第一講-計(jì)算機(jī)的發(fā)展史及分類

1、第一講第一講 計(jì)算機(jī)的發(fā)展史及分類計(jì)算機(jī)的發(fā)展史及分類 主講教師：成凱主講教師：成凱 教學(xué)目的與要求教學(xué)目的與要求 了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史； 理解計(jì)算機(jī)的基本工作原理、基本概念； 初步了解計(jì)算機(jī)學(xué)科的內(nèi)涵、知識體系； 了解有關(guān)職業(yè)和職業(yè)道德； 產(chǎn)生興趣、樹立信心、建立目標(biāo)； 掌握方法，學(xué)會學(xué)習(xí)。 注意：本課程介紹的內(nèi)容大部分將在后續(xù)課 程中學(xué)習(xí)，所以，不要求弄懂每一個技術(shù)細(xì) 節(jié)。 重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)、難點(diǎn) 計(jì)算機(jī)的分類及其發(fā)展趨勢 關(guān)鍵詞 埃尼阿克（ENIAC）、馮諾伊曼、 學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)調(diào)查 從來沒用過計(jì)算機(jī) 玩過游戲 做過文字編輯 上過網(wǎng) 組裝過個人計(jì)算機(jī) 寫過程序 今天當(dāng)我們坐在電腦前盡情地

2、享受電腦給我們帶來的便捷和快樂 時(shí)，我們有沒有想過電腦何時(shí)誕生 ，它的發(fā)展歷經(jīng)了什么樣的過程？ 它又有哪些分類？特點(diǎn)，發(fā)展趨勢 是什么？計(jì)算機(jī)在哪些應(yīng)用方面？ 帶著以上問題我們進(jìn)入新課程 課堂引入課堂引入 計(jì)算機(jī)能夠做許多種不同的事： 畫圖 娛樂 幫助人進(jìn)行決策 模擬世界上的事物 制作影視特技 幫助人進(jìn)行設(shè)計(jì) 幫助人制定計(jì)劃 算題（科學(xué)計(jì)算） 制作圖案 處理文字 記錄事實(shí) 控制其他機(jī)器 游戲 發(fā)送消息 識別語音 任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 1.計(jì)算機(jī)的概念計(jì)算機(jī)的概念： 計(jì)算機(jī)是一種能過按照預(yù)先存儲的程序，自動地、高速地、精確地、進(jìn) 行信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。某種程度上

3、延伸了人腦的功能，常被稱為： 電腦，英文：Computer. 計(jì)算機(jī)是一種現(xiàn)代化的信息處理工具，它對信息進(jìn)行處理并提供所需結(jié) 果，其結(jié)果（輸出）取決于所接收的信息（輸入）及相應(yīng)的程序。如下圖所示： 計(jì)算機(jī) 事先存儲的程序 輸入輸出 計(jì)算工具發(fā)展史上第 一次重大改革是算盤，也是 我國古代勞動人民首先創(chuàng)造 和使用的。算盤由算籌演變 而來，并且和算籌并存競爭 了一個時(shí)期，終于在元代后 期取代了算籌。 元代后期 “最早的數(shù)字計(jì)算機(jī)” 手動式計(jì)算工具算盤 任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 （1）機(jī)械式計(jì)算工具帕斯卡加法器 法國數(shù)學(xué)家帕斯卡采用與 鐘表類似的齒輪傳動裝置，研 制了世界上第一臺十

4、進(jìn)制加減 法器，這是人類歷史上的第一 臺機(jī)械式計(jì)算機(jī)。由齒輪組成、 以發(fā)條為動力、通過轉(zhuǎn)動齒輪 來實(shí)現(xiàn)加減運(yùn)算的計(jì)算裝置。 1642 年 2.計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展： 任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 2.計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展： 1821 年 （2）機(jī)械式計(jì)算工具差分機(jī) 英國數(shù)學(xué)家巴貝奇構(gòu)想和設(shè) 計(jì)的第一臺完全可以編程計(jì)算機(jī) 差分機(jī)，專門用于航海和天文計(jì) 算，這是最早采用寄存器（齒輪 式裝置）來存儲數(shù)據(jù)的計(jì)算工具， 體現(xiàn)了早期程序設(shè)計(jì)思想的萌芽， 使計(jì)算工具從手動機(jī)械躍入自動 機(jī)械的新時(shí)代。 遺憾：沒有問世 任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史

5、任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 2.計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展： （3）機(jī)電式計(jì)算機(jī)制表機(jī) 第一臺可以自動 進(jìn)行加減乘除運(yùn)算、累 計(jì)存檔、制作報(bào)表的制 表機(jī)，這臺制表機(jī)參與 了美國1890年的人口 普查工作。 1884 年 任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 從美國賓夕法尼大學(xué)研制出世界上第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)（ 電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)的英文縮寫）至今，短短六十多年的時(shí)間內(nèi)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 和計(jì)算機(jī)應(yīng)用得到了飛速發(fā)展。元件制作工藝水平的不斷提高是計(jì)算機(jī)發(fā)展的 物質(zhì)基礎(chǔ)，因此以的變革作為標(biāo)志，將計(jì)算機(jī)的發(fā)展劃分為四個 階段，這四個階段通常稱為計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個時(shí)代 。 1第一代計(jì)算機(jī)（第一代計(jì)算機(jī)（1946

6、1958年）年） 其主要特征是采用電子管作為主要元器件。 2 2第二代計(jì)算機(jī)（第二代計(jì)算機(jī)（1958195819641964年）年） 其主要特征是由電子管改為晶體管。 3 3第三代計(jì)算計(jì)算機(jī)導(dǎo)論機(jī)（第三代計(jì)算計(jì)算機(jī)導(dǎo)論機(jī)（1964196419741974年）年） 其主要特征是用半導(dǎo)體中小規(guī)模集成電路代替分立元件的晶體管。 4 4第四代計(jì)算機(jī)（第四代計(jì)算機(jī)（19741974年至今）年至今） 其主要特征是以大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路為計(jì)算機(jī)的主要功能部件。 任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 第一代計(jì)算機(jī)第一代計(jì)算機(jī)（194620世紀(jì)50年代后期）：電子管計(jì)算機(jī) 第一臺計(jì)算機(jī)(軍事用途)：

7、誕生于美國賓西法尼亞大學(xué) 名稱：ENIAC（electronic numerical integrator and computer） 全稱：電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī) 面積：167m2 電子管：18800個 重量：30噸 耗電量：150kw/時(shí) 速度：5000次/秒 計(jì)算機(jī)的鼻祖：埃尼阿克 第一代特點(diǎn)：第一代特點(diǎn)： 元件：電子管，耗電量大，不穩(wěn)定，成本高， 速度慢 （幾千幾萬次/秒） 內(nèi)存容量小，讀寫速度慢 無操作系統(tǒng)，只采用機(jī)器語言或匯編語言 任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 第二代計(jì)算機(jī)第二代計(jì)算機(jī)（20世紀(jì)50年代后期20世紀(jì)60年代中期）晶體管計(jì)算機(jī) 晶體管的發(fā)明推動了計(jì)算機(jī)的發(fā)

8、展，邏輯元件采用了晶體管以后，計(jì)算機(jī)的體 積大大縮小，耗電減少，可靠性提高，性能比第一代計(jì)算機(jī)有很大的提 高。 主存儲器采用磁芯，外存儲器已開始使用更先進(jìn)的磁盤；軟件有了很大發(fā)展， 出現(xiàn)了各種各樣的高級語言及其編譯程序，還出現(xiàn)了以批處理為主的操 作系統(tǒng)，應(yīng)用以科學(xué)計(jì)算和各種事務(wù)處理為主，并開始用于工業(yè)控制。 第二代第二代特點(diǎn)：特點(diǎn)： 元件：體積變小，重量輕，壽命長，發(fā)熱少， 功耗低，速度快 有初級操作系統(tǒng)，出現(xiàn)高級語言 任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 第三代計(jì)算機(jī)第三代計(jì)算機(jī)（20世紀(jì)60年代中期20世紀(jì)70年代初）集成電路計(jì)算機(jī) 以IBM公司研制成功的360系列計(jì)算機(jī)為標(biāo)志 第

9、三代特點(diǎn)：第三代特點(diǎn)： 元件：集成電路，體積更小，重量更輕，耗電量更小， 速度更快（幾十萬幾百萬次/秒） 內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲器，外存：磁帶，磁鼓，磁盤 軟件：操作系統(tǒng)，編譯系統(tǒng)，應(yīng)用程序 任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 第四代計(jì)算機(jī)第四代計(jì)算機(jī)（1971年至今）大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路 大規(guī)模集成電路使軍事工業(yè)、空間技術(shù)、原子能技術(shù)得到發(fā)展，這些領(lǐng)域的蓬勃 發(fā)展對計(jì)算機(jī)提出了更高的要求，有力地促進(jìn)了計(jì)算機(jī)工業(yè)的空前大發(fā)展。 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)除了向巨型機(jī)方向發(fā)展外， 還朝著超小型機(jī)和微型機(jī)方向飛越前進(jìn)。1971年末，世界上第一臺微處 理器和微型計(jì)算機(jī)在美國舊金

10、山南部的硅谷應(yīng)運(yùn)而生，它開創(chuàng)了微型計(jì)算 機(jī)的新時(shí)代。 第四代特點(diǎn)：第四代特點(diǎn)： 元件：大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路，容量大，速度快 體積：更小，成本低，出現(xiàn)微機(jī)（PC機(jī)） 內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲器，外存：磁帶，磁盤，光盤 軟件：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 代次起止年份所用電子元器 件 數(shù)據(jù)處理方式運(yùn)算速度特點(diǎn) 第一代第一代19461957電子管 定點(diǎn)運(yùn)算、機(jī) 器、匯編語言 50001萬 次/秒 體積大、耗電 大、速度慢 第二代19581964晶體管 浮點(diǎn)運(yùn)算、高 級語言 幾萬十幾 萬次/秒 體積、耗電減 小，速度提高 第三代19651970 中、小規(guī)模集 成電路 結(jié)構(gòu)化、模塊 化程序設(shè)計(jì)、 實(shí)時(shí)處理 十幾萬幾 百萬次

11、/秒 體積、功耗減 小、運(yùn)行速度 提高 第四代1970今 大規(guī)模、超大 規(guī)模集成電路 分時(shí)、實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)處理、計(jì)算 機(jī)網(wǎng)絡(luò) 幾 千 萬 次 到 百 億 條 指令/秒 性能大幅度提 高，價(jià)格下降 ，應(yīng)用到社會 各個領(lǐng)域 任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史任務(wù)一：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 任務(wù)二：計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢任務(wù)二：計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢 3.計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢： 巨型化巨型化：發(fā)展高速、大存儲容量和強(qiáng)大功能的超大型計(jì)算機(jī)。用于核反發(fā)展高速、大存儲容量和強(qiáng)大功能的超大型計(jì)算機(jī)。用于核反 應(yīng)、天文、氣象、宇宙工程、生物工程等尖端科學(xué)及新興科學(xué)。應(yīng)、天文、氣象、宇宙工程、生物工程等尖端科學(xué)及新興科學(xué)。 微型化微型

12、化：芯片的集成度越來越高，計(jì)算機(jī)的元器件越來越小，而使得計(jì)芯片的集成度越來越高，計(jì)算機(jī)的元器件越來越小，而使得計(jì) 算機(jī)的計(jì)算速度快、功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低。算機(jī)的計(jì)算速度快、功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低。 網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)化： 在一定的地理區(qū)域內(nèi)，將分布在不同地點(diǎn)的不同機(jī)型的計(jì)算在一定的地理區(qū)域內(nèi)，將分布在不同地點(diǎn)的不同機(jī)型的計(jì)算 機(jī)和外部設(shè)備由通信線路互聯(lián)組成一個規(guī)模大、功能強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在機(jī)和外部設(shè)備由通信線路互聯(lián)組成一個規(guī)模大、功能強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在 網(wǎng)絡(luò)軟件的協(xié)調(diào)下，可以共享信息、數(shù)據(jù)及系統(tǒng)資源。網(wǎng)絡(luò)軟件的協(xié)調(diào)下，可以共享信息、數(shù)據(jù)及系統(tǒng)資源。 智能化：智能化： 讓計(jì)算機(jī)來模擬人的感覺、行為、思維

13、過程，使計(jì)算機(jī)具備讓計(jì)算機(jī)來模擬人的感覺、行為、思維過程，使計(jì)算機(jī)具備 聽、視、語言、行為、思維、推理，學(xué)習(xí)、證明等能力。包括模式識別聽、視、語言、行為、思維、推理，學(xué)習(xí)、證明等能力。包括模式識別 、專家系統(tǒng)、智能機(jī)器人。、專家系統(tǒng)、智能機(jī)器人。 多媒體化：多媒體化：多媒體是多媒體是“以數(shù)字技術(shù)為核心的圖象、聲音與計(jì)算機(jī)、通信以數(shù)字技術(shù)為核心的圖象、聲音與計(jì)算機(jī)、通信 等融為一體的信息環(huán)境等融為一體的信息環(huán)境”的總稱，使計(jì)算機(jī)以更接近人的自然方式與我的總稱，使計(jì)算機(jī)以更接近人的自然方式與我 們交換信息們交換信息 任務(wù)三任務(wù)三 計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類 1. 超級計(jì)算機(jī)(巨型機(jī)) 特點(diǎn)：體積大，

14、運(yùn)行速度快，功能強(qiáng)，存儲容量大，用 于科研，國防 如：銀河I，II，曙光 2. 小巨型機(jī) 特點(diǎn)：采用高性能的微處理器組成并行多處理器系統(tǒng)，使巨型機(jī)小型化。 3. 大型機(jī) 特點(diǎn)：由主處理器以及其他若干計(jì)算機(jī)組成，用大型企事 業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 或網(wǎng)絡(luò)中心的主機(jī)，如：IBM4300 4.計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類： 4. 小型機(jī)： 特點(diǎn)：規(guī)模小，成本低，用途廣泛，用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 5. 工作站（超級微機(jī)）： 特點(diǎn)：速度快，存儲容量大，易聯(lián)網(wǎng)，用于圖像處理和輔助設(shè)計(jì)。 6. 個人計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）: 類別： apple(蘋果機(jī)) IBM及兼容機(jī)（已被中國聯(lián)想收購） 外觀： 臺式機(jī) 便攜式：筆記本，掌上電腦 任務(wù)三任務(wù)三 計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類 任務(wù)四任務(wù)四 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 運(yùn)算速度快 計(jì)算精度高 存儲容量大 具有邏輯判斷能力 自動化程度高 支持人機(jī)交流 通用性強(qiáng) 任務(wù)五任務(wù)五 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已滲透到社會的 各行各業(yè)，正在改變著傳統(tǒng)的工作、學(xué)習(xí)和生活方式，推動著社會的 發(fā)展。概括起來可以歸納為以下幾個主要的應(yīng)用領(lǐng)域： 1科學(xué)計(jì)算：使用計(jì)算機(jī)解決在科學(xué)研究和工程技術(shù)領(lǐng)域中提出的 大量復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算問題。 2數(shù)據(jù)處理：使用計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、分類、加工、整理、合 并、統(tǒng)計(jì)、制表、檢索以及存儲等。 （1）辦公自動化；（2