第一章_计算机发展历史

1、计算机发展历史计算机发展历史 什么是计算机？什么是计算机？ 具备内部存储能力，能高速、自动的进具备内部存储能力，能高速、自动的进 行逻辑运算和算术运算的电子设备。行逻辑运算和算术运算的电子设备。 计算机的发展历史计算机的发展历史 19461946年之前年之前 古典计算机器时代古典计算机器时代 19461946至今至今 现代计算机时代现代计算机时代 19851985年以后年以后 计算机发展的新方向计算机发展的新方向个人计算机与智能计算机个人计算机与智能计算机 古典计算机器时代古典计算机器时代 计算设备还不是科学，而是工具。计算设备还不是科学，而是工具。 出现一些具备计算和存储信息能力的设备。出现

2、一些具备计算和存储信息能力的设备。 辅助计算的基本手段辅助计算的基本手段出现出现，主要针对的是数字。，主要针对的是数字。 主要特点：计算设备作为人脑计算的辅助工具，不具主要特点：计算设备作为人脑计算的辅助工具，不具 备自动计算能力。备自动计算能力。 古典计算机器时代古典计算机器时代 算盘时代算盘时代 这一阶段出现了表示语言和数字的文字及其书写工这一阶段出现了表示语言和数字的文字及其书写工 具，最主要的计算工具是算盘。具，最主要的计算工具是算盘。 古典计算机器时代古典计算机器时代 机械时代机械时代 这一时期计算装置的特点是借助于各种机械装置齿这一时期计算装置的特点是借助于各种机械装置齿 轮杠杆等

3、自动传送（十进位），而机械装置的动力则轮杠杆等自动传送（十进位），而机械装置的动力则 来自计算人员的手。来自计算人员的手。 古典计算机器时代古典计算机器时代 帕斯卡的加法机帕斯卡的加法机 莱布尼兹的乘法机莱布尼兹的乘法机 机电时代机电时代 使用电力作为计算机器动力，但计算机构本身还是使用电力作为计算机器动力，但计算机构本身还是 机械式的。机械式的。 古典计算机器时代古典计算机器时代 哈佛大学研制的机电式自动顺序控制计算机哈佛大学研制的机电式自动顺序控制计算机 MARK I 第一台电子计算机第一台电子计算机ENIAC 现代计算机时代的典型成果现代计算机时代的典型成果 第一台电子计算机第一台电子计

4、算机ENIAC 1946年年世界上第一台电子计算机世界上第一台电子计算机 ENIAC（读作（读作“埃尼埃尼 阿克阿克”）在美国宾夕法尼亚大学研制成功。）在美国宾夕法尼亚大学研制成功。 5000次加法次加法/秒秒 体重体重30吨吨 占地占地170m2 18800只电子管只电子管 1500个继电器个继电器 功率功率150KW 现代计算机时代的典型成果现代计算机时代的典型成果 晶体管计算机晶体管计算机 晶体管与电子管的比较：晶体管与电子管的比较： 体积比电子管小很多体积比电子管小很多 耗电大大降低耗电大大降低 稳定性有很大提高稳定性有很大提高 电子管实物电子管实物晶体管实物晶体管实物 1955年，贝

5、尔实验室使用年，贝尔实验室使用800 只晶体管组装了世界上第一只晶体管组装了世界上第一 台晶体管计算机台晶体管计算机TRADIC。 (Transistor Digital Computer) 现代计算机时代的典型成果现代计算机时代的典型成果 集成电路计算机集成电路计算机 集成电路与晶体管的比较：集成电路与晶体管的比较： 集成电路实物集成电路实物晶体管实物晶体管实物 1964年年4月月7日，在日，在IBM公司成公司成 立立50周年之际，由年仅周年之际，由年仅40岁的岁的 吉恩吉恩阿姆达尔阿姆达尔(Gene Amdahl) 担任主设计师，历时四年研发担任主设计师，历时四年研发 的的IBM360计算

6、机问世，标志着计算机问世，标志着 第三代计算机的全面登场，这第三代计算机的全面登场，这 也是也是IBM历史上最为成功的机历史上最为成功的机 型之一。型之一。 现代计算机时代的典型成果现代计算机时代的典型成果 大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机 1971年，年，Intel公司宣称，他们首创了一种公司宣称，他们首创了一种“开启集成开启集成 电路新纪元电路新纪元”的半导体芯片，即第一块微处理器芯片的半导体芯片，即第一块微处理器芯片4004。 所谓微处理器芯片是将所谓微处理器芯片是将CPU集成在一块芯片上。集成在一块芯片上。 现代计算机时代现代计算机时代 1946-1946-至今至今 现代计算机

7、时代现代计算机时代 第一代（第一代（1946年年1956年）：电子管计算机年）：电子管计算机 第二代（第二代（1957年年1964年）：晶体管计算机年）：晶体管计算机 第三代（第三代（1965年年1970年）：小规模集成电路计算机年）：小规模集成电路计算机 第四代（第四代（1971年年1990年）：超大规模集成电路计算机年）：超大规模集成电路计算机 第五代（第五代（1991年至今）：以互联网为标志的信息系统年至今）：以互联网为标志的信息系统 现代计算机时代现代计算机时代 电子计算机发展历史总结电子计算机发展历史总结 第五代电子计算机第五代电子计算机 从从20世纪世纪80年代开始，日本、美国、欧

8、洲等发达国家年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家 都宣布开始新一代计算机的研究。人们普遍认为新一代计都宣布开始新一代计算机的研究。人们普遍认为新一代计 算机应该是智能型的，它能模拟人的智能行为，理解人类算机应该是智能型的，它能模拟人的智能行为，理解人类 自然语言，并继续向着微型化、网络化发展。综合起来大自然语言，并继续向着微型化、网络化发展。综合起来大 概有以下几个研究方向。概有以下几个研究方向。 人工智能计算机人工智能计算机 巨型计算机巨型计算机 多处理机多处理机 激光计算机激光计算机 超导计算机超导计算机 生物晶体计算机（生物晶体计算机（DNA计算机）计算机） 量子计算量子计算 计算机的发

9、展趋势计算机的发展趋势 摩尔定律摩尔定律 当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约 每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。 计算机的发展趋势计算机的发展趋势 我国计算机发展我国计算机发展 我国计算机的发展我国计算机的发展 古典时代：古典时代： 在早期计算工具和算学理论的发明创造方面，中在早期计算工具和算学理论的发明创造方面，中 国曾取得极其辉煌的成就：国曾取得极其辉煌的成就： 中国古代经典发明创造：中国古代经典发明创造： 中国古代用阳、阴两爻中国古代用阳、阴两爻 构成的八卦，被认为是构成的八卦，被认为是 世界上最早的二进制表世界上最早的二进制表 示法示法 由八卦演变而来的算

10、术由八卦演变而来的算术 罗经罗经 我国计算机的发展我国计算机的发展 近现代：近现代： 1958年研制出第一台电子管计算机 1964年研制出第二代晶体管计算机 1971年研制出第三代集成电路计算机 1977年研制出第一台微机DJS050 1983年研制成功银河亿次机（第四代计算机） 2002年9月研制成功“深腾1800”计算机，运算速度 超过1万亿次/秒 2003年12月，我国自主研发出国内最快、世界第三 的10万亿次曙光4000A高性能计算机 我国计算机的发展我国计算机的发展 我国计算机发展存在的问题我国计算机发展存在的问题 （1 1）自主创新能力不足；）自主创新能力不足； （2 2）核心技术

11、缺失（）核心技术缺失（CPUCPU制造技术，高科技材料技制造技术，高科技材料技 术，操作系统技术，高性能网络服务器技术术，操作系统技术，高性能网络服务器技术）；）； （3 3）发展体制存在缺陷；）发展体制存在缺陷； （4 4）相关法律法规不够健全，缺乏法律意识；）相关法律法规不够健全，缺乏法律意识； 我国计算机的发展我国计算机的发展 第三节第三节 奠定计算机理论基础的重要奠定计算机理论基础的重要 人物及思想人物及思想 图灵是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方图灵是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方 法也源自这位伟大的科学家：法也源自这位伟大的科学家： l 24岁，提出图灵机理论；岁

12、，提出图灵机理论； l 31岁，参与岁，参与Colossus（二战时英国破解德国通信密码的（二战时英国破解德国通信密码的 计算机）的研制；计算机）的研制； l 33岁，构思了仿真系统；岁，构思了仿真系统； l 35岁，提出自动程序设计概念；岁，提出自动程序设计概念； l 38岁，设计了岁，设计了“图灵测试图灵测试”； l 在后来还创造了一门新学科在后来还创造了一门新学科非线性力学；非线性力学； l 计算机与人工智计算机与人工智 能之父，英国数能之父，英国数 学家、逻辑学家学家、逻辑学家 阿兰阿兰图灵图灵 （Alan TuringAlan Turing， 1912-19541912-1954）

13、1950年年10月，图灵发表一篇题为月，图灵发表一篇题为“计算机器与智能计算机器与智能”(Computing machinery and intelligence)的论文，成为划时代之作。的论文，成为划时代之作。 在这篇论文里，图灵第一次提出在这篇论文里，图灵第一次提出“机器思维机器思维”的概念。他还对智的概念。他还对智 能问题从行为主义的角度给出了定义，由此提出一假想：一个人在不能问题从行为主义的角度给出了定义，由此提出一假想：一个人在不 接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答，接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答， 如果在相当长时间内，他无法根

14、据这些问题判断对方是人还是计算机，如果在相当长时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机， 那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是 能思维的。这就是著名的能思维的。这就是著名的“图灵测试图灵测试”（Turing Testing）。）。 为纪念图灵对计算机领域做出的巨大贡献，国际计算机协会为纪念图灵对计算机领域做出的巨大贡献，国际计算机协会(Association for Computing Machinery，ACM)于于1966年开始设立图灵奖年开始设立图灵奖(Turing Award)， 这是计算机界最

15、负盛名的奖项，有这是计算机界最负盛名的奖项，有“计算机界诺贝尔奖计算机界诺贝尔奖”之称。之称。 姚期智姚期智 法兰西斯法兰西斯艾伦艾伦 ( (Frances AllenFrances Allen) ) l 1945年年6月月30日，冯日，冯诺依曼发表诺依曼发表“101页报告页报告”First Draft of a Report on the EDVAC； l 1946年年7、8月间，冯月间，冯诺依曼又提出了一个更加完善的设计报告诺依曼又提出了一个更加完善的设计报告“电子计算电子计算 机逻辑设计初探机逻辑设计初探”（Preliminary discussion of the the logica

16、l design of an electronic computing instrument）。）。 现代电子计算机之父现代电子计算机之父 冯冯诺伊曼诺伊曼 这两篇报告的综合设计思想，便是著名的这两篇报告的综合设计思想，便是著名的“冯冯诺依曼结诺依曼结 构（构（von Neumann Architecture）”。报告明确指出：。报告明确指出： l 采用二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制；采用二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制； l 计算机由计算机由5部分构成：运算器、控制器、存储器、输入和输部分构成：运算器、控制器、存储器、输入和输 出装置；出装置； l 程序由指令组成并和数据一起存放在存储器中，机器按程程序由指令组成并和数据一起存放在存储器中，机器按程 序指定的逻辑顺序，把指令从存储器中读出来并逐条执行，从序指定的逻辑顺序，把指令从存储器中读出来并逐条执行，从 而自动完成程序描述的处理工作。而自动