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1、计算机的前世今生,Agenda,第一章、计算机发展史第二章、计算机的组成及原理第三章、计算机的种类第四章、计算机的未来,第 1 章、计算机发展史,1.1 计算机的史前史计算工具的发展简史,人类和猿最重要的区别就是发明、制造和使用工具Necessity is the Mother of Invention Josh Billings,1.1 计算机的史前史,手动式计算工具 中国结绳：古书记载：“上古结绳而治”手指：十进制算筹：人造计算工具算盘：计算工具的重大改革,远古时代,春秋时期,元代后期,1.1 计算机的史前史(cont.),手动式计算工具 外国石子：拉丁文中“Calculus”的原意是用于
2、计算的小石子。Napier算筹：英国人发明对数计算尺：英国人发明。阿拉伯数字谁发明的？,古巴比伦人采用 60 进制，玛雅人采用 20 进制。,远古时代,1617年,1621年,Napier算筹示例：计算 25 8,用加法操作来实现乘法操作。将复杂运算转换为简单运算。,1.1 计算机的史前史(cont.),1.1 计算机的史前史(cont.),机械式计算工具帕斯卡加法器：法国人发明。莱布尼茨四则运算器：德国人发明。穿孔卡片和雅各织布机：法国人发明,1642年,1673年,1804年,插播：布莱士.帕斯卡,Blaise Pascal，16231662，法国数学家、物理学家、思想家 16岁时发现著名
3、的帕斯卡六边形定理。17岁时写成圆锥曲线论 物理学：发现帕斯卡定律；改进了水银气压计 发明加法器 思想录：“人是一根能思考的苇草”；“人应该诗意地栖居在大地上，这是人类的一种追求一种理想”为了纪念他，以他的名字作为压强的单位（Pa）Pascal 一种计算机程序设计语言也以他的名字命名,插播2：莱布尼茨,戈特弗里德威廉莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz，1646年1716年）德国哲学家、数学家、自然科学家。被誉为十七世纪的亚里士多德。和牛顿先后独立发明了微积分。“世界上没有两片完全相同的树叶”发明了二进制 最早研究中国文化和中国哲学的德国人 莱布尼茨四则运算器 符号大师
4、：积分、微分符号、商“a/b”、比“a:b”、相似“”,全等“”、函数、行列式等符号。,1.1 计算机的史前史(cont.),机械式计算工具 自动机械差分机：英国人（巴贝奇）发明。采用寄存器（齿轮式装置）来存储数据使计算工具从手动机械跃入自动机械。分析机：英国人（巴贝奇）发明。以齿轮为元件、以蒸汽为动力。具有存储、运算、控制、输入输出装置。未能实现。,1822 年,1832 年,历史上第一位程序员奥古斯塔爱达拜伦（Augusta Ada Byron）为分析机编制了人类历史上第一批计算机程序。爱达和巴贝奇为后来计算机的出现奠定了坚实的基础。ADA语言：美国军方开发战斗机等尖端武器的语言。,爱达,
5、1.1 计算机的史前史(cont.),制表机：美国人发明。参与了美国1890年的人口普查。第一台可以自动进行加减乘除运算、累计存档、制作报表的机电式计算工具。输入、输出、存储均用穿孔卡片。人类历史上第一次利用计算工具进行大规模数据的自动处理。,1886 年,1.2 计算机的古代史-机电式计算机,Z-1计算机：德国人发明。先后研制出Z-2、Z-3、Z-4。第一台采用二进制和继电器的，完全由程序控制的机电计算机。二进制、浮点记数法、带存储地址的指令等思想的实现。,1938 年,1.2 计算机的古代史-机电式计算机,计算机之父-图灵（Alan Turing）二战时参与研制Colossus，破译德军情
6、报计算机之父、人工智能之父、破译之父咬了一口苹果，去世时仅42岁图灵奖是计算机界的诺贝尔奖图灵去世后约20年，两名19岁大学生组装了一台完整的家用电脑，并成立公司，被命名为“苹果”,1943 年,1.2 计算机的古代史-机电式计算机,ABC：美国人约翰.阿塔纳索夫发明Atanasoff-Berry Computer采用电能与电子元件，使用了300个电子真空管采用二进位制，而非通常的十进位制采用电容器作为存储器，可再生而且避免错误进行直接的逻辑运算，而非通常的数字算术为解决日常工作中的复杂方程式计算,1939 年,1.3 计算机的近代史-电子计算机,ENIAC：美国人发明。Electronic
7、Numerical Integrator And Computer其发明人莫克利借用了阿塔纳索夫的研究成果和想法使用18 000个电子管，占地 167 平方米，重达 30 吨。军械部为计算弹道和射击表启动的计划，宾夕法尼亚大学。二战时基于军事应用,1.3 计算机的近代史-电子计算机,1946年,冯诺依曼(Von Neumann)冯诺依曼：计算机之父EDVAC报告草案 冯诺依曼机：现代计算机基本结构明确了计算机的5个组成部分采用二进制存储和计算采用存储程序方式，计算机自动执行。,1.3 计算机的近代史-电子计算机,1.4计算工具的发展简表,1.5 计算机的现代史,第一代计算机（1946-1958
8、）电子管(Vacuum Tubes)为基本元器件，运算速度为每秒几千次至几万次采用二进制形式，程序设计语言为机器语言。程序可以存储输入输出装置主要用穿孔卡片，速度很慢。,1.5 计算机的现代史,第二代计算机（1959-1964）用晶体管(Transistors)代替了电子管采用磁芯存储器作主存，磁盘与磁带作辅存出现了汇编语言和高级语言；出现了监控程序作为现代计算机体系结构的许多新技术相继出现出现了超级计算机,1.5 计算机的现代史,第三代计算机（1965-1970）用集成电路(Integrated Circuits)取代了晶体管。用半导体存储器淘汰了磁芯存储器。出现了结构化、模块化程序设计方法
9、。走向了系列化、通用化和标准化。操作系统有了很大发展出现了小型计算机。,1.5 计算机的现代史,第四代计算机（1971-）用微处理器或超大规模集成电路(VLSI)取代了普通集成电路存储容量进一步扩大。输入采用了光学字符识别和条形码等技术。高级程序设计语言得到广泛使用。微型计算机进入了千家万户。互联网广泛应用。巨型计算机也得到快速发展。,2、计算机的组成及原理,计算机里有什么？,2、计算机的内部结构,2.1 存储器,触摸,声音,传感,姿势,越来越自然,2.2 输入设备,3D,电子书,投影,全息投影,越来越大越来越靓越来越无形,2.3 输出设备,2.4 硬件、操作系统、应用软件的关系,硬件相当于家
10、产，操作系统相当于管家，应用软件相当于长工。,存储器,运算器,控制器,一套硬件，通过软件，来控制实现不同的运算。,通用计算模型,2.5 通用计算机模型 硬件搭台，软件唱戏,2.6 人类与计算机的沟通语言,2.7 摩尔定律,Intel创始人之一Gordon Moore提出的 当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。这一定律揭示了信息技术进步的速度。,3、计算机的种类,超级计算机(Super Computer)大型计算机(Mainframe)小型机(Minicomputer)微型计算机(Personal Computer),4、计算机的未来,生物计算机 量子计算机 光子计算机 智能计算机,想象力是比知识更重要的东西 爱因斯坦,计算机的前世今生,Any Questions?,
