计算机的发展历程及重要人物.ppt

第1章 计算机基础知识 1.1 1.1 走进计算机世界走进计算机世界l计算机的发展历史计算机的发展历史l微型计算机的特点及应用微型计算机的特点及应用1.2 1.2 计算机是如何工作的计算机是如何工作的l计算机的硬件组成计算机的硬件组成l计算机的软件系统计算机的软件系统1.3 1.3 计算机外部设备计算机外部设备l计算机的存储设备计算机的存储设备l输入输出设备输入输出设备1.4 1.4 计算机安全规范计算机安全规范1.1 走进计算机世界 计算机的发展与电子技术的发展密不可分，依据电子器件的发展历程，人们将计算机的发展划分为4个年代。了解4个年代的划分，知道计算机发展进程中的重大事件，对计算机的发展概况和趋势有一个粗略的了解。计算机发展4个年代的划分揭示了计算机发展的历史与未来，本节的知识点可以分解成下面几个要点。计算机的发展历史微机的特点与发展计算机的发展趋势一、计算机的发展历史 1.1 走进计算机世界 1计算机的发展历程（1）早期的计算机 公元前5世纪，中国人发明了算盘，它被认为是最早的计算机，并被广泛应用于商业贸易中，一直使用至今。直到17世纪，计算设备才有了第二次重要的进步。中国的计算设备大约在新石器大约在新石器时代早期，先时代早期，先民使用的民使用的“计计算机算机”是结绳，是结绳，即用绳子打结即用绳子打结的多少来表示的多少来表示数的概念。数的概念。中国的计算设备l算筹。它最早算筹。它最早出现在何时，出现在何时，已经不可查考已经不可查考了，但至迟到了，但至迟到春秋战国；算春秋战国；算筹的使用已经筹的使用已经非常普遍了。非常普遍了。算筹算筹在中国的起源很早，中算筹在中国的起源很早，中国著名科学家国著名科学家祖冲之祖冲之（429500）借助算筹借助算筹为计算工具，计算出圆周为计算工具，计算出圆周率在率在3.1415926和和3.1415927之间，成为了之间，成为了世界上最早把圆周率数值世界上最早把圆周率数值推算到七位数字以上的科推算到七位数字以上的科学家。学家。中国的计算设备l算盘。珠算算盘。珠算盘是我们祖盘是我们祖先创造发明先创造发明的一种简便的一种简便的计算工具，的计算工具，珠算盘起源珠算盘起源于北宋时代。于北宋时代。机械计算机发展史l1623年：德国科学家契克卡德年：德国科学家契克卡德（W.Schickard）制造了人类有史以来第）制造了人类有史以来第一台机械计算机，这台机器能够进行六位一台机械计算机，这台机器能够进行六位数的加减乘除运算。数的加减乘除运算。机械计算机发展史l1642年：法国科学家帕斯卡（年：法国科学家帕斯卡（B.Pascal）发明了著名的帕斯卡机械计算机，首次确发明了著名的帕斯卡机械计算机，首次确立了计算机器的概念。立了计算机器的概念。机械计算机发展史l1674年：莱布尼茨改进了帕斯卡的计算机，使之年：莱布尼茨改进了帕斯卡的计算机，使之成为一种能够进行连续运算的机器，并且提出了成为一种能够进行连续运算的机器，并且提出了“二进制二进制”数的概念。（据说这个概念来源于中数的概念。（据说这个概念来源于中国的八卦）国的八卦）机械计算机发展史l第一台商用计数机是由法国阿尔萨斯地区第一台商用计数机是由法国阿尔萨斯地区的托玛斯的托玛斯杜杜寇莫寇莫(ThomasdeColmar)在在1820年初研发的四则运算机。年初研发的四则运算机。l下面是与帕斯卡计算器的比较下面是与帕斯卡计算器的比较机械计算机发展史l1822年：英国科学家巴贝奇年：英国科学家巴贝奇（C.Babbage）制造出了第一台差分机，）制造出了第一台差分机，它可以处理它可以处理3个不同的个不同的5位数，计算精度达位数，计算精度达到到6位小数。位小数。机械计算机发展史l手摇计算机手摇计算机是是1878年由年由一位在俄国一位在俄国工作的瑞典工作的瑞典发明家奥涅发明家奥涅尔制造的。尔制造的。台式电脑第一台电子计算机ENIAC对比（2）现代计算机的发展历程 第第1代电子管计算机（代电子管计算机（19461957）第一台电子计算机取名为第一台电子计算机取名为ENIAC，1946年年2月月15日在美国宣告诞生。由美国宾西日在美国宣告诞生。由美国宾西法尼亚大学摩尔学院教授莫奇利和埃克法尼亚大学摩尔学院教授莫奇利和埃克特共同研制。特共同研制。，运算速度达到每秒钟运算速度达到每秒钟5000次加法，一条次加法，一条炮弹的轨迹，炮弹的轨迹，20秒钟就能被它算完。秒钟就能被它算完。第一台电子计算机（ENIAC）5000次加法/秒体重28吨占地170m218800只电子管1500个继电器功率150KW电子管l埃尼阿克，总共安埃尼阿克，总共安装了装了17468只电子只电子管管。它的耗电量超它的耗电量超过过174千瓦；电子千瓦；电子管平均每隔管平均每隔7分钟就分钟就要被烧坏一只。要被烧坏一只。佛莱明1904年发明电子管晶体管与电子管晶体管与电子管l1947年美国科学家发明年美国科学家发明了晶体管。了晶体管。l晶体管与电子管的比较：晶体管与电子管的比较：l体积比电子管小很多体积比电子管小很多l耗电大大降低耗电大大降低l稳定性有很大提高稳定性有很大提高第2代晶体管计算机（19581964）1956年，晶体管在计算机中使用，晶体管和磁芯存储器的使用促使了第2代计算机的产生。第2代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。晶体管计算机晶体管计算机l美国贝尔实验室于美国贝尔实验室于1954年研制成功第一年研制成功第一台使用晶体管的第二代计算机台使用晶体管的第二代计算机TRADIC。装有装有800只晶体管，仅只晶体管，仅100瓦功率，占地瓦功率，占地也只有也只有3立方英尺。相比采用定点运算的立方英尺。相比采用定点运算的第一代计算机，第二代计算机普遍增加第一代计算机，第二代计算机普遍增加了浮点运算，计算能力实现了一次飞跃。了浮点运算，计算能力实现了一次飞跃。我国的晶体管计算机我国的晶体管计算机1958年启动，1965年研制成功的我国第一台大型晶体管计算机（109乙机）。对109乙机加以改进，两年后又推出109丙机，为用户运行了15年，有效算题时间10万小时以上，在我国两弹试验中发挥了重要作用，被用户誉为“功勋机”。109机 集成电路l1959年美国人基尔比向发明了集成电路。年美国人基尔比向发明了集成电路。在不超过在不超过4平方毫米的面积上，大约集成了平方毫米的面积上，大约集成了20余个元件。余个元件。第第3代集成电路计算机（代集成电路计算机（19651970）人们将集成电路分为中、小规模，大规模和超大型规模。第3代计算机的芯片属于中、小规模集成电路。第第3代集成电路计算机代集成电路计算机IBM于于1964年研制出年研制出计算机历史上最成功计算机历史上最成功的机型之一的机型之一IBMS/360。IBM由于由于S/360的成功，进一的成功，进一步巩固了自己在业界步巩固了自己在业界的地位，的地位，“蓝色巨人蓝色巨人”IBM几乎成为计算几乎成为计算机的代名词。机的代名词。第4代大规模集成电路计算机（1971至今）第四代计算机最显著特点是大规模集成电路和超大规模集成电路的运用。大规模集成电路的采用，使得计算机向微型化发展，计算机不但可以放在办公桌上，而且可以放在手提包里，甚至衣服的口袋里，而其功能却大大增强，可靠性大大提高，而价格却大大下降，一般家庭就可以买得起。计算机主要电子器件：计算机主要电子器件：第一代：真空电子管第一代：真空电子管第二代：晶体管第二代：晶体管第三代：中、小规模集成电路第三代：中、小规模集成电路第四代：大规模、超大规模集成电路。第四代：大规模、超大规模集成电路。阶阶段段年份年份元件元件语语言言应应用范用范围围第一代第一代46-5746-57电电子管子管机器机器语语言言汇编语汇编语言言科学科学计计算算第二代第二代58-6458-64晶体管晶体管高高级语级语言言科学科学计计算、数据算、数据处处理、理、工工业业控制控制第三代第三代65-7065-70中小中小规规模集成模集成电电路路高高级语级语言言各个各个领领域域第四代第四代7070至今至今大大规规模模/超大超大规规模集成模集成电电路路面向面向对对象高象高级语级语言言网网络时络时代代第五代第五代未来计算未来计算机机光子光子量子量子DNA等等计算机的不断发展是一种必然趋势。大家知道是什么因素推动我们的计算机不断的更新换代的呢？l每一代的发展变化：每一代的发展变化：l1体积和耗电量大大减小体积和耗电量大大减小l2功能大大增强功能大大增强l3应用领域进一步拓宽。应用领域进一步拓宽。l特别是体积小、价格低、功能强的特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现，使得计算机迅速普微型计算机的出现，使得计算机迅速普及，进入了办公室和家庭，在办公室自及，进入了办公室和家庭，在办公室自动化和多媒体应用等领域发挥了很大的动化和多媒体应用等领域发挥了很大的作用。作用。高考真题l12.7第一代电子计算机所采用的电子元件是第一代电子计算机所采用的电子元件是_.（14.1）lA.继电器继电器B.晶体管晶体管C.电子管电子管D.集成电路集成电路l13.2第二代电子计算机所采用的电子元件是第二代电子计算机所采用的电子元件是_.（14.1，12.7）lA.继电器继电器B.晶体管晶体管C.电子管电子管D.集成电路集成电路l14.21946年诞生的世界上公认的第一台电子计算机是年诞生的世界上公认的第一台电子计算机是_.lA.UNIVAC-1B.EDVACC.ENIACD.IBM360l16.1计算机中数据的表现形式是计算机中数据的表现形式是_.lA.八进制八进制B.十进制十进制C.二进制二进制D.十六进制十六进制图灵-计算机科学之父：1936年阿兰图灵，在他的一篇具有划时代的论文里论述了一种假想的通用计算机，也就是理想计算机，被后人称为“图灵机”。计算机发展史上重要人物l1950年年10月，月，图林的另一篇论文图林的另一篇论文机器能思机器能思考吗考吗发表，首次提出检验机器智能的发表，首次提出检验机器智能的“图林图林试验试验”，从而奠定了人工智能的基础，使他再，从而奠定了人工智能的基础，使他再次荣膺次荣膺“人工智能之父人工智能之父”称号。称号。l1954年，年，42岁的阿兰岁的阿兰图林英年早逝。为了图林英年早逝。为了纪念他在计算机领域奠基性的贡献，美国计算纪念他在计算机领域奠基性的贡献，美国计算机学会决定设立机学会决定设立“图林奖图林奖”，从，从1956年开始颁年开始颁发给最优秀的电脑科学家，它就像科学界的诺发给最优秀的电脑科学家，它就像科学界的诺贝尔奖那样，是电脑领域的最高荣誉。贝尔奖那样，是电脑领域的最高荣誉。图灵机l图灵机是一种思想模型，由三部分组成，图灵机是一种思想模型，由三部分组成，：一个控制器，一条两端可无限延长的：一个控制器，一条两端可无限延长的带子和一个在带子上左右移动可以读写带子和一个在带子上左右移动可以读写0，1的读写头。的读写头。l图灵机能够识别运算过程中的每一步，图灵机能够识别运算过程中的每一步，并运算获得答案，使计算机通过执行程并运算获得答案，使计算机通过执行程序来完成任何设定好的任务。序来完成任何设定好的任务。图灵机l最早人们将机器的工作主要放到数学计算最早人们将机器的工作主要放到数学计算上，因而数学计算是焦点。图灵机就是一上，因而数学计算是焦点。图灵机就是一个逻辑的机器，解决的是个逻辑的机器，解决的是“可计算性可计算性”的的问题。问题。l图灵机的基本思想就是用机器来模拟人们图灵机的基本思想就是用机器来模拟人们用纸和笔进行数学运算的过程用纸和笔进行数学运算的过程,图灵把这样图灵把这样的过程看作是两种简单的动作的过程看作是两种简单的动作,即在纸上写即在纸上写上或擦除某个符号上或擦除某个符号;把注意力从纸的一个位把注意力从纸的一个位置移动到另一个位置。置移动到另一个位置。2014年根据图灵生平改编电影年根据图灵生平改编电影模仿游戏模仿游戏剧照剧照计算机发展史上重要人物l1938年，美国数年，美国数学家香农，首次学家香农，首次用布尔代数进行用布尔代数进行开关电路分析，开关电路分析，并证明布尔代数并证明布尔代数的逻辑运算可以的逻辑运算可以通过继电器电路通过继电器电路来实现，来实现，现代信息论创始人香农布尔代数继电器开关电路香农第一次在布尔代数和继电器开关电路之间架起了桥梁。约翰.阿塔纳索夫l1939年，年，阿塔纳索夫阿塔纳索夫提出计算机提出计算机三原则三原则约翰约翰.阿塔纳索夫的计算机的三条原则阿塔纳索夫的计算机的三条原则l（1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度；以保证精度；l（2）利用电子技术来实现控制，逻辑运算）利用电子技术来实现控制，逻辑运算和算术运算，以保证计算速度；和算术运算，以保证计算速度；l（3）采用把计算功能和二进制数更新存贮）采用把计算功能和二进制数更新存贮的功能相分离的结构。的功能相分离的结构。冯诺依曼在在ENIAC的研制过程中，美籍数学家冯的研制过程中，美籍数学家冯诺依曼针对它存在的问题，提出了一个诺依曼针对它存在的问题，提出了一个全新的通用计算机方案，这就是全新的通用计算机方案，这就是EDVAC方案。并提出了计算机的三大设计思想。方案。并提出了计算机的三大设计思想。在这个方案中，冯在这个方案中，冯诺依曼提出诺依曼提出程序存程序存储和程序控制理论储和程序控制理论。他认为计算机。他认为计算机具有两个基本能力：具有两个基本能力：1：能够存储程序。：能够存储程序。2：能够自动执行程序。：能够自动执行程序。高考真题l14.67美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出了美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出了计算机的哪三大设计思想？（计算机的哪三大设计思想？（3分）分）l答：答：采用二进制来表示数据或计算机采用二进制来表示数据或计算机指令。指令。l把程序和数据存储在计算机中，把程序和数据存储在计算机中，并让计算机自动执行程序，即并让计算机自动执行程序，即“存储程存储程序序”思想。思想。l计算机硬件由运算器、存储器、计算机硬件由运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大部分组成。控制器、输入和输出设备五大部分组成。高考真题lY.4.1从第一代计算机出现至今，虽然经从第一代计算机出现至今，虽然经历了多个发展阶段，但其结构仍沿用了历了多个发展阶段，但其结构仍沿用了由图灵提出的程序存储和程序控制结构。由图灵提出的程序存储和程序控制结构。（）l14.56现代计算机能自动地连续进行数据现代计算机能自动地连续进行数据处理，主要是因为其具有存储程序的功处理，主要是因为其具有存储程序的功能。能。（）作业l1：画出表：画出表1-1，计算机发展历程，计算机发展历程l2：写出阿塔纳索夫的计算机三原则：写出阿塔纳索夫的计算机三原则l3：冯诺依曼的计算机三大设计思想：冯诺依曼的计算机三大设计思想l4：叙述香农和图灵的贡献：叙述香农和图灵的贡献l背诵以上内容背诵以上内容