计算机导论3计算机发展史课件.ppt
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1、计算机发展史计算机发展史1 1 引言引言计算机在诞生的初期主要被用于科学计算计算,因此被称为“计算机”。现在的计算机处理对象远远超过了“计算”的范围,它可以对数字、文字、声音、图像等各种形式的数据进行处理处理。实际上,计算机是一种能够按照事先存储的程序,自动、高速地对数据进行输入、处理、输出和存储的系统。计算机系统包括硬件和软件两大部分:硬件是由电子的、磁性的、机械的器件组成的物理实体,包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备5个基本部分;软件则是程序和有关文档的总称,包括系统软件和应用软件两类。计算机能快速、高效地对各种信息进行存储和处计算机能快速、高效地对各种信息进行存储和处理。理。
2、具有以下几个特征:具有以下几个特征:运算速度快运算速度快 精确度高,可靠性好精确度高,可靠性好 具有记忆能力和逻辑运算能力具有记忆能力和逻辑运算能力 能自动执行命令能自动执行命令 高性能的实时通信和交流能力高性能的实时通信和交流能力 信息表达形式的直观性和使用的方便性信息表达形式的直观性和使用的方便性最初用手计算。人有两手,10个指头,所以自然而然地习惯用手指计数并采用十进制计数法。方便,但计算范围有限,计算结果也无法存储。用绳子、石子计算拉丁文Calculus的本意就是用于计算的小石子。最原始的计算工具算筹 算筹的记数方法为:个位用纵式,十位用横式,百位用纵式,千位用横式,这样从左到右,纵横
3、相间,就可以表示任意大小的自然数了。nPascal加法器(1642年,法国)是人类历史上第一台机械式计算工具。由齿轮组成、以发条为动力、通过转动齿轮实现加减运算、用连杆实现进位的计算装置。n莱布尼兹四则运算器(1673年,德国)进行乘法运算时,采用移位-加的方法,后来演化为二进制,被现代计算机采用。1804年,法国机械师约瑟夫.雅各发明了可编程织布机,第一次使用了“穿孔卡片”输入方式。n差分机(巴贝奇,英国,1822年)是最早采用寄存器来存储数据的计算工具,体现了早期程序设计的思想,使计算工具由手动机械跃入自动机械的新时代。n分析机(巴贝奇,英国,1832年)在分析机设计中,巴贝奇采用了三个具
4、有现代意义的装置:(1)存储装置(2)运算装置(3)控制装置赫尔曼.霍勒瑞斯借鉴了穿孔卡片的原理,用穿空卡片存储数据,采用机电技术取代纯机械装置,制造了第一台可以自动进行四则运算、累计存档、制作报表的制表机。这台制表机参与了1890年的人口普查,使预计10年的统计工作仅用了1年零7个月就完成了,是人类历史上第一次利用计算机进行大规模的数据处理。赫尔曼.霍勒瑞斯与1896年创建了制表机公司TMC公司。1911年TMC公司与另外两家公司合并,成立了CTR公司。1924年CTR公司改名为国际商业机器公司(Internatinal Business Machines CorporationIBM)。1
5、943年,美国宾夕法尼亚大学物理学教授莫克利和他的研究生埃克特受军械部的委托,为弹道和射击表启动了研制ENIAC(Electroic Numerical Integrator and Computer)的计划,1946年宣告竣工。Decimal(not binary)采用十进制表示/运算20 accumulators of 10 digits 20个10位累加器Programmed manually by switches 设置开关手工编程18,000 vacuum tubes 真空管70,000 resistors 电阻10,000 capacitors 电容6,000 switches 开
6、关30 tons 15,000 square feet140 KW power consumption5,000 additions per secondENIAC是世界上第一台能真正运转的大型电子计算机,标志着电子计算机时代的到来。ENIAC比当时最快的计算工具快1000多倍。虽然ENIAC显示了电子元件在进行初等运算速度上的优越性,但没有最大限度地实现电子技术所提供的巨大潜能。主要缺点:存储容量小,至多能存储20个10进制数;程序是“外插型”的,为了进行几分钟的计算,接通各种开关和线路的准备工作就要用几小时。1944年8月到1945年6月,普林斯顿大学数学教授冯.诺依曼与ENIAC小组合作
7、,提出了一个全新的EDVAC(Electronic Discrete variable Automatic Computer),离散变量自动电子计算机)。它由五个基本部分组成:1)运算器CA(2)控制器CC(3)存储器M(4)输入装置I(5)输出装置O;这种体系结构一直延续至今,现在使用的计算机,其基本工作原理仍然是存储程序和程序控制,所以现在一般计算机被称为冯诺依曼结构计算机。鉴于冯诺依曼在发明电子计算机中所起到关键性作用,他被西方人誉为计算机之父。计算机的定义:计算机的定义:计算机是一种能够按照事先存储的程序,自动高速地对数据进行输入、输出、处理和存储的系统。更确切地说:计算机是一种数据处
8、理机,它能够把输入的数据进行加工处理,并输出处理结果。1642 Blaise Pascal1642 Blaise Pascal加法器加法器加法器加法器Charles BabbageCharles BabbageCharles BabbageCharles Babbage1822 1822 差分机差分机(Difference Engine(Difference Engine)1833 1833 分分析机析机(Analytical Engine)(Analytical Engine)MARK IMARK IMARK IMARK I(20(20(20(20世纪世纪世纪世纪30303030年代年代年代
9、年代)ENIACENIAC(19461946)(John Mauchly and J.Presper Eckert)(John Mauchly and J.Presper Eckert)(John Mauchly and J.Presper Eckert)(John Mauchly and J.Presper Eckert)电子计算机时代电子计算机时代机械计算机器时代机械计算机器时代1414世纪世纪世纪世纪从1946年到1959年这段时期我们称之为“电子管计算机时代”。第一代计算机的内部元件使用的是电子管。由于一部计算机需要几千个电子管,每个电子管都会散发大量的热量,因此,如何散热是一个令人头
10、痛的问题。电子管的寿命最长只有3000小时,计算机运行时常常发生由于电子管被烧坏而使计算机死机的现象。第一代计算机主要用于科学研究和工程计算。ENIACENIACENIACENIAC真空管的缺点:真空管的缺点:体积大;体积大;耗能高、散热量大耗能高、散热量大。1.1.11.1.11.1.11.1.1计算机发展计算机发展计算机发展计算机发展内存内存:磁鼓磁鼓输入设备输入设备:读卡机读卡机输出设备输出设备:穿孔卡片或行式打印机穿孔卡片或行式打印机外存外存:磁带存储器磁带存储器硬件特点硬件特点计算机语言计算机语言:机器语言机器语言 汇编语言汇编语言 汇编程序汇编程序出现了系统程序员出现了系统程序员软
11、件特点软件特点电子元件:真空管电子元件:真空管晶体管晶体管(transistors)(transistors)实质上是实质上是按显微比例的真空管建造的。按显微比例的真空管建造的。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;速度快速度快电子元件:晶体管电子元件:晶体管内存内存:磁芯磁芯外存外存:磁盘磁盘硬件特点硬件特点计算机语言计算机语言:高级语言的出高级语言的出现现FORTRANFORTRAN、COBOLCOBOL、LispLisp出现了系统程序员、应用程出现了系统程序员、应用程序设计员序设计员软件特点软件特点1965年到1970年,集成电路被应用到计算机中,
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