中学计算机的发展历程.pptx
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1、1.1.1 计算机的产生计算机的产生在现代计算机问世之前,计算机的发展经在现代计算机问世之前,计算机的发展经历了机械计算机、机电计算机和萌芽期的历了机械计算机、机电计算机和萌芽期的电子计算机电子计算机3个阶段。个阶段。1.1 计算机的发展历程计算机的发展历程1机械计算机机械计算机从从17世纪到世纪到19世纪中期长达世纪中期长达200多年的时间多年的时间里,一批杰出的科学家相继进行了机械计里,一批杰出的科学家相继进行了机械计算机的研制,其中的代表人物有帕斯卡算机的研制,其中的代表人物有帕斯卡(Blaise Pascal)、莱布尼茨()、莱布尼茨(Gottfried Leibniz)和巴贝奇()和
2、巴贝奇(Charles Babbage)。)。1642年,法国数学家帕斯卡采用与钟表类年,法国数学家帕斯卡采用与钟表类似的齿轮传动装置,制成了最早的十进制似的齿轮传动装置,制成了最早的十进制加法机。加法机。德国著名的数学家莱布尼兹于德国著名的数学家莱布尼兹于1673年发明年发明了乘法机,这是第一台可以运行完整的四了乘法机,这是第一台可以运行完整的四则运算的计算机。则运算的计算机。英国数学家巴贝齐在英国数学家巴贝齐在1822年发明差分机,年发明差分机,专门用于航海和天文计算。这是最早采用专门用于航海和天文计算。这是最早采用寄存器(齿轮式装置)来存储数据的计算寄存器(齿轮式装置)来存储数据的计算机
3、,体现了早期程序设计思想的萌芽。机,体现了早期程序设计思想的萌芽。1834年,巴贝奇设计了一种程序控制的通年,巴贝奇设计了一种程序控制的通用分析机。用分析机。2机电计算机机电计算机1938年,德国科学家祖思(年,德国科学家祖思(Konrad Zuse)制造出一台纯机械结构的制造出一台纯机械结构的Z-1计算机,这是计算机,这是第一台采用二进制的计算机。第一台采用二进制的计算机。1944年,美国科学家艾肯(年,美国科学家艾肯(Howard Aiken)在)在IBM公司(公司(International Business Machine)的支持下,研制成功机)的支持下,研制成功机电计算机电计算机MA
4、RK-。3.萌芽期的电子计算机萌芽期的电子计算机 1939年,阿塔纳索夫(年,阿塔纳索夫(John V.Atanasoff)和)和他的学生贝瑞(他的学生贝瑞(Clifford E.Berry)还设计并)还设计并试制数字电子计算机的样机试制数字电子计算机的样机“ABC计算机计算机”(Atanasoff-Berry Computer),但未能),但未能完工。完工。ABC计算机是计算机发展史上的一个计算机是计算机发展史上的一个里程碑,有些科学史学家认为,如果里程碑,有些科学史学家认为,如果ABC 机机当时能正式制造出来,那将是世界上第一台当时能正式制造出来,那将是世界上第一台电子数字计算机。电子数字
5、计算机。4电子计算机的诞生电子计算机的诞生1946年年 2月月15日是计算机发展史上值得纪念的一日是计算机发展史上值得纪念的一个日子。这一天在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院个日子。这一天在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院举行了人类历史上第一台通用数字电子计算机的举行了人类历史上第一台通用数字电子计算机的揭幕典礼。这台机器名为揭幕典礼。这台机器名为“电子数字积分计算机电子数字积分计算机”(Electronic Numerical Integrator and Calculator,ENIAC)是世界上第一台真正意义)是世界上第一台真正意义上的通用电子数字计算机。它的问世,标志着人上的通用电子数字计算机。它
6、的问世,标志着人类计算工具发生了历史性的变革,人类从此进入类计算工具发生了历史性的变革,人类从此进入了电子计算机的新时代。了电子计算机的新时代。5计算机体系结构的形成计算机体系结构的形成l冯冯诺伊曼的存储程序通用电子计算机方案诺伊曼的存储程序通用电子计算机方案电子离散变量自动计算机电子离散变量自动计算机(Electronic Discrete Variable Automatic Computer,EDVAC)方案方案l1834年巴贝奇设计的分析机就有了今天计算年巴贝奇设计的分析机就有了今天计算机的雏形。机的雏形。l图灵机和图灵测试。图灵机和图灵测试。1.1.2 现代计算机的发展现代计算机的发
7、展 1第第1代电子计算机(代电子计算机(1946年年1958年)年)1946年,年,ENIAC的问世开创了计算机发展的问世开创了计算机发展的新纪元。的新纪元。EDVAC设计方案,为现代计算设计方案,为现代计算机的发展奠定了基石,从此计算机进入现机的发展奠定了基石,从此计算机进入现代阶段。代阶段。1952年,年,EDVAC正式投入运行。正式投入运行。1951年年6月,莫奇利和埃克特再度合作,研制成功月,莫奇利和埃克特再度合作,研制成功UNIVAC-计算机,被美国人口普查部门用于人计算机,被美国人口普查部门用于人口普查。这是第一台商用计算机。口普查。这是第一台商用计算机。第一代计算机的主要特征是采
8、用电子管作为计算第一代计算机的主要特征是采用电子管作为计算机的逻辑元件,其主存储器采用磁鼓、磁芯,外机的逻辑元件,其主存储器采用磁鼓、磁芯,外存储器采用磁带、纸带、卡片等。存储容量只有存储器采用磁带、纸带、卡片等。存储容量只有几千字节、运算速度为每秒几千次。主要使用机几千字节、运算速度为每秒几千次。主要使用机器语言编写程序。这一代的计算机体积大、价格器语言编写程序。这一代的计算机体积大、价格高、维修困难,使用也不方便,只在军事或科学高、维修困难,使用也不方便,只在军事或科学研究部门使用,主要用于科学计算。研究部门使用,主要用于科学计算。2第第2代电子计算机(代电子计算机(1958年年1964年
9、)年)1958年,计算机进入了使用晶体管为主要年,计算机进入了使用晶体管为主要元件的第二代。元件的第二代。第一台使用晶体管线路的计算机,是在第一台使用晶体管线路的计算机,是在1954年由美国贝尔(年由美国贝尔(Bell)实验室研制的)实验室研制的TRADIC计算机,在其中装了计算机,在其中装了800个晶体管。个晶体管。1958年,年,IBM公司制成了第一台全部使用晶体管的计算公司制成了第一台全部使用晶体管的计算机机RCA501,从而宣告计算机进入了第二代的发展阶,从而宣告计算机进入了第二代的发展阶段。段。1959年,年,IBM公司又生产出全部晶体管化的电子公司又生产出全部晶体管化的电子计算机计
10、算机IBM 7090。IBM 7090型计算机从型计算机从1960年到年到1964年一直统治着科学计算的领域,并作为第二代计年一直统治着科学计算的领域,并作为第二代计算机的典型代表,被载入计算机发展的史册。算机的典型代表,被载入计算机发展的史册。第二代计算机全部采用晶体管作为逻辑元件,其主存第二代计算机全部采用晶体管作为逻辑元件,其主存储器使用磁芯,外存储器使用磁带、磁盘。在软件方储器使用磁芯,外存储器使用磁带、磁盘。在软件方面开始使用面开始使用FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语等高级语言。这一代计算机不仅用于科学计算,还用于数据处言。这一代计算机不仅用于科学计算,还用于数据处理和
11、事务处理及工业控制。相对第一代计算机,这一理和事务处理及工业控制。相对第一代计算机,这一代计算机的运算速度更高、体积更小、功能更强。代计算机的运算速度更高、体积更小、功能更强。3第第3代电子计算机(代电子计算机(1964年年1970年)年)1958年,美国物理学家基尔比(年,美国物理学家基尔比(Jack Kilby)和诺)和诺伊斯(伊斯(Robert Noyce)同时发明集成电路。集成)同时发明集成电路。集成电路的问世促使计算机的更新换代。电路的问世促使计算机的更新换代。1964年年4 月,月,最早采用集成电路的通用计算机系列最早采用集成电路的通用计算机系列IBM 360问世,问世,标志着计算
12、机进入了第三代标志着计算机进入了第三代集成电路计算机集成电路计算机时代。集成电路的可靠性更高,功耗更少,体积时代。集成电路的可靠性更高,功耗更少,体积也更为微小,使得计算机的造价大幅度降低,计也更为微小,使得计算机的造价大幅度降低,计算机的性能也有了极大的飞跃。算机的性能也有了极大的飞跃。第三代计算机是以中、小规模集成电路为逻辑第三代计算机是以中、小规模集成电路为逻辑元件,其主存储器开始逐渐采用半导体元件,元件,其主存储器开始逐渐采用半导体元件,存储容量可达几兆字节,运算速度可达每秒存储容量可达几兆字节,运算速度可达每秒几十万至几百万次。体积进一步变小、成本几十万至几百万次。体积进一步变小、成
13、本进一步降低,同时性能进一步提高。在软件进一步降低,同时性能进一步提高。在软件方面,操作系统开始使用,使计算机的功能方面,操作系统开始使用,使计算机的功能越来越强。正是从第三代计算机时代起,计越来越强。正是从第三代计算机时代起,计算机进入普及阶段,广泛应用于数据处理、算机进入普及阶段,广泛应用于数据处理、过程控制、过程控制、教育等各个方面。教育等各个方面。4第第4代电子计算机(代电子计算机(1971年至今)年至今)在在20世纪世纪70年代初期,随着大规模集成电年代初期,随着大规模集成电路(路(Large Scale Integration,LSI)和超大)和超大规模集成电路(规模集成电路(Ve
14、ry Large Scale Integration,VLSI)的应用,电子计算机)的应用,电子计算机迅速发展到第四代。在第四代计算机的发迅速发展到第四代。在第四代计算机的发展过程中,一个值得注意的发展趋势是计展过程中,一个值得注意的发展趋势是计算机微型化、巨型化、多媒体化和网络化。算机微型化、巨型化、多媒体化和网络化。第第4代计算机的一个重要标志是微处理器和微型计算代计算机的一个重要标志是微处理器和微型计算机的诞生。机的诞生。1971年,美国英特尔(年,美国英特尔(Intel)公司推)公司推出了第一个微处理器芯片出了第一个微处理器芯片Intel 4004,以这类微处,以这类微处理器为核心的电
15、子计算机就是微型计算机。理器为核心的电子计算机就是微型计算机。1981年,年,IBM公司推出第一台个人计算机公司推出第一台个人计算机IBM PC,由,由此开创了计算机历史的新篇章,也确立了其在微此开创了计算机历史的新篇章,也确立了其在微机领域的霸主地位。机领域的霸主地位。高性能计算机的诞生也是第四代计算机的一个引人注目高性能计算机的诞生也是第四代计算机的一个引人注目的成就。的成就。1975年,美国年,美国CRAY公司研制成功巨型计算公司研制成功巨型计算机机CRAY-,实现了当时绝无仅有的超高速,实现了当时绝无仅有的超高速每秒每秒1亿次运算。亿次运算。2004年年11月,月,IBM公司制造的公司
16、制造的Blue Gene/L超级计算机成为全球运算速度最快的计算机,超级计算机成为全球运算速度最快的计算机,其运算速度达每秒其运算速度达每秒70.72万亿次浮点运算。万亿次浮点运算。2008年年6月,月,由由IBM公司制造、安装于美国能源部洛斯阿拉莫斯国公司制造、安装于美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室(家实验室(Los Alamos National Laboratory,LANL)的)的Roadrunner(走鹃)超级计算机成为首(走鹃)超级计算机成为首台超过每秒千万亿次浮点运算速度的计算机,其运算台超过每秒千万亿次浮点运算速度的计算机,其运算速度达到每秒速度达到每秒1.026千万亿次浮点运
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