计算机的历史与展望

计算机的历史及展望计算机学院软件工程系舒新峰[e-mail]1计算机的理论原型图灵与图灵机AlanMathisonTurin（1912~1954）英国数学家、逻辑学家、密码学家，计算机之父。主要成就：破解德国的著名密码系统Enigma；提出图灵机(TurinMachine)理论；……1计算机的理论原型冯·诺依曼与冯诺依曼结构JohnVonNouma（1903~1957）美藉匈牙利人数学家，数学家、计算机学家、物理学家、经济学家、发明家，现代电子计算机之父。主要成就：提出冯诺依曼结构；……2计算机的发展史1、电子管计算机（40年代末~50年代中）1946宾夕法尼亚大学ENIAC，5000次加法/秒2计算机的发展史1、电子管计算机----第一之争1943，剑桥大学Colossuscomputer(巨人计算机)2计算机的发展史2、晶体管计算机（40年代末~50年代中）【技术特点】：–1950日本东京帝国大学磁存储介质–1951高级语言编译器–1954IBMFortran语言–1957IBM点阵式打印机–单道作业批量处理2计算机的发展史3、集成电路（50年代末~70年代中）【技术特点】：–1958RobertNoyce发明集成电路–1960ALGOL——第一个结构化程序设计语言推出–1961IBM推出APL编程语言–1961GraceMurrayHopper推出COBOL语言–1963DEC公司推出第一台小型计算机——PDP-8。–1964IBM发布PL/1编程语言。–1964发布IBM360首套系列兼容机。–1964DEC发布PDB-8小型计算机。–多道批处理2计算机的发展史4、大规模集成电路（70年代末~今）【技术特点】：–1969Intel4004–1973Intel8080–1975MotorolaM6800–1978Intel8086–1981Intel80386–分时系统、实时系统、计算机网络–分布式计算–……分时系统的结构示意图计算机网络AT&T公司贝尔实验室的两个计算机迷DennisRitchie和KenThompson,首先在PDP-7上实现了UNIX系统。(这样他们可在一台无人使用的DECPDP-7小型计算机上玩星际探险游戏）KenThompson和DennisRitchie1983年图灵奖获得者1999年4月美国国家技术金奖成功案例——UNIX3PC机的发展史–1968年，RobertNoyce和摩尔等创办了Intel公司，从事存储器开发–1971Intel4004诞生–1973Intel8080诞生–1975世界上第一台个人电脑Altair（阿尔塔，艾德·罗伯茨）面世，价格只有397$（其中Intel8080芯片为360$）–1976年苹果公司成立–1976年Apple1上市，电视机为显示器，666.66$–1977年Apple2上市，MOStek6502，销售百万台；–销售额1978年1500万$增长到了1982年5.83亿$；–1983，AppleLisa，第一台图形用户界面、滑鼠、面向对象程序设计和网络功能的电脑。施乐PaloAlto研究中心70年代初，施乐电子公司Xerox在加利弗尼亚州的硅谷办了一个很有名的研究机构PaloAltoResearchCenter（PARC，帕洛阿尔研究中心），其在计算机的发展当中，作出了许多卓越的贡献，被誉为“70年代的计算机研究思想库”。–1972年世界上第一台个人计算机Alto在这里出现。–图形界面,手持鼠标–面向对象程序设计语言SmallTalk。–微机网络，桌面出版和激光打印等等。–有先进概念和技术的原型都首次出现在这里，如“所见即所得”等。3PC机的发展史-2–1924IBM公司（国际商业机器公司）成立–1979年IBM（IBM年营业额高达280亿$）进军PC市场，战略–(1)必须依托独立软件公司之力，鼓励他们为IBM开发应用软件；–(2)设计出相对开放的机器架构，让众多的制造厂家有施展才华的余地，用不同功能的扩展卡来填充计算机。–1981IBMPC51501983IBMXT5160(8080)–1984IBMAT5170(80286)–1986年COMPAQ康柏(80386)–APPLE、IBM、COMPAQ、ACER、DELL、NEC......4操作系统的发展史1、UNIX横空出世•1965MIT、AT&T的贝尔实验室（Belllabs）和GE开始Multics开发工作。1969年Multics失败告终。•BellLabs的Thompson和Ritchie用汇编语言首先开发成功了16位的UNIX操作系统。•1971年BellLabs专利部对正文处理的要求正式在1971年运行在PDP-11上。它第一次暗示了UNIX将成为一个能在所有计算机上运行的操作系统。•1973年11，Thompson和Ritchie用C语言重写了UNIX系统，事实上今天所有的UNIX实现版本基本上都是用C语言编写的。小知识：UNIX与C在UNIX出现以前，一个操作系统必须完全用汇编语言写成，始能让机器发挥最高效能。Thompson与Ritchie，是头几位领悟硬体与编译器的技术，已经进步到作业系统可以完全用高阶语言如C来写，仍保有不错的效能。五年後，Unix已经成功地移植到数种机器上。这当时是一件不可思议的事！它意味著，如果Unix可以在各种平台上跑的话，Unix软件就能移植到各种机器上。再也用不著为特定的机器写软件了，能在Unix上跑最重要，重新发明轮子已经成为过去式了。除了跨平台的优点外，Unix与C还有许多显著的优势。Unix与C的设计哲学是“KeepItSimple,Stupid（简称KISS）”。programmer可以轻易掌握整个C的逻辑结构而不用一天到晚翻手册写程式。KenThompson与DennisRitchie是唯一两位获得TuringAward(图灵奖)的工程师(其他都是学者)。4操作系统的发展史在Unix诞生的初期，AT&T还没有把它作为它的正式商品，AT&T以分发许可证的方法，对Unix仅仅收取很少的费用，大学和研究机构就能获得Unix的源代码以进行研究。Unix的源代码被散发到各个大学，一方面使得科研人员能够根据需要改进系统，或者将其移植到其他的硬件环境中去，另一方面培养了懂得Unix使用和编程的大量的学生，这使得Unix的普及更为广泛。到了70年代末，在Unix发展到了版本6之后，AT&T认识到了Unix的价值，成立了Unix系统实验室（UnixSystemLab,USL）来继续发展Unix。同时AT&T也宣布对Unix产品拥有所有权。4操作系统的发展史几乎在同时，加州大学伯克利分校计算机系统研究小组（CSRG）使用Unix对操作系统进行研究，他们对Unix的改进相当多，增加了很多当时非常先进的特性（virtualmemory,TCP/IP,FastFileSystem(FFS),reliablesignals,socket介面），很多其他Unix使用者，包括其他大学和商业机构，都希望能得到CSRG改进的Unix系统。因此CSRG中的研究人员把他们的Unix组成一个完整的Unix系统──BSDUnix（BerkeleySoftwareDistribution），向外发行。到此，UNIX就有了一个大的分支，分为AT&TUNIX和BSDUnix，现代的Unix版本大部分都是这两个版本的衍生产品。4操作系统的发展史UNIX系统一直是现代工程工作站的主流操作系统。后来，由于UNIX的广泛影响，IEEE成立了POSIX委员基金会专门负责UNIX的标准化工作。其实，在1988年UI（UNIXInternational）和OSF（OpenSoftwareFoundation）两大业界集团便开始各自的UNIX标准化。UI以AT&T与Sun为代表，于1989年底推出UNIXSystemVRes4.0，它将BSD4.3与UNIXV.4以前版本的用户界面统一成称为OpenLook的图形界面。OSF则以DEC、HP和IBM为支柱，也于1990年发表了基于BSD4.3的OSF/1。4操作系统的发展史UNIX各版本的基本特性是一致的：开放性、多用户、多任务、功能强、实现高效、网络功能丰富。在UNIX的发展过程中，各大公司纷纷形成了自己的UNIX版本。1989末，转卖给SCO的XENIX版本受UNIXSVR4的冲击而终止了发展，SCO开始推出SCOUNIX系列。1995年SCO从Novell手中购买了UNIXware，实力大增。Sun拥有Solaris，Digital、HP、IBM也分别有各自的UNIX系统。1982年，Microsoft曾与BellLabs商谈共同开发并统一UNIX的事宜，当时，成立仅7年的Microsoft的最大成就是MS-DOS1.0。由于种种原因，商谈失败。如果成功了呢？也许就不会有Windows,在精明的BillGates的领导下，UNIX也许不会四分五裂。4操作系统的发展史2、微软帝国的建立1973年BillGates（比尔·盖茨,1955年西雅图）进入哈佛大学就读。1975年，和PaulAllen（保罗·艾伦）完成了第一个在MIT(麻省理工学院)的Altair计算机上运行的BASIC编译器程序。良好的市场使得BillGates和PaulAllen的信心倍增，同年BillGates从哈佛大学自动办理退学，两人在新墨西哥州开创了世界上第一个微型计算机软件公司—Microsoft（1979年迁往华盛顿州西雅图市），当时公司的目标：“每一个家庭每一张桌上都有一部微型电脑运行着我们的程序！”。BillGates（负责公司的销售、财务和行销计划）低价授权、以量致胜，微软BASIC很快成了电脑产业的软件标准、当时几乎每一家个人电脑制造商都会使用微软授权的软件。4操作系统的发展史【Microsoft的发家史】1980年春，Microsoft开始为IBMPC设计操作系统。他们从TimPaterson那里购买了一个叫86-DOS的程序并加以改进形成了MS-DOS1.0（IBM称为PC-DOS）在1981年8月廉价地随IBMPC推向市场。Microsoft以较低的装机费获得了市场，把握住了IBM奉送的第一次机会。DOS1.0非常简陋，每张盘上只有一个根目录，不支持子目录。1983年推出的DOS2.0主要是增加了对IBMPC/XT的硬盘驱动器的支持功能。增加目录树功能，了类似UNIX分层目录的管理形式。1984年8月，MS-DOS3.0、PC-DOS3.0、IBMAT发布，采用ISA标准，支持大硬盘和1.2M高密软驱。小知识：GUI与WindowsGUI（GraphicsUserInterface图形用户界面）技术。以图形为媒介代替复杂的命令，实现了用户和计算机之间的交流。用户不须记那些复杂的操作命令，只要动动手中鼠标器，在屏幕上那些形象的标识图形中选选，弹指之间，操作完成。易学易用。70年代初，施乐公司Xerox在硅谷办了一个很有名的研究机构PARC（帕洛阿尔研究中心），开始致力于图形用户界面、图标、菜单和定位设备（如鼠标）的研制。实现了鼠标器可在屏幕上移动和选择若干个窗口图形。这是十分美妙的GUI技术，可惜Xerox学究们不知让它大展雄图。1979年10月，Apple公司的创始人史蒂夫·乔布斯（SteveJobs）慕名到PARC参观时慧眼识金，将该项技术引入到Apple中，即为著名的“丽莎”（Lisa）。4操作系统的发展史1985年11月，Microsoft的第一款图形用户界面的操作系统Windows.10发布。其需要DOS的支持，类似苹果机的操作界面，以致被苹果控告。1987，MicrosoftWindows2.0发布，比第一版要成功，但并没有多大提高。1987年4月，MS-DOS3.3、PC-DOS3.3。随IBMPS/2一起发布，支持1.44MB驱动器和硬盘分区。可为硬盘分出多个逻辑驱动器。1988年7月，PC