计算机发展简史

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1、计算机发展简史计算机发展简史1.第一台电子数字计算机的诞生第一台电子数字计算机的诞生v1.1早期的计算工具v1.2机械计算机v1.3机电计算机v1.4电子计算机1.1 1.1 早期的计算工具早期的计算工具1.1 早期的计算工具早期的计算工具u算筹算筹 算筹又称为筹、策、算子等算筹又称为筹、策、算子等 算筹在中国的起源很早算筹在中国的起源很早 中国著名科学家祖冲之中国著名科学家祖冲之(429-500(429-500年年)借助算筹作为借助算筹作为计算工具计算出圆周率。计算工具计算出圆周率。祖冲之(429500年)u算盘算盘 算盘也称珠算，是中国劳动人算盘也称珠算，是中国劳动人民创造的一种计算工具民

2、创造的一种计算工具 由古代由古代“算筹算筹”演变而来演变而来 素有素有“中国计算机中国计算机”之称之称 1.1 早期的计算工具早期的计算工具1.2 机械计算机机械计算机计算尺、计算器、差分机、分析机计算尺、计算器、差分机、分析机（1）计算尺计算尺纳皮尔纳皮尔JohnNapier(英国数学家、神学家英国数学家、神学家，对数的发明者，对数的发明者)英国数学家奥垂德英国数学家奥垂德（W.Oughtred）（1）计算尺）计算尺计算器计算器谢克哈特谢克哈特Schichard（德国数学家）（德国数学家）“计算钟计算钟”第一台机械式计算设备第一台机械式计算设备u加法器加法器 法国科学家布莱斯法国科学家布莱斯

3、 帕斯卡帕斯卡(Blaise Pascal(Blaise Pascal：1623-16621623-1662年年)是被公认为是制造出机械是被公认为是制造出机械计算机的第一人计算机的第一人 ；16421642年，帕斯卡发明了齿轮式年，帕斯卡发明了齿轮式能实现能实现加减加减法运算的计算器，法运算的计算器，这种机器能够做这种机器能够做6 6位加法和减位加法和减法，是人类历史上的第一台机法，是人类历史上的第一台机械计算机。械计算机。计算器计算器u乘法器乘法器 德国著名数学家德国著名数学家和思想家和思想家戈特戈特弗里德弗里德 威廉威廉 莱布尼茨莱布尼茨(1646(1646-17161716年年)将帕斯卡

4、的将帕斯卡的“加法器加法器”扩大为乘除运算；扩大为乘除运算；创立微积分；创立微积分；17001700年左右，莱布尼茨从中国年左右，莱布尼茨从中国“易图易图”(八卦八卦)里受到启发，里受到启发，悟出了二进制数之真谛。悟出了二进制数之真谛。计算器计算器v无论是谢克哈特、帕斯卡，还是莱布尼茨，他们无论是谢克哈特、帕斯卡，还是莱布尼茨，他们发明的机器都缺乏发明的机器都缺乏程序控制程序控制的功能。的功能。v工业社会首次大规模应用程序控制的机器不是计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

5、的影响力。对计算机程序设计的思想产生过巨大的影响力。1213法国机械师法国机械师约瑟夫约瑟夫杰卡德（杰卡德（Joseph Jacquard）（3）差分机差分机v差分机差分机v1822年，英国剑桥大学著名数年，英国剑桥大学著名数学家查尔斯学家查尔斯巴贝奇巴贝奇(Charles Babbage：17921871年年)研研制成功第一台制成功第一台差分机差分机。可用于计算数的平方、立方、对可用于计算数的平方、立方、对数和三角函数；数和三角函数；能进行能进行8位数运算，计算精度达位数运算，计算精度达6位小数；位小数；15差分机的创新之处：差分机的创新之处：v有三组字轮作为有三组字轮作为寄存器寄存器来存放

6、计算中涉及的数据；来存放计算中涉及的数据；v可以按预先安排好的计算步骤进行一连串的计算，可以按预先安排好的计算步骤进行一连串的计算，可以看作是可以看作是“程序自动控制程序自动控制”思想的萌芽；思想的萌芽；（4）分析机分析机v分析机分析机v1833年，巴贝奇设计出了分析机模型，这年，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个模型包括了现代计算机所具有的5个基个基本组成部分。本组成部分。齿轮式的存储装置齿轮式的存储装置“仓库仓库”资料处理装置资料处理装置“工厂工厂”控制装置控制装置输入装置输入装置输出装置输出装置1.3 机电计算机机电计算机v制表机制表机v1886年，美国统计学家

7、年，美国统计学家赫尔曼赫尔曼霍勒瑞斯霍勒瑞斯(Herman Hollerith：1860-1929)，用穿孔卡，用穿孔卡存储数据、用电磁继电存储数据、用电磁继电器代替一部分机械元件，器代替一部分机械元件，制成了第一台机电穿孔制成了第一台机电穿孔卡系统卡系统制表机。制表机。1.3 机电计算机机电计算机v 1941年，德国工程师康拉德年，德国工程师康拉德祖斯祖斯(Konrad Zuse)研制成功全部研制成功全部采用继电器的计算机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，这是世界上第一台完全由程序控制的机电式计算机。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

8、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祖斯1.3 机电计算机机电计算机vMark-电磁式计算机电磁式计算机Mark，也叫，也叫“自动序列受控计算机自动序列受控计算机”，在计算机发展史上占据重要地位，是计算机在计算机发展史上占据重要地位，是计算机“史前史史前史”里最后一台著名的计算机，发明者是美国哈佛大学里最后一台著名的计算机，发明者是美国哈佛大学艾肯艾肯(H.Aiken)博士。博士。1944年，机电计算机年，机电计算机Mark-投入运行，长投入运行，长15.5米，高米，高2.4米，由米，由75万个零部件组成，加法万个零部件组成，加法0.3秒，乘法秒，乘法6秒。秒。1.4 电子

9、计算机电子计算机v电子管的发明电子管的发明20美国工程师美国工程师 德德福雷斯特福雷斯特 发明真空三极管发明真空三极管1.4 电子计算机电子计算机vENIAC19461946年年2 2月月1515日日 ，世界上第一台电子数字计算机在美国宾，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。夕法尼亚大学莫尔学院诞生。ENIACENIAC：是电子数值积分和计算机（：是电子数值积分和计算机（The Electronic The Electronic Numerical Integrator and ComputerNumerical Integrator and Computer）的编写。

10、）的编写。1.4 电子计算机电子计算机vENIAC的基本情况的基本情况 36岁的岁的莫奇利莫奇利提出总体设计，提出总体设计，24岁的岁的埃克特埃克特负责工程技术问题，负责工程技术问题，年轻年轻的的戈尔斯坦戈尔斯坦负责组织协调。负责组织协调。占地面积占地面积170平方米；用了大约平方米；用了大约18000只电子管，只电子管，1500个继电器，个继电器，70000只电阻，只电阻，l8000只电容；耗资近只电容；耗资近49万美元；重万美元；重30吨。吨。运算速度为每秒运算速度为每秒5000次加法。次加法。耗电量惊人，功率为耗电量惊人，功率为l50千瓦，常常因为电子管烧坏而需要停机检修。千瓦，常常因为

11、电子管烧坏而需要停机检修。存储容量小，至多只能存存储容量小，至多只能存20个字长为个字长为l0位的十进制数。位的十进制数。与后来的与后来的存储程序存储程序型的计算机不同，它的程序是型的计算机不同，它的程序是外插型外插型的，使用很不方的，使用很不方便。便。1.4 电子计算机电子计算机1.4 电子计算机电子计算机25ENIAC特点：特点：采用电子线路来执行算术运算、逻辑运算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；和存储信息；速度快；存储容量太小；存储容量太小；执行程序前要进行复杂的线路连接；执行程序前要进行复杂的线路连接；2 计算机的发展计算机的发展v第一代计算机（电子管计算机）第

12、一代计算机（电子管计算机）v第二代计算机（晶体管计算机）第二代计算机（晶体管计算机）v第三代计算机（大规模集成电路）第三代计算机（大规模集成电路）v第四代计算机（超大规模集成电路）第四代计算机（超大规模集成电路）2.1 第一代计算机第一代计算机(1946-1958)v主要特点 用电子管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。2.1 第一代计算机第一代计算机(1946-1958)v代表机型ENIAC、IBM公司的IBM

13、 700系列。2.2 第二代计算机第二代计算机(1959-1964)v主要特点 用晶体管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。2.2 第二代计算机第二代计算机(1959-1964)v代表机型 IBM7090、IBM7094、CDC7600等。2.3 第三代计算机第三代计算机(1965-1970)v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

14、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。2.3 第三代计算机第三代计算机(1965-1970)v代表机型IBM 360系统。2.4 第四代计算机第四代计算机(1971-)v主要特点 用微处理器或超大规模集成电路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。2.4 第四代计算机第四代计算机

15、(1971-)v代表机型IBM 4300系列、3080系列、3090系列、IBM PC等。3.计算机的发展趋势计算机的发展趋势v巨型化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。3 计算机的发展趋势计算机的发展趋势v“美洲豹美洲豹”每秒每秒1.75千万亿次的运算速度，位居全球首位。千万亿次的运算速度，位居全球

16、首位。3.计算机的发展趋势计算机的发展趋势v曙光曙光“星云星云”每秒1.27千千万亿次浮点运算，位列全球最快计算机的第二名。3.计算机的发展趋势计算机的发展趋势v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。3.计算机的发展趋势计算机的发展趋势v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。v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。演讲完毕，谢谢观看！