计算机产生与发展.ppt

第二章 电脑的产生与发展 一、电脑的产生 二、电脑的发展史 三、电脑的分类、特点及应用 第二章 电脑的产生与发展 一、电脑的产生 1、1946年美国 ENIAC（埃尼阿克） 1.8万多个电子管 占地约170M2 重达30吨 耗电量150Kw/h 运算速度5000次/秒 ENIACENIAC虽然体积很大，虽然体积很大， 存储容量小，能耗大，存储容量小，能耗大， 但它的诞生使科学家从但它的诞生使科学家从 奴隶般的计算工作解放奴隶般的计算工作解放 出来。，出来。，ENIACENIAC计算机计算机 的问世具有划时代的意的问世具有划时代的意 义，它标志着计算机时义，它标志着计算机时 代的到来。代的到来。 第二章 电脑的产生与发展 第一代（19461957年）是电子计算机，它的基 本电子元件是电子管，内存储器采用水银延迟线 ，外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等 。由于当时电子技术的限制，运算速度只是每秒 几千次几万次基本运算，内存容量仅几千个字。 程序语言处于最低阶段，主要使用二进制表示的 机器语言编程，后阶段采用汇编语言进行程序设 计。因此，第一代计算机体积大，耗电多，速度 低，造价高，使用不便；主要局限于一些军事和 科研部门进行科学计算。 第二章 电脑的产生与发展 第二代（19581962年）是晶体管计算机 。1948年，美国贝尔实验室发明了晶体管 ，10年后晶体管取代了计算机中的电子管 ，诞生了晶体管计算机。晶体管计算机的 基本电子元件是晶体管，内存储器大量使 用磁性材料制成的磁芯存储器。与第一代 电子管计算机相比，晶体管计算机体积小 ，耗电少，成本低，逻辑功能强，使用方 便，可靠性高 第二章 电脑的产生与发展 第三代（19631970年）是集成电路计算机。随 着半导体技术的发展，1958年夏，美国德克萨斯 公司制成了第一个半导体集成电路。集成电路是 在几平方毫米的基片，集中了几十个或上百个电 子元件组成的逻辑电路。第三代集成电路计算机 的基本电子元件是小规模集成电路和中规模集成 电路，磁芯存储器进一步发展，并开始采用性能 更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒几十 万次基本运算。由于采用了集成电路，第三代计 算机各方面性能都有了极大提高：体积缩小，价 格降低，功能增强，可靠性大大提高。 第二章 电脑的产生与发展 第四代（1971年日前）是大规模集成电路 计算机。随着集成了上千甚至上万个电子 元件的大规模集成电路和超大规模集成电 路的出现，电子计算机发展进入了第四代 。第四代计算机的基本元件是大规模集成 电路，甚至超大规模集成电路，集成度很 高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运 算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基 本运算。 第二章 电脑的产生与发展 微型计算机的发展 微型计算机的发展主要表现在其核心部件 微处理器的发展上，每当一款新型的 微处理器出现时，就会带动微机系统的其 它部件的相应发展，如微机体系结构的进 一步优化，存储器存取容量的不断增大、 存取速度的不断提高，外围设备性能的不 断改进以及新设备的不断出现等 第二章 电脑的产生与发展 据微处理器的字长和功能，可将微型计 算机的功能划分为以下几个阶段 第一阶段（ 1971 1973 年）是 4 位和 8 位低档微处理器时代。通 常称为第一代，其典型产品是 Intel4004 和 Intel8008 微处理器， 主要采用机器语言或简单的汇编语 言。 第二章 电脑的产生与发展 第二阶段（ 1974 1977 年）是 8 位中高档微 处理器时代。通常称为第二代，其典型产品是 Intel8080/8085 ，以及各种 8 位单片机，如 Intel 公司的 8048 。它们的特点是采用 NMOS 工艺， 集成度提高约 4 倍，运算速度提高约 1015 倍（ 基本指令执行时间 1 2 s ），指令系统比较 完善，具有典型的计算机体系结构和中断、 DMA 等控制功能。软件方面除了汇编语言外，还有 BASIC 等高级语言和相应的解释程序和编译程序 ，在后期还出现了操作系统，如 CM/P 就是当时 流行的操作系统。 第二章 电脑的产生与发展 第三阶段（ 1978 1984 年）是 16 微处 理器时代。通常称为第三代，其典型产品 是 Intel 公司的 8086/8088 、 80286 ，集 成度（ 2000070000 晶体管 / 片）和运算 速度（基本指令执行时间是 0.5 s ）都比 第二代提高了一个数量级。指令系统更加 丰富、完善，采用多级中断、多种寻址方 式、段式存储机构、硬件乘除部件，并配 置了软件系统。 第二章 电脑的产生与发展 这一时期的著名微机产品有 IBM 公司的个 人计算机 PC （ Personal Computer ）。 1981 年推出的 IBM PC 机采用 8088 CPU 。紧接着 1982 年又推出了扩展型的个人计 算机 IBM PC/XT ，它对内存进行了扩充， 并增加了一个硬磁盘驱动器。 1984 年 IBM 推出了以 80286 处理器为核心组成的 16 位增强型个人计算机 IBM PC/AT 。由于 IBM 公司在发展 PC 机时采用了技术开放 的策略，使 PC 机风靡世界 第二章 电脑的产生与发展 第四阶段（ 1985 1992 年）是 32 位微处理器 时代，又称为第四代。其典型产品是 Intel 公司的 80386/80486 。其特点是采用 HMOS 或 CMOS 工艺，集成度高达 100 万晶体管 / 片，具有 32 位地址线和 32 位数据总线。每秒钟可完成 600 万条指令（ MIPS ， Million Instructions Per Second ）。微机的功能已经达到甚至超过超级 小型计算机，完全可以胜任多任务、多用户的作 业。同期，其他一些微处理器生产厂商（如 AMD 、 TEXAS 等）也推出了 80386/80486 系列的芯 片。 第二章 电脑的产生与发展 第五阶段（ 1993 年以后）是奔腾（ Pentium ）系列微处 理器时代，通常称为第五代。典型产品是 Intel 公司的奔 腾系列芯片及与之兼容的 AMD 的 K6 系列微处理器芯片 。内部采用了超标量指令流水线结构，并具有相互独立的 指令和数据高速缓存。随着 MMX 微处理器的出现，使微 机的发展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高 的台阶。 2000 年 3 月， AMD 与 Intel 分别推出了时钟频 率达 1GHz 的 Athlon 和 Pentium III 。 2000 年 11 月， Intel 又推出了 Pentium 微处理器，集成度高达每片 4200 万个晶体管，主频 1.5GHz ， 400MHz 的前端总线 ，使用全新 SSE 2 指令集。 2002 年 11 月， Intel 推出 的 Pentium 微处理器的时钟频率达到 3.06GHz ，而且 微处理器还在不断地发展，性能也在不断提升。 第二章 电脑的产生与发展 补充：我国电子计算机的发展 1953年 我国电子计算机开始研究。 1958年 研制出第一台计算机即103型通用 数字电子计算机。 30年来 相继研制出第二代、第三代计算机。 1980年 研制出巨型机银河型。 中、小型机、 微机也实现了国产化 第二章 电脑的产生与发展 三、电脑的分类、特点及应用 1、分类 1 处理速度 巨型机 大型机 中型机 小型机 微型机 2 用途 通用机 专用机 第二章 电脑的产生与发展 (1)巨型机 - 计算速度在亿次以上的计算 机。主要用于尖端科学研究、 国防等国家重点科研机构。 中国 - 10亿次 美国 - 1000亿次 日本 - 100亿次 1983年，银河号研制成功 第二章 电脑的产生与发展 （2）大型机 - 包括大型机和中型机。 主要用于国家级科研机 构及重点理工科院校。 以美国IBM系列机为主。 （3）小型机 - 运算速度在几百万次左右。 主要用于一般的科研机构及 普通高校。 第二章 电脑的产生与发展 第二章 电脑的产生与发展 三、电脑的分类、特点及应用 2、特点 1 运算速度快 2 计算精度高 3 记忆能力强 5 逻辑判断力 4 人工智能 第二章 电脑的产生与发展 逻辑判断 即是非判断，分析命题 是否成立，并根据命题成立 与否作出相应对策，自动完 成操作并输出结果。 第二章 电脑的产生与发展 三、电脑的分类、特点及应用 3、应用 1 科学计算（数值计算） 指用于完成科学研究和工程中的计算。 如卫星运动轨迹计算；高能物理中热反应 能量计算；气象预报等。 第二章 电脑的产生与发展 三、电脑的分类、特点及应用 3、应用 2 数据处理（非数值计算） 如人事管理、工资管理、财务合同管理以及 银行系统的业务管理等。 指利用计算机对大量信息进行存储、加工、 分类、统计、查询及制成报表等操作。 第二章 电脑的产生与发展 三、电脑的分类、特点及应用 3、应用 3 过程控制（实时控制） 如对数控机床、机械加工流水线的控制以及 核反应堆的处理等。 指利用电脑及时采样，按最佳值迅速地对 控制对象进行自动控制或自动调节。 第二章 电脑的产生与发展 三、电脑的分类、特点及应用 3、应用 4 计算机辅助工程 CAD、CAM、CAI、CAT 指以计算机为工具，配备专用软件帮助人们 完成特定工作，以提高工作效率和工作质量。 第二章 电脑的产生与发展 计算机辅助设计 - CAD （ Computer Aided Design ） 是综合地利用计算机的工程计算、 逻辑判断、数据处理功能和人的判断能 力结合，形成一个专门的系统。 用来进行各种图形设计和图形绘制， 对所设计的部件、构件或系统进行综合 分析与模拟仿真实验。 计算机辅助教学- CAI （Computer Aided Instruction） 利用计算机模拟教师的教学行为进行授课，学 生通过计算机教学软件进行学习并自测学习效果 ，是提高教学效率和教学质量的新途径。 计算机辅助制造- CAM （Computer Aided Manufacturing） 是利用计算机进行对生产设备的控制和管理， 实现无图纸加工。 计算机辅助测试- CAT （Computer Aided Test） 第二章 电脑的产生与发展 三、电脑的分类、特点及应用 3、应用 5 人工智能 指用计算机模拟人类的智能活动，如 模拟人脑学习、推理、判断、理解、问题 求截等过程，帮助人类做出决策。 第二章 电脑的产生与发展 三、电脑的分类、特点及应用 3、应用 8 电子商务 6 通信 7 娱乐 第二章 电脑的产生与发展 电子商务(EC-Electronic Commerce) - 指通过计算机进行商务活动。 - 始于1996年，起步虽晚，但因其 高效率、低支付、高收益和全球性等特点 ，很快受到各国政府和企业的广泛重视， 有着广阔的发展前景。目前，世界各地的