计算机发展历史.ppt

计算机发展简史2024/5/7 周二11.1 1.1 1.1 1.1 计算机的史前时代计算机的史前时代计算机的史前时代计算机的史前时代1.2 1.2 1.2 1.2 机械式计算机机械式计算机机械式计算机机械式计算机1.3 1.3 1.3 1.3 从机械到电子的进程从机械到电子的进程从机械到电子的进程从机械到电子的进程1.4 1.4 1.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.5 1.5 1.5 1.5 奠定计算机理论基础的重要人物和思想奠定计算机理论基础的重要人物和思想奠定计算机理论基础的重要人物和思想奠定计算机理论基础的重要人物和思想1.6 1.6 1.6 1.6 计算机在中国计算机在中国计算机在中国计算机在中国1.7 1.7 1.7 1.7 计算机的发展趋势计算机的发展趋势计算机的发展趋势计算机的发展趋势1.8 1.8 1.8 1.8 小结小结小结小结内容提要22024/5/7 周二231.1 计算机的史前时代1.1.1 1.1.1 石头计算到算盘石头计算到算盘公元前3000年的古埃及人用结绳来记录土地面积和收获的谷物公元前2000年的美索不达米亚人用泥板计数，这块泥板上的契形文字代表25。我国古代数学家祖冲之就是用算筹计算出圆周率值介于3.1415926和3.1415927之间。2024/5/7 周二341.1 计算机的史前时代1.1.1 1.1.1 石头计算到算盘石头计算到算盘石头计算到算盘石头计算到算盘珠珠算算被被称称为为我我国国“第第五五大大发发明明”，最最早早记记录录于于汉汉朝朝人人徐徐岳岳撰撰写写的的数数术记遗术记遗一书里。一书里。算圣刘洪及其发明的算圣刘洪及其发明的珠算盘。珠算盘。2024/5/7 周二451.1 1.1 计算机的史前时代计算机的史前时代1.1.2 1.1.2 计算尺和计算器计算尺和计算器计算尺和计算器计算尺和计算器John Napier(1550-1617)John Napier(1550-1617)约翰约翰纳皮尔纳皮尔纳皮尔算筹纳皮尔算筹(Napiersbones)1612年发明年发明2024/5/7 周二561.1 1.1 计算机的史前时代计算机的史前时代1.1.2 1.1.2 计算尺和计算器计算尺和计算器计算尺和计算器计算尺和计算器威廉威廉奥却德奥却德(William Oughtred)William Oughtred)及其发明的圆形计算尺及其发明的圆形计算尺风靡风靡18181919世纪的计算尺世纪的计算尺1.1.计算尺计算尺计算尺计算尺2024/5/7 周二671.1 1.1 计算机的史前时代计算机的史前时代1.1.2 1.1.2 计算尺和计算器计算尺和计算器计算尺和计算器计算尺和计算器Casio 14-ACasio 14-A史上第一台商用小型电子计算器史上第一台商用小型电子计算器19571957年发明年发明一款普通的袖珍电子计算器一款普通的袖珍电子计算器2.2.计算器计算器计算器计算器2024/5/7 周二781.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.1 1.2.1 契卡德计算机契卡德计算机契卡德计算机契卡德计算机威廉威廉契克卡德契克卡德德德国国图图宾宾根根大大学学教教授授，于于16231623年年制制造造了了第第一一台台计算机。计算机。19601960年年，契契克克卡卡德德家家乡乡人人根根据据示示意意图图重重新新制制作作的的契契克克卡卡德德计计算算机机：能能做做6 6位位数数加加减减法法，设设置置了了某某种种“溢溢出出”响响铃铃装装置置；机机器器上上部部附附加加一一套套圆圆柱柱型型“纳纳皮皮尔尔算算筹筹”，因因此此也也能进行乘除运算。能进行乘除运算。Wilhelm Schickard(1592-1635)Wilhelm Schickard(1592-1635)2024/5/7 周二891.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.2 1.2.2 帕斯卡加法机帕斯卡加法机帕斯卡加法机帕斯卡加法机Blaise Pascal(1623Blaise Pascal(16231662)1662)保保存存在在巴巴黎黎国国立立工工艺艺博博物物馆馆的的帕帕斯斯卡卡加加法机，法机，16421642年发明：年发明：机机器器由由系系列列齿齿轮轮组组成成的的装装置置，外外壳壳用用黄黄铜铜材材料料制制作作，是是一一个个长长2020英英寸寸、宽宽4 4英英寸寸、高高3 3英英寸寸的的长长方方盒盒子子，面面板板上上有有一一列列显显示示数数字字的的小小窗窗口口，旋旋紧紧发发条条后后才才能能转转动动，用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。布莱斯布莱斯帕斯卡帕斯卡 法国数学家、物理学家、思想家法国数学家、物理学家、思想家2024/5/7 周二9101.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.3 1.2.3 莱布尼兹乘法机莱布尼兹乘法机莱布尼兹乘法机莱布尼兹乘法机Gottfried Leibniz(1646Gottfried Leibniz(16461716)1716)16741674年年，莱莱布布尼尼茨茨发发明明乘乘法法机机。这这是是第第一一台台可可以以运运行行完完整整四四则则运运算算的的计计算算机机，长长100100厘厘米米、宽宽3030厘厘米米、高高2525厘厘米米，主主要要由由不不动动的的计计数数器器和和可可动动的的定定位机构两部分组成，整个机器由一套齿轮系统传动。位机构两部分组成，整个机器由一套齿轮系统传动。【公公元元17001700年年左左右右，莱莱布布尼尼茨茨从从一一位位友友人人送送给给他他的的中中国国“易易图图”（八八卦卦）里里受受到到启启发发，悟悟出出了了二二进进制数之真谛，率先提出了二进制的运算法则。制数之真谛，率先提出了二进制的运算法则。】戈特费里德戈特费里德莱布尼兹莱布尼兹 德国数学家、微积分独立发明人德国数学家、微积分独立发明人2024/5/7 周二10111.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.4 1.2.4 “编织编织编织编织”的程序的程序的程序的程序明代宋应星所著明代宋应星所著天工开物天工开物天工开物天工开物中记载的小花楼提花机中记载的小花楼提花机2024/5/7 周二11121.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.4 1.2.4 “编织编织编织编织”的程序的程序的程序的程序英国曼彻斯特英国曼彻斯特“科学与工业博物馆科学与工业博物馆”中的杰卡德编织机中的杰卡德编织机(1805(1805年发明年发明)布乔的穿孔卡片思想在杰卡德的自动编布乔的穿孔卡片思想在杰卡德的自动编织机上实现织机上实现程序控制思想的萌芽程序控制思想的萌芽正面正面 侧面侧面2024/5/7 周二12131.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.5 1.2.5 差分机和分析机差分机和分析机差分机和分析机差分机和分析机现代计算机奠基人现代计算机奠基人英国剑桥大学教授查尔斯英国剑桥大学教授查尔斯巴贝奇巴贝奇18221822年，差分机年，差分机伦敦科学博物馆的复制品伦敦科学博物馆的复制品Charles Babbage(1791-Charles Babbage(1791-1871)1871)2024/5/7 周二13141.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.5 1.2.5 差分机和分析机差分机和分析机差分机和分析机差分机和分析机世界上第一位程序员世界上第一位程序员奥古斯塔奥古斯塔艾达艾达拜伦拜伦后人根据巴贝奇图纸制造的后人根据巴贝奇图纸制造的“分析机分析机”Augusta Ada Byron(1815Augusta Ada Byron(1815-1-1852)852)18341834年，巴贝奇提出通用计算机年，巴贝奇提出通用计算机“分析机分析机”构想，直至他去世也未制成。构想，直至他去世也未制成。2024/5/7 周二14151.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.5 1.2.5 差分机和分析机差分机和分析机差分机和分析机差分机和分析机设计图纸之一设计图纸之一差分机和分析机存储器框架差分机和分析机存储器框架2024/5/7 周二15161.2 1.2 机械式计算机机械式计算机1.2.6 1.2.6 手摇计算机手摇计算机手摇计算机手摇计算机鲍德温发明的手摇计算机，鲍德温发明的手摇计算机，18731873年年弗兰克弗兰克鲍德温鲍德温(Frank Baldwin)Frank Baldwin)2024/5/7 周二16171.3 1.3 从机械到电子的进程从机械到电子的进程1.3.1 1.3.1 穿孔制表机穿孔制表机穿孔制表机穿孔制表机Herman Hollerith(1860-1929)Herman Hollerith(1860-1929)美国著名统计专家美国著名统计专家赫尔曼赫尔曼霍列瑞斯霍列瑞斯霍列瑞斯发明的自动制表机霍列瑞斯发明的自动制表机2024/5/7 周二17181.3 1.3 从机械到电子的进程从机械到电子的进程1.3.2 1.3.2 电子文明的曙光电子文明的曙光电子文明的曙光电子文明的曙光电子二极管、三极管电子二极管、三极管电子二极管、三极管电子二极管、三极管John Fleming (1848-1945)John Fleming (1848-1945)19041904年，英国青年工程师约翰年，英国青年工程师约翰弗莱弗莱明发明真空二极管明发明真空二极管Lee De Forest(1873-1961)Lee De Forest(1873-1961)19061906年，美国人李年，美国人李德德福雷斯特福雷斯特发明能起放大作用的真空三极管。发明能起放大作用的真空三极管。2024/5/7 周二18191.3 1.3 从机械到电子的进程从机械到电子的进程Konrad Zuse(1910-2019)Konrad Zuse(1910-2019)数字计算机之父数字计算机之父克兰德克兰德楚泽楚泽德国博物馆中存放的德国博物馆中存放的Z4Z4计算机计算机2024/5/7 周二19201.3 1.3 从机械到电子的进程从机械到电子的进程1.3.3 1.3.3 冲击最后的技术壁垒冲击最后的技术壁垒冲击最后的技术壁垒冲击最后的技术壁垒2.MARK2.MARK系列计算机系列计算机系列计算机系列计算机Howard Aiken(1900-1973)Howard Aiken(1900-1973)MARKMARK系列计算机发明人系列计算机发明人霍华德霍华德艾肯艾肯哈佛大学的哈佛大学的MARK-IMARK-I2024/5/7 周二20211.3 1.3 从机械到电子的进程从机械到电子的进程1.3.3 1.3.3 冲击最后的技术壁垒冲击最后的技术壁垒冲击最后的技术壁垒冲击最后的技术壁垒2.MARK2.MARK系列计算机系列计算机系列计算机系列计算机计算机软件之母计算机软件之母Grace Hopper(1906-1992)Grace Hopper(1906-1992)(a)(a)一本介绍霍波博士的书一本介绍霍波博士的书(b)(b)海军军官霍波海军军官霍波摄于摄于19841984年年保存在霍波笔记本中的第一个保存在霍波笔记本中的第一个“bugbug”2024/5/7 周二21221.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史ENIACENIAC（Electronic Numerical Integrator And CalculatorElectronic Numerical Integrator And Calculator）：）：19461946年年2 2月月1414日，诞生在美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场日，诞生在美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场2024/5/7 周二22231.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.1 1.4.1 电子管计算机电子管计算机电子管计算机电子管计算机1.1.第一台电子计算机的诞生第一台电子计算机的诞生第一台电子计算机的诞生第一台电子计算机的诞生ENIAC的指标：的指标：l 每秒每秒5000次加法次加法l 17468个电子管个电子管l 7200个二极管、个二极管、70000个电阻器、个电阻器、10000个个电容器、电容器、6000个继电器个继电器l 占地占地170平方米平方米l 总重量总重量30吨吨l 耗电耗电174KWENIACENIAC两位设计者两位设计者莫契利和埃克特莫契利和埃克特ENIACENIAC博物馆中的部分器件博物馆中的部分器件2024/5/7 周二23241.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.1 1.4.1 电子管计算机电子管计算机电子管计算机电子管计算机2.2.电子管计算机时代：电子管计算机时代：电子管计算机时代：电子管计算机时代：19461946年年年年2020世纪世纪世纪世纪5050年代后期年代后期年代后期年代后期 (1)(1)主要特点主要特点主要特点主要特点 逻辑元件逻辑元件电子管电子管 主主 存存磁鼓磁鼓 辅辅 存存磁带磁带 软软 件件机器语言、符号语言机器语言、符号语言 应应 用用科学计算科学计算(2)(2)主要成就主要成就主要成就主要成就 数字电子计算机的出现，揭开了人类历史新篇章。数字电子计算机的出现，揭开了人类历史新篇章。1946年年6月，美国数学家、普林斯顿大学教授约翰月，美国数学家、普林斯顿大学教授约翰冯冯诺依曼（诺依曼（John Von Neumann）提出了）提出了“存储程序存储程序”的概念以及计算机组成和框架，奠定了现代计的概念以及计算机组成和框架，奠定了现代计算机组成与工作原理基础。算机组成与工作原理基础。2024/5/7 周二24251.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.2 1.4.2 晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机1.1.晶体管的诞生晶体管的诞生晶体管的诞生晶体管的诞生 1947 1947年，晶体管诞生。年，晶体管诞生。年，晶体管诞生。年，晶体管诞生。晶体管的三位发明人晶体管的三位发明人因这项伟大发明，三人获得因这项伟大发明，三人获得19561956年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖威廉威廉肖克利肖克利约翰约翰巴丁巴丁沃尔特沃尔特布拉坦布拉坦2024/5/7 周二25261.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.2 1.4.2 晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机1.1.晶体管的诞生晶体管的诞生晶体管的诞生晶体管的诞生晶体管与电子管的比较：晶体管与电子管的比较：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电子管实物电子管实物晶体管实物晶体管实物19551955年年，贝贝尔尔实实验验室室使使用用800800只只晶晶体体管管组组装装了了世世界界上上第第一一台晶体管计算机台晶体管计算机TRADICTRADIC。(Transistor Digital Computer)(Transistor Digital Computer)2024/5/7 周二26271.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.2 1.4.2 晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机2.2.晶体管计算机时代：晶体管计算机时代：晶体管计算机时代：晶体管计算机时代：2020世纪世纪世纪世纪5050年代中期年代中期年代中期年代中期2020世纪世纪世纪世纪6060年代中期年代中期年代中期年代中期(1)(1)主要特点主要特点主要特点主要特点 逻辑元件逻辑元件 晶体管晶体管 主主 存存 磁芯磁芯 辅辅 存存 磁盘磁盘 软软 件件 高级程序设计语言、操作系统高级程序设计语言、操作系统l 应应 用用 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 (2)(2)主要成就主要成就主要成就主要成就 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。速度和可靠性。发明了高级语言。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。首次提出了计算机的兼容问题，包括硬件兼容和软件兼容。2024/5/7 周二27281.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史19591959年，集成电路宣告诞生。年，集成电路宣告诞生。年，集成电路宣告诞生。年，集成电路宣告诞生。l 1958年年9月月12日日，在在德德克克萨萨斯斯仪仪器器（TI）公公司司工工作作的的杰杰克克基基尔尔比比（Jack Kilby）完完成成了了他他的的集集成成电电路路设设计计（将将硅硅电电阻阻器器、电电容容器器和和晶晶体体管管装装在在一一块块晶晶片片上上）。1959年年2月月6日日，基基尔尔比比向向美美国国专专利利局申报专利局申报专利“小型化电子电路（小型化电子电路（No.3138743）”。l 1959年年7月月30日日，美美国国仙仙童童公公司司的的罗罗伯伯特特诺诺伊伊斯斯（Robort Noyce）也也宣宣称称制制出出第第一一块块集集成成电电路路，并并向向美美国国专专利利局局申申请请专专利利“半半导导体体器器件件和和引引线线结结构（构（No.2981877）”。杰克杰克基尔比基尔比罗伯特罗伯特诺伊斯诺伊斯2024/5/7 周二28291.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.3 1.4.3 集成电路计算机集成电路计算机集成电路计算机集成电路计算机1.1.集成电路的诞生集成电路的诞生集成电路的诞生集成电路的诞生集成电路与晶体管的比较：集成电路与晶体管的比较：集成电路与晶体管的比较：集成电路与晶体管的比较：集成电路实物集成电路实物晶体管实物晶体管实物19641964年年4 4月月7 7日日，在在IBMIBM公公司司成成立立5050周周年年之之际际，由由年年仅仅4040岁岁的的吉吉恩恩阿阿姆姆达达尔尔(GeneGene Amdahl)Amdahl)担担任任主主设设计计师师，历历时时四四年年研研发发的的IBM360IBM360计计算算机机问问世世，标标志志着着第第三三代代计计算算机机的的全全面面登登场场，这这也也是是IBMIBM历历史史上上最最为为成成功功的的机机型型之一。之一。2024/5/7 周二292024/5/7 周二30311.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.3 1.4.3 集成电路计算机集成电路计算机集成电路计算机集成电路计算机2.2.集成电路计算机时代：集成电路计算机时代：集成电路计算机时代：集成电路计算机时代：2020世纪世纪世纪世纪6060年代中年代中年代中年代中2020世纪世纪世纪世纪7070年代初年代初年代初年代初(1)(1)主要特点主要特点主要特点主要特点 逻辑元件逻辑元件集成电路集成电路 主主 存存半导体半导体 辅辅 存存磁盘磁盘 软软 件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 应应 用用科学计算、数据处理、过程控制科学计算、数据处理、过程控制 (2)(2)主要成就主要成就主要成就主要成就 IBM公司首次提出了系列机的概念，圆满地解决了计算机兼容的问题，公司首次提出了系列机的概念，圆满地解决了计算机兼容的问题，典型代表是典型代表是IBM360系列机。系列机。控制器设计使用微程序控制技术，使控制器的设计规整化。控制器设计使用微程序控制技术，使控制器的设计规整化。结构化程序设计思想成熟，软硬件设计标准化。结构化程序设计思想成熟，软硬件设计标准化。2024/5/7 周二31321.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.4 1.4.4 大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机1.1.微处理器的出现微处理器的出现微处理器的出现微处理器的出现 1971年，年，Intel公司宣称，他们首创了一种公司宣称，他们首创了一种“开启集成电路新纪元开启集成电路新纪元”的半的半导体芯片，即第一块微处理器芯片导体芯片，即第一块微处理器芯片4004。所谓微处理器芯片是将所谓微处理器芯片是将CPU（Central Processing Unit，中央处理器）集成，中央处理器）集成在一块芯片上。在一块芯片上。第一块微处理器芯片第一块微处理器芯片Intel 4004Intel 4004及其发明人特德及其发明人特德霍夫霍夫2024/5/7 周二32331.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.4 1.4.4 大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机2.2.微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机(1)(1)第一台微型机：第一台微型机：第一台微型机：第一台微型机：Altair 8800Altair 88001975年年 4月月，微微 型型 仪仪 器器 与与 自自 动动 测测 量量 系系 统统 公公 司司（MITS）推推出出了了首首台台通通用用型型Altair 8800，售售价价375美美元，带有元，带有1KB存储器，这是世界上第一台微型计算机。存储器，这是世界上第一台微型计算机。(2)PC(2)PC机：机：机：机：Personal ComputerPersonal Computer1981年年8月月12日日，IBM公公司司正正式式推推出出了了全全球球第第一一台台个个人人计计算算机机IBM PC。该该机机采采用用主主频频4.77MHz的的Intel 8088微微处处理理器器，运运行行Microsoft公公司司专专门门为为IBM PC开开发的发的MS-DOS操作系统。操作系统。第一台微型计算机第一台微型计算机Altair 8800Altair 8800第一台个人计算机第一台个人计算机IBM PCIBM PC2024/5/7 周二33341.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.4 1.4.4 大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机2.2.微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机 比比尔尔盖盖茨茨（Bill Gates）在在哈哈佛佛大大学学学学习习期期间间就就为为第第一一台台微微型型计计算算机机Altair 8800开开发发了了BASIC编编程程语语言言的一个版本。的一个版本。1975年年，年年仅仅20的的盖盖茨茨与与好好友友保保罗罗艾艾伦伦(Paul Allen)共同创建了共同创建了Microsoft公司。公司。1981年年诞诞生生的的IBM PC机机选选用用Microsoft公公司司的的MS-DOS作作为为操操作作系系统统，随随着着PC机机的的风风行行，Microsoft公公司司逐渐成为世界第一大微机软件开发商。逐渐成为世界第一大微机软件开发商。比尔比尔盖茨盖茨保罗保罗艾伦艾伦2024/5/7 周二34351.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.4 1.4.4 大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机2.2.大规模集成电路计算机时代：大规模集成电路计算机时代：大规模集成电路计算机时代：大规模集成电路计算机时代：2020世纪世纪世纪世纪7070年代初期至今年代初期至今年代初期至今年代初期至今(1)(1)主要特点主要特点主要特点主要特点 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）主主 存存 LSI/VLSI半导体芯片半导体芯片 辅辅 存存 磁盘、光盘磁盘、光盘 软软 件件 高级程序设计语言、操作系统高级程序设计语言、操作系统 应应 用用 科学计算、数据处理、过程控制，并进入以计算机网络为特科学计算、数据处理、过程控制，并进入以计算机网络为特征的应用时代征的应用时代2024/5/7 周二35361.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.4 1.4.4 大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机2.2.大规模集成电路计算机时代：大规模集成电路计算机时代：大规模集成电路计算机时代：大规模集成电路计算机时代：2020世纪世纪世纪世纪7070年代初期至今年代初期至今年代初期至今年代初期至今(2)(2)主要成就主要成就主要成就主要成就 1971年年Intel公公司司成成功功地地研研制制出出了了4004微微处处理理器器芯芯片片。从从此此，随随着着LSI/VLSI技技术术的的发发展展，微微处处理理器器每每隔隔两两三三年年就就有有一一个个新新的的产产品品问问世世，至至今今已已发发展展到到486、586、Itanium、Intel Core 2。微型计算机出现，典型代表是微型计算机出现，典型代表是IBM PC。面面向向对对象象、可可视视化化程程序序设设计计概概念念出出现现；软软件件产产业业高高度度发发达达，各各种种实实用用软软件层出不穷，极大地方便了用户。件层出不穷，极大地方便了用户。计算机技术与通信技术相结合，计算机网络把世界紧密地联系在一起。计算机技术与通信技术相结合，计算机网络把世界紧密地联系在一起。多多媒媒体体技技术术崛崛起起，计计算算机机集集图图像像、图图形形、声声音音、文文字字处处理理于于一一体体，在在信信息息处处理理领领域域掀掀起起了了一一场场革革命命，与与之之对对应应的的信信息息高高速速公公路路正正在在紧紧锣锣密密鼓鼓地地筹筹划划实实施当中。施当中。2024/5/7 周二36371.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.5 1.4.5 第五代计算机第五代计算机第五代计算机第五代计算机 从从从从2020世纪世纪世纪世纪8080年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家都宣布年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家都宣布年代开始，日本、美国、欧洲等发达国家都宣布年代开始，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，它能模拟人的智能行为，理解人类自然语言，并继续向能型的，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、网络化发展。综合起来大概有以下几个研究方向。着微型化、网络化发展。综合起来大概有以下几个研究方向。着微型化、网络化发展。综合起来大概有以下几个研究方向。着微型化、网络化发展。综合起来大概有以下几个研究方向。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）l 量子计算量子计算2024/5/7 周二37381.4 1.4 电子计算机发展历史电子计算机发展历史1.4.6 1.4.6 总结总结总结总结起止年代起止年代起止年代起止年代主要元件主要元件主要元件主要元件主要主要主要主要元件图例元件图例元件图例元件图例速度速度速度速度（次（次（次（次/秒）秒）秒）秒）特点与应用领域特点与应用领域特点与应用领域特点与应用领域第第第第一一一一代代代代1946194619461946年年年年20202020世世世世纪纪纪纪50505050年代末年代末年代末年代末电子管电子管电子管电子管5 5 5 5千千千千1 1 1 1万次万次万次万次体积巨大，运算速度较低，耗电量大，体积巨大，运算速度较低，耗电量大，体积巨大，运算速度较低，耗电量大，体积巨大，运算速度较低，耗电量大，存储容量小；主要用来进行科学计算存储容量小；主要用来进行科学计算存储容量小；主要用来进行科学计算存储容量小；主要用来进行科学计算第第第第二二二二代代代代20202020世纪世纪世纪世纪50505050年代年代年代年代中中中中20202020世纪世纪世纪世纪60606060年代中年代中年代中年代中晶体管晶体管晶体管晶体管几万几十几万几十几万几十几万几十万次万次万次万次体积减少，耗电较少，运算速度较高，体积减少，耗电较少，运算速度较高，体积减少，耗电较少，运算速度较高，体积减少，耗电较少，运算速度较高，价格下降；不仅用于科学计算，还用于价格下降；不仅用于科学计算，还用于价格下降；不仅用于科学计算，还用于价格下降；不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务管理，并逐渐用于工业数据处理和事务管理，并逐渐用于工业数据处理和事务管理，并逐渐用于工业数据处理和事务管理，并逐渐用于工业控制控制控制控制第第第第三三三三代代代代20202020世纪世纪世纪世纪60606060年代年代年代年代中中中中20202020世纪世纪世纪世纪70707070年代初年代初年代初年代初中、小规中、小规中、小规中、小规模集成电模集成电模集成电模集成电路路路路几十万几几十万几几十万几几十万几百万次百万次百万次百万次体积、功耗进一步减少，可靠性和速度体积、功耗进一步减少，可靠性和速度体积、功耗进一步减少，可靠性和速度体积、功耗进一步减少，可靠性和速度进一步提高；应用领域进一步拓展到文进一步提高；应用领域进一步拓展到文进一步提高；应用领域进一步拓展到文进一步提高；应用领域进一步拓展到文字处理、企业管理、自动控制、城市交字处理、企业管理、自动控制、城市交字处理、企业管理、自动控制、城市交字处理、企业管理、自动控制、城市交通管理等方面通管理等方面通管理等方面通管理等方面第第第第四四四四代代代代20202020世纪世纪世纪世纪70707070年代年代年代年代初至今初至今初至今初至今大规模和大规模和大规模和大规模和超大规模超大规模超大规模超大规模集成电路集成电路集成电路集成电路几千万几几千万几几千万几几千万几百万亿次百万亿次百万亿次百万亿次性能大幅度提高，价格大幅度下降，广性能大幅度提高，价格大幅度下降，广性能大幅度提高，价格大幅度下降，广性能大幅度提高，价格大幅度下降，广泛应用于社会生活的各个方面，进入办泛应用于社会生活的各个方面，进入办泛应用于社会生活的各个方面，进入办泛应用于社会生活的各个方面，进入办公室和家庭；在办公室自动化、电子编公室和家庭；在办公室自动化、电子编公室和家庭；在办公室自动化、电子编公室和家庭；在办公室自动化、电子编辑排版、数据库管理、图像识别、语音辑排版、数据库管理、图像识别、语音辑排版、数据库管理、图像识别、语音辑排版、数据库管理、图像识别、语音识别、专家系统等领域中大显身手识别、专家系统等领域中大显身手识别、专家系统等领域中大显身手识别、专家系统等领域中大显身手2024/5/7 周二38391.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想1.5.1 1.5.1 布尔及逻辑代数布尔及逻辑代数布尔及逻辑代数布尔及逻辑代数l 1847年年，出出版版逻逻辑辑的的数数学学分分析析（The Mathematical Analysis of Logic。l 1854年年，出出版版思思维维规规律律的的研研究究逻逻辑辑与与概概率率的的数数学学理理论论基基础础（An Investigation of the Laws of Thought,on Which are Founded the Mathematical Theories of Logic and Probabilities。l 以以这这两两部部著著作作为为基基础础，布布尔尔建建立立了了一一门门新新的的数数学学学学科科逻逻辑辑代代数数，也也称称布布尔尔代代数数。它它为为百百年年后后出出现现的的数数字字计计算算机开关电路设计提供了最重要的数学方法和理论基础。机开关电路设计提供了最重要的数学方法和理论基础。逻逻辑辑代代数数创创始始人人，英国数学家英国数学家乔乔治治布布尔尔(George George BooleBoole，1815-1864)1815-1864)2024/5/7 周二39401.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想1.5.2 1.5.2 香农及计算机开关电路香农及计算机开关电路香农及计算机开关电路香农及计算机开关电路l 1938年年，年年仅仅22岁岁的的香香农农在在硕硕士士论论文文的的基基础础上上，发发表表论论文文“继继电电器器和和开开关关电电路路的的符符号号分分析析”（A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits），首首次次阐阐述述了了如如何何将将布布尔尔代代数数运运用用于于逻逻辑辑电电路路，奠奠定定了了现现代代电电子子计计算算机机开开关关电电路路的的理理论基础。论基础。【香香农农于于1948年年6月月和和10月月在在贝贝尔尔系系统统技技术术杂杂志志（Bell SystemTechnicalJournal）上上连连载载发发表表了了他他影影响响深深远远的的论论文文“通通信信的的数数学学原原理理”（AMathematicalTheoryofCommunication）；1949年年，香香农农又又在在该该杂杂志志上上发发表表了了另另一一著著名名论论文文“噪噪声声下下的的通通信信”（CommunicationinthePresenceofNoise）。这这两两篇篇论论文文成成为为了了信信息息论论的的奠奠基基性性著著作作，香香农农成成为为信息论的奠基人。信息论的奠基人。】信信息息论论创创始始人人，美美国国科科学学家家克克 劳劳 德德 香香 农农(Claude Claude ShannonShannon，1916-2019)1916-2019)2024/5/7 周二40411.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想1.5.3 1.5.3 图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试 图图灵灵是是计计算算机机逻逻辑辑的的奠奠基基者者，许许多多人人工工智智能能的的重重要要方方法也源自这位伟大的科学家：法也源自这位伟大的科学家：l 24岁，提出图灵机理论；岁，提出图灵机理论；l 31岁岁，参参与与Colossus（二二战战时时英英国国破破解解德德国国通通信信密密码码的的计算机）的研制；计算机）的研制；l 33岁，构思了仿真系统；岁，构思了仿真系统；l 35岁，提出自动程序设计概念；岁，提出自动程序设计概念；l 38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 TuringAlan Turing，1912-19541912-1954）2024/5/7 周二41421.5.3 1.5.3 图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试1.1.图灵机图灵机图灵机图灵机1936年年5月月28日日，图图灵灵向向伦伦敦敦权权威威的的数数学学杂杂志志投投了了一一篇篇论论文文，题题为为“论论可可计计算算数数及及其其在在判判定定问问题题上上的的应应用用”(OnComputableNumbers,withanApplicationtotheEntscheidungsproblem)。在在这这篇篇开开创创性性的的论论文文中中，图图灵灵给给“可可计计算算性性”下下了了一一个个严严格格的的数数学学定定义义，并并提提出出著著名名的的“图图灵灵机机(TuringMachine)”的设想。的设想。1.5 1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想图灵机模型示意图图灵机模型示意图2024/5/7 周二42431.5.3 1.5.3 图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试图灵、图灵机及图灵测试2.2