4电子计算机的发展计算机工作原理

1、计算机计算机信息处理工具信息处理工具信息处理工作信息输入信息处理信息输出计算工具的发展结绳记事结绳记事刻记刻记用手指计数用手指计数（远古时期）（远古时期）算盘算盘计算机计算机（现代社会）（现代社会）计算机器理论发展时间时间工具工具功能功能发明人发明人17世纪世纪19世纪世纪20世纪世纪20世纪世纪40年代年代计算机器计算机器加减运算加减运算分析机分析机图灵机图灵机电子计算机结构模型电子计算机结构模型任何计算任何计算运算能力强运算能力强具有存储器具有存储器查尔斯查尔斯巴贝芝巴贝芝 阿伦阿伦图灵图灵约翰约翰冯冯诺伊曼诺伊曼 按按组成的元器件组成的元器件来分：来分：（共分为四代）（共分为四代） 第一

2、代第一代(1946(19461957)1957)：电子管电子管计算机计算机 主要特点主要特点: : 1) 1) 采用采用电子管电子管制作逻辑部件制作逻辑部件, ,机器体积大机器体积大, ,耗电量大耗电量大, ,寿命短寿命短, ,可靠性差可靠性差, ,成本高。成本高。 2) 2) 采用汞存储器或电子射线管作存储部件采用汞存储器或电子射线管作存储部件, ,容量很小容量很小 3) 3) 输入输出装置主要采用穿孔卡片输入输出装置主要采用穿孔卡片, ,速度慢速度慢, ,使用不方便。使用不方便。 4) 4) 只能用机器语言和汇编语言编程只能用机器语言和汇编语言编程, ,没有系统软件。没有系统软件。 电子计

3、算机的发展电子计算机的发展 世界上第一台电子计算机世界上第一台电子计算机ENIACENIAC（埃尼阿克）（埃尼阿克）：19461946年年2 2月月1414日日，诞生在，诞生在美国美国宾夕法尼亚大学。该宾夕法尼亚大学。该机机1880018800只电子管、重只电子管、重3030吨，每秒吨，每秒50005000次运算速度。次运算速度。 第二次世界大战期间，美国军方要求宾州大学莫奇来（Mauchly）博士和他的学生爱克特（Eckert）设计以真空管取代继电器的“电子化”电脑ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator），电子数字积分器与计算器），目

4、的是用来计算炮弹弹道。 这部机器使用了18800个真空管，长50英尺，宽30英尺，占地1500平方英尺，重达30吨（大约是一间半的教室大，六只大象重）。它的计算速度快，每秒可从事5000次的加法运算，运作了九年之久。吃电很凶，据传ENIAC每次一开机，整个费城西区的电灯都为之黯然失色。（摘在人民网） 早期计算机早期计算机 ENIAC早期计算机早期计算机 ENIAC 第二代第二代(1958(19581964)1964)：晶体管晶体管计算机计算机1)采用采用晶体管制作逻辑部件，晶体管制作逻辑部件，机器体积减小，重量减轻，能耗降机器体积减小，重量减轻，能耗降低，成本下降，计算机的可靠性和运算速度均得

5、到提高。低，成本下降，计算机的可靠性和运算速度均得到提高。 2) 采用磁芯作为主存储器，采用磁盘、磁鼓作为外存储器。采用磁芯作为主存储器，采用磁盘、磁鼓作为外存储器。 3） 开始有系统软件，提出操作系统概念，出现高级语言。开始有系统软件，提出操作系统概念，出现高级语言。主要特点主要特点:第三代第三代(1965(19651971)1971)：中小规模集成电路中小规模集成电路计算机计算机 1 1） 采用采用中小规模集成电路制作逻辑部件中小规模集成电路制作逻辑部件, ,机器体积更小，机器体积更小， 重量更轻重量更轻, ,能耗更低能耗更低, ,成本更下降成本更下降, ,计算机的可靠性和运算速度有计算机

6、的可靠性和运算速度有更大提高。更大提高。 2) 2) 采用半导体存储器作为主存采用半导体存储器作为主存, ,使存储容量有了大幅度提使存储容量有了大幅度提高高, ,提高了系统的处理能力。提高了系统的处理能力。 3) 3) 系统软件有了较大发展系统软件有了较大发展, ,出现分时操作系统。出现分时操作系统。 4) 4) 出现结构化设计思想出现结构化设计思想, ,为复杂的软件提供了技术保证。为复杂的软件提供了技术保证。主要特点：主要特点：第四代第四代(1972(1972至今至今) )：大规模超大规模集成电路大规模超大规模集成电路计算机，其主要特点计算机，其主要特点: : 1) 1) 采用采用大规模大规

7、模, ,超大规模集成电路超大规模集成电路, ,使体积减小使体积减小, ,重量成本大重量成本大幅度降低幅度降低, ,出现了微型计算机。出现了微型计算机。 2) 2) 半导体存储集程度越来越来高半导体存储集程度越来越来高, ,主存容量越来越大主存容量越来越大, ,外存外存储器引进了光盘。储器引进了光盘。 3) 3) 使用方便的外部设备相继出现使用方便的外部设备相继出现, , 4) 4) 软件产业高度发达软件产业高度发达, ,各种软件极大的方便了用户。各种软件极大的方便了用户。 5) 5) 计算机技术与通信技术结合计算机技术与通信技术结合, ,计算机网络使得世界紧密计算机网络使得世界紧密联系在一起。

8、互连网已深入人们的生活。联系在一起。互连网已深入人们的生活。 6) 6) 多媒体技术崛起多媒体技术崛起, ,计算机将图形计算机将图形, ,图象图象, ,声音声音, ,文字处理集文字处理集于一体于一体, ,与之相应的信息高速公路也在筹划实施之中。与之相应的信息高速公路也在筹划实施之中。我国电子计算机的发展 我国从我国从1956年开始电子计算机科研和教学工作。年开始电子计算机科研和教学工作。 1983年年12月研制成功每秒运行月研制成功每秒运行1亿次的亿次的“银河银河”巨型计算机；巨型计算机； 1992年年11月研制成功每秒运行月研制成功每秒运行10亿次的亿次的“银河银河”巨型计算机；巨型计算机；

9、 1997年研制成功每秒运行年研制成功每秒运行130亿次的亿次的“银河银河”巨型计算机。巨型计算机。计算机的发展向微型化和巨型化、智能化和网络化方向发展。计算机的发展向微型化和巨型化、智能化和网络化方向发展。世界上运行速度最快的世界上运行速度最快的 超级计算机诞生超级计算机诞生这台名为“Summit”的超级计算机的浮点运算速度可达每秒20亿亿次。如何来理解这一数字？打个比方来说，假如一个人每秒可进行1次运算，那他需要活到63亿年以上，才能与Summit在1秒钟内的运算量相匹敌。这也意味着，这台计算机超越当前超级计算领域的世界冠军中国神威太湖之光。Summit 超级计算机超级计算机思考计算机为什

10、么叫电脑？计算机为什么叫电脑？体会人处理信息的过程，哪些器官参与了？体会人处理信息的过程，哪些器官参与了？计算机工作原理计算机工作原理“冯冯诺依曼原理诺依曼原理” “存储程序控制存储程序控制”原理的基本内容是：1 1、采用二进制形式表示数据和指令（、采用二进制形式表示数据和指令（InstructionInstruction）; ;2 2、将程序（数据和指令序列）预先存放在主存储器中，使计算机在工、将程序（数据和指令序列）预先存放在主存储器中，使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令，并加以执行；作时能够自动高速地从存储器中取出指令，并加以执行；3 3、由运算器、存储器、控制器、输入设备

11、、输出设备五大基本部件组成、由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大基本部件组成计算机系统，并规定了这五大部件的基本功能。计算机系统，并规定了这五大部件的基本功能。计算机工作原理图输入设备输入设备外存储器外存储器内存储器内存储器控制器控制器输出设备输出设备数据信号数据信号控制信号控制信号运算器运算器存储器存储器中央处理器中央处理器CPU计算机五大部件 1.输入设备：能把程序、数字、图形、图像、声音等数据转换成计算机可以接受的数字信号并输入到计算机中。 2.存储器：计算机的记忆装置，用来存储程序和数据，并根据指令向其他部件提供这些数据。计算机的存储器可分为主存储器和辅助存储器，又称内存储

12、器和外存储器。 3.运算器：执行数值计算和逻辑运算。 4.控制器：分析程序指令，控制计算机的各部分协调地工作。 5.输出设备：用来输出结果的部件。议一议人脑和电脑谁更厉害？人脑和电脑谁更厉害？总结：计算机运算能力比人要强，但这些都是人赋予给它的，它只能无限接近于人，并不能超越人。思考与练习思考与练习1、世界上第一台计算机于、世界上第一台计算机于1946年诞生，它的名字叫年诞生，它的名字叫_ （ ） 、EDVAC、EDSAC、ENIAC、UNIVAC-1、第一台电子计算机的主要电子元件为、第一台电子计算机的主要电子元件为_ （ ）、晶体管、晶体管、小规模集成电路、小规模集成电路、大规模集成电路、

13、大规模集成电路、电子管、电子管D选择题选择题 3、被人们尊称为被人们尊称为“电脑之父电脑之父”的是（的是（）。）。A、乔治、乔治 布尔布尔B、艾仑、艾仑 图灵图灵C、冯、冯 诺依曼诺依曼D、比尔、比尔 盖茨盖茨C4、人们习惯于将计算机的发展划分为四代，划分的主要依据人们习惯于将计算机的发展划分为四代，划分的主要依据是（是（ ）。）。A、主机所用的主要元器件、主机所用的主要元器件 B、计算机的运行速度、计算机的运行速度C、计算机的应用领域、计算机的应用领域 D、计算机的规模、计算机的规模A5、1946年年2月月14日，第一台电子数字式计算机诞生在（日，第一台电子数字式计算机诞生在（ ）A美国美国

14、B英国英国C德国德国D法国法国A6、计算机的发展趋势是（、计算机的发展趋势是（ ）AA巨型化、微型化、网络化、自动化巨型化、微型化、网络化、自动化BB巨型化、数字化、网络化、智能化巨型化、数字化、网络化、智能化CC巨型化、微型化、一体化、智能化巨型化、微型化、一体化、智能化DD巨型化、微型化、网络化、智能化巨型化、微型化、网络化、智能化D7、现在使用的电脑，一般都属于第（、现在使用的电脑，一般都属于第（ ）代计算）代计算机。机。A A、二、二B B、三、三 C C、四、四D D、五、五C9、计算机硬件有五部分组成，其中组成、计算机硬件有五部分组成，其中组成CPU的是（的是（ ）。）。A A、运算器和控制器、运算器和控制器B B、运算器和存储器、运算器和存储器C C、控制器和存储器、控制器和存储器D D、运算器和输出设备、运算器和输出设备8、在以下的观点中，正确的是（、在以下的观点中，正确的是（ ）AA由冯由冯 诺依曼提议，微型电子计算机中采用了诺依曼提议，微型电子计算机中采用了windowswindows操作系统操作系统BB世界上第一台计算机由冯世界上第一台计算机由冯 诺依曼教授主持研发。诺依曼教授主持研发。CC在世界上第一台计算机上采用的是在世界上第