计算机的前世今生.ppt

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1、Agenda第一章、计算机发展史第一章、计算机发展史第二章、计算机的组成及原理第二章、计算机的组成及原理第三章、计算机的种类第三章、计算机的种类第四章、计算机的未来第四章、计算机的未来第第 1 章、计算机发展史章、计算机发展史 1.1 计算机的史前史计算机的史前史计算工具的发展简史计算工具的发展简史 人类和猿最重要的区别就是发明、制造和使用工具人类和猿最重要的区别就是发明、制造和使用工具 Necessity is the Mother of Invention Josh Billings1.1 计算机的史前史计算机的史前史 q 手动式计算工具手动式计算工具 中国中国 结绳：古书记载：结绳：古书

2、记载：“上古结绳而治上古结绳而治” 手指：十进制手指：十进制 算筹：人造计算工具算筹：人造计算工具 算盘：计算工具的重大改革算盘：计算工具的重大改革 远古时代远古时代春秋时期春秋时期元代后期元代后期1.1 计算机的史前史计算机的史前史 (cont.)q 手动式计算工具手动式计算工具 外国外国 石子：拉丁文中石子：拉丁文中“Calculus”的原意是用于计算的小石子。的原意是用于计算的小石子。 Napier算筹：英国人发明算筹：英国人发明 对数计算尺：英国人发明。对数计算尺：英国人发明。q 阿拉伯数字谁发明的？阿拉伯数字谁发明的？古巴比伦人采用古巴比伦人采用 60 进制，进制，玛雅人采用玛雅人采

3、用 20 进制。进制。远古时代远古时代1617年年1621年年Napier算筹示例：计算算筹示例：计算 25 8 25 8 40 16 200用加法操作来实现乘法操作。用加法操作来实现乘法操作。将复杂运算转换为简单运算。将复杂运算转换为简单运算。1.1 计算机的史前史计算机的史前史 (cont.)1.1 计算机的史前史计算机的史前史 (cont.)q 机械式计算工具机械式计算工具 帕斯卡加法器：法国人发明。帕斯卡加法器：法国人发明。 莱布尼茨四则运算器：德国人莱布尼茨四则运算器：德国人发明。发明。 穿孔卡片和雅各织布机：法国穿孔卡片和雅各织布机：法国人发明人发明 0 1 0 1 0 0 1 0

4、0 0 1 1 0 1 0 00 1 1 0 0 1 0 11642年年1673年年1804年年插播：布莱士插播：布莱士.帕斯卡帕斯卡n Blaise Pascal ，16231662， 法国数学家、物理学家、思想家法国数学家、物理学家、思想家n 16岁时发现著名岁时发现著名的帕斯卡六边形定理。的帕斯卡六边形定理。 17岁时写成岁时写成圆锥曲线论圆锥曲线论n 物理学：发现帕斯卡定律；改进了水银气压计物理学：发现帕斯卡定律；改进了水银气压计n 发明加法器发明加法器n 思想录思想录：“人是一根能思考的苇草人是一根能思考的苇草”；“人人应该应该诗意地栖居在大地上，这是人类的一种追求一种诗意地栖居在大

5、地上，这是人类的一种追求一种理想理想”n 为了纪念他，以他的名字作为压强的单位（为了纪念他，以他的名字作为压强的单位（Pa）n Pascal 一种计算机程序设计语言也以他的名字命名一种计算机程序设计语言也以他的名字命名插播插播2： 莱布尼茨莱布尼茨n 戈特弗里德戈特弗里德威廉威廉莱布尼茨莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz，1646年年1716年）年）n 德国哲学家、数学家、自然科学家。被誉为十七世纪德国哲学家、数学家、自然科学家。被誉为十七世纪的亚里士多德。的亚里士多德。n 和牛顿先后独立发明了微积分。和牛顿先后独立发明了微积分。n “世界上没有两片完全相同的树叶世界

6、上没有两片完全相同的树叶”n 发明发明了二进制了二进制n 最早研究中国文化和中国哲学的德国人最早研究中国文化和中国哲学的德国人n 莱布尼茨四则运算器莱布尼茨四则运算器n 符号大师：符号大师： 积分、微分符号、商积分、微分符号、商“a/b”、 比比“a:b”、相似相似“”, 全等全等“ ”、函数、函数、行列式等符号。行列式等符号。1.1 计算机的史前史计算机的史前史 (cont.)q 机械式计算工具机械式计算工具 自动机械自动机械 差分机：英国人（巴贝奇）发明。差分机：英国人（巴贝奇）发明。 采用寄存器（齿轮式装置）来存采用寄存器（齿轮式装置）来存储数据使计算工具从手动机械跃储数据使计算工具从手

7、动机械跃入自动机械。入自动机械。 分析机：分析机：英国人（巴贝奇）发明。英国人（巴贝奇）发明。以齿轮为元件、以蒸汽为动力。以齿轮为元件、以蒸汽为动力。具有存储、运算、控制、输入输具有存储、运算、控制、输入输出装置。出装置。未能实现。未能实现。1822 年年1832 年年q 历史上第一位程序员历史上第一位程序员奥古斯塔奥古斯塔爱达爱达拜伦（拜伦（Augusta Ada Byron）为分析机编制了人类历史上第为分析机编制了人类历史上第一批计算机程序。一批计算机程序。 爱达和巴贝奇为后来计算机的爱达和巴贝奇为后来计算机的出现奠定了坚实的基础。出现奠定了坚实的基础。 ADA语言：美国军方开发战斗语言：

8、美国军方开发战斗机等尖端武器的语言。机等尖端武器的语言。爱达爱达1.1 计算机的史前史计算机的史前史 (cont.)q 制表机：美国人发明。制表机：美国人发明。 参与了美国参与了美国1890年的人口普查。年的人口普查。 第一台可以自动进行加减乘除运第一台可以自动进行加减乘除运算、累计存档、制作报表的机电算、累计存档、制作报表的机电式计算工具。式计算工具。 输入、输出、存储均用穿孔卡片。输入、输出、存储均用穿孔卡片。人类历史上第一次利用计算工具人类历史上第一次利用计算工具进行大规模数据的进行大规模数据的自动处理自动处理。1886 年年1.2 计算机的古代史计算机的古代史-机电式计算机机电式计算机

9、q Z-1计算机：德国人发明。计算机：德国人发明。先后研制出先后研制出Z-2、Z-3、Z-4。第一台采用二进制和继电器的，第一台采用二进制和继电器的，完全由程序控制的机电计算机。完全由程序控制的机电计算机。二进制、浮点记数法、带存储地二进制、浮点记数法、带存储地址的指令等思想的实现。址的指令等思想的实现。1938 年年1.2 计算机的古代史计算机的古代史-机电式计算机机电式计算机q 计算机之父计算机之父-图灵（图灵（Alan Turing） 二战时参与研制二战时参与研制Colossus，破译德军情报，破译德军情报 计算机之父、人工智能之父、破译之父计算机之父、人工智能之父、破译之父 咬了一口苹

10、果，去世时仅咬了一口苹果，去世时仅42岁岁 图灵奖是计算机界的诺贝尔奖图灵奖是计算机界的诺贝尔奖 图灵去世后约图灵去世后约20年，两名年，两名19岁大学生组装岁大学生组装了一台完整的家用电脑，并成立公司，被了一台完整的家用电脑，并成立公司，被命名为命名为“苹果苹果”1943 年年1.2 计算机的古代史计算机的古代史-机电式计算机机电式计算机q ABC：美国人约翰：美国人约翰.阿塔纳索夫发明阿塔纳索夫发明 Atanasoff-Berry Computer 采用电能与电子元件，使用了采用电能与电子元件，使用了300个个电子真空管电子真空管 采用二进位制，而非通常的十进位制采用二进位制，而非通常的十

11、进位制 采用电容器作为存储器，可再生而且采用电容器作为存储器，可再生而且避免错误避免错误 进行直接的逻辑运算，而非通常的数进行直接的逻辑运算，而非通常的数字算术字算术 为解决日常工作中的复杂方程式计算为解决日常工作中的复杂方程式计算1939 年年1.3 计算机的近代史计算机的近代史-电子计算机电子计算机q ENIAC：美国人发明。：美国人发明。 Electronic Numerical Integrator And Computer 其其发明人莫克利借用了阿塔纳索夫发明人莫克利借用了阿塔纳索夫的研究成果和想法的研究成果和想法 使用使用18 000个电子管，占地个电子管，占地 167 平方平方米

12、，重达米，重达 30 吨。吨。 军械部为计算弹道和射击表启动的军械部为计算弹道和射击表启动的计划，宾夕法尼亚大学。计划，宾夕法尼亚大学。 二战时基于军事应用二战时基于军事应用1.3 计算机的近代史计算机的近代史-电子计算机电子计算机1946年年q 冯冯诺依曼诺依曼(Von Neumann) 冯冯诺依曼：计算机之父诺依曼：计算机之父 EDVACEDVAC报告草案报告草案q 冯冯诺依曼诺依曼机：现代计算机基本结构机：现代计算机基本结构 明确了计算机的明确了计算机的5个个组成部分组成部分 采用采用二进制二进制存储存储和计算和计算 采用存储程序采用存储程序方式，计算机方式，计算机自动执行自动执行。1.

13、3 计算机的近代史计算机的近代史-电子计算机电子计算机手动式计算工具手动式计算工具20世纪世纪60年代年代1.4计算工具的发展简表计算工具的发展简表机械式计算工具机械式计算工具1642年年1886年年机电式计算机机电式计算机20世纪世纪30年代年代电子计算机电子计算机元代元代1300年年算盘算盘远古远古1832年年分析机分析机计算器计算器1.5 计算机的现代史计算机的现代史q 第一代计算机（第一代计算机（1946-1958） 电子管电子管(Vacuum Tubes)为为基本元器件，运算基本元器件，运算速度为速度为每秒每秒几千次至几万几千次至几万次次 采用采用二进制形式，程序设计语言为机器语言。

14、二进制形式，程序设计语言为机器语言。 程序可以存储程序可以存储 输入输出装置主要用穿孔卡片，速度很慢输入输出装置主要用穿孔卡片，速度很慢。1.5 计算机的现代史计算机的现代史q 第二代计算机（第二代计算机（1959-1964） 用用晶体管晶体管(Transistors)代替代替了电子管了电子管 采用磁芯存储器作主采用磁芯存储器作主存，存，磁盘与磁带作辅存磁盘与磁带作辅存 出现了汇编语言和高级语言；出现了出现了汇编语言和高级语言；出现了监控程序监控程序 作为现代作为现代计算机体系结构的许多新技术相继出现计算机体系结构的许多新技术相继出现 出现了出现了超级计算机超级计算机1.5 计算机的现代史计算

15、机的现代史q 第三代计算机（第三代计算机（1965-1970） 用集成电路用集成电路(Integrated Circuits)取代了晶体管。取代了晶体管。 用半导体存储器淘汰了磁芯存储器。用半导体存储器淘汰了磁芯存储器。 出现了结构化、模块化程序设计方法。出现了结构化、模块化程序设计方法。 走向了系列化、通用化和标准化。走向了系列化、通用化和标准化。 操作系统有了很大发展操作系统有了很大发展 出现了小型计算机。出现了小型计算机。1.5 计算机的现代史计算机的现代史q 第四代计算机（第四代计算机（1971-） 用微处理器或超大规模集成电路用微处理器或超大规模集成电路(VLSI)取代了普通集成电路

16、取代了普通集成电路 存储容量进一步扩大。存储容量进一步扩大。 输入采用了光学字符识别和条形码等技术。输入采用了光学字符识别和条形码等技术。 高级程序设计语言得到广泛使用。高级程序设计语言得到广泛使用。 微型计算机进入了千家万户。微型计算机进入了千家万户。 互联网广泛应用。互联网广泛应用。 巨型计算机也得到快速发展。巨型计算机也得到快速发展。2、计算机的组成及原理、计算机的组成及原理计算机里有什么？2、计算机的内部结构、计算机的内部结构2.1 存储器存储器触摸触摸声音声音传感传感姿势姿势l越来越自然越来越自然2.2 输入设备输入设备3D电子书电子书投影投影全息投影全息投影l越来越大越来越大l越来越靓越来越靓l越来越无形越来越无形2.3 输出设备输出设备2.4 硬件、操作系统、应用硬件、操作系统、应用软件的关系软件的关系 硬件相当于家产，操作系统相当于管家，应用软件相当于长工硬件相当于家产，操作系统相当于管家，应用软件相当于长工。存储器运算器控制器 一套硬件，通过软件，来控制实现不同的运算。一套硬件，通过软件，来控制实现不同的运算。通用计算模型2.5 通用计算机模型通用计算机模型 硬件搭台