計(jì)算機(jī)的發(fā)展 完整版PPT

1、計(jì)算機(jī)的發(fā)展早期的計(jì)算工具人類(lèi)對(duì)計(jì)算工具的研究由來(lái)以久。在我國(guó)早期計(jì)算工具有算籌，后來(lái)出現(xiàn)了現(xiàn)在還在廣泛使用的計(jì)算工具算盤(pán)。17世紀(jì)，在歐洲出現(xiàn)了最早的機(jī)械計(jì)算工具。其中1822年由數(shù)學(xué)家巴貝奇發(fā)明的計(jì)算工具最有名。巴貝奇簡(jiǎn)介英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員、劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)教授巴貝奇（Charles Babbage, 1792-1871.），是一位富有的銀行家的兒子。他于1792年出生于英格蘭西南部的托格茅斯，后來(lái)繼承了相當(dāng)豐厚的遺產(chǎn)。巴貝奇把繼承的財(cái)富都用于科學(xué)研究，并顯示出極高的數(shù)學(xué)天賦，考入劍橋大學(xué)后，他發(fā)現(xiàn)自己掌握的代數(shù)知識(shí)甚至超過(guò)了教師。1817年獲碩士學(xué)位，1928年受聘擔(dān)任劍橋大學(xué)“盧卡辛講座”的

2、數(shù)學(xué)教授，這是只有牛頓等科學(xué)大師才能獲得的殊榮。巴貝奇不但精于科學(xué)理論，更喜歡將科學(xué)應(yīng)用在各種發(fā)明創(chuàng)造上。他最早提出，人類(lèi)可以制造出通用的計(jì)算機(jī)，來(lái)代替大腦計(jì)算復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題。當(dāng)時(shí)并沒(méi)有電子技術(shù)的應(yīng)用，于是巴貝奇的設(shè)想就架構(gòu)在當(dāng)時(shí)日趨成熟的機(jī)械技術(shù)上。巴貝奇將他設(shè)想的通用計(jì)算機(jī)命名為“分析機(jī)”，并希望它能自動(dòng)解算有100個(gè)變量的復(fù)雜算題，每個(gè)數(shù)達(dá)25位，速度達(dá)到每秒鐘運(yùn)算一次。分析機(jī)包括齒輪式“存貯倉(cāng)庫(kù)”（Store）和“運(yùn)算室”即“作坊”（Mill），而且還有他未給出名稱(chēng)的“控制器”裝置，以及在“存貯倉(cāng)庫(kù)”和“作坊”之間運(yùn)輸數(shù)據(jù)的輸入輸出部件。這種天才的思想，劃時(shí)代地提出了類(lèi)似于現(xiàn)代電腦五大

3、部件的邏輯結(jié)構(gòu)，也為后世的通用處理器誕生奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。巴貝奇分析機(jī)（一）現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的思想由來(lái)已久，到了19世紀(jì)已經(jīng)才日漸成熟，但是當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平很低弱，所以根本無(wú)法制造出可以運(yùn)行的系統(tǒng)來(lái)，其中最據(jù)代表性的就是巴貝奇的分析機(jī)。分析機(jī)包括齒輪式“存貯倉(cāng)庫(kù)”（Store）和“運(yùn)算室”即“作坊”（Mill）以及在“存貯倉(cāng)庫(kù)”和“作坊”之間運(yùn)輸數(shù)據(jù)的輸入輸出部件。這種天才的思想，劃時(shí)代地提出了類(lèi)似于現(xiàn)代電腦五大部件的邏輯結(jié)構(gòu)巴貝奇分析機(jī)（二）近年來(lái)，科學(xué)界已經(jīng)普遍確認(rèn)巴貝奇在信息科學(xué)的鼻祖地位。1991年，為了紀(jì)念巴貝奇200周年誕辰，英國(guó)肯圣頓（Kensington）科學(xué)博物館根據(jù)這些圖紙重新建造

4、了一臺(tái)差分機(jī)。復(fù)制過(guò)程中，只發(fā)現(xiàn)圖紙存在著幾處小的錯(cuò)誤。復(fù)制者特地采用18世紀(jì)中期的技術(shù)設(shè)備來(lái)制作，不僅成功地造出了機(jī)器，而且可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的劃代原則 依據(jù)計(jì)算機(jī)所采用的電子器件不同來(lái)劃分的，這就是人們通常所說(shuō)的電子管、晶體管、集成電路、超大規(guī)模集成電路等四代。第一代計(jì)算機(jī)特點(diǎn)采用電子管作為邏輯開(kāi)關(guān)元件；存儲(chǔ)器使用水銀延遲線、靜電存儲(chǔ)管、磁鼓等外部設(shè)備采用紙帶、卡片、磁帶等；使用機(jī)器語(yǔ)言，50年代中期開(kāi)始使用匯編語(yǔ)言，但還沒(méi)有操作系統(tǒng)。ENIAC世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)Electronic Numerical Integrator And ComputerENIAC的出身研制電子計(jì)算機(jī)的

5、想法產(chǎn)生于第二次世界大戰(zhàn)進(jìn)行期間。研制和開(kāi)發(fā)新型大炮和導(dǎo)彈就顯得十分必要和迫切。為此美國(guó)陸軍軍械部在馬里蘭州的阿伯丁設(shè)立了“彈道研究實(shí)驗(yàn)室”。美國(guó)軍方要求該實(shí)驗(yàn)室每天為陸軍炮彈部隊(duì)提供6張火力表以便對(duì)導(dǎo)彈的研制進(jìn)行技術(shù)鑒定。千萬(wàn)別小瞧了這區(qū)區(qū)6張火力表，它們所需的工作量大得驚人！按當(dāng)時(shí)的計(jì)算工具，實(shí)驗(yàn)室即使雇用200多名計(jì)算員加班加點(diǎn)工作也大約需要二個(gè)多月的時(shí)間才能算完一張火力表。在“時(shí)間就是勝利”的戰(zhàn)爭(zhēng)年代，這么慢的速度怎么能行呢？恐怕還沒(méi)等先進(jìn)的武器研制出來(lái)，敗局已定。為了改變這種不利的狀況，當(dāng)時(shí)任職賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電機(jī)工程學(xué)院的莫希利（John Mauchly）于 1942年提出了試制

6、第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的初始設(shè)想“高速電子管計(jì)算裝置的使用”，期望用電子管代替繼電器以提高機(jī)器的計(jì)算速度。ENIAC的技術(shù)參數(shù)18800個(gè)電子管，而每個(gè)電子管大約有一個(gè)普通家用25瓦燈泡那么大。這樣整部電腦就有了8英尺高、3英尺寬、100英尺長(zhǎng)的身軀，體積有研立方米，重達(dá)30噸，耗電高達(dá)140千瓦。每秒能進(jìn)行5000次加法運(yùn)算（而人最快的運(yùn)算速度每秒僅5次加法運(yùn)算），還能進(jìn)行平方和立方運(yùn)算，計(jì)算正弦和余弦等三角函數(shù)的值及其它一些更復(fù)雜的運(yùn)算第二代計(jì)算機(jī)特點(diǎn)主要是指19591964年間的計(jì)算機(jī)，人們通常稱(chēng)之為晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代。其主要特點(diǎn)是：使用半導(dǎo)體晶體管作為邏輯開(kāi)關(guān)元件；使用磁芯作為主存儲(chǔ)器，輔助存

7、儲(chǔ)器采用磁盤(pán)和磁帶；輸入輸出方式有了很大改進(jìn)；開(kāi)始使用操作系統(tǒng)，有了各種計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言。第二代計(jì)算機(jī)TRADIC第二代計(jì)算機(jī)1948年，科學(xué)家發(fā)明了晶體管，與電子管比它的優(yōu)點(diǎn)是：體積小、壽命長(zhǎng)、耗電少、可靠性高。1955年， 貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上第一臺(tái)全晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC， 裝有800只晶體管，僅100瓦功率，占地也只有3立方英尺。TRADIC左蹲者為項(xiàng)目研究人員費(fèi)爾科（J.Felker），他正用插件板為T(mén)RADIC輸入指令；右立者是另一研究人員哈瑞斯（J.Harris），正撥動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作第三代計(jì)算機(jī)特點(diǎn)主要是指19651970年間的計(jì)算機(jī)，人們通常稱(chēng)這一時(shí)期為集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。其

8、主要特點(diǎn)是： 使用中小、規(guī)模集成電路作為邏輯開(kāi)關(guān)元件開(kāi)始使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。輔助存儲(chǔ)器仍以磁盤(pán)、磁帶為主；外部設(shè)備種類(lèi)和品種增加；開(kāi)始走向系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化；操作系統(tǒng)進(jìn)一步完善，高級(jí)語(yǔ)言數(shù)量增多。具有代表性的機(jī)器是IBM 360系列、Honey Well6000系列、富士通F230系列等。第三代計(jì)算機(jī)IBM-360IBM-360的出現(xiàn)美國(guó)原子能委員會(huì)當(dāng)年急需巨型機(jī)，洛斯阿拉莫斯核實(shí)驗(yàn)室最初找的是IBM公司。新電腦系統(tǒng)用360為名， 表示一圈360度。既代表著360電腦從工商業(yè)到科學(xué)界的全方位應(yīng)用，也表示IBM的宗旨：為用戶全方位服務(wù)。！”IBM-360IBM360共有6個(gè)型號(hào)的大、中、小型電

9、腦和44種新式的配套設(shè)備， 從功能較弱的360/51型小型機(jī)，到功能超過(guò)51型500倍的360/91型大型機(jī)第四代計(jì)算機(jī)特點(diǎn)第四代計(jì)算機(jī)是從1971年開(kāi)始，至今仍在繼續(xù)發(fā)展。人們通常稱(chēng)這一時(shí)期為大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。其主要特點(diǎn)是： 1）使用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路作為邏輯開(kāi)關(guān)元件； 2）主存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器采用大容量的軟、硬磁盤(pán)，并開(kāi)始引入光盤(pán)； 3）外部設(shè)備有了很大發(fā)展，采用光字符閱讀器（OCR）、掃描儀、激光打印機(jī)和各種繪圖儀； 4）操作系統(tǒng)不斷發(fā)展和完善，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展，軟件行業(yè)已發(fā)展成為現(xiàn)代新型的工業(yè)部門(mén)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展中杰出代表人物 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，這一時(shí)期的杰出代表人物是英國(guó)科學(xué)家圖靈和美籍匈牙利科學(xué)家馮諾依曼。 圖靈對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的貢獻(xiàn)主要是：建立了圖靈機(jī)的理論模型，發(fā)展了可計(jì)算性理論；提出了定義機(jī)器智能的圖靈測(cè)試。 馮諾依曼的貢獻(xiàn)主要是