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文档简介

计算机的发展历程 一、电子计算机的诞生 每秒5000次加法运算; 每秒50次乘法运算; 平方和立方计算; Sin和Cos函数数值运算; 其它更复杂的计算。 第一台电子计算ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)于1946年在美国诞生。 第1台数字电子计算机 1946年ENIAC计算机公布 ENIAC(电子数字积分机与计算机): 研制单位:美国宾夕法尼亚大学 用 途: 军事计算 运算速度:5000次/秒 体积价格:170平方米,30吨,140千瓦,40万美 元 其逻辑元件采用电子管,存储器件为磁鼓,典型逻辑 结构为定点运算;用低级语言编程,无操作系统。 代表人物:英国科学家艾兰图灵和美籍匈牙利科学 家冯诺依曼。 冯诺依曼计算机模型。 2)存储器以二进制形式存储指令和数据; 3)存储程序工作方式; 4)五部件以运算器为中心进行组织。 1)计算机由运算器、存储器、控制器和输入/输出 五个部件组成; 冯诺依曼计算机组成 二、第二代计算机(50年代中后期到60 年代中) 逻辑元件采用晶体管,其内存储器由磁芯构成,磁 鼓与磁带成为外存储器。 逻辑结构实现了浮点运算,并提出了变址、中断、 I/O处理等新概念。出现了多种高级语言及其编译 程序。 晶体管 (1948) 三、第三代计算机(60年 代中到70年代中) 逻辑元件与存储器均由集成电路实现; 硬件上,微程序控制、高速缓存、虚拟存储器、流 水线等先进计算机技术开始使用; 另一大特点是大型/巨型机与小型机同时发展。 出现操作系统,它具有资源调度、人/机通信和输 入输出控制等功能; 小规模集成电路 中/小规模 集成电路 (1950s) 四、第四代计算机(70年代 中期开始) 大规模(LSI)和超大规模(VLSI)集成电路及微处 理器为这一代计算机的典型特征。 超大规模集成电路 计算机网络的发展与广泛应用。 并行处理技术 嵌入式系统 超标量技术: 超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令 IC集成度提高的规律 Moore定律:由于硅技术的不断改进 ,每18个月,集成度将翻一翻,速度 将提高一倍,其价格将降低一半 (Gordon E.Moore,1965年) 进一步提高集成度的问题与出路 n问题: u线宽进一步缩小后,晶体管线条小到纳米级时,其电 流微弱到仅有几十个甚至几个电子流动,晶体管将逼近 其物理极限而无法正常工作. n出路: u在纳米尺寸下,纳米结构会表现出一些新的量子现象 和效应,人们正在利用这些量子效应研制具有全新功能 的量子器件,使能开发出新的纳米芯片和量子计算机 u同时,正在研究将光作为信息的载体,发展光子学, 研制集成光路,或把电子与光子并用,实现光电子集成. 五、新一代计算机 新器件和非冯诺依曼结构已成为新一代计算机 的公认标志。 神经元、生物芯片、分子电子器件、超导计算机、 量子计算机。 日本第五代计算机系统研究计划(1982-1992年), 确立并行推理将是未来信息处理的核心。 计算机的发展历程:小结 1946年研制成功第1台数字电子计算机 60多年来发展速度之快大大超出人们的预料: 性能、体积、价格、 应用领域和装机数量 软件技术和软件产品 使用的元器件 第1代:电子管磁鼓 第2代:晶体管磁芯 第3代:中、小规模集成电路 第4代:大、超大规模集成电路 n 应用模式: n 集中计算模式 n 分散计算模式 n 网络计算模式 n 普适计算模式(?) 问题:60多年来没变的是什么?组成和基本工作原理类似 六、我国计算机的发展 中国古代对计算机理论与计算工具方面曾作出过 杰出贡献 十进制计数系统: 马克思在他的数学手稿一书中称 十进位记数法为“最妙的发明之一“ 二进制数的位:八卦中的“一”叫做阳爻,相当于二进制 中的“1”,而八卦中的“-”叫做阴爻,相 当于二进制中的“0”。 筹算:利用算筹作为运算工具; 珠算:以算盘作为工具,在元代已广泛使用。 我国一、二、三代机的推出比世界上一、二、 三代机晚了整整一代,但这是自力更生研制出 来的。 国防科技大学先后于1983年和1992年研制成 巨型机系统银河和,运算速度都超过亿 次。均配有操作系统、高级语言编译程序等 系统软件。 1995年5月,中科院计算所国家智能计算机研究 中心研制的“曙光1000”大规模并行处理机诞生 。该机峰值速度可达每秒25亿次单精度浮点运 算,内存容量为1000MB,结点机间总通信容量 为每秒4800MB。 21世纪初,“曙光3000超级服务器”问世。由70 台节点计算机组成,280个处理器,峰值浮点运 算速度达每秒4032亿次,内存容量160GB。 n中国“超级电脑”诞生 n运算速度230万亿次/秒 2008-08-29 n我国自主研发制造的百万亿次超级计算机“曙光 5000”近日研制成功。这标志着中国成为继美国之 后第二个能制造和应用超百万亿次商用高性能计 算机的国家。 据介绍,“曙光5000”是面向网络的高性能计算 机,同时也是面向信息服务的超级服务器。它的 系统峰值运算速度达到每秒230万亿次浮点运算。 除了超强计算能力,它还拥有全自主、超高密度 、超高性价比、超低功耗以及超广泛应用等特点 。 n我国天河一号成为全球最快超级计算机 n 2010年11月15日03:25 新华网 n 新华网华盛顿11月14日电(记者 任海军 毛磊) 国际 TOP500组织14日在网站上公布了最新全球超级计算机前500强 排行榜,中国首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”雄 居第一。 n “天河一号”由国防科学技术大学研制,部署在国家超级 计算天津中心,其实测运算速度可以达到每秒2570万亿次。 n 美国橡树岭国家实验室的“美洲虎”超级计算机此前排 名第一,在新榜单中,其排名下滑一位。“美洲虎”的实测 运算速度可达每秒1750万亿次。 n 排名第三的是中国曙光公司研制的“星云”高性能计算 机,其实测运算速度达到每秒1270万亿次。 n TOP500是全世界最权威的超级计算机排名榜。从1993年 起,作为对全球已安装的超

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