统不断完善，各种实用软件层出不穷。,大规模集成电路,（4）第四代计算机 1972年至今，大规模、超大规模集成电路计算机时代。,采用大规模、超大规模集成电路作基本逻辑部件，在硅半导体芯片上集成了大量的电子元器件。,运算速度每秒可达几百万次到几亿次。,存储器：半导体存储器；外存除了使用软、硬磁盘外，引进了光盘。各种输入输出设备出现。,图表,几MB,几百MB,面向对象,1.1.3 未来新型计算机,1光计算机 利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。 不同波长的表示不同的数

8、据 优点：超高速 缺点：体积庞大,2生物计算机（分子计算机） 20世纪80年代中期开始研制 采用了生物芯片,3量子计算机 利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机， 这种多现实态是量子力学的标志。,1.1.4 计算机的发展趋势,（1）巨型化：指速度快、容量大、计算处理功能强的巨型计算机系统。它代表了计算机的发展水平。（2）微型化：指价格低、体积小、可靠性高、使用灵活方便、用途广泛的微型计算机系统。微型化反映了计算机的应用程度。目前，微型计算机已进入电视、电冰箱、空调器等家用电器、仪器仪表等小型设备中。（3）网络化：指把多个分布在不同地点的计算机通过通信线路连接起来，使用户共享硬件、软件和数据等

9、资源的计算机网络。,（4）智能化：指具有“听觉”、“视觉”、“嗅觉”和“触觉”，甚至具有“情感”等感知能力和推理、联想、学习等思维功能的计算机系统。 它具有类似人学习和推理的思维能力，有人的部分功能，能代替人的一些体力劳动和脑力劳动，是一种智能型的电子计算机。,（1） 运算速度快 : 如巨型机可达十几万亿次/秒。（2） 计算精度高：目前微型计算机的计算精度可以达到32位二进制。（3） 超强的记忆能力：存储容量超大。（4）复杂的逻辑判断功能:指能进行与、或、非等的逻辑运算。（5）按程度自动工作的能力：把编好的程序存入计算机，发出运行指令后，计算机不需要人工干预可以依次逐条执行。人工干预时计算机能

10、对其问题做出相应的回答。,1.1.5 计算机的特点,1.1.6 计算机的分类,计算机及其应用已经渗透到社会的各行各业，正在改变着传统的工作、学习和生活的方式，推动着社会的发展，如在以下领域中：科研、工商、教育、医药、政府、娱乐、家庭等。,1.1.7 计算机的应用,归纳起来主要有以下几种用途1.科学计算：通常是指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。2.数据处理：非数值计算，是指对大量的数据进行采集、查询、分类、排序、统计、存储及传输等。,3.过程控制：实时控制，是指用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。,4.计算机辅助工程：计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助教学CAI、计算机辅助测试CAT等 。,5.人工智能（Artificial Intelligence,AI)：利用计算机模拟人的智能。研究方向：模式识别、自然语言理解、自动定理证明、自动程序设计、专家学习、机器人、机器学习等。6.网络应用：利用通信设备将异地计算机系统连接起来，实现资源共享和信息传播。,作业：1、世界公认的第一台计算机诞生于何时何地？叫什么名字？它存在哪两大缺点？2、现代计算机之父是谁？他主要有哪些贡献？,