計算機(jī)發(fā)展簡史.ppt

劉剛2015年10月25日 計算機(jī)發(fā)展簡史 聯(lián)系方式 QQ 電話 第一章計算機(jī)發(fā)展史 什么是計算機(jī) 具備內(nèi)部存儲能力 能高速 自動的進(jìn)行邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算的電子設(shè)備 1 1計算機(jī)發(fā)展歷程 經(jīng)考古研究表明 人類的計算是從計數(shù)開始 最早的計數(shù)工具從自身的雙手開始到學(xué)會用小樹枝 小木棍 小石子等工具進(jìn)行計數(shù) 到了我國的唐代 人們發(fā)明了算盤 同時發(fā)明了一整套基于算盤的引算口訣 算盤應(yīng)該是出現(xiàn)最早的較為成熟的計算工具 所以也有觀點認(rèn)為算盤可以看作是最早的計算機(jī) 而珠算口訣則是最早的算法 古代計算技術(shù)的發(fā)展 17世紀(jì)法國科學(xué)家布萊斯 帕斯卡 B Pascal 發(fā)明廠基于齒輪傳動技術(shù)的機(jī)械式計算機(jī) 它的特點是利用人工手動作為計算機(jī)動力 利用齒輪 杠桿等機(jī)械裝置來自動傳送十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行計算 隨后的機(jī)電式計算機(jī)就是在機(jī)械式計算機(jī)的基礎(chǔ)上用電力作動力 但計算原理仍然是機(jī)械式的 機(jī)械式計算機(jī) 1671年萊布尼茨發(fā)明了一種能做四則運(yùn)算的手搖計算器 外形好像一個長1米的大盒子 17世紀(jì)末期 這種手搖計算器傳入了中國 并由中國人制造出了12位數(shù)的手搖計算器 獨創(chuàng)出一種算籌式手搖計算器 手搖式計算機(jī) ENIAC 1946 計算機(jī) 1946年2月14日 世界上第一臺電腦 埃尼阿克 ENIAC在美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生 第二次世界大戰(zhàn)期間 美國軍方要求賓州大學(xué)莫奇利 Mauchly 博士和他的學(xué)生?？颂?Eckert 設(shè)計以真空管取代繼電器的 電子化 電腦 ENIAC 埃尼阿克 ElectronicNumericalIntegratorandCalculator 電子數(shù)字積分計算機(jī) 目的是用來計算炮彈彈道 第一臺計算機(jī)的誕生 埃尼阿克 長30 48米 寬1米 占地面積170平方米 30個操作臺 約相當(dāng)于10件普通房間的大小 重達(dá)30噸 耗電量150千瓦 造價48萬美元 它使用18000個電子管 70000個電阻 10000個電容 1500個繼電器 6000多個開關(guān) 每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法 是繼電器計算機(jī)的1000倍 手工計算的20萬倍 埃尼阿克 EDVAC 離散變量自動電子計算機(jī) EDVAC于1949年8月交付給彈道研究實驗室 在發(fā)現(xiàn)和解決許多問題之后 直到1951年EDVAC才開始運(yùn)行 而且局限于基本功能 EDVAC是第一臺現(xiàn)代意義的通用計算機(jī) 和之前的世界上第一臺電子計算機(jī)ENIAC不同 EDVAC首次使用二進(jìn)制而不是十進(jìn)制 整臺計算機(jī)共使用大約6000個電子管和大約12000個二極管 功率為56KW 占地面積45 5平方米 重7850KG 使用時需要三十個技術(shù)人員同時操作 它由五個基本部分組成 1 運(yùn)算器CA 2 控制器CC 3 存儲器M 4 輸入裝置I 5 輸出裝置O 約翰 阿塔那索夫 JohnVincentAtanasoff 是保加利亞移民的后裔 1903年10月4日生于美國紐約州哈密爾頓 是保加利亞科學(xué)院外籍院士 曾獲得計算機(jī)先驅(qū)獎等 阿塔納索夫 貝瑞計算機(jī) Atanasoff BerryComputer 簡稱ABC 是法定的世界上第一臺電子計算機(jī) 是愛荷華州立大學(xué)的約翰 文森特 阿塔納索夫 JohnVincentAtanasoff 和他的研究生克利福特 貝瑞 CliffordBerry 在1937年設(shè)計 不可編程 僅僅設(shè)計用于求解線性方程組 并在1942年成功進(jìn)行了測試 從ABC開始 人類的計算從模擬向數(shù)字挺進(jìn) 而 埃尼阿克 ENIAC 標(biāo)志著計算機(jī)正式進(jìn)入數(shù)字的時代 電子計算機(jī)之父 Loremipsumdolorsitametconsecteturadipisicingelitsed 約翰 馮 諾依曼 JohnvonNeumann 1903 1957 現(xiàn)代電子計算機(jī)之父 美籍匈牙利人 物理學(xué)家 數(shù)學(xué)家 發(fā)明家 現(xiàn)代電子計算機(jī)之父 即電腦 即EDVAC 它是世界上第一臺現(xiàn)代意義的通用計算機(jī) 的發(fā)明者 阿蘭 麥席森 圖靈AlanMathisonTuring 6月23日生于英國倫敦 是英國著名的數(shù)學(xué)家和邏輯學(xué)家 被稱為計算機(jī)科學(xué)之父 人工智能之父 是計算機(jī)邏輯的奠基者 提出了 圖靈機(jī) 和 圖靈測試 等重要概念 人們?yōu)榧o(jì)念其在計算機(jī)領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)而設(shè)立 圖靈獎 計算機(jī)之父 Loremipsumdolorsitametconsecteturadipisicingelitsed 物理原件 電子管內(nèi)存延遲線或磁芯外存紙帶 卡片或磁帶工作速度幾千到一萬次 秒軟件機(jī)器語言或匯編語言應(yīng)用科學(xué)計算代表機(jī)型ENIAC特點體積龐大 運(yùn)算速度低 成本高 第一代 電子管計算機(jī) 46 57 第二代 晶體管計算機(jī) 58 64 物理元件晶體管內(nèi)存磁芯外存磁帶或磁盤工作速度幾十萬次 秒軟件高級算法語言應(yīng)用事務(wù)管理及工業(yè)控制代表機(jī)型IBM7000系列優(yōu)點體積小 壽命長 速度快 能耗少 可靠性高 UNIVAC 1 1951年 UNIVAC 1 第一臺商用計算機(jī)系統(tǒng)誕生 設(shè)計者是J PresperEckert和JohnMauchly 被美國人口普查部門用于人口普查 標(biāo)志著計算機(jī)進(jìn)入了商業(yè)應(yīng)用時代 物理元件中小規(guī)模集成電路 硅 內(nèi)存半導(dǎo)體存儲器外存磁帶或磁盤工作速度幾十萬到幾百萬次 秒軟件高級算法語言 操作系統(tǒng)應(yīng)用計算 管理及控制代表機(jī)型IBMSystem 360優(yōu)點體積更小 速度更快 能耗更小 壽命更長發(fā)展特點計算機(jī)設(shè)計出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化 通用化 系列化的局面 第三代 集成電路計算機(jī) 64 70 System 360是IBM在1964年4月7日 推出的劃時代的大型電腦 這一系列是世界上首個指令集可兼容計算機(jī) IBMSystem 360 第四代 超大規(guī)模集成電路計算機(jī) 物理元件 超 大規(guī)模集成電路內(nèi)存半導(dǎo)體存儲器外存磁盤和光盤工作速度幾百萬到幾千萬次 秒軟件操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件應(yīng)用以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為特征 新一代計算機(jī) 光學(xué)計算機(jī) 量子計算機(jī) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī) 生物計算機(jī) 生物計算機(jī)也稱仿生計算機(jī) 主要原材料是生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子 并以此作為生物芯片來替代半導(dǎo)體硅片 利用有機(jī)化合物存儲數(shù)據(jù) 運(yùn)算速度要比當(dāng)今最新一代計算機(jī)快10萬倍 它具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力 并能徹底消除電路間的干擾 能量消耗僅相當(dāng)于普通計算機(jī)的十億分之一 且具有巨大的存儲能力 生物計算機(jī)具有生物體的一些特點 如能發(fā)揮生物本身的調(diào)節(jié)機(jī)能 自動修復(fù)芯片上發(fā)生的故障 還能模仿人腦的機(jī)制等 生物計算機(jī) 光子計算機(jī)是一種由光信號進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算 邏輯操作 信息存貯和處理的新型計算機(jī) 它由激光器 光學(xué)反射鏡 透鏡 濾波器等光學(xué)元件和設(shè)備構(gòu)成 靠激光束進(jìn)入反射鏡和透鏡組成的陣列進(jìn)行信息處理 以光子代替電子 光運(yùn)算代替電運(yùn)算 光學(xué)計算機(jī) 量子計算機(jī) quantumcomputer 是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算 存儲及處理量子信息的物理裝置 當(dāng)某個裝置處理和計算的是量子信息 運(yùn)行的是量子算法時 它就是量子計算機(jī) 量子計算機(jī)的概念源于對可逆計算機(jī)的研究 研究可逆計算機(jī)的目的是為了解決計算機(jī)中的能耗問題 量子計算機(jī) 用數(shù)據(jù)單元模擬人腦的神經(jīng)元 并利用神經(jīng)元結(jié)點的分布式存儲和相互關(guān)聯(lián)來模擬人腦活動 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī) 1 2計算機(jī)的分類 巨型計算機(jī) 大型計算機(jī) 小型計算機(jī) 微型計算機(jī)工作站 按照性能分類 巨型計算機(jī) Loremipsumdolorsitametconsecteturadipisicingelitseddoeiusmod 巨型機(jī)運(yùn)算速度快 存儲量大 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 價格昂貴 主要用于尖端科學(xué)研究領(lǐng)域 巨型機(jī)目前在國內(nèi)還不多 我國研制的 天河二號 和星云計算機(jī)就屬于巨型機(jī) 一般用于解決諸如氣象 航天 能源 醫(yī)藥等剪短科學(xué)研究和戰(zhàn)略武器研制中的復(fù)雜計算 IBM深藍(lán)計算機(jī) 深藍(lán)是美國IBM 國際商用機(jī)器公司 公司生產(chǎn)的一臺超級國際象棋電腦 重1270公斤 有32個大腦 微處理器 每秒鐘可以計算2億步 深藍(lán) 輸入了一百多年來優(yōu)秀棋手的對局兩百多萬局 1997年5月11日 國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫與IBM公司的國際象棋電腦 深藍(lán) 的六局對抗賽降下帷幕 最終深藍(lán)獲勝 IBM Sequoia 紅杉 超級計算機(jī) IBM藍(lán)色基因 日本 京 計算機(jī) 天河一號 超級計算機(jī) 國內(nèi)外幾款超級計算機(jī) 1 2計算機(jī)的分類 巨型計算機(jī) 大型計算機(jī) 小型計算機(jī) 微型計算機(jī)工作站 按照性能分類 大型計算機(jī) Loremipsumdolorsitametconsecteturadipisicingelitseddoeiusmod 大型計算機(jī)也有很高的運(yùn)算速度和很大的存儲量 并允許相當(dāng)多的用戶同時使用 但它在量級和價格上不及巨型計算機(jī) 大型計算機(jī)通常像一個家族一樣形成系列 如IBM4300系列 IBM9000系列 常用于大型企業(yè) 商業(yè)管理或者大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中 也可以用作大型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī) 1 2計算機(jī)的分類 巨型計算機(jī) 大型計算機(jī) 小型計算機(jī) 微型計算機(jī)工作站 按照性能分類 小型計算機(jī) Loremipsumdolorsitametconsecteturadipisicingelitseddoeiusmod 小型計算機(jī)規(guī)模比大型機(jī)小 但仍可支持十幾個用戶同時使用 價格便宜 適用于中小型企事業(yè)單位 如DEC公司生產(chǎn)的VAX系列 IBM公司生產(chǎn)的AS 400系列 IBM公司生產(chǎn)的AS 400系列 1 2計算機(jī)的分類 巨型計算機(jī) 大型計算機(jī) 小型計算機(jī) 微型計算機(jī)工作站 按照性能分類 微型計算機(jī) Loremipsumdolorsitametconsecteturadipisicingelitseddoeiusmod 微型計算機(jī)的特點是小巧靈活 便宜 通常一次只能一個用戶使用 因而也成為個人計算機(jī)或pc機(jī) 還有體積更小的微型機(jī)不斷增多 如臺式機(jī) 筆記本電腦 平板電腦 一體機(jī) 掌上電腦等 1 2計算機(jī)的分類 巨型計算機(jī) 大型計算機(jī) 小型計算機(jī) 微型計算機(jī)工作站 按照性能分類 工作站 Loremipsumdolorsitametconsecteturadipisicingelitseddoeiusmod 工作站與功能較強(qiáng)的高端微機(jī)差別不是很明顯 與微機(jī)相比 它一般有較大的春初熔煉隔閡較高的運(yùn)算速度 而且配備大屏幕顯示器 工作站主要用于圖像處理和計算機(jī)輔助設(shè)計等領(lǐng)域 按處理方式分類 可以把計算機(jī)分為模擬計算機(jī) 數(shù)字計算機(jī)以及數(shù)字模擬混合計算機(jī) 1 模擬計算機(jī) 主要用于處理模擬信息 如工業(yè)控制中的溫度 壓力等 模擬計算機(jī)的運(yùn)算部件是一些電子電路 其運(yùn)算速度極快 但精度不高 使用也不夠方便 2 數(shù)字計算字采用二進(jìn)制運(yùn)算 其特點是解題精度高 便于存儲信息 是通用性很強(qiáng)的計算工具 既能勝任科學(xué)計算和數(shù)字處理 也能進(jìn)行過程控制和CAD CAM等工作 3 混合計算機(jī)是取數(shù)字 模擬計算機(jī)之長 既能高速運(yùn)算 又便于存儲信息 但這類計算機(jī)造價昂貴 現(xiàn)在人們所使用的大都屬于數(shù)字計算機(jī) 按處理數(shù)據(jù)類型分類 按使用范圍分為通用計算機(jī)和專用計算機(jī)1 通用計算機(jī)是指各行業(yè) 各種工作環(huán)境都能使用的計算機(jī) 學(xué)校 家庭 工廠 醫(yī)院 公司等用戶都能使用的就是通用計算機(jī) 平時我們購買的品牌機(jī) 兼容機(jī)都是通用計算機(jī) 通用計算機(jī)不但能辦公 還能做圖形設(shè)計 制作網(wǎng)頁動畫 上網(wǎng)查詢資料等 2 專用計算機(jī) 專為解決某一特定問題而設(shè)計制造的電子計算機(jī) 一般擁有固定的存儲程序 如控制軋鋼過程的軋鋼控制計算機(jī) 計算導(dǎo)彈彈道的專用計算機(jī)等 解決特定問題的速度快 可靠性高 且結(jié)構(gòu)簡單 價格便宜 按使用范圍分類 計算器與計算機(jī)的本質(zhì)區(qū)別是什么 計算器和計算機(jī)一樣都能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入 處理 存儲和輸出 但它所以區(qū)別于計算機(jī)的就是 它不能自動地實現(xiàn)這些操作過程 必須由人來操作完成 而計算機(jī)通過編制程序能夠自動進(jìn)行處理 所以以自動化程度來區(qū)別二者 就在于是否需要人工干預(yù)其運(yùn)行 實際上二者還有另一個本質(zhì)性的區(qū)別 計算器使用的是固化的處理程序 只能完成特定的計算任務(wù) 而計算機(jī)借助操作系統(tǒng)平臺和各類應(yīng)用軟硬件 可以無限擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域 也就是說 是否具有擴(kuò)展性是二者的本質(zhì)區(qū)別 是二者的本質(zhì)區(qū)別 1 3計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 科學(xué)計算 天氣預(yù)報 大氣檢測 衛(wèi)星軌道計算 宇宙飛船研制和制導(dǎo)等 1 3計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 數(shù)據(jù)處理 又稱信息加工 是指對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行手機(jī) 存儲 整理 分類 統(tǒng)計 加工 利用和傳播等一系列活動的統(tǒng)稱 如市場預(yù)測 情報檢索 經(jīng)營決策及生產(chǎn)管理等環(huán)節(jié)都設(shè)計數(shù)據(jù)處理 1 3計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 過程控制 指用計算機(jī)采集各類生產(chǎn)過程中的實時數(shù)據(jù) 把得到的數(shù)據(jù)按照預(yù)定的算法進(jìn)行處理 然后再反饋到執(zhí)行機(jī)構(gòu)去控制相應(yīng)的后續(xù)過程 它是生產(chǎn)自動化的重要手段 1 3計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 計算機(jī)輔助技術(shù) 計算機(jī)輔助設(shè)計 CAD 計算機(jī)輔助制造 CAM 計算機(jī)輔助教學(xué) CAI 計算機(jī)輔助工藝設(shè)計 CAPP 計算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS 計算機(jī)輔助設(shè)計利用計算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計工作 簡稱CAD 以飛機(jī)設(shè)計為例 過去需要2 3年才能完成 現(xiàn)在只需要三個月時間 AutoCAD是Autodesk公司開發(fā)的一款自動計算機(jī)輔助設(shè)計軟件 可以用于繪制 二維制圖 和基本三維設(shè)計 通過它無需懂得編程 即可自動制圖 因此它在全球廣泛使用 可以用于土木建筑 裝飾裝潢 工業(yè)制圖 工程制圖 電子工業(yè) 服裝加工等多方面領(lǐng)域 1 3計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 計算機(jī)輔助技術(shù) 計算機(jī)輔助設(shè)計 CAD 計算機(jī)輔助制造 CAM 計算機(jī)輔助教學(xué) CAI 計算機(jī)輔助工藝設(shè)計 CAPP 計算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS 計算機(jī)輔助制造 CAM 是指在機(jī)械制造業(yè)中 利用電子數(shù)字計算機(jī)通過各種數(shù)值控制機(jī)床和設(shè)備 自動完成離散產(chǎn)品的加工 裝配 檢測和包裝等制造過程 簡稱cam 1 3計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 計算機(jī)輔助技術(shù) 計算機(jī)輔助設(shè)計 CAD 計算機(jī)輔助制造 CAM 計算機(jī)輔助教學(xué) CAI 計算機(jī)輔助工藝設(shè)計 CAPP 計算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS 計算機(jī)輔助教學(xué) CAI 是在計算機(jī)輔助下進(jìn)行的各種教學(xué)活動 以對話方式與學(xué)生討論教學(xué)內(nèi)容 安排教學(xué)進(jìn)程 進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練的方法與技術(shù) 是用計算機(jī)幫助教師進(jìn)行教學(xué)或用計算機(jī)進(jìn)行教學(xué)的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域 如輔助教學(xué) 測驗 交互等 1 3計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 計算機(jī)輔助技術(shù) 計算機(jī)輔助設(shè)計 CAD 計算機(jī)輔助制造 CAM 計算機(jī)輔助教學(xué) CAI 計算機(jī)輔助工藝設(shè)計 CAPP 計算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS 計算機(jī)輔助工藝設(shè)計 CAPP 通常是指機(jī)械產(chǎn)品制造工藝過程的計算機(jī)輔助設(shè)計與文檔編制 CAPP系統(tǒng)的主要任務(wù)是通過計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計完成產(chǎn)品設(shè)計信息向制造信息的傳遞 是連接CAD與CAM的橋梁 也是CIMS系統(tǒng) 計算機(jī) 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 中的重要組成部分 對產(chǎn)品質(zhì)量和制造成本具有極為重要的影響 1 3計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 計算機(jī)輔助技術(shù) 計算機(jī)輔助設(shè)計 CAD 計算機(jī)輔助制造 CAM 計算機(jī)輔助教學(xué) CAI 計算機(jī)輔助工藝設(shè)計 CAPP 計算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS 計算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS 隨著計算機(jī)輔助設(shè)計與制造的發(fā)展而產(chǎn)生的 它是在信息技術(shù)自動化技術(shù)與制造的基礎(chǔ)上 通過計算機(jī)技術(shù)把分散在產(chǎn)品設(shè)計制造過程中各種孤立的自動化子系統(tǒng)有機(jī)地集成起來 形成適用于多品種 小批量生產(chǎn) 實現(xiàn)整體效益的集成化和智能化制造系統(tǒng) 1 3計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 人工智能 計算機(jī)模擬人類職能活動 諸如感知 判斷 理解 學(xué)習(xí) 問題求解和圖像識別等 1 4計算機(jī)病毒 計算機(jī)病毒的特點 計算機(jī)病毒是人為編制的危害計算機(jī)系統(tǒng)的程序 它具有 隱蔽性 隱蔽在可執(zhí)行程序和數(shù)據(jù)文件中傳染性 自我復(fù)制潛伏性 寄生 隱藏可觸發(fā)性 在觸發(fā)條件下傳播或破壞破壞性 輕者降低系統(tǒng)工作效率 重者導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰 數(shù)據(jù)丟失 木馬病毒 木馬 程序是目前比較流行的病毒文件 與一般的病毒不同 它不會自我繁殖 也并不 刻意 地去感染其他文件 它通過將自身偽裝吸引用戶下載執(zhí)行 向施種木馬者提供打開被種主機(jī)的門戶 使施種者可以任意毀壞 竊取被種者的文件 甚至遠(yuǎn)程操控被種主機(jī) 木馬病毒的產(chǎn)生嚴(yán)重危害著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行 宏病毒 宏病毒是一種寄存在文檔或模板的宏中的計算機(jī)病毒 一旦打開這樣的文檔 其中的宏就會被執(zhí)行 于是宏病毒就會被激活 轉(zhuǎn)移到計算機(jī)上 并駐留在Normal模板上 從此以后 所有自動保存的文檔都會 感染 上這種宏病毒 而且如果其他用戶打開了感