第1章1.1计算机概述

第1章计算机基础知识1.1

计算机概述1.1计算机概述1、计算机发展简史计算工具机械化电子化计算工具计算机的始祖是计算工具。远古的人们用石头来计算捕获的猎物，石头就是他们的计算工具。著名科普作家阿西莫夫说，人类最早的计算工具是手指中国古人常用“结绳”来帮助记事，“结绳”当然也可以充当计算工具。计算工具算筹算筹是圆形竹棍，它长23.86厘米、横截面直径是0.23厘米。到公元六、七世纪的隋朝，算筹长度缩短，圆棍改成方的或扁的。根据文献记载，算筹除竹筹外，还有木筹、铁筹、玉筹和牙筹。

祖冲之(429—500年)计算工具算盘大约六、七百年前，中国人发明了算盘。最早的体系化算法(算法口诀)。算圣刘洪及其发明的珠算盘。计算工具计算尺

17世纪，数学和计算工具的发展重心转移到了欧洲。

1642年，法国数学家物理学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。

机械式计算机

1674年，德国数学家莱布尼兹发明乘法机，这是第一台可以运行完整的四则运算的计算机。

机械式计算机“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机械式计算机

1822年，英国数学家巴贝奇发明差分机，专门用于航海和天文计算。这是最早采用寄存器来存储数据的计算机，体现了早期程序设计思想的萌芽。机械式计算机1834年，巴比奇设计了分析机的模型。机械式计算机1888年，美国人赫尔曼·霍勒斯发明了制表机，它采用穿孔卡片进行数据处理，并用电气控制技术取代了纯机械装置。机械式计算机1904年，英国人弗莱明发明真空电子二极管。1906年，美国人德弗雷斯特发明了电子三极管。标志着人类科技史进入了一个新的时代：电子时代。弗莱明真空电子二极管德弗雷斯特电子三极管图灵与“理想计算机”理论模型图灵1912年6月23日，出生于英国伦敦。……1935年，年仅23岁的图灵，被选为剑桥大学国王学院院士。1936年，提出“图灵机”的构想。……1949年，成为世界上第一位把计算机实际用于数学研究的科学家。……1954年6月7日，图灵被发现死于家中的床上，床头还放着一个被咬了一口的苹果。图灵(Turing)奖被公认为计算机界的“诺贝尔”奖，由美国计算机学会于1966年创立。中国科学院院士、清华大学姚期智教授是迄今为止获得此项殊荣的唯一亚裔计算机科学家。电子计算机的诞生ENIAC时间：1946年2月14日地点：美国宾夕法尼亚大学莫尔学院主要人物和单位：约翰·莫克利

美国陆军弹道研究所美国陆军阿伯丁弹道实验室计算机名称：ENIAC英文名称：ElectronicNumericalIntegratorandCalculator(电子数字积分计算器)ENIAC主要指标：

占地170m2、重达30吨、6000个开关、7000个电阻、10000个电容、1500个继电器、18000个电子管、50万条线、功率140KW。

运算速度：

5000次加法/秒，3/1000秒时间内做完两个10位数乘法。主要用途：

弹道计算的数值分析计算机的基本概念计算机（Computer）：是由一系列电子元器件组成的，能够存储程序并按程序自动、高速、精确地进行信息存储、传送与加工的电子装置。计算机的主要工作是数值计算与信息处理。集成电路Integrated超大规模集成电路

LargeScaleIntegration第四代（71～至今）

电子元件晶体管transistor第二代（59年～65年）

电子管vacuumtube第一代（46年～58年

）第三代（66年～70年）

代次起止年份所用电子元器件运算速度应用领域第一代1946~1958电子管5千~3万次/秒科学计算第二代1959~1965晶体管几万~几十万次/秒工程设计数据处理第三代1966~1970中、小规模集成电路几十万~几百万次/秒工业控制数据处理第四代1971~今大规模、超大规模集成电路上亿条指令/秒工业、生活等各方面计算机各个发展阶段的比较当电子计算机发展到第四代时，出现了微型计算机。微型计算机是以微处理器为核心的计算机。微处理器（中央处理器CPU—CentralProcessingUnit）将运算器和控制器集成在一块芯片上。我们所使用的计算机就是微型计算机。Intel、AMD英特尔（Intel）公司是全球最大的半导体芯片制造商，它成立于1968年，具有44年产品创新和市场领导的历史。1971年，英特尔推出了全球第一个微处理器。微处理器所带来的计算机和互联网革命，改变了整个世界。

AMD公司专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器、闪存和低功率处理器解决方案，AMD致力为技术用户——从企业、政府机构到个人消费者——提供基于标准的、以客户为中心的解决方案。微软（Microsoft）公司是全球最大的电脑软件公司，在操作系统（Windows）和办公软件（Office）方面扮演着垄断者地位。公司于1975年由比尔·盖茨和保罗·艾伦成立。第一代微处理器（1971年～1972年）

世界上第一台微处理器是1971年美国Intel公司生产的4位微处理器4004。1972年又生产出8位微处理器8008。微处理器的发展第二代微处理器（1973年～1977年）

第二代微处理器主要有Intel公司的8位微处理器8080／8085。微处理器的发展第三代微处理器（1977年～1984年）

超大规模集成电路工艺成熟，一个硅片上可容纳几万个管子，主要产品有Intel8088/808616位微处理器。

1980年以后生产80286、M68010集成度达十万管／片。微处理器的发展第四代微处理器（1985年～1993年）

出现了32位微处理器Intel80386和M68020。由它们构成的整机称为超级微型机。微处理器的发展第五代微处理器1993年推出了Pentium微处理器（中文名称为“奔腾”）。微处理器的发展2005年，英特尔让首颗内含2个处理核心的IntelPentiumD处理器登场，从而正式揭开了处理器多核心时代。微处理器的发展2006年,Core微架构桌面处理器，命名为Core2(酷睿2)Duo/Extreme家族微处理器的发展2010年1月，英特尔酷睿处理器家族全新Corei3/i5/i7系列处理器在北京发布。i3代表低端产品双核i5代表中端产品双核和四核i7代表高端产品四核和六核微处理器的发展微处理器的发展年代时间（年）字长（位）典型产品第一代1971~19734/8Intel4004,Intel4040第二代1974~19778Intel8080,MotorolaM6800第三代1978~198416Intel8086,Intel8088第四代1985~199232Intel80386,Intel80486第五代1993~64Pentium,Pentium4计算机的分类、特点和应用计算机的分类按计算机处理对象分类

数字计算机、模拟计算机和混合计算机。按计算机使用范围分类

通用计算机和专用计算机两类。按计算机工作模式分类

服务器和工作站按计算机规模分类

巨型机、大/中型机、小型机、微型机、单片机。计算机的分类、特点和应用计算机的特点运算速度快具有“记忆”能力，存储容量大（存储程序）计算精度高、可靠性强具有逻辑判断能力高度自动化（自动控制）运算速度快计算精度高计算圆周率(π)中国的古代科学家祖冲之利用算筹，耗费多年心血，才把圆周率计算到小数点后7位数。一千多年后，英国人商克斯(W.Shanks)耗费了10余年的光阴，才计算到小数点后707位。使用ENIAC进行计算，仅用了40秒就达到了这个记录，还发现商克斯的计算中，第528位是错误的。它的功能远比不上今天最普通的一台微型计算机。运算次数用MIPS（每秒百万次）或GIPS（每秒亿万次）来作为计量单位。现在借助于超级计算机，人们已经得到π的27000亿位精度。计算机的分类、特点和应用计算机的应用科学计算（数值计算）信息处理（也称数据处理）过程控制辅助技术：计算机辅助设计、制造和教学CAD/CAM/CAI办公自动化网络通信人工智能（ArtificialIntelligence,AI）家庭生活计算机的发展趋势发展方向微型化：体积小、耗电量低巨型化：存储容量大、运算速度高、功能越强。网络化：智能化：神经计算机多媒体化计算机的发展趋势

融入新技术使得计算机功能越来越强。新一代计算机主要用于支持知识库的智能计算机、神经网络计算机和生物计算机等。超导计算机SuperconductingComputer量子计算机QuantumComputer光子计算机PhotonComputer生物计算机BioComputer神经计算机NeuralComputer计算机的发展趋势大型机时代

——许多人共享一台大机器个人电脑时代

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