第1章补充计算机发展史

计算机的发展,计算机的诞生,计算机的发展历程计算机技术的发展算筹算盘、计算尺机械式计算机电子计算机电子计算机的发展电子管晶体管集成电路大规模集成电路,计算机的发展,手工到机械自动史前时期，我们的祖先就采用石块和贝壳记数；唐代时期，开始使用算盘；17世纪，出现了计算尺；1642年，法国数学家Pascal创造了第一台能完成加、减运算的机械计算器，计算税收；1822年，英国数学家巴贝奇提出了自动计算机的基本概念，并设计出差分机和分析机（蒸汽动力）；巴贝奇分析机的重大贡献在于它包括了现代计算机的五大装置。国际计算机界公认巴贝奇为计算机之父。,计算机的诞生,1642年Pascal加法器,计算机的诞生,1674年乘法计算机,计算机的诞生,1822年巴贝奇差分机,计算机的诞生,1833年巴贝奇分析机,查尔斯.巴贝奇1812年差分机1834年分析机,近代计算机差分机和分析机,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。,史料：查尔斯.巴贝奇,计算机的诞生,1836年手摇式机械计算机,计算机的发展,机械计算到电动计算1884年，美国工程师霍雷斯创造了第一台电动计算机,用于人口普查；1944年，美国哈佛大学数学教授霍华德阿肯提出设计思想，由IBM承建，设计出“马克1号”计算机（机电方式）。机电全自动到电子数字1946年，第一台数字式计算机ENIAC诞生在美国，从此人类社会进入以计算机为主导的信息时代。,计算机的诞生,1930年电动机械式计算机,计算机的诞生,1941年Z-3型计算机,计算机的诞生,1943年“巨人”计算机,计算机的诞生,1944年阿肯MARKI,HowardAiken博士发现了查尔斯.巴贝奇的论文在IBM的支持下，用机电方式制造了MARKIMARKII和MARKIII是电子计算机,MARKI1944年,51尺长重5吨750,000部份合并而成,有72个累加器，每一个有自己的算术部件，及23位数的寄存器。,计算机的诞生,1946年ENIAC,计算机的发展,奠定现代计算机发展的重要人物和思想香侬是现代信息论的著名创始人。1938年，香侬在发表的论文中，首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。,计算机的诞生,计算机的发展,阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则：1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度；2）利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运算，以保证计算速度；3）采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分离的结构。,计算机的诞生,计算机的发展,英国数学家艾兰图灵（AlanMathisonTuring，l912-1954）是世界上公认的计算机科学奠基人，见图1-4。他的主要贡献有两个：一是建立图灵机模型，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。1950年，图灵发表了著名论文计算机器与智能，指出如果一台机器对质问的响应与人类做出的响应无法区别，那么就可认为这台机器具有智能。,计算机的诞生,今天，人们把这一论断称为图灵测试，它奠定了人工智能的理论基础,计算机的发展,计算机的诞生,计算机的发展,计算机的诞生,军事上的需要是推动计算机发展的重要动力。1935年，布什博士及其助手在马萨诸塞理工学院开始设计大型计算器，于1942年完成,1942年物理学家约翰.莫奇莱教授建议制造一台电子计算机来完成弹道表的计算1946年2月15日，第一台电子计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学正式投入运行,计算机的分代,按照时间顺序把计算机分成四代第一代，电子管计算机第二代，晶体管计算机第三代，集成电路计算机第四代，大规模集成电路计算机,1.1.3计算机的分代,速度5千-1万次每秒,速度几万-几十万次每秒,速度几十万-几百万次每秒,速度每秒几百万次以上,计算机的分代,逻辑元件电子管内存延迟线或磁芯外存纸带、卡片或磁带工作速度几千几万次秒软件机器语言或汇编语言应用科学计算代表机型ENIAC(埃尼亚克),第一代：电子管计算机,电子管,计算机的诞生,第一台电子数字式计算机ENIAC,这台名为ENIAC(电子数字积分计算机的缩写）的机器，使用17468个电子管，1500多个继电器，耗电174千瓦，占地170平方米，重达30吨，每秒可进行5000次加法运算。,计算机的诞生,第一台电子数字式计算机ENIAC,计算机的诞生,第一台电子数字式计算机ENIAC,电子计算机时代的到来,ENIAC价值40多万美元，运算速度5000次/秒，在当时，计算一条弹道时间缩短到30秒以下。它运算两小时，相当于一个物理学家100年的手工计算，比机械式的继电器计算机快1000倍。ENIAC的存储器是电子装置，而不是靠转动的“鼓”。它能够在一天内完成几千万次乘法，大约相当于一个人用老式计算机操作40年的工作量。所以ENIAC的诞生不能不说是一个划时代的事件表明了电子计算机时代的到来。,计算机的分代,ENIAC诞生后短短的几十年间，计算机的发展突飞猛进。主要电子器件相继使用了真空电子管，晶体管，中、小规模集成电路和大规模、超大规模集成电路，引起计算机的几次更新换代。,计算机的发展历史,计算机的分代,第二代计算机采用晶体管作为逻辑元件，时间为1958-1964年，逻辑元件的更换使得计算机的体积缩小、耗电减少、重量减轻、可靠性提高，运算速度每秒达几十万次，内存容量扩大到几十KB。,计算机的发展历史,计算机的分代,逻辑元件晶体管内存磁芯外存磁盘或磁带工作速度几十万次秒软件高级算法语言应用事物管理及工业控制代表机型IBM7000系列,第二代：晶体管计算机,计算机的发展历史,世界上第一台晶体管计算机TRADIC,计算机的分代,第三代计算机采用集成电路作为逻辑元件，时间为1964-1970年，运算速度每秒达几十万至几百万次。集成电路（IC）是在1958年发明的，当时发明者将三种电子元件结合到一片小小的硅片上。后来，将多个元件集成到单一的半导体芯片上。,计算机的发展历史,集成电路,计算机的发展历史,早期集成电路计算机,计算机的分代,第四代计算机采用大规模和超大规模集