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1、信息技术导论1第二课第二课 计算机发展历计算机发展历 史及典型问题史及典型问题2信息技术导论（陈艳） 3内容提要内容提要n计算机发展概述 n计算学科的基本和典型问题 n信息技术的发展一、计算机发展概述n计算机的产生和发展 l 近代计算机的发展l 计算机的诞生l 计算机发展的5个阶段n计算机应用和分类n计算机发展趋势4信息技术导论（陈艳） 51. 近代计算机发展简史1642 Blaise Pascal加法器加法器Charles BabbageCharles Babbage 1822 差分机1833 分析机MARK IMARK I冯诺依曼信息技术导论（陈艳） 6算 盘 在很早以前人们就碰到了必须计
2、算的问题 已经考证的远在旧石器时代刻在骨制和石头 上的花纹就是对某种计算的记录。在人类漫 长的岁月中人们一直没有停止过对计算工具 和计算本质的探索。中国人发明的珠算盘成 为先进的计算工具。 算盘作为主要的计算工具流行了相当长的 一段时间。直到中世纪哲学家们提出了这样 一个大胆的问题能否用机械来实现人脑 活动的个别功能?信息技术导论（陈艳） 7简单数学运算计算机器的产生1641年法国人帕斯卡B.Pascal利用齿轮技术制 成了第一台加法机 1673年德国人莱布尼茨G.W.V.Leibniz在帕斯卡 的基础上又制造了能进行简单加减乘除的计算机器 19世纪30年代英国人巴贝奇C.Babbage设计了
3、 用于计算对数三角函数以及其他算术函数的分析机 20世纪20年代美国人布什V.Bush研制了能解一 般微分方程组的电子模拟计算机等计算的这一历史包含了人们对计算过程的 本质和它的根本问题进行的探索同时还为现代计算 机的研制积累了经验信息技术导论（陈艳） 8查尔斯 巴贝奇早在19世纪初叶，英国剑桥大学数学家、机械设 计专家、经济学家和哲学家查尔斯巴贝奇（Charles Babbage，1791-1871）发明了差分机（Difference Engine）即可计算等式间的差距。而之后的分析机（ Analytical Engine）则尝试用来执行多种类的运算 ，尽管这台机器在他有生之年并未完成，但其
4、设计方 案已经具备了现代电脑的特征（包括齿轮式“存贮仓 库”（Store）和“运算室”即“作坊”（Mill），而且还有 他未给出名称的“控制器”装置，以及在“存贮仓库”和“ 作坊”之间运输数据的输入输出部件） 。巴贝奇以他 天才的思想，划时代地提出了类似于现代电脑五大部 件的逻辑结构。所以被公认为计算机之父。查尔斯巴贝奇信息技术导论（陈艳） 9英国著名诗人拜伦的女儿阿达拉芙拉斯伯爵 夫人（Ada Augusta Lovelace，1815-1852）协助 巴贝基完善了分析机的设计，指出它可以像提花机 那样编程。她发现了编程的基本要素，还编写了伯 努利数的程序，因此，被誉为世界上第一位程序员 。
5、 差分机分析机信息技术导论（陈艳） 10Mark 美国哈佛大学的霍华德艾肯（Howard Aiken， 1900-1973）博士在图书馆里发现了Babbage的论文 ，提出了用机电方式，而不是用纯机械方法来构造 新的分析机。 1944年在IBM公司的资助下，研制成 功了被称为计算机“史前史”里最后一台著名的 Mark计算机，将Babbage的梦想变为了现实。这也 正是IBM走上计算机产业之路的开始。后来霍华德 艾肯继续主持了Mark和Mark计算机的研制工 作，但它们已经属于电子计算机的范畴。 （这里请注意,20世纪40年代曾经出现过两个被称为Mark的计算机 ，一个是这里所说的Mark，另一
6、个是英国曼彻斯特大学以威廉斯管的 发明人Williams（1911-1977）和汤姆基尔蓬（Tom Kilbrn）为首的 研究小组开发的Mark，其原型则被称为“婴儿机”（Baby Machine） 。曼彻斯特大学在计算机发展史上也曾经起过重大的作用）信息技术导论（陈艳） 11英国数学家艾兰图灵艾兰图灵（Alan Mathison Turing， l912-1954）是世界上公认的计算机科学奠 基人。他的主要贡献有两个：一是建立图灵 机(TuringMaChine，TM）模型，奠定了可计 算理论的基础；二是提出图灵测试，阐述了 机器智能的概念。但在他生活的时代，却完 全没有这些赞誉。他不过是一
7、位古怪的数学 家、超前的哲学家、神秘的密码破译专家而 已，没有人会想到他的思维能燃起信息时代 的烈焰。为纪念图灵对计算机科学的贡献， 美国计算机学会ACM在1966年创立了“图灵 奖”，每年颁发给在计算机科学领域的领先 研究人员，号称计算机业界和学术界的诺贝 尔奖。图 灵信息技术导论（陈艳） 12图灵机该机器由以下几个部分组成： 一条无限长的纸带 TAPE。纸带被划分为一个接一个的小格子，每个格子 上包含一个来自有限字母表的符号，字母表中有一个特殊的符号 表示空白。纸 带上的格子从左到右依此被编号为 0, 1, 2, . ，纸带的右端可以无限伸展。 一个读写头 HEAD。该读写头可以在纸带上左
8、右移动，它能读出当前所指 的格子上的符号，并能改变当前格子上的符号。 一套控制规则 TABLE。它根据当前机器所处的状态以及当前读写头所指的 格子上的符号来确定读写头下一步的动作，并改变状态寄存器的值，令机器进 入一个新的状态。 一个状态寄存器。它用来保存图灵机当前所处的状态。图灵机的所有可能 状态的数目是有限的，并且有一个特殊的状态，称为停机状态。信息技术导论（陈艳） 13图灵测试 如果一个人使用任意一串问题去询问两个 他不能看见的对象：一个是正常思维的人； 一个是机器，如果经过若干询问以后他不能 得出实质的区别，则此机器通过图灵试验。信息技术导论（陈艳） 14冯 诺依曼另一个也被称为计算机
9、之父的是冯诺伊曼 （匈牙利原名Neumann Jnos，英文名John von Neumann，1903年12月28日 1957年2 月8日），是匈牙利美国数学家，现代电子 计算机创始人之一。他在计算机科学、经济、 物理学中的量子力学及几乎所有数学领域都作 过重大贡献。 1945年，他和他的同事们开始研制了世界 上第一台按存储程序思想设计的电子计算机 EDVAC，对后来的计算机在体系结构和工作 原理上具有重大影响。50多年来，虽然计算机 系统从性能指标、运算速度、工作方式、应用 领域等方面与当时的计算机有很大差别，但基 本结构没有变，都属于冯诺依曼计算机。但 是，冯诺依曼自己也承认，他的关于计
10、算机 “存储程序”的想法都来自图灵。John von Neumann 冯诺依曼信息技术导论（陈艳） 15冯诺依曼计算机存储程序计算机最早是由著名数学家冯诺依曼等人在1945年总结并明 确提出来的，因此又被称为冯诺依曼计算机。 存储程序计算机在体系结构上主要特点有： 采用存储程序（stored-program）原理 以运算单元为中心 存储器是按地址访问、线性编址的空间 控制流由指令流产生 指令由操作码和地址码组成 数据以二进制编码 存储程序原理: 计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。 计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的 部件可以依次
11、从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直 至完成全部指令任务为止。信息技术导论（陈艳） 162. 计算机的诞生1939年保加利亚裔美国人、依阿华大 学教授阿塔诺索夫（John Vincent Atanasoff，1903-1995）因进行数学物理 研究需要大量计算，而当时使用的模拟计 算机速度慢、精度低，从而决心设计电子 管数字计算机。在研究生克里福特伯瑞 （Clifford E.Berry，1918-1963）的协助 下，于1941年制作了一台雏形计算机ABC（ Atanasoff-Berry Computer）信息技术导论（陈艳） 17ENIAC美国宾州大学的物理学教授约翰莫
12、 奇莱（John Mauchly，1907- 1980）， 曾经观摩过ABC计算机，1042年他写了 一份备忘录，建议制造电子计算机来完成 弹道表的计算。1943年4月美国陆军阿伯 丁弹道实验室与宾州大学摩尔学院签订合 同，开始研制ENIAC。在埃克特（ J.Preper Eckert，l919-1995）、戈德斯 坦（Herman H.GoldStine，l913-）等人 的共同努力下，1945年秋制成ENIAC， 并于1946年2月15日公诸于世。一般认为 ，ENIAC是世界上第一台电子数字计算机 ，但不是存储程序计算机。ENIAC信息技术导论（陈艳） 18计算机的几个第一第一台电子数字计算机ENIAC （1946.2, The Moore school of Engineering ) Electronic Numerical Integrator and Calculator. 第一台按存储程序思想设计的计算机 EDVAC (19451952, Institute for Advanced Study in Princeton ) Electronic Discrete Variable Automatic Computer 第一台存储程序计算机 EDSAC (In Eng
