计算机的发展.ppt

计算机的发展计算机发展简史未来的计算机计算机改变生活古典计算机器时代古典计算机器时代计算设备还不是科学，而是工具。出现一些具备计算和存储信息能力的设备。辅助计算的基本手段出现，主要针对的是数字。 主要特点：计算设备作为人脑计算的辅助主要特点：计算设备作为人脑计算的辅助工具，不具备自动计算能力。工具，不具备自动计算能力。早期的计算机器早期的计算机器帕斯卡的加法机帕斯卡的加法机 莱布尼兹的乘法机莱布尼兹的乘法机 巴贝奇差分机巴贝奇差分机巴贝奇分析机巴贝奇分析机古老的计算工具古老的计算工具算盘算盘早期的计算机器早期的计算机器哈佛大学研制的机电式自动顺序控制计算机哈佛大学研制的机电式自动顺序控制计算机MARK I现代计算机现代计算机- -第一代计算机第一代计算机主要特点主要特点 逻辑元件逻辑元件电子管电子管 主存主存磁鼓磁鼓 辅存辅存磁带磁带 软件软件机器语言、符号语言机器语言、符号语言 应用应用科学计算科学计算主要成就主要成就 数字电子计算机的出现，揭开了人类历史新篇章。 1946年6月，冯诺依曼提出了“存储程序”的概念以及计算机组成和框架，奠定了现代计算机的基础。图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方法也图灵是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方法也源自这位伟大的科学家：源自这位伟大的科学家：l24岁，提出图灵机理论；岁，提出图灵机理论；l 31岁，参与岁，参与Colossus（二战时英国破解德国通信密码的（二战时英国破解德国通信密码的计算机）的研制；计算机）的研制；l33岁，构思了仿真系统；岁，构思了仿真系统；l35岁，提出自动程序设计概念；岁，提出自动程序设计概念；l38岁，设计了岁，设计了“图灵测试图灵测试”；l在后来还创造了一门新学科在后来还创造了一门新学科非线性力学；非线性力学；l计算机与人工智计算机与人工智能之父，英国数能之父，英国数学家、逻辑学家学家、逻辑学家阿兰阿兰图灵图灵（Alan Turing，1912-1954）阿塔纳索夫及阿塔纳索夫及ABCABC计算机计算机被被“遗忘遗忘”的电子计算机之父的电子计算机之父约翰约翰阿塔纳索夫阿塔纳索夫（John AtanasoffJohn Atanasoff，1903-19951903-1995）存放在衣阿华州立大学的存放在衣阿华州立大学的ABCABC计算机计算机( (Atanasoff-Berry Computer)Atanasoff-Berry Computer)冯冯诺伊曼及冯诺伊曼及冯诺伊曼结构诺伊曼结构l 1945年年6月月30日，冯日，冯诺依曼发表诺依曼发表“101页报告页报告”First Draft of a Report on the EDVAC；l 1946年年7、8月间，冯月间，冯诺依曼又提出了一个更加完善的设计报告诺依曼又提出了一个更加完善的设计报告“电子计电子计算机逻辑设计初探算机逻辑设计初探”（Preliminary discussion of the the logical design of an electronic computing instrument）。）。现代电子计算机之父现代电子计算机之父冯冯诺伊曼诺伊曼 这两篇报告的综合设计思想，便是著名的这两篇报告的综合设计思想，便是著名的“冯冯诺依曼结诺依曼结构（构（von Neumann Architecture）”。报告明确指出：。报告明确指出：l 采用二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制；采用二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制；l 计算机由计算机由5部分构成：运算器、控制器、存储器、输入和输部分构成：运算器、控制器、存储器、输入和输出装置；出装置；l 程序由指令组成并和数据一起存放在存储器中，机器按程程序由指令组成并和数据一起存放在存储器中，机器按程序指定的逻辑顺序，把指令从存储器中读出来并逐条执行，从序指定的逻辑顺序，把指令从存储器中读出来并逐条执行，从而自动完成程序描述的处理工作。而自动完成程序描述的处理工作。(即，即，“存储程序存储程序”思想思想)电子管计算机电子管计算机1946年世界上第一台电子计算机 ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer，注意）在美国宾夕法尼亚大学研制成功。5000次加法次加法/秒秒体重体重30吨吨占地占地170m218800只电子管只电子管1500个继电器个继电器功率功率150KW第二代电子计算机第二代电子计算机主要特点逻辑元件逻辑元件 晶体管晶体管主存主存 磁芯磁芯辅存辅存 磁盘磁盘软件软件 高级程序设计语言、操作系统高级程序设计语言、操作系统应用应用 除科学计算外，已应用于数据处理、过程控制除科学计算外，已应用于数据处理、过程控制主要成就首次将晶体管用于计算机，使计算机缩小了体积，减低了功耗，提高了速度和可靠性。发明了高级语言。首次提出了计算机的兼容问题，包括硬件兼容和软件兼容。晶体管计算机晶体管计算机晶体管与电子管的比较：晶体管与电子管的比较： 体积比电子管小很多体积比电子管小很多 耗电大大降低耗电大大降低 稳定性有很大提高稳定性有很大提高1955年，贝尔实验室使用年，贝尔实验室使用800只晶体管组装了世界上第一只晶体管组装了世界上第一台晶体管计算机台晶体管计算机TRADIC。(Transistor Digital Computer)集成电路计算机集成电路计算机集成电路与晶体管的比较：集成电路与晶体管的比较：1964年年4月月7日，在日，在IBM公司成公司成立立50周年之际，由年仅周年之际，由年仅40岁的岁的吉恩吉恩阿姆达尔阿姆达尔(Gene Amdahl)担任主设计师，历时四年研发担任主设计师，历时四年研发的的IBM360计算机问世，标志着计算机问世，标志着第三代计算机的全面登场，这第三代计算机的全面登场，这也是也是IBM历史上最为成功的机历史上最为成功的机型之一。型之一。第四代电子计算机第四代电子计算机主要特点逻辑元件逻辑元件 大规模大规模/超大规模集成电路（超大规模集成电路（LSI/VLSI）主存主存 LSI/VLSI半导体芯片半导体芯片辅存辅存 磁盘、光盘磁盘、光盘软件软件 高级程序设计语言、操作系统高级程序设计语言、操作系统应用应用 科学计算、数据处理、过程控制，科学计算、数据处理、过程控制，并进入以计算机并进入以计算机网络为特征的应用时代网络为特征的应用时代各种第四代计算机各种第四代计算机我国计算机的发展我国计算机的发展 1958年研制出第一台电子管计算机年研制出第一台电子管计算机 1964年研制出第二代晶体管计算机年研制出第二代晶体管计算机 1971年研制出第三代集成电路计算机年研制出第三代集成电路计算机 1977年研制出第一台微机年研制出第一台微机DJS050 1983年研制成功银河亿次机（第四代计算机）年研制成功银河亿次机（第四代计算机） 2002年年9月联想集团研制成功月联想集团研制成功“深腾深腾1800”计算机，运算计算机，运算速度超过速度超过1万亿次万亿次/秒秒 2003年年12月，我国自主研发出国内最快、世界第三的月，我国自主研发出国内最快、世界第三的10万万亿次曙光亿次曙光4000A高性能计算机高性能计算机 2010年，中国国防科大研制的年，中国国防科大研制的“天河一号天河一号”在高性能计算在高性能计算机排行榜上位列第一，曙光公司部署在深圳计算中心的机排行榜上位列第一，曙光公司部署在深圳计算中心的“星云星云”排行第三；排行第三；我国计算机产业发展存在的问题我国计算机产业发展存在的问题自主创新能力不足；核心技术缺失（CPU制造技术，高科技材料技术，操作系统技术，高性能网络服务器技术）；大规模软件几乎空白；发展体制存在缺陷；相关法律法规不够健全，知识产权保护存在漏洞；计算机分类计算机分类 1 1按照处理数据信息形式分类按照处理数据信息形式分类（1 1）数字计算机数字计算机（2 2）模拟计算机）模拟计算机（3 3）数字模拟混合计算机）数字模拟混合计算机 2 2按照规模分类按照规模分类（1 1）巨型）巨型机机 （2 2）大型机）大型机（3 3）小型机小型机 （4 4）微型机）微型机18按照功能按照功能分类分类 按照按照计算机功能，一般可分为专用计计算机功能，一般可分为专用计算机和通用计算机。算机和通用计算机。1.1.4 计算机特点1 1运算速度快运算速度快2 2计算精度高计算精度高3 3逻辑判断能力逻辑判断能力4 4海量存储能力海量存储能力5 5高度自动控制功能高度自动控制功能201.1.5 计算机应用1 1科学计算科学计算2 2信息处理信息处理3 3过程控制过程控制4 4计算机辅助系统计算机辅助系统5 5网络通信网络通信6 6人工智能人工智能7 7多媒体应用多媒体应用未来的计算机未来的计算机巨型化：天文、军事、仿真、科学计算等领域需要进行大量的计算，要求计算机有更高的运算速度、更大的存储量，这就需要研制功能更强的巨型计算机；专业化：工业计算机、嵌入式设备在工业上和专业领域应用前景广阔，车载电脑、工控计算机、银行系统等；微型化：专用微型机已经大量应用于仪器、仪表和家用电器中。笔记本电脑已经大量进入办公室和家庭，但是便携性、续航能力仍不够人们全天候使用，应运而生的便携式互联网设备（MID）、智能手机、平板电脑不断涌现，迅速普及；网络化：移动通信和互联网成为当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务，它们的增长速度都是任何预测家未曾预料到的，所以移动互联网可以预见将会创造怎样的经济神话；智能化：目前的计算机已能够部分地代替人的脑力劳动，但是人们希望计算机具有更多人的智能，比如：自行思考，智能识别，自动升级等等；下一代计算机下一代计算机 随着计算机技术的发展，它已经成为我们工作上的随着计算机技术的发展，它已经成为我们工作上的工具，生活中的控制中心是必然的事情。计算机的未来工具，生活中的控制中心是必然的事情。计算机的未来充满了变数。性能的大幅度提高是不可置疑的，而实现充满了变数。性能的大幅度提高是不可置疑的，而实现性能的飞跃却有多种途径。不过性能的大幅提升并不是性能的飞跃却有多种途径。不过性能的大幅提升并不是计算机发展的唯一路线，计算机的发展，还应当变得越计算机发展的唯一路线，计算机的发展，还应当变得越来越人性化，同时也要注重环保等等。来越人性化，同时也要注重环保等等。 基于集成电路的计算机短期内还不会退出历史舞台。基于集成电路的计算机短期内还不会退出历史舞台。但一些新的计算机正在跃跃欲试地加紧研究，这些计算但一些新的计算机正在跃跃欲试地加紧研究，这些计算机是：超导计算机、纳米计算机、光计算机、机是：超导计算机、纳米计算机、光计算机、DNA计算计算机和量子计算机等。机和量子计算机等。 摩尔定律摩尔定律微芯片上集成的晶体管数目每微芯片上集成的晶体管数目每18个月翻一番，价格降低一半个月翻一番，价格降低一半第五代电子计算机第五代电子计算机 从从20世纪世纪80年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家都宣布开始新年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家都宣布开始新一代计算机的研究。人们普遍认为新一代计算机应该是智能型的，它能一代计算机的研究。人们普遍认为新一代计算机应该是智能型的，它能模拟人的智能行为，理解人类自然语言，并继续向着微型化、网络化发模拟人的智能行为，理解人类自然语言，并继续向着微型化、网络化发展。综合起来大概有以下几个研究方向。展。综合起来大概有以下几个研究方向。人工智能计算机人工智能计算机巨型计算机巨型计算机多处理机多处理机激光计算机激光计算机超导计算机超导计算机生物晶体计算机（生物晶体计算机（DNA计算机）计算机）量子计算量子计算 分子计算机分子计算机 分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。转换开关为酶，而程序则在酶合成系