大學(xué)計算機-計算思維視角 課件 1.2 計算機的發(fā)展

計算機的發(fā)展計算機與計算思維章名：主講人：節(jié)名：計算機發(fā)展的四個階段摩爾定律我國計算機的發(fā)展123從第一臺電子計算機的誕生到現(xiàn)在，計算機的發(fā)展隨著所采用的電子器件的變化，已經(jīng)歷了四代。計算機發(fā)展的四個階段電子管晶體管中、小規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路計算機發(fā)展的四個階段第一代：電子管計算機（1946—1957年）硬件方面，邏輯元件采用的是電子管，主存儲器采用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯；外存儲器采用的是磁帶。軟件方面采用的是機器語言、匯編語言。應(yīng)用領(lǐng)域以軍事和科學(xué)計算為主。特點是體積大、耗電量大、速度慢（一般為每秒數(shù)千次至數(shù)萬次）、價格昂貴，壽命短、可靠性低，需要頻繁進(jìn)行維護(hù)工作。計算機發(fā)展的四個階段第二代：晶體管計算機（1958—1964年）硬件方面，邏輯元件采用的是晶體管，主存儲器采用磁芯，外存儲器采用的是磁盤、磁鼓。軟件方面開始有了系統(tǒng)軟件，提出了操作系統(tǒng)的概念；出現(xiàn)了FORTRAN、COBOL等高級語言。應(yīng)用領(lǐng)域以科學(xué)計算和事務(wù)處理為主，并開始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高（一般為每秒數(shù)10萬次，可高達(dá)300萬次）。計算機發(fā)展的四個階段第三代：中小規(guī)模集成電路計算機（1965—1970年）硬件方面，邏輯元件采用中、小規(guī)模集成電路，主存儲器采用半導(dǎo)體。軟件方面，出現(xiàn)了分時操作系統(tǒng)，多用戶可以共享計算機軟、硬件資源。采用了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法，為研制更加復(fù)雜的軟件提供了技術(shù)上的保證。應(yīng)用領(lǐng)域開始進(jìn)入文字處理和圖形圖像處理領(lǐng)域。特點是速度更快（一般為每秒數(shù)百萬次至數(shù)千萬次），可靠性顯著提高，價格進(jìn)一步下降，產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化等。計算機發(fā)展的四個階段第四代：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機（1971年至今）硬件方面，邏輯元件采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，主存儲器采用半導(dǎo)體存儲器，外存儲器采用的是軟、硬磁盤、光盤、優(yōu)盤等。軟件方面軟件產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)，各種實用軟件層出不窮，極大地方便了用戶，計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合出現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡(luò)，它把世界緊密地聯(lián)系在一起，集圖像、圖形、聲音和文字處理于一體的多媒體技術(shù)迅速崛起。計算機發(fā)展的四個階段第四代：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機（1971年至今）應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計算、事務(wù)管理、過程控制逐步走向家庭。由于集成技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體芯片的集成度更高，每塊芯片可容納數(shù)萬乃至數(shù)百萬個晶體管，把運算器和控制器都集中在一個芯片上，出現(xiàn)了微處理器，微處理器和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路組裝成微型計算機。微型計算機體積小，價格便宜，使用方便，但它的功能和運算速度已經(jīng)達(dá)到甚至超過了過去的大型計算機。計算機的四個發(fā)展階段第四代計算機發(fā)展的重要事件1、微型計算機：微處理器微處理器由一片或少數(shù)幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器CPU，執(zhí)行控制部件和算術(shù)邏輯部件的功能。2、計算機網(wǎng)絡(luò)：信息技術(shù)標(biāo)志：1971年全球首顆微處理器因特爾Intel4004史上第一款商用微處理器——英特爾4004歷史意義：

4004是全球首顆微處理器，是大規(guī)模集成電路的開創(chuàng)先驅(qū)。微處理器所帶來的計算機和互聯(lián)網(wǎng)革命，改變了整個世界。計算機發(fā)展的四個階段請同學(xué)們查閱資料，了解微處理器CPU的發(fā)展歷程？計算機發(fā)展的四個階段計算機發(fā)展的四個階段計算機網(wǎng)絡(luò)：是現(xiàn)代通信技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，網(wǎng)絡(luò)化就是利用現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機技術(shù)，將分布在不同地點的計算機連接起來，在網(wǎng)絡(luò)軟件的支撐下實現(xiàn)軟件、硬件、數(shù)據(jù)資源的共享。摩爾定律戈登·摩爾戈登·摩爾（GordonMoore,1929-）英特爾公司（Intel）的創(chuàng)始人之一，出生在加州舊金山的一個普通小官員家里，高中畢業(yè)后摩爾進(jìn)入了著名的加州伯克利分校的化學(xué)專業(yè)，實現(xiàn)了自己的少年夢想。1950年，摩爾獲得了學(xué)士學(xué)位，接著他繼續(xù)深造，于1954年獲得物理化學(xué)博士學(xué)位。1965年，提出“摩爾定律”，揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。摩爾定律摩爾定律的定義歸納起來，主要有以下三種版本：集成電路芯片上所集成的電路的數(shù)目，每隔18個月就翻一倍。微處理器的性能每隔18個月提高一倍，或價格下降一半。用一個美元所能買到的計算機性能，每隔18個月翻兩倍。我國計算機的發(fā)展1956年，周總理親自主持制定的《十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》中，就把計算機列為發(fā)展科學(xué)技術(shù)的重點之一，并在1957年籌建了中國第一個計算技術(shù)研究所。華羅庚教授，是我國計算技術(shù)的奠基人和最主要的開拓者之，1952年在他任所長的中國科學(xué)院數(shù)學(xué)所內(nèi)建立了中國第一個電子計算機科研小組。我國計算機的發(fā)展1958年，中科院計算所研制成功我國第一臺小型電子管通用計算機103機，標(biāo)志著我國第一臺電子計算機的誕生；1965年，中科院計算所研制成功第一臺大型晶體管計算機109乙，該機為兩彈試驗中發(fā)揮了重要作用；1974年，清華大學(xué)等單位聯(lián)合設(shè)計、研制成功采用集成電路的DJS-130小型計算機，運算速度達(dá)每秒100萬次；1983年，國防科技大學(xué)研制成功運算速度每秒上億次的銀河-I巨型機，這是我國高速計算機研制的一個重要里程碑；我國計算機發(fā)展的重要標(biāo)志：我國計算機的發(fā)展1992年，國防科技大學(xué)研究出銀河-II通用并行巨型機，峰值速度達(dá)每秒4億次浮點運算，中央處理機是采用中小規(guī)模集成電路自行設(shè)計的，總體上達(dá)到80年代中后期國際先進(jìn)水平。它主要用于中期天氣預(yù)報；1993年，國家智能計算機研究開發(fā)中心（后成立北京市曙光計算機公司）研制成功“曙光一號”全對稱共享存儲多處理機，這是國內(nèi)首次以基于超大規(guī)模集成電路的通用微處理器芯片和標(biāo)準(zhǔn)UNIX操作系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的并行計算機；我國計算機的發(fā)展2013年6月發(fā)布的全球超級計算機TOP500排行榜名單上，中國國防科技大學(xué)研制的天河二號超級計算機，以每秒33.86千萬億次的浮點運算速度奪得頭籌，成為全球最快的超級計算機。在連續(xù)六屆TOP500榜單上，“天河二號”一直名列榜首。天河二號超級計算機我國計算機的發(fā)展2016年6月20日，由中國國家并行計算機工程和技術(shù)研究中心研發(fā)的“神威·太湖之光”取代了基于英特爾的中國超級計算機“天河二號”，實現(xiàn)了核心處理器的全國產(chǎn)化，榮登TOP500榜單榜首。2017年11月，“神威·太湖之光”

第四次奪冠。神威·太湖之光超級計算機我國計算機的發(fā)展2019年6月17日，第53屆全球超算TOP500名單在德國法蘭克福舉辦的國際超算大會（ISC）上發(fā)布。中國超算“神威·太湖之光”和“天河二號”分列三、四名。從上榜總數(shù)來看，中國大陸有219臺超算上榜，在上榜數(shù)量上位列第一，這是2017年11月以來，中國超算上榜數(shù)量連續(xù)第四次位居第一。我國計算機的發(fā)展