第1讲-计算机基本概述课件.ppt

1、1 12022-6-52 22022-6-53 32022-6-5 公元前公元前3000年的古埃年的古埃及人用结绳来记录土地面及人用结绳来记录土地面积和收获的谷物积和收获的谷物 。 公元前公元前2000年的美索不达年的美索不达米亚人用泥板计数，这块泥米亚人用泥板计数，这块泥板上的楔形文字代表板上的楔形文字代表254 42022-6-5 我国春秋时期出现的我国春秋时期出现的算筹是世界上最古老的算筹是世界上最古老的计算工具。计算工具。七百年前，中国人发明了算盘七百年前，中国人发明了算盘5 52022-6-5 1621年，英国人冈特发年，英国人冈特发明计算尺，这是世界上最早明计算尺，这是世界上最早的

2、模拟计算工具。的模拟计算工具。 1642年，法国数学家、物理学家和年，法国数学家、物理学家和思想家帕斯卡发明加法机，这是人类历思想家帕斯卡发明加法机，这是人类历史上第一台机械式计算机，其原理对后史上第一台机械式计算机，其原理对后来的计算机械产生了持久的影响。来的计算机械产生了持久的影响。6 62022-6-5 巴贝奇是一位伟大的天才，他因为远远超前于他的时代而注定要成为一位巴贝奇是一位伟大的天才，他因为远远超前于他的时代而注定要成为一位悲剧伟人。悲剧伟人。巴贝奇和他的差分机，年巴贝奇和他的差分机，年7 72022-6-5 1944年，美国科学家艾肯在年，美国科学家艾肯在IBM的支持下，研制成功

3、机电式计算机的支持下，研制成功机电式计算机MARK-I。这是世界上最早的通用型自动机电式计算机之一，它取消了。这是世界上最早的通用型自动机电式计算机之一，它取消了齿轮传动装置，以穿孔纸带传送指令。艾肯研制齿轮传动装置，以穿孔纸带传送指令。艾肯研制MARK-1的灵感来自一的灵感来自一个世纪以前巴贝奇留下的思想精华。个世纪以前巴贝奇留下的思想精华。 MARK-1外壳用钢和玻璃制成，长外壳用钢和玻璃制成，长15米，高米，高2.4米，自重米，自重31.5吨，吨，使用了使用了15万个元件和万个元件和800公里电线，每分钟进行公里电线，每分钟进行200次运算。次运算。85000次加法次加法/秒秒体重体重2

4、8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150KW9 92022-6-5 埃克特（右）和莫克利（左）因共埃克特（右）和莫克利（左）因共同研制成功同研制成功ENIAC而名垂青史。而名垂青史。10102022-6-5 1939年，阿塔纳索夫提出计算机三原则；采用二进制进行运年，阿塔纳索夫提出计算机三原则；采用二进制进行运算；采用电子技术来实现控制和运算；采用把计算功能和存储功算；采用电子技术来实现控制和运算；采用把计算功能和存储功能相分离的结构。能相分离的结构。 阿塔纳索夫关于电子计算机的设计方案启发了阿塔纳索夫关于电子计算机的设计方案启发了ENIAC开发

5、小开发小组的莫克利，并直接影响到组的莫克利，并直接影响到ENIAC的诞生。的诞生。1972年美国法院判决年美国法院判决ENIAC的专利权无效，阿塔纳索夫拥有作为第一个电子计算机方的专利权无效，阿塔纳索夫拥有作为第一个电子计算机方案提出者的优先权。案提出者的优先权。11为纪念图灵对计算机的贡献，为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于美国计算机博物馆于1966年年设立了设立了“图灵奖图灵奖”计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。图灵机是一种思想模型，图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的一个控

6、制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读带子和一个在带子上左右移动的读写头。写头。12冯冯. .诺依曼诺依曼19031903年年 19571957年年 8 8岁学会微积分岁学会微积分 1212岁学懂波莱尔岁学懂波莱尔函数论函数论 1717岁写出了生平第一篇论文岁写出了生平第一篇论文 2727岁取得美国普林斯顿大学岁取得美国普林斯顿大学教授职位教授职位 3030岁被聘为终身教授岁被聘为终身教授19441944年年8 8月参与月参与ENIACENIAC的研的研究究 。计算机之父计算机之父13John von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼1949 存储程序工作原理存储程序工作原理计

7、算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。是能够自动地执行程序。计算机是利用计算机是利用“存储器存储器”（内存）来存放所要执（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。执行，直至完成全部指令任务为止。141516162022-6-517172022-6-5 1956年，年，IBM公司的巴克斯研制成功第一个高公司的巴克斯研制成功第一个高级程序语言级程序语言FORT

8、RAN，它被广泛用于科学计算。，它被广泛用于科学计算。18182022-6-5 UNIVAC由埃克特和莫克利研制成功，由埃克特和莫克利研制成功，这也是第一个进行批量生产的计算机。这也是第一个进行批量生产的计算机。1951年，电脑开始走出实验室服务于社年，电脑开始走出实验室服务于社会与公众。会与公众。1952年，年，UNIVAC因准确地因准确地预测美国总统大选结果而名声大噪。预测美国总统大选结果而名声大噪。IBM公司公司1952年推出的年推出的IBM 701在商战中击败在商战中击败UNIVAC，不仅使，不仅使IBM实现实现了全面的转型，更奠定了了全面的转型，更奠定了IBM的产业霸主地位。的产业霸

9、主地位。19IBM7090型电子计算机型电子计算机20划时代的实验装置划时代的实验装置晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的。晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的。电子管的缺点：电子管的缺点：体积大；体积大；耗能高、散热量大。耗能高、散热量大。晶体管的优点：晶体管的优点：体积小；体积小；耗能低；耗能低；性能稳定。性能稳定。电子恐龙的缩骨法电子恐龙的缩骨法晶体管晶体管21 19471947年，贝尔实验室的肖克莱、年，贝尔实验室的肖克莱、巴丁、布拉顿发明点触型晶体管；巴丁、布拉顿发明点触型晶体管；19501950年又发明了面结型晶体管。相比年又发明了面结型晶体管。相比电子管，晶体管体积小、重量轻

10、、寿电子管，晶体管体积小、重量轻、寿命长、发热少、功耗低，电子线路的命长、发热少、功耗低，电子线路的结构大大改观，运算速度则大幅度提结构大大改观，运算速度则大幅度提高。高。 肖克莱（左）、巴丁（中）、肖克莱（左）、巴丁（中）、布拉顿（右）于布拉顿（右）于19561956年共同获得年共同获得诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理学奖。 发明晶体管的肖克莱发明晶体管的肖克莱在加利福尼亚创立了当在加利福尼亚创立了当地第一家半导体公司，地第一家半导体公司，这一地区后来被称为硅这一地区后来被称为硅谷。谷。22集成电路集成电路百万百万几百万（次几百万（次/秒）秒）23232022-6-5 IBM投资投资50亿美元于亿

11、美元于1964年研制出计算机年研制出计算机历史上最成功的机型之一历史上最成功的机型之一IBM S/360。IBM由由于于S/360的成功，进一步巩固了自己在业界的的成功，进一步巩固了自己在业界的地位，地位，“蓝色巨人蓝色巨人”IBM几乎成为计算机的代几乎成为计算机的代名词。名词。 24几百万几百万几亿（次几亿（次/秒）秒）25252022-6-526F 体积越来越小体积越来越小F 运算速度越来越快运算速度越来越快F 性能价格比越来越高性能价格比越来越高F 应用范围越来越广泛应用范围越来越广泛F电子管、晶体管、集成电路、电子管、晶体管、集成电路、F大规模集成电路和超大规模集成电路大规模集成电路和

12、超大规模集成电路27272022-6-5 1971年年1月，月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理位微处理器芯片器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。时代从此开始。 因发明微处理器，霍夫被英国经济学家杂志列为因发明微处理器，霍夫被英国经济学家杂志列为“二战以来最有二战以来最有影响力的影响力的7位科学家位科学家”之一。之一。28282022-6-5 Intel公司成立于公司成立于1968年，格鲁夫（左）、诺依斯（中）和摩尔年，格鲁夫（左）、诺依斯（中）和摩尔（右）是

13、微电子业界的梦幻组合。（右）是微电子业界的梦幻组合。Intel，这个字是由，这个字是由“集成集成/电子电子(Integrated Electronics)两个两个英文单词组合成的英文单词组合成的29292022-6-5 摩尔预言，晶体管的密度每过摩尔预言，晶体管的密度每过18个月就会翻一番，这就是著名的摩个月就会翻一番，这就是著名的摩尔定律。摩尔的发现，即现在人们所熟知的摩尔定律，揭示了一个趋尔定律。摩尔的发现，即现在人们所熟知的摩尔定律，揭示了一个趋势。这个趋势一直延续至今，并且事实证明相当准确。势。这个趋势一直延续至今，并且事实证明相当准确。30302022-6-5 1975年年4月，月，

14、MITS发布第一个通用型发布第一个通用型Altair 8800，售价售价375美元，带有美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微存储器。这是世界上第一台微型计算机。型计算机。 埃德埃德罗伯茨把罗伯茨把Altair定位在青年电脑迷市场。定位在青年电脑迷市场。31312022-6-5 Allen（保罗（保罗艾伦）和艾伦）和Bill Gates（比尔（比尔盖茨）在盖茨）在三周内为三周内为Altair开发出开发出BASIC语言，语言，MITS成为两成为两个未来富翁的第一个客户。个未来富翁的第一个客户。 当当Bill Gates崭露头崭露头角时，昔日校友正在哈角时，昔日校友正在哈佛上二年级佛上二年级3

15、2322022-6-5 1976年年3月，月，Steve Wozniak（斯蒂夫（斯蒂夫沃兹尼亚克）沃兹尼亚克）和和Steve Jobs（斯蒂夫（斯蒂夫乔布斯）开发出微型计算机乔布斯）开发出微型计算机Apple I，4月月1日愚人节这天，两个日愚人节这天，两个Steve成立了成立了Apple计算机公司。计算机公司。Apple计算机公司计算机公司33332022-6-5 Apple微型机一问世就引起人们的极大微型机一问世就引起人们的极大兴趣，其广告词是兴趣，其广告词是“来咬一只苹果来咬一只苹果”。 34342022-6-5 Apple II是第一个带有彩色图形的个人计算机，是第一个带有彩色图形的

16、个人计算机，售价为售价为1300美元。美元。Apple II及其系列改进机型风及其系列改进机型风靡一时，这使靡一时，这使Apple成为微型机时代最成功的计成为微型机时代最成功的计算机公司。算机公司。35352022-6-5 1978年年Apple股票上市，股票上市，3周内市值达到周内市值达到17.9亿美亿美元，超过福特汽车。元，超过福特汽车。1981年年Apple进入财富进入财富500强，叛逆青年强，叛逆青年Jobs成为时代周刊的封面人物。成为时代周刊的封面人物。36362022-6-537372022-6-5Tim PattersonPaul AllenDOS3838 IBM公司发布第一台公

17、司发布第一台IBM PC，由此开创了计算机历史的，由此开创了计算机历史的新篇章，人类的文明进程在随后的新篇章，人类的文明进程在随后的20多年里获得了空前的加多年里获得了空前的加速度。速度。39392022-6-540IBM微电脑技术总设计师微电脑技术总设计师埃斯特利奇（埃斯特利奇（Don Estridge）负责整个跳棋）负责整个跳棋计划的执行，他的天才和计划的执行，他的天才和辛勤工作直接导致了辛勤工作直接导致了IBM PC的成功，并被后人尊称的成功，并被后人尊称为为“PC之父之父”。不幸的是，。不幸的是，4年后年后“PC之父之父”因乘坐因乘坐的班机遭台风袭击而英年的班机遭台风袭击而英年早逝，没

18、能够亲眼目睹他早逝，没能够亲眼目睹他所开创的巨大辉煌。所开创的巨大辉煌。41计算机基础414242IBM在在1983年年3月月8日发布了日发布了PC的改进型的改进型IBM PC/XT，凭，凭借借XT，IBM市场占有率超过市场占有率超过76%，一举把，一举把Apple挤下微型挤下微型电脑霸主的宝座。电脑霸主的宝座。它带有一个容量为它带有一个容量为10MB的的硬盘，这是硬盘第一次成为硬盘，这是硬盘第一次成为PC的标准配置。的标准配置。XT预装了预装了DOS 2.0系统，支持系统，支持“文件文件”的概念并以的概念并以“目录树目录树”存储存储文件。文件。43432022-6-5198444444519

19、8546462022-6-54747198648482022-6-549198850502022-6-551512022-6-552计算机基础522022-6-5199053532022-6-51991546/5/202255计算机基础552022-6-5199256562022-6-5199357572022-6-558199459592022-6-51995606019976162200163晶晶体体管管数数目目4004奔腾奔腾4420,000,0002,3000.18微米芯片微米芯片10微米芯片微米芯片64651958年完成第一台电子计算机年完成第一台电子计算机1031959年完成大型电

20、子计算机年完成大型电子计算机1041959年中国自行研究的年中国自行研究的107计算机问世计算机问世1965年中国开始研制第三代计算机（集成电路）年中国开始研制第三代计算机（集成电路）1977年研制成功中国第一台微机年研制成功中国第一台微机DJS0501983年研制成功年研制成功”银河银河-I”2001年曙光年曙光30002002年龙芯年龙芯2号号 500HZ2004年曙光年曙光4000A计算机世界中的中国计算机世界中的中国66辉煌：辉煌：打败打败Intel的芯片巨人，迫使的芯片巨人，迫使Intel 于于1985年另辟年另辟战场（微处理器）战场（微处理器）笔记本电脑的领军人物笔记本电脑的领军人

21、物失误：失误：第五代计算机（智能计算机）的开发者第五代计算机（智能计算机）的开发者高清晰度模拟电视高清晰度模拟电视671985年，印度软件业产值为年，印度软件业产值为美元美元1994年，印度软件业产值为年，印度软件业产值为美元美元2000年，印度软件业产值为年，印度软件业产值为美元美元在软件出口规模和质量与总产值的比例在软件出口规模和质量与总产值的比例上，印度居世界第一。上，印度居世界第一。6869Altair 8800计算机不再是单一的计算机器，而是一种计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。信息机器，一种个人的信息机器。70运算速度可达每秒几百亿次运算的运算速度可

22、达每秒几百亿次运算的1975年世界上第一台超级计算机年世界上第一台超级计算机“Cray-I”超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。算的高科技领域。中国超级计算机：中国超级计算机：国防科技大学研制的国防科技大学研制的“银河银河1号号”、 “银河银河2号号”和和“银河银河3号号”国家职能计算机中心推出的国家职能计算机中心推出的“曙光曙光1000” 、“曙光曙光200I”和和“曙光曙光3000”计算机发展计算机发展巨型化巨型化71计算机技术与通信技术结合计算机技术

23、与通信技术结合的产物。的产物。使用远程资源，共享程序、使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。的通讯和合作。72“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的没有灵魂的机械没有灵魂的机械来来”。 笛卡尔（笛卡尔（1637）第一代机器人第一代机器人机械手（机械手（1962年出现）年出现）第二代机器人第二代机器人具有具有“感觉感觉”的机器人的机器人第三代机器人第三代机器人装有启发式计算机的装有启发式计算机的“智能机器人智能机器人”73计算机发展计算机发展多媒体化多媒体化74未来计算机未来计算机n模糊计算机模糊计算机n生物计算机生物计算机n光子计算机光子计算机n超导计算机超导计算机n量子计算机量子计算机751.2 计算机的定义和特性计算机的定义和特性n计算机是在程序控制之下，自动高效地完计算机是在程序控制之下，自动高效地完成信息处理的数字化电子设备。成信息处理的数字化电子设备。n特性：自动性、快速性、精确性、通用性特性：自动性、快速性、精确性、通用性可靠性、记忆性、逻辑性、共享性可靠性、记忆性、逻辑性、共享性76771.4 当代计算机技术当代计算机技术n1 芯片技术芯片技术n2 并行处理技术并行处理技术n3 网络技术网络技术n4 蓝牙技术蓝牙技术n5 嵌入技术嵌入技术n6 中间件技术中间件技术78