计算机与人工智能导论 课件 第1章 计算机工具与计算机演进史

第1章

计算机工具与计算机演进史AI第1章知识导图文件管理计算机的定义史前时代计算机的起源与发展简史现代电子计算机的发展历程计算机的应用第1章计算机工具与计算机演进史第2章计算机系统组成第3章计算机中的数据表示第4章操作系统与网络基础第5章软件构建基础：语言、编译与工程第6章算法与数据结构第7章数据管理与大数据技术第8章人工智能概述第9章机器学习基础第10章深度学习基础第11章机器人学、智能体与具身智能第12章自然语言处理与大语言模型第13章AI伦理、法律、治理与未来第14章AI赋能行业典型应用第15章前沿技术与实践能力培养计算工具与计算机演进史未来计算机展望计算机的特点计算机的分类中国超级计算机发展史机械时代电子管时代晶体管时代集成电路时代微处理器时代个人电脑时代内容导航AI1.1计算机的定义1.2计算机的起源与发展简史1.3现代电子计算机的发展历程1.7计算机的应用1.4未来计算机展望1.5计算机的特点1.6计算机的分类1.8中国超级计算机发展史第1章

计算机工具与计算机演进史1.1计算机的定义计算机（computer）俗称电脑，是一种由电子器件构成的、能够按照事先存储的程序自动高速地进行大量数值计算和逻辑判断的现代化智能电子设备，由硬件和软件组成，两者是不可分割的。硬件包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、输入输出设备等物理部分，软件则是指挥硬件工作的程序与数据的集合。内容导航AI1.1计算机的定义1.2计算机的起源与发展简史1.3现代电子计算机的发展历程1.7计算机的应用1.4未来计算机展望1.5计算机的特点1.6计算机的分类1.8中国超级计算机发展史第1章

计算机工具与计算机演进史1.2计算机的起源与发展简史计算工具的演化经历了由简单到复杂、从低级到高级的不同阶段。计算机发展史是一部充满创新与变革的史诗，它见证了人类智慧的结晶和科技的飞跃，从最初的简单机械计算到现代的超级计算机，它们在不同的历史时期发挥了各自的作用，同时也为电子计算机的研制奠定了思想和实践基础。本节将按时间顺序，分七个阶段详细介绍计算机的发展历程。1.2.1史前时代（1623年前）英语中“Calculus”（计算）一词来源于拉丁语，既有“算法”的含义，也有“结石”之意。图1.1结绳记事示意图图1.2中国古代算筹与祖冲之计算圆周率示意图1.2.2机械时代（1623—1895年）1623年，第一台机械计算机契克卡德机械计算机1642年，帕斯卡加法机示意图1674年，莱布尼茨机械式计算机1805年，自动提花编织机1822-1834年，巴贝奇的差分机1868年，肖尔斯的QWERTY键盘1889年，霍勒里斯制表机1.2.3电子管时代（1911—1946）1936年，图灵与图灵机示意图1941年，楚泽和Z3计算机1944年，Mark-I计算机1946年，世界上第一台电子计算机ENIAC1.2.4晶体管时代（1947—1958）1947年，肖克利、布拉顿和巴丁及早期晶体管1949年，5EDSAC计算机1951年，第一台商用计算机UNIVAC1952年，冯•诺伊曼和EDVAC计算机1954年，中型计算机IBM6501954年，第一台晶体管计算机TRADIC1956年，IBM350RAMAC1958年，第一台商用晶体管计算机IBM70901.2.6微处理器时代（1971—1979）1971年，IBM的8英寸软盘1971年，4004CPU1974年，8008CPU，8080CPU1976年，超级计算机“克雷一号”1975年，第一台个人电脑Altiar8800AppleICommodorePETTRS-801.2.7PC时代（1980—至今）1981年，IBM第一台PC1982年，0286CPU1983年，苹果的丽萨（Lisa）电脑1983年，IBMPC/XT1984年，魔奇声卡1984年。Macintosh计算机1985年，TOSHIBAT1100多媒体计算机系统Amiga计算机形态也从台式机、笔记本电脑扩展到平板、可穿戴设备、物联网终端等，计算变得无处不在。内容导航AI1.1计算机的定义1.2计算机的起源与发展简史1.3现代电子计算机的发展历程1.7计算机的应用1.4未来计算机展望1.5计算机的特点1.6计算机的分类1.8中国超级计算机发展史第1章

计算机工具与计算机演进史1.3现代电子计算机的发展历程年代第一代1946-1957第二代1958-1964第三代1965-1970第四代1971-至今逻辑元件电子管晶体管中小规模集成电路大规模与超大规模集成电路

主存储器汞延迟线、磁芯磁芯半导体存储器半导体存储器辅助存储器磁鼓、磁带、纸带磁鼓、磁带、磁盘磁鼓、磁带、磁盘磁带、磁盘、光盘处理方式机器语言汇编语言监控程序高级语言实时处理操作系统实时/分时处理网络操作系统应用领域军事研究科学计算科学计算数据处理过程控制科学计算系统设计等科技工程领域各行各业运算速度（次/秒）5000-4万几十万-百万百万-几百万几百万-亿亿主要特点体积大，功耗大，可靠性差，价格昂贵体积较小、重量轻，功耗小，可靠较高小型化，功耗少，可靠性高微型化，功耗极少，可靠性很高典型机种ENIACEDVACIBM701UNIVACIITRADICIBM7090CDC6600IBM360PDP-8NOVA1200ILLAC-IVVAXIIIBMPC内容导航AI1.1计算机的定义1.2计算机的起源与发展简史1.3现代电子计算机的发展历程1.7计算机的应用1.4未来计算机展望1.5计算机的特点1.6计算机的分类1.8中国超级计算机发展史第1章

计算机工具与计算机演进史1.4未来的计算机未来的计算机将是半导体技术、光学技术、量子技术、生物技术与神经形态计算相结合的产物。它们不仅追求更高的运算速度，更注重能效、智能与适应性，可能呈现以下形态：（1）量子计算机（2）光子计算机（3）神经形态计算与类脑芯片（4）生物计算机与DNA存储（5）可穿戴与植入式计算（6）绿色与可持续计算内容导航AI1.1计算机的定义1.2计算机的起源与发展简史1.3现代电子计算机的发展历程1.7计算机的应用1.4未来计算机展望1.5计算机的特点1.6计算机的分类1.8中国超级计算机发展史第1章

计算机工具与计算机演进史1.5计算机的特点（1）运算速度快（2）计算精确度高（3）存储容量大（4）高度自动化和智能化（5）逻辑判断能力强（6）可靠性高（7）交互性强（8）网络连接能力强（9）可移植性强内容导航AI1.1计算机的定义1.2计算机的起源与发展简史1.3现代电子计算机的发展历程1.7计算机的应用1.4未来计算机展望1.5计算机的特点1.6计算机的分类1.8中国超级计算机发展史第1章

计算机工具与计算机演进史1.6计算机的分类1按规模与性能划分（1）超级计算机（2）大型计算机（3）小型计算机（4）微型计算机（5）工作站（6）服务器2按用途划分（1）通用计算机（2）专用计算机3按数据表示方式划分（1）数字计算机

（2）模拟计算机

（3）混合计算机

联想大型计算机IBM小型计算机各种微型计算机服务器（左为：刀片式服务器）内容导航AI1.1计算机的定义1.2计算机的起源与发展简史1.3现代电子计算机的发展历程1.7计算机的应用1.4未来计算机展望1.5计算机的特点1.6计算机的分类1.8中国超级计算机发展史第1章

计算机工具与计算机演进史1.7计算机的应用内容导航AI1.1计算机的定义1.2计算机的起源与发展简史1.3现代电子计算机的发展历程1.7计算机的应用1.4未来计算机展望1.5计算机的特点1.6计算机的分类1.8中国超级计算机发展史第1章

计算机工具与计算机演进史1.8中国超级计算机发展史超级计算机是国家科技实力与综合国力的重要象征，在前沿科研、国防安全、经济发展中具有战略意义。中国超算从无到有、从弱到强，走过了一条充满艰辛与荣耀的自主创新之路。1起步与追赶（1960—1992年）1965年，“功勋机”（109丙机）1983年，大型向量计算机系统757机1983年,“银河-I”亿次巨型计算机1992年,“银河-Ⅱ”10亿次巨型计算机1.8中国超级计算机发展史2自主创新与产业化（1992—2010年）1993年，曙光一号1995年，曙光10001997年，“银河-Ⅲ”2004年，曙光4000A1.8中国超级计算机发展史3领先世界与全面自主（2010s至今）2010年，天河-1A2010年，曙光星云（曙光6000）2013-2016年，天河二号2016