计算机发展历史

计算机发展简史1.1计算机的史前时代1.2机械式计算机1.3从机械到电子的进程1.4电子计算机发展历史1.5奠定计算机理论基础的重要人物和思想1.6计算机在中国1.7计算机的发展趋势1.8小结内容提要231.1计算机的史前时代1.1.1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。41.1计算机的史前时代1.1.1石头计算到算盘珠算被称为我国“第五大发明”，最早记录于汉朝人徐岳撰写的《数术记遗》一书里。算圣刘洪及其发明的珠算盘。51.1计算机的史前时代1.1.2计算尺和计算器JohnNapier(1550-1617)约翰·纳皮尔纳皮尔算筹(Napier’sbones)1612年发明61.1计算机的史前时代1.1.2计算尺和计算器威廉·奥却德(WilliamOughtred)及其发明的圆形计算尺风靡18－19世纪的计算尺1.计算尺71.1计算机的史前时代1.1.2计算尺和计算器Casio14-A史上第一台商用小型电子计算器1957年发明一款普通的袖珍电子计算器2.计算器81.2机械式计算机1.2.1契卡德计算机威廉·契克卡德德国图宾根大学教授，于1623年制造了第一台计算机。1960年，契克卡德家乡人根据示意图重新制作的契克卡德计算机：能做6位数加减法，设置了某种“溢出”响铃装置；机器上部附加一套圆柱型“纳皮尔算筹”，因此也能进行乘除运算。WilhelmSchickard(1592-1635)91.2机械式计算机1.2.2帕斯卡加法机BlaisePascal(1623–1662)保存在巴黎国立工艺博物馆的帕斯卡加法机，1642年发明：机器由系列齿轮组成的装置，外壳用黄铜材料制作，是一个长20英寸、宽4英寸、高3英寸的长方盒子，面板上有一列显示数字的小窗口，旋紧发条后才能转动，用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。布莱斯·帕斯卡法国数学家、物理学家、思想家101.2机械式计算机1.2.3莱布尼兹乘法机GottfriedLeibniz(1646–1716)1674年，莱布尼茨发明乘法机。这是第一台可以运行完整四则运算的计算机，长100厘米、宽30厘米、高25厘米，主要由不动的计数器和可动的定位机构两部分组成，整个机器由一套齿轮系统传动。【公元1700年左右，莱布尼茨从一位友人送给他的中国“易图”（八卦）里受到启发，悟出了二进制数之真谛，率先提出了二进制的运算法则。】戈特费里德·莱布尼兹德国数学家、微积分独立发明人111.2机械式计算机1.2.4“编织”的程序明代宋应星所著《天工开物》《天工开物》中记载的小花楼提花机121.2机械式计算机1.2.4“编织”的程序英国曼彻斯特“科学与工业博物馆”中的杰卡德编织机(1805年发明)布乔的穿孔卡片思想在杰卡德的自动编织机上实现——程序控制思想的萌芽正面侧面131.2机械式计算机1.2.5差分机和分析机现代计算机奠基人——英国剑桥大学教授查尔斯·巴贝奇1822年，差分机——伦敦科学博物馆的复制品CharlesBabbage(1791-1871)141.2机械式计算机1.2.5差分机和分析机世界上第一位程序员——奥古斯塔·艾达·拜伦后人根据巴贝奇图纸制造的“分析机”AugustaAdaByron(1815-1852)1834年，巴贝奇提出通用计算机“分析机”构想，直至他去世也未制成。151.2机械式计算机1.2.5差分机和分析机设计图纸之一——差分机和分析机存储器框架161.2机械式计算机1.2.6手摇计算机鲍德温发明的手摇计算机，1873年弗兰克·鲍德温(FrankBaldwin)171.3从机械到电子的进程1.3.1穿孔制表机HermanHollerith(1860-1929)美国著名统计专家——赫尔曼·霍列瑞斯霍列瑞斯发明的自动制表机181.3从机械到电子的进程1.3.2电子文明的曙光——电子二极管、三极管JohnFleming(1848-1945)1904年，英国青年工程师约翰·弗莱明发明真空二极管LeeDeForest(1873-1961)1906年，美国人李·德·福雷斯特发明能起放大作用的真空三极管。191.3从机械到电子的进程KonradZuse(1910-2019)数字计算机之父——克兰德·楚泽德国博物馆中存放的Z4计算机201.3从机械到电子的进程1.3.3冲击最后的技术壁垒2.MARK系列计算机HowardAiken(1900-1973)MARK系列计算机发明人——霍华德·艾肯哈佛大学的MARK-I211.3从机械到电子的进程1.3.3冲击最后的技术壁垒2.MARK系列计算机计算机软件之母——GraceHopper(1906-1992)(a)一本介绍霍波博士的书(b)海军军官霍波——摄于1984年保存在霍波笔记本中的第一个“bug”221.4电子计算机发展历史ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）：1946年2月14日，诞生在美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场231.4电子计算机发展历史1.4.1电子管计算机1.第一台电子计算机的诞生ENIAC的指标：每秒5000次加法17468个电子管7200个二极管、70000个电阻器、10000个电容器、6000个继电器占地170平方米总重量30吨耗电174KWENIAC两位设计者——莫契利和埃克特ENIAC博物馆中的部分器件241.4电子计算机发展历史1.4.1电子管计算机2.电子管计算机时代：1946年～20世纪50年代后期(1)主要特点逻辑元件——电子管主存——磁鼓辅存——磁带软件——机器语言、符号语言应用——科学计算(2)主要成就①数字电子计算机的出现，揭开了人类历史新篇章。②1946年6月，美国数学家、普林斯顿大学教授约翰·冯·诺依曼（JohnVonNeumann）提出了“存储程序”的概念以及计算机组成和框架，奠定了现代计算机组成与工作原理基础。251.4电子计算机发展历史1.4.2晶体管计算机1.晶体管的诞生1947年，晶体管诞生。晶体管的三位发明人——因这项伟大发明，三人获得1956年诺贝尔物理学奖威廉·肖克利约翰·巴丁沃尔特·布拉坦261.4电子计算机发展历史1.4.2晶体管计算机1.晶体管的诞生晶体管与电子管的比较：体积比电子管小很多耗电大大降低稳定性有很大提高电子管实物晶体管实物1955年，贝尔实验室使用800只晶体管组装了世界上第一台晶体管计算机TRADIC。(TransistorDigitalComputer)271.4电子计算机发展历史1.4.2晶体管计算机2.晶体管计算机时代：20世纪50年代中期～20世纪60年代中期(1)主要特点逻辑元件——晶体管主存——磁芯辅存——磁盘软件——高级程序设计语言、操作系统应用——除科学计算外，已应用于数据处理、过程控制(2)主要成就①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。②发明了高级语言。③首次提出了计算机的兼容问题，包括硬件兼容和软件兼容。281.4电子计算机发展历史1959年，集成电路宣告诞生。1958年9月12日，在德克萨斯仪器（TI）公司工作的杰克·基尔比（JackKilby）完成了他的集成电路设计（将硅电阻器、电容器和晶体管装在一块晶片上）。1959年2月6日，基尔比向美国专利局申报专利“小型化电子电路（No.3138743）”。1959年7月30日，美国仙童公司的罗伯特·诺伊斯（RobortNoyce）也宣称制出第一块集成电路，并向美国专利局申请专利“半导体器件和引线结构（No.2981877）”。杰克·基尔比罗伯特·诺伊斯291.4电子计算机发展历史1.4.3集成电路计算机1.集成电路的诞生集成电路与晶体管的比较：集成电路实物晶体管实物1964年4月7日，在IBM公司成立50周年之际，由年仅40岁的吉恩·阿姆达尔(GeneAmdahl)担任主设计师，历时四年研发的IBM360计算机问世，标志着第三代计算机的全面登场，这也是IBM历史上最为成功的机型之一。301.4电子计算机发展历史1.4.3集成电路计算机2.集成电路计算机时代：20世纪60年代中～20世纪70年代初(1)主要特点逻辑元件——集成电路主存——半导体辅存——磁盘软件——高级程序设计语言、操作系统应用——科学计算、数据处理、过程控制(2)主要成就①IBM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IBM360系列机。②控制器设计使用微程序控制技术，使控制器的设计规整化。③结构化程序设计思想成熟，软硬件设计标准化。311.4电子计算机发展历史1.4.4大规模集成电路计算机1.微处理器的出现1971年，Intel公司宣称，他们首创了一种“开启集成电路新纪元”的半导体芯片，即第一块微处理器芯片4004。所谓微处理器芯片是将CPU（CentralProcessingUnit，中央处理器）集成在一块芯片上。第一块微处理器芯片Intel4004及其发明人特德·霍夫321.4电子计算机发展历史1.4.4大规模集成电路计算机2.微型计算机(1)第一台微型机：Altair88001975年4月，微型仪器与自动测量系统公司（MITS）推出了首台通用型Altair8800，售价375美元，带有1KB存储器，这是世界上第一台微型计算机。(2)PC机：PersonalComputer1981年8月12日，IBM公司正式推出了全球第一台个人计算机——IBMPC。该机采用主频4.77MHz的Intel8088微处理器，运行Microsoft公司专门为IBMPC开发的MS-DOS操作系统。第一台微型计算机——Altair8800第一台个人计算机——IBMPC331.4电子计算机发展历史1.4.4大规模集成电路计算机2.微型计算机比尔·盖茨（BillGates）在哈佛大学学习期间就为第一台微型计算机Altair8800开发了BASIC编程语言的一个版本。1975年，年仅20的盖茨与好友保罗·艾伦(PaulAllen)共同创建了Microsoft公司。1981年诞生的IBMPC机选用Microsoft公司的MS-DOS作为操作系统，随着PC机的风行，Microsoft公司逐渐成为世界第一大微机软件开发商。比尔·盖茨保罗·艾伦341.4电子计算机发展历史1.4.4大规模集成电路计算机2.大规模集成电路计算机时代：20世纪70年代初期～至今(1)主要特点逻辑元件——大规模/超大规模集成电路（LSI/VLSI）主存——LSI/VLSI半导体芯片辅存——磁盘、光盘软件——高级程序设计语言、操作系统应用——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351.4电子计算机发展历史1.4.4大规模集成电路计算机2.大规模集成电路计算机时代：20世纪70年代初期～至今(2)主要成就①1971年Intel公司成功地研制出了4004微处理器芯片。从此，随着LSI/VLSI技术的发展，微处理器每隔两三年就有一个新的产品问世，至今已发展到486、586、Itanium、IntelCore2。②微型计算机出现，典型代表是IBMPC。③面向对象、可视化程序设计概念出现；软件产业高度发达，各种实用软件层出不穷，极大地方便了用户。④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。⑤多媒体技术崛起，计算机集图像、图形、声音、文字处理于一体，在信息处理领域掀起了一场革命，与之对应的信息高速公路正在紧锣密鼓地筹划实施当中。361.4电子计算机发展历史1.4.5第五代计算机从20世纪80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