第1章第一節(jié) 計(jì)算機(jī)起源及發(fā)展

1、第第1章章 計(jì)計(jì)算機(jī)基算機(jī)基礎(chǔ)礎(chǔ)知知識(shí)識(shí) 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 計(jì)算機(jī)？計(jì)算機(jī)？ 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 20世紀(jì)以來人類最重大的科技發(fā)明當(dāng)世紀(jì)以來人類最重大的科技發(fā)明當(dāng) 數(shù)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)改變了人們數(shù)電子數(shù)

2、字計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)改變了人們 傳統(tǒng)的工作和生活方式。傳統(tǒng)的工作和生活方式。 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 法國物理學(xué)家帕斯卡法國物理學(xué)家帕斯卡(1623-1662)：在：在 1642年發(fā)明了第一臺(tái)機(jī)械式加法機(jī)。該機(jī)年發(fā)明了第一臺(tái)機(jī)械式加法機(jī)。該機(jī) 由齒輪組成，靠發(fā)條驅(qū)動(dòng)，用專用的鐵筆由齒輪組成，靠發(fā)條驅(qū)動(dòng)，用專用的鐵筆 來撥動(dòng)轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字。來撥動(dòng)轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字。 當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)，19歲歲的帕斯卡的帕斯卡為為了了幫幫助父助父 親計(jì)親計(jì)算算稅稅款，款，開開始始研研究機(jī)械究機(jī)械計(jì)計(jì)算裝置，算裝置， 最后制成了手最后制成了手搖驅(qū)動(dòng)搖驅(qū)動(dòng)的的齒輪進(jìn)齒輪進(jìn)位式位式計(jì)計(jì)算算 器，可完成六位

3、器，可完成六位數(shù)數(shù)字的加字的加減減法。法。 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨：在德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨：在1673年發(fā)明了機(jī)械式乘年發(fā)明了機(jī)械式乘 除法器?；驹砝^承于帕斯卡的加法機(jī)，也是由一除法器?；驹砝^承于帕斯卡的加法機(jī)，也是由一 系列齒輪組成，但它能夠連續(xù)重復(fù)地做加減法，從而系列齒輪組成，但它能夠連續(xù)重復(fù)地做加減法，從而 實(shí)現(xiàn)了乘除運(yùn)算。據(jù)記載，萊布尼茲曾把自己的乘法實(shí)現(xiàn)了乘除運(yùn)算。據(jù)記載，萊布尼茲曾把自己的乘法 機(jī)復(fù)制品送給康熙皇帝機(jī)復(fù)制品送給康熙皇帝。 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 英國數(shù)學(xué)家巴貝奇：英國數(shù)學(xué)家巴貝奇：

4、1822年，在歷經(jīng)年，在歷經(jīng)10 年努力終于發(fā)明了年努力終于發(fā)明了“差分機(jī)差分機(jī)”。它有。它有3個(gè)齒個(gè)齒 輪式寄存器，可以保存輪式寄存器，可以保存3個(gè)個(gè)5位數(shù)字，計(jì)算精位數(shù)字，計(jì)算精 度可以達(dá)到度可以達(dá)到6位小數(shù)。位小數(shù)。 巴貝奇試圖發(fā)明功能更好的通用計(jì)算機(jī)巴貝奇試圖發(fā)明功能更好的通用計(jì)算機(jī) 分析機(jī)，但最終失敗。分析機(jī)，但最終失敗。 英國女?dāng)?shù)學(xué)家愛達(dá)英國女?dāng)?shù)學(xué)家愛達(dá) (1815-1852)：巴貝奇：巴貝奇 的合作伙伴。她用穿孔卡片設(shè)計(jì)了世界上的合作伙伴。她用穿孔卡片設(shè)計(jì)了世界上 “第一件計(jì)算機(jī)程序第一件計(jì)算機(jī)程序”。她還建議分析機(jī)用。她還建議分析機(jī)用 二進(jìn)制存儲(chǔ)。預(yù)言分析機(jī)能唱歌、繪畫。二進(jìn)制

5、存儲(chǔ)。預(yù)言分析機(jī)能唱歌、繪畫。 英國詩人拜倫的女兒英國詩人拜倫的女兒 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 圖靈機(jī)：這個(gè)在當(dāng)時(shí)看來是紙上談兵的簡單圖靈機(jī)：這個(gè)在當(dāng)時(shí)看來是紙上談兵的簡單 機(jī)器，隱含了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中機(jī)器，隱含了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中“存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)程序”的的 基本思想。半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)學(xué)家們提出的基本思想。半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)學(xué)家們提出的 各種各樣的計(jì)算模型都被證明是和圖靈機(jī)等各種各樣的計(jì)算模型都被證明是和圖靈機(jī)等 價(jià)的。價(jià)的。 英國科學(xué)家阿蘭圖靈 (理論計(jì)算機(jī)的奠基人 1912-1954) 控制器（含運(yùn)算功能）控制器（含運(yùn)算功能） 可在紙帶上左右移動(dòng)的讀寫頭，可在紙帶上左右移動(dòng)的

6、讀寫頭， 用于讀寫數(shù)據(jù)用于讀寫數(shù)據(jù)(輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備) 可無限延伸的紙帶。用于可無限延伸的紙帶。用于 存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)（存儲(chǔ)器）存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)（存儲(chǔ)器） 姚期智：姚期智：20002000年年 首位獲獎(jiǎng)圖靈獎(jiǎng)首位獲獎(jiǎng)圖靈獎(jiǎng) 的華裔學(xué)者的華裔學(xué)者 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 七十多年來，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)仍然是七十多年來，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)仍然是 “馮馮諾依曼計(jì)算機(jī)諾依曼計(jì)算機(jī)”。 美籍匈牙利數(shù)學(xué)家 馮諾依曼 (計(jì)算機(jī)鼻祖) 計(jì)算機(jī)應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、計(jì)算機(jī)應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、 輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成；輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成； 應(yīng)采用

7、二進(jìn)制簡化機(jī)器的電路設(shè)計(jì)；應(yīng)采用二進(jìn)制簡化機(jī)器的電路設(shè)計(jì)； 采用采用“存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)程序”技術(shù)技術(shù), ,以便計(jì)算機(jī)能保以便計(jì)算機(jī)能保 存和自動(dòng)依次執(zhí)行指令。存和自動(dòng)依次執(zhí)行指令。 馮馮諾依曼：諾依曼： “ “如果不考慮巴貝奇、愛達(dá)和其他人早先提出如果不考慮巴貝奇、愛達(dá)和其他人早先提出 的有關(guān)思想，計(jì)算機(jī)基本概念只能屬于阿蘭的有關(guān)思想，計(jì)算機(jī)基本概念只能屬于阿蘭圖靈圖靈” 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 1.1.1 計(jì)計(jì)算機(jī)的算機(jī)的產(chǎn)產(chǎn)生生與發(fā)與發(fā)展展 1946年由美國賓夕法尼亞大學(xué)年由美國賓夕法尼亞大學(xué) 研制出世界上第一臺(tái)電子數(shù)字研制出世界上第一臺(tái)電子數(shù)字 計(jì)算機(jī)，取名計(jì)算

8、機(jī)，取名ENIAC。由此。由此 誕生了誕生了“第一個(gè)電子的大腦第一個(gè)電子的大腦” Electronic Numerical Integrator And Calculator 電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī) 重重30噸，占地噸，占地167m2，耗電，耗電150千瓦千瓦 主要元件為電子管、繼電器，可保主要元件為電子管、繼電器，可保 存存80個(gè)字節(jié)，每秒鐘做個(gè)字節(jié)，每秒鐘做5000次加減次加減 法或法或400次乘法運(yùn)算。次乘法運(yùn)算。 致命缺陷：沒有存儲(chǔ)程序。致命缺陷：沒有存儲(chǔ)程序。 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 q 第一代計(jì)算機(jī)第一代計(jì)算機(jī) 19461958年年 以電

9、子管為主要元件以電子管為主要元件 代表機(jī)型：代表機(jī)型：ENIAC q 第二代計(jì)算機(jī)第二代計(jì)算機(jī) 19581964年年 以晶體管為主要元件以晶體管為主要元件 采用晶體管的第二代采用晶體管的第二代 電子計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)IBM7090IBM7090型型 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 q 第四代計(jì)算機(jī)第四代計(jì)算機(jī) 1971年至今年至今 以大規(guī)模以大規(guī)模/超大集成電路為主要元件超大集成電路為主要元件 巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)以及便攜機(jī)巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)以及便攜機(jī) q 未來的第五代計(jì)算機(jī)是智能計(jì)算機(jī)未來的第五代計(jì)算機(jī)是智能計(jì)算機(jī) q 第三代計(jì)算機(jī)第三代計(jì)算機(jī) 19

10、641971年年 以集成電路為主要元件以集成電路為主要元件 采用集成采用集成 電路的第電路的第 一臺(tái)電子一臺(tái)電子 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) IBM360IBM360型型 電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代。電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代。 1.1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和分類計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和分類 運(yùn)算速度快運(yùn)算速度快 計(jì)算精度高計(jì)算精度高 存儲(chǔ)容量大存儲(chǔ)容量大 具有邏輯判斷能力具有邏輯判斷能力 按照程序自動(dòng)運(yùn)行按照程序自動(dòng)運(yùn)行 計(jì)算機(jī)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)特點(diǎn) 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 巨型機(jī) 大型機(jī) 小型機(jī) 微型機(jī) 工作站 服務(wù)器 嵌入式計(jì)算機(jī) 按計(jì)算機(jī)規(guī)模分類按計(jì)算機(jī)規(guī)模分類

11、1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 1.1.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 過程與實(shí)時(shí)控制過程與實(shí)時(shí)控制 人工智能人工智能 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域 遠(yuǎn)程通信與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用遠(yuǎn)程通信與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí) 電子商務(wù)、政務(wù)電子商務(wù)、政務(wù) 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 1.1.4 未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 1、計(jì)算機(jī)正向巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展。、計(jì)算機(jī)正向巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展。 巨型化巨型化 存儲(chǔ)容量大、

12、運(yùn)算速度達(dá)每秒百萬億、千萬億次的巨型存儲(chǔ)容量大、運(yùn)算速度達(dá)每秒百萬億、千萬億次的巨型 機(jī)是衡量一個(gè)國家科技實(shí)力的指標(biāo)之一。機(jī)是衡量一個(gè)國家科技實(shí)力的指標(biāo)之一。 2009年，我國成功研制出每秒年，我國成功研制出每秒1206萬億次的萬億次的“天河一號(hào)天河一號(hào)” 超級(jí)計(jì)算機(jī)，成為繼美國之后世界上第二個(gè)能夠研制千萬億超級(jí)計(jì)算機(jī)，成為繼美國之后世界上第二個(gè)能夠研制千萬億 次計(jì)算機(jī)的國家。次計(jì)算機(jī)的國家。2013年，年，“天河二號(hào)天河二號(hào)”每秒每秒33.86千萬億次，千萬億次， 世界第一。世界第一。 美洲豹美洲豹( (美國美國) ) 走鵑走鵑( (美國 美國) ) 海妖海妖( (美國美國) ) 尤金尤金(

13、 (歐洲 歐洲) ) 天河二號(hào)天河二號(hào)( (中國中國) ) 2013年全球超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜年全球超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化 通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可共享遠(yuǎn)程資源，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可共享遠(yuǎn)程資源， 實(shí)現(xiàn)通信和合作。實(shí)現(xiàn)通信和合作。 微型化微型化 計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器，而是個(gè)人的信息機(jī)器。計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器，而是個(gè)人的信息機(jī)器。 智能化智能化 智能計(jì)算機(jī)將是一種具有類似于人的思維能力，智能計(jì)算機(jī)將是一種具有類似于人的思維能力， 能聽會(huì)說，能想會(huì)做，能代替人的體力勞動(dòng)以及腦力能聽會(huì)說，能想會(huì)做，能代替人的體力勞動(dòng)以及腦力 勞動(dòng)的智能機(jī)器人

14、。勞動(dòng)的智能機(jī)器人。 多媒體化多媒體化 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳播技術(shù)綜合處理利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳播技術(shù)綜合處理 文本、圖像、圖形、聲音、視頻等。文本、圖像、圖形、聲音、視頻等。 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 1.1.4 未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 2.未來新型計(jì)算機(jī)未來新型計(jì)算機(jī) 量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī) 可同時(shí)處在多個(gè)狀態(tài)，而不像傳統(tǒng)只能處于可同時(shí)處在多個(gè)狀態(tài)，而不像傳統(tǒng)只能處于0或或1 的二進(jìn)制狀態(tài)。的二進(jìn)制狀態(tài)。 1.1 計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的起源及發(fā)展歷程 生物計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī) 芯片由蛋白質(zhì)構(gòu)成，運(yùn)算速度快芯片由蛋白質(zhì)構(gòu)成，運(yùn)算速度快10萬倍，自身調(diào)萬倍，自身調(diào) 節(jié)、