計算機科學(xué)技術(shù)史(計算機)

1、張 璇 博士(bsh)計算機科學(xué)技術(shù)史2014年 秋 軟 件 學(xué) 院共二百一十六頁Who invented computer?The answer is there are many inventors.All the ideas and inventions of many mathematicians, scientists, and engineers contribute to the development of the modern computer.共二百一十六頁Who invented computer?In a sense, the computer actually has

2、 three birthdays:one as a mechanical computing device-abacus (1100 BC)another as a concept- the Difference Engine and the Analytical Engine (1820s)the third as the modern electronic digital computer- ABC/ENIAC (1939/1946).共二百一十六頁一. 機械(jxi)計算機時代共二百一十六頁Pascal 法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和哲學(xué)家。1642年采用(ciyng)與鐘表類似的齒輪傳動裝置發(fā)

3、明了機械手動計算器（Arithmetic Machine or Pascaline），可做加、減法。共二百一十六頁小結(jié)到此為止(do c wi zh)的計算機：機械、手動力、無軟件。共二百一十六頁Babbage 英國(yn u)數(shù)學(xué)家。1822年發(fā)明了能自動完成四則運算的自動機械計算機器：差分引擎，利用穿孔卡片編制程序來進行自動控制。失敗的英雄共二百一十六頁牛頓(ni dn)蘋果樹共二百一十六頁Babbage的差分(ch fn)引擎*共二百一十六頁Babbage的解析(ji x)機*共二百一十六頁Ada編程用的Babbage解析(ji x)機 共二百一十六頁微處理器共二百一十六頁Ada Byr

4、on（1815-1852） 英國著名浪漫派詩人拜倫的女兒。她從1842年起為Babbage編制程序，成為人類歷史上第一位程序員，并發(fā)表(fbio)了人類第一篇計算機學(xué)術(shù)論文。軟件之母共二百一十六頁小結(jié)(xioji)此時的計算機：機械、手動力、軟件（可編程）。共二百一十六頁Hollerith 美國(mi u)工程師。1884年制造了第一臺電動計算機（electric tabulating machine），于1890和1900年完成了美國第11和12次人口普查。共二百一十六頁制表機共二百一十六頁HollerithHollerith 1896年成立了制表機器公司（Tabulating Machin

5、e Company）。為穿孔卡片機配備了自動送卡器，1900年的人口普查再次(zi c)選擇了穿孔卡片機作為工具。1910年，由于Hollerith收費過高，美國人口普查機關(guān)決定自己研發(fā)機器。 1921年Hollerith退休，1924年，在Thomas Watson的領(lǐng)導(dǎo)下，公司更名為國際商業(yè)機器公司，也就是如今(rjn)舉世聞名的IBM公司。共二百一十六頁ThomasJWatson演繹了一個典型的“美國夢”。創(chuàng)建(chungjin)了著名的公司。歲的創(chuàng)業(yè)。共二百一十六頁小結(jié)此時(c sh)的計算機：機械、電動力、軟件。共二百一十六頁20世紀(jì)以后，各個科學(xué)領(lǐng)域和技術(shù)部門的計算困難堆積如山，已

6、經(jīng)阻礙了學(xué)科(xuk)的繼續(xù)發(fā)展。對先進計算工具多方面迫切的需要，促使對計算機不斷研究和制造。特別是第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前后，軍事科學(xué)技術(shù)對高速計算工具的需要尤為迫切。在此期間，德國、美國、英國都在進行計算機的開拓工作。 共二百一十六頁二. 電磁(dinc)計算機時代共二百一十六頁Zuse (1910-1995)的Z系列(xli)在1936年到1938年之間，德國的Zuse構(gòu)造了可編程的計算機Z1。它具有(jyu)現(xiàn)代計算機所有的特征。*共二百一十六頁*Z1計算機最大的貢獻是第一次采用了二進制數(shù)。這臺機器也采用了“穿孔帶”輸入程序，不過不是(b shi)紙帶，而是35毫米電影膠片；數(shù)據(jù)則由一個數(shù)

7、字鍵盤敲入，計算結(jié)果用小電燈泡顯示。共二百一十六頁由于純機械式Z1計算機性能不理想。第二年，Zuse的朋友(png you)給了他一些電話公司廢棄的繼電器。Zuse用它們組裝了第二臺電磁式計算機Z2。Z3使用了2600個繼電器，用穿孔紙帶輸入，實現(xiàn)了二進制數(shù)程序控制。1942年，在緊張(jnzhng)研究的間隙里，他寫作了世界上第一個下國際象棋的計算機程序。共二百一十六頁繼電器共二百一十六頁*1945年， Zuse又建造了一臺比Z3更先進的電磁式Z4計算機，存儲器單元(dnyun)也從64位擴展到1024位，共二百一十六頁The Harvard Mark I *共二百一十六頁The Harva

8、rd Mark Series 這是一臺自動數(shù)字計算機。在1930年代，由哈佛大學(xué)物理系的學(xué)生Howard H. Aiken構(gòu)思，由IBM開發(fā)和建造。 IBM花了$200,000，并捐贈了哈佛大學(xué) $100,000作為(zuwi)運行費用。共有765,000個零件，3,300繼電器，超過500英里長的電線。計算機長51英尺，高8英尺，重5噸。*共二百一十六頁右三：Howard H. AikenThe Harvard Mark I *共二百一十六頁 1946年制成速度(sd)較快的Mark-，全部使用繼電器； 1949年Mark-計算機，部分使用電子管，并使用磁鼓作為數(shù)與指令的存儲器； 1952年

9、又制成Mark-；Mark-Mark-共二百一十六頁Aiken與他的學(xué)生(xu sheng)們Aiken本人共帶出了 15名博士生和更多的碩士生，這些(zhxi)人大多成為計算機領(lǐng)域早期的骨干力量，其中包括“IBM-360之父” Frederick P. Brooks和荷蘭計算機科學(xué)家Gerrit A. Blaauw等。 Frederick P. BrooksGerrit A. Blaauw共二百一十六頁Grace Murray Hopper為Mark，以及后續(xù)機器Mark、Mark 編寫出大量軟件用 FLOW-MATIC實現(xiàn)了COBOL的第一個編譯器，被譽為COBOL之母；采用6位數(shù)表示日期

10、；發(fā)現(xiàn)世界(shji)上第一個BUG!計算機業(yè)最杰出女性共二百一十六頁時任美國(mi u)總統(tǒng)里根在白宮給赫柏頒獎共二百一十六頁小結(jié)此時(c sh)的計算機：電磁（繼電器的開關(guān)速度大約為百分之一秒，使計算機的運算速度受到很大限制）計算機、電動力、軟件。共二百一十六頁三. 電子計算機時代(shdi)共二百一十六頁3.1 計算(j sun)理論的誕生共二百一十六頁Turing(1912-1954) 英國數(shù)學(xué)家。1936年在劍橋大學(xué)提出了理想計算機的數(shù)學(xué)模型（計算模型）圖靈機，為電子數(shù)字計算機奠定(dindng)了根本性的理論基礎(chǔ)。共二百一十六頁3.2 電子計算機的前夜(qiny)共二百一十六頁Jo

11、hn Vincent Atanasoff 美國(mi u)IOWA州立大學(xué)教授，數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家。1937年設(shè)計出了第一臺電子數(shù)字計算機，1939年與他的研究生Clifford E. Berry 一起構(gòu)造出了原型機。共二百一十六頁真空(zhnkng)二極管共二百一十六頁真空(zhnkng)三極管共二百一十六頁共二百一十六頁計算機先驅(qū)(xinq)獎John Vincent Atanasoff Clifford E. Berry Atanasoff和Berry*共二百一十六頁ABC計算機共二百一十六頁1990年11月13日，時任美國總統(tǒng)喬治布什在白宮(BiGng)為阿塔諾索夫頒國家科技獎（Nati

12、onal Medal of Technology）。Atanasoff*共二百一十六頁英國(yn u)Colossus計算機 （1943）Alan M.Turing Irving J. Good Max Newman *這是一種(y zhn)專用的密碼分析機，在第二次世界大戰(zhàn)中得到了應(yīng)用。 共二百一十六頁 從1940年秋開始，德軍鄧尼茨元帥率領(lǐng)(shuilng)“阿爾卑斯山的狼群”潛艇部隊實施“海狼行動”，不斷地在大西洋瘋狂地追殺英國運輸船隊。到1941年4月，船隊損失達到65.4萬的驚人數(shù)字。德軍Loernz SZ機器產(chǎn)生難以破譯的密碼。面對強敵挑戰(zhàn)，英國破譯人員(rnyun)同仇敵愾，把目

13、光準(zhǔn)確地投向了研制先進的電子管計算機Collossus。這臺計算機準(zhǔn)確破譯了德軍的密碼，為反法西斯戰(zhàn)爭的勝利做出了巨大貢獻。 Loernz SZ*共二百一十六頁布雷(b li)契萊莊園Bletchley Park圖靈和布雷契萊莊園(zhungyun)的同事 圖靈在布雷契萊莊園工作的地方 *共二百一十六頁英國(yn u)Colossus計算機*共二百一十六頁3.3 第一代電子計算機 （1946-1957）共二百一十六頁John von Neumann（1903-1957） 匈牙利籍美國數(shù)學(xué)家。 1945年6月，提出了存儲(cn ch)程序的概念(馮諾依曼機)。共二百一十六頁 ENIAC研制小組(

14、xioz)主要成員，左一為Eckert ，右四為Mauchly ，左四為Goldstine 。ENIAC*共二百一十六頁ENIAC操作人員采用插接線的方式(fngsh)進行編程*共二百一十六頁ENIAC這臺完全采用電子線路執(zhí)行算術(shù)運算、邏輯運算和信息存儲的計算機，運算速度比繼電器計算機快1000倍。這就是人們常常提到的世界上第一臺電子計算機。但是，這種計算機的程序仍然是外加(wiji)式的，存儲容量也太小，尚未完全具備現(xiàn)代計算機的主要特征。共二百一十六頁1945年 EDVAC新的重大突破是由數(shù)學(xué)家John von Neumann領(lǐng)導(dǎo)的設(shè)計小組完成的。 John von Neumann起草了Fi

15、rst Draft of a Report on the EDVAC，這份方案是計算機發(fā)展史上的一個劃時代的文獻。因為他首次提出了存儲程序的概念，解決了 ENIAC的重大缺陷(quxin)。也正是在這一方案中，提出了現(xiàn)代計算機發(fā)展的基本體系結(jié)構(gòu)，從而奠定了現(xiàn)代計算機的發(fā)展基礎(chǔ)。共二百一十六頁馮.諾依曼機(體系結(jié)構(gòu))共二百一十六頁1946年第一臺電子計算機ENIAC在賓夕法尼亞大學(xué)誕生(dnshng)。IEEE計算機學(xué)會(xuhu)成立，1947年ACM成立。共二百一十六頁 1952年， John von Neumann等人完成了EDVAC機的建造工作。EDVAC只用了3600只電子管，占地面積

16、不足(bz)ENIAC的1/3，幾乎具備了現(xiàn)代電子計算機的一切特征。Photograph of EDVAC Plan of EDVAC共二百一十六頁ENIAC首席(shux)設(shè)計師John Mauchly和 Presper Eckert共二百一十六頁美國總統(tǒng)(zngtng)杜魯門（右四）視察ENIAC共二百一十六頁ENIAC主頻100 kHz，加法時間0.2ms，乘法時間2.8ms。ENIAC重達30噸，占地170平方米，共用了18600個電子管，運算速度達到每秒5000次，比當(dāng)時(dngsh)的計算機快1000倍，是手工計算的200, 000倍。最初也專門用于火炮彈道計算，后經(jīng)多次改進而成為

17、能進行各種科學(xué)計算的通用計算機。ENIAC*共二百一十六頁 科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)明最有可能成功的領(lǐng)域是那些符合時代潮流的技術(shù)領(lǐng)域，即符合當(dāng)時社會的需要； 科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)明依賴于當(dāng)時社會工業(yè)條件和科學(xué)技術(shù)準(zhǔn)備。ENIAC當(dāng)時的有利條件包括：在機械式和機電式計算機的制造中積累了豐富的經(jīng)驗；而電子技術(shù)的發(fā)展，是重要的技術(shù)前提；理論方面包括巴貝奇提出的通用計算機的結(jié)構(gòu)，圖靈機的提出及布爾代數(shù)的創(chuàng)立等； 獲得經(jīng)濟上的支持，是ENIAC成功的重要條件； ENIAC的成功，從某種意義上說，是科學(xué)管理的一個勝利?？茖W(xué)管理可以使技術(shù)設(shè)想與社會需要吻合；使技術(shù)在實際中應(yīng)用的情況迅速反映到技術(shù)改進中，以促使技術(shù)不斷克

18、服弱點、不斷創(chuàng)新；科學(xué)管理，符合當(dāng)代技術(shù)發(fā)明和科學(xué)研究綜合化的趨勢?，F(xiàn)代(xindi)的發(fā)明和創(chuàng)造依靠許多人的合作，而協(xié)作精神和科學(xué)管理起著關(guān)鍵作用。ENIAC的啟示(qsh)*共二百一十六頁1952年美國大選前夕，UNIVAC作出了艾森豪威爾將以微弱優(yōu)勢獲勝的預(yù)測。那一次， UNIVAC大出風(fēng)頭，被稱為“無與倫比的電子大腦”。但4年后，大選再次降臨，電視(dinsh)上卻再也見不到UNIVAC電腦，而盡是IBM的標(biāo)志。此時，IBM已經(jīng)占領(lǐng)了約70%的電腦市場。 共二百一十六頁IBM 700系列(xli)計算機(1952)Thomas Watson seated at the IBM 701

19、console 共二百一十六頁IBM 700系列(xli)計算機IBM 704IBM 709共二百一十六頁Turing、Wilkinson與ACE電子計算機John von Neumann提出“EDVAC”方案(fng n)中，正式提出了存儲程序的概念，因此存儲程序式計算機被稱為“馮諾伊曼結(jié)構(gòu)”。在此之前，英國數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家Alan M.Turing也曾提出了存儲程序的思想。共二百一十六頁Turing、Wilkinson與ACE電子計算機圖靈于1945年底完成了關(guān)于ACE的報告，給出了詳細的邏輯電路框圖，預(yù)計制造費用為11,200英鎊。在圖靈離開后，威爾金森接手整個項目，建造了ACE的一個簡

20、化版本，也是第一臺ACE的實現(xiàn)Pilot ACE，于1950年5月10日運行了第一個程序。它比圖靈先前設(shè)計的規(guī)模(gum)要小，但在當(dāng)時的電子計算機中是最快的。與ACE相比，EDVAC受到更多的宣傳。共二百一十六頁MIT林肯實驗室*共二百一十六頁MIT林肯實驗室*共二百一十六頁MIT林肯實驗室*共二百一十六頁MIT-Whirlwind世界上第一臺能存儲(cn ch)程序的并行計算機，而且對存儲(cn ch)器進行了重大的改進-用磁芯存儲器取代了靜電存儲器。共二百一十六頁磁存儲(cn ch)共二百一十六頁小結(jié)此時的計算機：使用電子管（真空管）作為邏輯元件，采用(ciyng)磁鼓和磁芯作主存儲器，

21、程序主要用機器代碼和匯編語言。共二百一十六頁第一代語言誕生第一代語言：機器語言；第二代語言：匯編語言(hu bin y yn)；第三代語言：高級語言。共二百一十六頁機器語言(j q y yn)機器指令：用“0”和“1”作為指令代碼來編寫程序(chngx)，是計算機硬件能夠識別的，不用翻譯直接供機器使用的程序(chngx)設(shè)計語言。用機器指令形式編寫的程序(chngx)稱為機器語言。操作碼操作數(shù)地址156C166D5056306EC000將6C地址的內(nèi)容放至5號寄存器；將6D地址的內(nèi)容放至6號寄存器；5號寄存器與6號寄存器內(nèi)容相加放至0號寄存器；0號寄存器內(nèi)容輸出至6E地址；停機共二百一十六頁機

22、器語言(j q y yn) 機器指令一般可根據(jù)其功能劃分為：（1）控制指令；（2）算術(shù)指令；（3）邏輯運算指令；（4）移位指令；（5）傳送操作指令；（6）輸入(shr)/輸出指令。注：不同的機器，其指令系統(tǒng)是不同的。很難閱讀和理解，容易出錯，編程效率低，且可移植性差、重用性差。共二百一十六頁第二代語言誕生第一代語言：機器語言；第二代語言：匯編語言(hu bin y yn)；第三代語言：高級語言。共二百一十六頁 為克服機器語言的缺點，用與代碼指令(zhlng)實際含義相近的英文縮寫詞、字母和數(shù)字等符號來取代指令(zhlng)代碼，產(chǎn)生了匯編語言。它是符號化的機器語言。匯編語言(hu bin y

23、yn)（第二代語言）*5056C000ADDI R0, R5, R6HLT共二百一十六頁1956年 IBM推出704機及其匯編語言(hu bin y yn)SAP，這是第一個匯編語言。（1）匯編語言和機器語言一樣，都屬于低級語言；（2）匯編語言同樣依賴于具體的硬件(yn jin)環(huán)境。注 意共二百一十六頁3.4 第二代電子計算機 （1957-1964）計算機器件(qjin)從電子管到晶體管，再從分立元件到集成電路以至微處理器，促使計算機的發(fā)展出現(xiàn)了三次飛躍。 共二百一十六頁晶體管計算機 晶體管計算機，也稱為第二代計算機。其主要特點是采用晶體管來制造，程序使用FORTRAN、COBOL、ALGO

24、L等高級語言和編譯系統(tǒng)。第二代電子計算機增加了浮點運算，使數(shù)據(jù)的絕對值可達到2的幾十次方或幾百次方，使電子計算機的計算能力實現(xiàn)了飛躍。 采用多道程序設(shè)計成為(chngwi)第二代電子計算機研究的重點之一。*共二百一十六頁晶體管計算機不僅科學(xué)計算促使計算機繼續(xù)發(fā)展，而且中、小型計算機，特別是廉價的小型數(shù)據(jù)處理用的計算機開始大量生產(chǎn)。在這一時期出現(xiàn)(chxin)了更高級的COBOL和FORTRAN等語言，使計算機編程更容易。新的職業(yè)(程序員、分析員和計算機系統(tǒng)專家)和整個軟件產(chǎn)業(yè)由此誕生。 共二百一十六頁Vacuum tube and transistorThe invention of the

25、transistor in 1947 was a revolution in computer development. Transistor is a semiconductor (such as silicon) device which could perform the functions of vacuum tubes, as it is small, cheaper and reliable, it replaces the hot, big, expensive and unreliable vacuum tube.共二百一十六頁MIT林肯實驗室的TX-2計算機(1962) *共

26、二百一十六頁Ivan Sutherland計算機圖形學(xué)之父，現(xiàn)任(xinrn)Sun研究員和副總裁。共二百一十六頁*交互計算機:使用的計算機相連的光筆在屏幕上進行交互繪圖(hu t)，成為計算機交互繪圖(hu t)的先驅(qū)。共二百一十六頁*共二百一十六頁1966“達摩(d m)克里斯之劍”頭盔顯示器共二百一十六頁IBM系列(xli)IBM 1401小型(xioxng)數(shù)據(jù)處理計算機*共二百一十六頁IBM 7090（IBM 709晶體管代替(dit)真空管）IBM系列(xli)*共二百一十六頁IBM 7094（CTSS） IBM系列(xli)*共二百一十六頁IBM 7094控制臺IBM系列(xli

27、)*共二百一十六頁其他(qt)晶體管計算機*CDC 6600 （1964）共二百一十六頁CDC6600，世界(shji)上第一臺超級計算機*共二百一十六頁超級計算機共二百一十六頁Honeywell 800*共二百一十六頁1958年 我國第一臺電子計算機103機由中國科學(xué)院計算所與北京有線電廠研制成功。字長31位，內(nèi)存容量為1024字節(jié)，運算(yn sun)速度每秒450次。 共二百一十六頁第三代語言誕生第一代語言：機器語言；第二代語言：匯編語言(hu bin y yn)；第三代語言：高級語言。共二百一十六頁 用類似于英語(yn y)的格式來書寫程序。這種語言稱為高級語言。它的一句相當(dāng)于機器語言

28、和匯編語言的幾十句。高級(goj)語言共二百一十六頁1954年IBM開始(kish)設(shè)計第一個高級語言FORTRAN；1957年，John Backus (美國科學(xué)家，1977年圖靈獎獲得者)在IBM704機上實現(xiàn)了FORTRAN編譯。至今仍用于科學(xué)數(shù)值計算領(lǐng)域（Fortran 2008）。共二百一十六頁Grace Murray Hopper美國(mi u)海軍官員，研制了 COBOL 語言，是世界上第一個商用語言。至今，IBM大機仍然使用COBOL 2002用于處理銀行、金融和會計行業(yè)等非常重要的商業(yè)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域。1958年COBOL共二百一十六頁JOHN McCARTHYStanford

29、University教授。 LISP 是第一個函數(shù)型編程語言，主要應(yīng)用在人工智能（AI）上，包含(bohn)語多字符截取函數(shù)，供作自然語言的分析之用。1958年LISP共二百一十六頁Niklaus Wirth瑞士聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)教授 。ALGOL多用于科學(xué)計算機。Pascal用于結(jié)構(gòu)化編程， Object Pascal用于面向?qū)ο缶幊?，仍然廣泛用于開發(fā)(kif)像Skype這樣的Windows應(yīng)用。 1960年ALGOL 、1970年P(guān)ASCAL共二百一十六頁BASIC（Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code）是一種設(shè)計給初學(xué)者使用的程序設(shè)計

30、語言。今天，Visual Studio中仍然(rngrn)包含Visual Basic。 1962年BASICJohn Kemeny （Dartmouth學(xué)院(xuyun)教授 ）Tom Kurtzas 共二百一十六頁Dennis M. Ritchie（設(shè)計(shj)，實現(xiàn)）1972年C語言(yyn) 1983年圖靈獎獲得者Kernighan Thompson（實現(xiàn)）共二百一十六頁 Ada是一種(y zhn)表現(xiàn)能力很強的通用程序設(shè)計語言，它是美國國防部為克服軟件開發(fā)危機，耗費巨資，經(jīng)歷了稻草人, 木人, 錫人, 鐵人和鋼人計劃，歷時近20年研制成功的。美國國防部之所以把這種語言取名為Ada，

31、是為了紀(jì)念A(yù)da。Ada語言不僅體現(xiàn)了許多現(xiàn)代軟件的開發(fā)原理，而且將這些原理付諸實現(xiàn)。因此，Ada語言的使用可大大改善軟件系統(tǒng)的清晰性、可靠性、有效性、可維護性。1970年代(nindi)，Ada語言共二百一十六頁 Ada是現(xiàn)有的語言中無與倫比的一種大型通用程序設(shè)計語言，它是現(xiàn)代計算機語言的成功代表，集中反映了程序語言研究的成果。Ada的出現(xiàn)，標(biāo)志著軟件工程成功地進入了國家和國際的規(guī)模。它是迄今為止最復(fù)雜(fz)、最完備的軟件工具。Ada語言是美國國防部指定的唯一的一種可用于軍用系統(tǒng)開發(fā)的語言，我國軍方也將Ada作為軍內(nèi)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)（GJB 1383程序設(shè)計語言Ada）。1970年代(nindi)

32、，Ada語言共二百一十六頁現(xiàn)代(xindi)程序設(shè)計語言第一代語言：機器語言；第二代語言：匯編語言(hu bin y yn)；第三代語言：高級語言；面向?qū)ο笳Z言；第四代語言。共二百一十六頁Bjarne Stroustrup Texas A&M University 計算機科學(xué)與工程學(xué)院教授(jioshu)。C+共二百一十六頁JAVA當(dāng)代(dngdi)最重要的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言。共二百一十六頁第四代語言(yyn)的故事 第四代語言(Fourth-Generation Language,以下簡稱4GL)這個詞最早是在八十年代初期出現(xiàn)在軟件廠商的廣告和產(chǎn)品介紹中的。因此，這些廠商的4GL產(chǎn)品不論從

33、形式上看還是從功能上看，差別都很大。1985在美國召開了全國性的4GL研討會，也正是在這前后，許多著名的計算機科學(xué)家對4GL展開了全面研究，從而使4GL進入了計算機科學(xué)研究的范疇。4GL的出現(xiàn)是以解決數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中的軟件危機(wij)為目標(biāo)的。共二百一十六頁第四代語言(yyn) SQL 語言(yyn) Shell 語言共二百一十六頁程序設(shè)計語言(yyn)發(fā)展過程共二百一十六頁3.5 第三代電子計算機 （1964-1972）共二百一十六頁集成電路(jchng-dinl)計算機 集成電路計算機，也稱為第三代計算機。最突出的特點是使用集成電路（1958），因而使計算機的速度提高(t go)到幾十萬次

34、，甚至上千萬次，內(nèi)存容量達到幾百K。有效地解決了計算機體積、重量與功能之間的矛盾。* 這一時期的發(fā)展還包括使用了操作系統(tǒng)。共二百一十六頁2000諾物獎Zhores I. Alferov Herbert Kroemer Jack S. Kilby蜂窩電話的半導(dǎo)體集成電路(jchng-dinl)共二百一十六頁IBM 360計算機 IBM 360系統(tǒng)(xtng)的研制成功（1964），標(biāo)志著集成電路計算機時代的開始。 Frederick P.Brooks Robert Overton Evans Gene M. Amdahl *共二百一十六頁模塊化共二百一十六頁馮.諾依曼機(體系結(jié)構(gòu))共二百一十六頁

35、IBM 360的開發(fā)過程可說是歷史上最大的一次豪賭，為了研發(fā)(yn f)System/360這臺大型機，IBM征召六萬多名新員工，創(chuàng)建五座新工廠，耗資數(shù)十億美元，甚至超出二戰(zhàn)期間原子彈制造費用。1964年4月7日，在全世界77個城市同時舉行的新聞發(fā)布會上，IBM公司在宣布360系列計算機誕生的同時，公布了處理器、輸入輸出及存儲設(shè)備的規(guī)格和技術(shù)說明。為了適應(yīng)不同用戶的性能價格比需求，S/360的第一批計算機產(chǎn)品推出了五檔機器。這五檔機器的運算時間分別是200微秒、75微秒、25微秒、5微秒和1微秒。此后的市場反應(yīng)極其強烈。盡管所有的產(chǎn)品需要至少一年才能供貨，但IBM卻在一個月內(nèi)簽下了1 100份

36、訂單，在隨后的月份里，訂單如潮水般涌入。共二百一十六頁IBM360啟示(qsh)隨著360系統(tǒng)的誕生，計算機產(chǎn)業(yè)從此告別了手工業(yè)單件定制生產(chǎn)方式，跨入了模塊化大批量生產(chǎn)階段。這場標(biāo)準(zhǔn)之戰(zhàn)在電腦產(chǎn)業(yè)里是首發(fā)的，它是向傳統(tǒng)的設(shè)計理念(l nin)、設(shè)計習(xí)慣的挑戰(zhàn)。所有設(shè)計師都必須遵循的一組規(guī)則。（標(biāo)準(zhǔn)）IBM 360系統(tǒng)的經(jīng)濟成就。硅谷的迅速崛起。共二百一十六頁*共二百一十六頁IBM 370*共二百一十六頁1960 DEC小型機Olsen被成為“小型機之父”，并領(lǐng)導(dǎo)DEC公司從10萬美元起步成長為市值(sh zh)超過200億美元的國際大公司，業(yè)務(wù)遍布100多個國家。整個80年代，DEC是業(yè)內(nèi)僅次

37、于IBM的第二號巨頭。Kenneth H. Olsen 共二百一十六頁DEC第一臺小型計算機（PDP）、第一臺32位計算機（VAX）和超高速處理器Alpha的問世開創(chuàng)了整個計算機工業(yè)。尤其是VAX小型機，如同巨型炸彈一樣，在全美的企業(yè)機構(gòu)內(nèi)遍地開花。他1977年說的那句話：“我們沒有理由認為人們(rn men)會需要家用電腦。”，成為PC革命最大的反諷“語錄”。共二百一十六頁 (a) PDP-11/20 (b) PDP-11/40 *共二百一十六頁VAX-11/780*共二百一十六頁DEC公司的創(chuàng)始人，也是一直的CEOKenneth Olsen的銷售理念有很大的偏差。工程師出身的他，對于銷售并

38、不了解。他曾說過“一款優(yōu)秀的產(chǎn)品能夠自己被賣出去”。這句話深刻的反應(yīng)了DEC公司對于產(chǎn)品宣傳和市場開發(fā)的一貫(ygun)態(tài)度。 1998年5月18日，只有32000名雇員的Compaq以96億美元收購了有著38000名雇員的DEC，結(jié)束了DEC在歷史舞臺上的最后一幕戲。共二百一十六頁計算機語言(yyn)方面的成就：高級語言(yyn)人工智能方面的成就： 消解法操作系統(tǒng)方面的成就： 中斷和通道技術(shù)導(dǎo)致的并發(fā)程序設(shè)計60年代前期(qinq)的成就共二百一十六頁計算機語言：ALGOL68和PL/1人工智能(rn n zh nn)：超過人類智能操作系統(tǒng)：Multics60年代(nindi)前期的浮躁共

39、二百一十六頁1961年 MIT在IBM7090上開發(fā)(kif)了分時操作系統(tǒng)CTSS。Fernando Corbato 美國(mi u)科學(xué)家，1990年圖靈獎獲得者，分時操作系統(tǒng)理論的創(chuàng)立者，CTSS與Multics的領(lǐng)導(dǎo)者。共二百一十六頁1966年ACM設(shè)立圖靈獎。專門獎勵(jingl)那些對計算機事業(yè)作出重要貢獻的個人。共二百一十六頁軟件(run jin)危機質(zhì)量低劣；嚴(yán)重延期；維護(wih)困難；嚴(yán)重超出預(yù)算。共二百一十六頁GOTO語句(yj)有害論Dijkstra發(fā)表了一篇論文：GOTO語句非常有害，導(dǎo)致軟件工程(run jin n chn)在1968年北大西洋公約組織科學(xué)委員會上誕

40、生。共二百一十六頁Edsger W. Dijkstra 荷蘭科學(xué)家，1972年圖靈獎獲得者，軟件工程先驅(qū)，GOTO語句有害論、ALGOL 60編譯器、多層體系結(jié)構(gòu)、進程同步、互斥、PV操作、最弱前置謂詞(wi c)理論的創(chuàng)立者。共二百一十六頁1968年 “軟件工程”在NATO科學(xué)委員會誕生；Knuth出版(chbn)計算機程序設(shè)計的藝術(shù)長篇經(jīng)典巨著。Donald Knuth 美國科學(xué)家，1974年圖靈獎獲得者，計算機程序設(shè)計的藝術(shù)的作者，被譽為計算機科學(xué)的圣經(jīng)，算法(sun f)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念、LR(K)文法的創(chuàng)立者。共二百一十六頁 1968、1969年連續(xù)召開的兩次著名的NATO會議上提出了

41、“軟件工程” 概念。所謂軟件工程，就是把開發(fā)大型復(fù)雜軟件的過程用工程實施的方法來實現(xiàn)。軟件工程是一門研究如何用系統(tǒng)化、規(guī)范化等工程原則和方法去進行軟件的開發(fā)和維護的學(xué)科。 從學(xué)術(shù)觀點看，軟件工程以軟件開發(fā)和維護為出發(fā)點，總結(jié)規(guī)律，建立科學(xué)(kxu)概念，制定軟件生產(chǎn)規(guī)范，逐步形成理論體系； 從實踐觀點看，軟件工程以理論為指導(dǎo)，按照一定的原則和系統(tǒng)化、工程化、形式化的方法進行工程化的軟件生產(chǎn)。軟件工程(run jin n chn)*共二百一十六頁 Parnas方法：信息隱蔽，防范(fngfn)故障； Yourdon方法：結(jié)構(gòu)化分析SA、結(jié)構(gòu)化設(shè)計SD、結(jié)構(gòu)化編程SP；David ParnasEd

42、ward Yourdon L.L.Constantine Tom DeMarco 軟件工程(run jin n chn)*共二百一十六頁 面向(min xin)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的開發(fā)方法 Jackson方法 Warnier方法 問題分析法PAM 面向?qū)ο蠓椒?可視化開發(fā)方法 基于構(gòu)件的開發(fā)方法軟件工程(run jin n chn)*共二百一十六頁軟件工程(run jin n chn)研究：使用工程方法開發(fā)高質(zhì)量軟件的一切問題較大規(guī)模，群體性，嚴(yán)格預(yù)算、過程與管理，工程師。理論、原理、方法、技術(shù)、工具、管理。無有幼稚成熟非同兒戲共二百一十六頁1969年 Hoare建立(jinl)公理語義。C.A.Hoa

43、re 英國(yn u)科學(xué)家，1980年圖靈獎獲得者，公理語義、Hoare邏輯、程序正確性證明、CSP、管程理論的創(chuàng)立者，軟件自動化的奠基人。共二百一十六頁1970年 Thompson和Ritchie在貝爾實驗室研制成功UNIX；1972年，Ritchie 發(fā)明C語言，并用C 語言改寫了UNIX；Royce提出(t ch)瀑布模型；Codd建立關(guān)系數(shù)據(jù)理論。Edgar F. Codd 英裔美國(mi u)科學(xué)家，1981年圖靈獎獲得者，關(guān)系數(shù)據(jù)理論的創(chuàng)立者，System R、DB2、SQL Server的奠基人。共二百一十六頁Ken Thompson和Dennis Ritchie 美國(mi

44、u)科學(xué)家，1983年圖靈獎獲得者，UNIX和C語言的發(fā)明者。共二百一十六頁1971年 Wirth提出(t ch)第一個結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言PASCAL。 Niklaus Wirth 瑞士科學(xué)家，1984年圖靈獎獲得者，PASCAL語言、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(shj)、MODULA、進程概念、EBNF的首創(chuàng)者。共二百一十六頁 1974年 Hopcroft提出深度優(yōu)先搜索算法和算法(sun f)最壞情況分析法。John E. Hopcroft 美國科學(xué)家，1986年圖靈獎獲得者，圖平面性判定的線性時間算法(sun f)、深度優(yōu)先搜索算法、算法的最壞情況分析法的首創(chuàng)者。共二百一十六頁3.6 第四代電子計算

45、機 （1973至今(zhjn)）共二百一十六頁大規(guī)模集成電路(jchng-dinl)20世紀(jì)70年代后，計算機用集成電路的集成度迅速(xn s)從中小規(guī)模發(fā)展到大規(guī)模、超大規(guī)模的水平，微處理器和微型計算機應(yīng)運而生，各類計算機的性能迅速(xn s)提高。隨著字長4位、8位、16位、32位和64位的微型計算機相繼問世和廣泛應(yīng)用，對小型計算機、通用計算機和專用計算機的需求量也相應(yīng)增長了。共二百一十六頁摩爾定律由Intel創(chuàng)始人之一戈登摩爾（Gordon Moore）提出來的。集成電路（IC）上可容納的晶體管數(shù)目(shm)，約每隔24個月（18個月)便會增加一倍，性能也將提升一倍。如果價格不變，每一美

46、元所能買到的電腦性能，將每隔24個月（18個月)增加一倍。共二百一十六頁反摩爾定律一個IT公司如果今天和24個月（18個月）前賣掉同樣以及同樣多的產(chǎn)品，它的營業(yè)額就要降一半。反摩爾定律逼著所有的硬件設(shè)備公司必須趕上摩爾定律規(guī)定的更新(gngxn)速度。促進科技領(lǐng)域質(zhì)的進步為新興公司提供生存和發(fā)展的可能風(fēng)險投資共二百一十六頁2006年股價與最高股價比例(bl)IBM：82%思科：40%英特爾：33%AMD：30%Marvell：60%惠普：70%戴爾：35%太陽(tiyng)：10%摩托羅拉：33%共二百一十六頁大規(guī)模集成電路(jchng-dinl)計算機最突出的特點是使用(shyng)大規(guī)模集

47、成電路制造超高性能的大型機和供個人使用的微機。70年代中期，計算機制造商開始將計算機帶給普通消費者，并提供非專業(yè)人員使用的程序（字處理和電子表格程序）。 1981年，IBM 推出PC機。80年代PC機的競爭使得價格不斷下跌，同時擁有量不斷增加，計算機繼續(xù)縮小體積。與IBM PC競爭的Apple Macintosh 系列于1984年推出， Macintosh提供了友好的圖形界面，用戶可以用鼠標(biāo)方便地操作。*共二百一十六頁3.6.1 大型機共二百一十六頁IBM 3081*共二百一十六頁ACOS system 3800 *共二百一十六頁CDC 1604巨型計算機*共二百一十六頁CDC 6600 巨型

48、(j xn)計算機 *共二百一十六頁CDC 6600 巨型(j xn)計算機 *共二百一十六頁Cray-1巨型(j xn)計算機 *共二百一十六頁*共二百一十六頁CRAY X-MP *共二百一十六頁CRAY- 2*共二百一十六頁IBM超級計算機*共二百一十六頁慈云桂、陳火旺院士(yunsh)*共二百一十六頁“銀河(ynh)-”巨型計算機 *共二百一十六頁李國杰院士(yunsh)*共二百一十六頁 曙光(shgung)超級服務(wù)器*共二百一十六頁3.6.2 微型(wixng)計算機共二百一十六頁 1974年12月，美國大眾電子雜志，刊登了“世界第一套微型計算機組件挑戰(zhàn)所有種類的商業(yè)(shngy)電腦

49、!”的消息，這臺所謂微型電腦名叫“Altair 8800”（牛郎星8800）。 第一臺微型(wixng)計算機牛郎星8800*共二百一十六頁 微型儀器與自動測量系統(tǒng)公司生產(chǎn)。它一舉點燃了未來(wili)計算機業(yè)風(fēng)云人物比爾蓋茨、保羅艾倫、斯蒂芬喬布斯的靈感。 第一臺微型(wixng)計算機牛郎星8800*共二百一十六頁Bill Gates 和 Paul Allen*共二百一十六頁 最早的微軟公司員工(yungng)， 1978年12月7日 *共二百一十六頁2008年6月的這班人*共二百一十六頁蘋果電腦的誕生(dnshng)與發(fā)展 Apple-I*共二百一十六頁1976年最早的廣告(gunggo

50、)，其中有蘋果最早的標(biāo)志Apple I最早的操作手冊封面，第一批200臺電腦單價(dnji)666.66美元，十個月就買得只剩25臺了 蘋果電腦的誕生與發(fā)展*共二百一十六頁喬布斯、斯庫利和沃茲，1977年*共二百一十六頁蘋果電腦的誕生(dnshng)與發(fā)展*Apple-II的重量總共只有5千克。它定義了個人電腦的標(biāo)準(zhǔn)：顯示器、鍵盤、驅(qū)動器、主板插槽、電源機箱。新型電腦的所有設(shè)計完全由沃茲一個人獨立完成，甚至連其中的BASIC解釋程序也是沃茲親自編寫的。Apple-II是世界上第一臺具有彩色顯示功能的個人計算機，可以直接同家用彩電(ci din)連接，節(jié)省了顧客額外購買彩色顯示器的費用。這種電腦

51、達到了當(dāng)時微型計算機技術(shù)的最高水準(zhǔn)。 共二百一十六頁“Apple-”酸蘋果(pnggu)Apple III的菜單(ci dn)蘋果電腦的誕生與發(fā)展*共二百一十六頁LisaLisa電腦引入了改進的道格拉斯恩格爾巴特發(fā)明的鼠標(biāo)使用戶擺脫了對鍵盤指令不熟悉的心理障礙。然而，由于Lisa電腦的軟件開發(fā)未及時跟上，再加上每臺高達(o d)l萬多美元的售價，令大多數(shù)用戶望而卻步，最后僅售出不到2萬臺。Lisa電腦宣告失敗。 共二百一十六頁Macintosh電腦（簡稱Mac）采用摩托羅拉公司32位的68000微處理器，擁有128K內(nèi)存，是IBM PC的兩倍，它的速度遠遠超過了各種型號的IBM PC機。它的外

52、形短小精干，可以放在旅行包里帶走，并且使用鼠標(biāo)引導(dǎo)圖形操作界面。Mac電腦的功能接近Lisa電腦，而價格僅為Lisa的1/5，標(biāo)價2795美元，充分迎合了大眾(dzhng)用戶的購買力。 共二百一十六頁Apple iMAC共二百一十六頁IBM-PC 1981年，第一臺IBM -PC，采用8088微處理器，裝有微軟為其開發(fā)(kif)的操作系統(tǒng)MS-DOS。1983年推出IBM PC/XT。 *IBM PC機之父Don Estridge 共二百一十六頁 1985年，IBM- PC/AT，采用Intel 80286微處理器。根據(jù)IBM和Intel簽訂的協(xié)議(xiy)，AT機象征著IBM，其他公司不能

53、像IBM一樣，在第一時間內(nèi)使用80286芯片。就這樣IBM限制住了競爭，直到AT機推出了好幾個月之后，IBM的競爭對手才推出了AT級的產(chǎn)品，而且花了幾乎一年時間才能進行批量生產(chǎn)。 IBM-PC/AT*共二百一十六頁 IBM PC/AT機的成功，使IBM PC成為個人電腦的代名詞，它甚至被時代周刊評選為1985年的“年度風(fēng)云人物”，時代周刊如是說：“在一年的新聞里，這個(zh ge)最吸引人的話題，它代表著一種進程，一種持續(xù)發(fā)展并被廣泛接收和歡迎的進程。這就是為什么時代在風(fēng)云激蕩的當(dāng)今世界中選擇了這么一位風(fēng)云人物，但這完全不是一個人，而是一臺機器。”共二百一十六頁 IBM-PC機的“開放”政策又

54、像一把“雙刃劍”，一方面創(chuàng)造了PC的巨大成功，另一方面又造就了眾多的仿造者，仿照出來的機器被人稱作“兼容機”。兼容機廠商所“蠶食(cnsh)”的市場份額已經(jīng)超過IBM的市場占有率，“藍色巨人”喪失了全球近55的市場份額。 同時，IBM由于其內(nèi)部龐雜的管理機構(gòu)、日益(ry)盛行的官僚主義作風(fēng)和管理上的混亂狀態(tài)陷于困境。 1993年，IBM董事會聘請美國“食品大王”郭士納接任董事長兼首席執(zhí)行官，以期重振IBM。 在2005年之后由于聯(lián)想集團收購了IBM PC事業(yè)部共二百一十六頁郭士納拯救(zhngji)IBM的八個關(guān)鍵詞 關(guān)注點 原則性領(lǐng)導(dǎo)以客戶為導(dǎo)向從現(xiàn)實出發(fā)注重營銷績效工資執(zhí)行(zhxng)激

55、情共二百一十六頁HP-2115共二百一十六頁1983 Compaq PC共二百一十六頁Notebook共二百一十六頁1996 Toshiba LibrettoToshibas Libretto was the smallest PC compatible computer to be released.共二百一十六頁ThinkPadThinkPad在2005年以前是由IBM PC事業(yè)部設(shè)計、制作并銷售，憑借堅固和可靠的特性在業(yè)界享有很高聲譽。在2005年之后由于聯(lián)想集團收購了IBM PC事業(yè)部，ThinkPad商標(biāo)為聯(lián)想所有(suyu)（10年），ThinkPad品牌的計算機改由聯(lián)想公司制作與

56、銷售。共二百一十六頁2006年，PowerBook 與 iBook 系列分別(fnbi)被新的 MacBook Pro 與及 MacBook 家族所取代。iBookPowerBook共二百一十六頁由于消費者更青睞MacBook Air, MacBook產(chǎn)品(chnpn)系列于2011年7月20日正式被蘋果終止。不過，蘋果仍然向教育機構(gòu)以 $899 的價格出售 MacBook。共二百一十六頁MacBook Air 與 MacBook Pro共二百一十六頁Tablet來自施樂帕洛阿爾托研究中心的Alan Kay在60年代末提出了一種可以用筆輸入信息的叫做Dynabook的新型筆記本電腦的構(gòu)想。然而，帕洛阿爾托研究中心沒有對該構(gòu)想提供支持。第一臺用作商業(yè)的平板電腦是1989年9月上市的GRiD Systems制造的GRiDPad，它的操作系統(tǒng)基于(jy)MS-DOS。1991年，另外一臺Go Corporation制造的平板電腦Momen