计算机的发展历程

计算机的发展历程

一、电子计算机的诞生①每秒5000次加法运算；②每秒50次乘法运算；③平方和立方计算；④Sin和Cos函数数值运算；⑤其它更复杂的计算。◆第一台电子计算ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandComputer）于1946年在美国诞生。第一页，共十七页。第1台数字电子计算机1946年ENIAC计算机公布

ENIAC（电子数字积分机与计算机）：研制单位：美国宾夕法尼亚大学用途：军事计算运算速度：5000次/秒体积价格：170平方米，30吨，140千瓦，40万美元第二页，共十七页。其逻辑元件采用电子管，存储器件为磁鼓，典型逻辑结构为定点运算；用低级语言编程，无操作系统。代表人物：英国科学家艾兰·图灵和美籍匈牙利科学家冯·诺依曼。冯·诺依曼计算机模型。2）存储器以二进制形式存储指令和数据；3）存储程序工作方式；4）五部件以运算器为中心进行组织。1）计算机由运算器、存储器、控制器和输入/输出五个部件组成；第三页，共十七页。冯·诺依曼计算机组成第四页，共十七页。二、第二代计算机（50年代中后期到60年代中）逻辑元件采用晶体管，其内存储器由磁芯构成，磁鼓与磁带成为外存储器。逻辑结构实现了浮点运算，并提出了变址、中断、I/O处理等新概念。出现了多种高级语言及其编译程序。晶体管(1948)第五页，共十七页。三、第三代计算机（60年代中到70年代中）逻辑元件与存储器均由集成电路实现；硬件上，微程序控制、高速缓存、虚拟存储器、流水线等先进计算机技术开始使用；另一大特点是大型/巨型机与小型机同时发展。出现操作系统，它具有资源调度、人/机通信和输入输出控制等功能；小规模集成电路中/小规模集成电路(1950’s)第六页，共十七页。四、第四代计算机（70年代中期开始—）◆大规模（LSI）和超大规模（VLSI）集成电路及微处理器为这一代计算机的典型特征。超大规模集成电路计算机网络的发展与广泛应用。并行处理技术嵌入式系统超标量技术:超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令

第七页，共十七页。IC集成度提高的规律Moore定律：由于硅技术的不断改进，每18个月，集成度将翻一翻，速度将提高一倍，其价格将降低一半(GordonE.Moore,1965年)第八页，共十七页。进一步提高集成度的问题与出路问题：线宽进一步缩小后，晶体管线条小到纳米级时，其电流微弱到仅有几十个甚至几个电子流动，晶体管将逼近其物理极限而无法正常工作.出路：在纳米尺寸下，纳米结构会表现出一些新的量子现象和效应，人们正在利用这些量子效应研制具有全新功能的量子器件，使能开发出新的纳米芯片和量子计算机同时，正在研究将光作为信息的载体，发展光子学，研制集成光路，或把电子与光子并用，实现光电子集成.第九页，共十七页。五、新一代计算机◆新器件和非冯·诺依曼结构已成为新一代计算机的公认标志。神经元、生物芯片、分子电子器件、超导计算机、量子计算机。日本第五代计算机系统研究计划（1982-1992年），确立并行推理将是未来信息处理的核心。第十页，共十七页。计算机的发展历程:小结1946年研制成功第1台数字电子计算机60多年来发展速度之快大大超出人们的预料：性能、体积、价格、···应用领域和装机数量软件技术和软件产品使用的元器件第1代：电子管＋磁鼓第2代：晶体管＋磁芯第3代：中、小规模集成电路第4代：大、超大规模集成电路应用模式：集中计算模式分散计算模式网络计算模式普适计算模式（？）问题：60多年来没变的是什么？组成和基本工作原理类似第十一页，共十七页。六、我国计算机的发展◆中国古代对计算机理论与计算工具方面曾作出过杰出贡献②十进制计数系统：马克思在他的《数学手稿》一书中称十进位记数法为"最妙的发明之一"

①二进制数的位：八卦中的“一”叫做阳爻，相当于二进制中的“1”，而八卦中的“--”叫做阴爻，相当于二进制中的“0”。

③筹算：利用算筹作为运算工具；

④珠算：以算盘作为工具，在元代已广泛使用。第十二页，共十七页。◆我国一、二、三代机的推出比世界上一、二、三代机晚了整整一代，但这是自力更生研制出来的。◆国防科技大学先后于1983年和1992年研制成巨型机系统银河Ⅰ和Ⅱ，运算速度都超过亿次。均配有操作系统、高级语言编译程序等系统软件。第十三页，共十七页。◆1995年5月，中科院计算所国家智能计算机研究中心研制的“曙光1000”大规模并行处理机诞生。该机峰值速度可达每秒25亿次单精度浮点运算，内存容量为1000MB，结点机间总通信容量为每秒4800MB。◆21世纪初，“曙光3000超级服务器”问世。由70台节点计算机组成，280个处理器，峰值浮点运算速度达每秒4032亿次，内存容量160GB。第十四页，共十七页。中国“超级电脑”诞生运算速度230万亿次/秒2008-08-29我国自主研发制造的百万亿次超级计算机“曙光5000”近日研制成功。这标志着中国成为继美国之后第二个能制造和应用超百万亿次商用高性能计算机的国家。

据介绍，“曙光5000”是面向网络的高性能计算机，同时也是面向信息服务的超级服务器。它的系统峰值运算速度达到每秒230万亿次浮点运算。除了超强计算能力，它还拥有全自主、超高密度、超高性价比、超低功耗以及超广泛应用等特点。第十五页，共十七页。第十六页，共十七页。内容总结计算机的发展历程

一、电子计算机的诞生。计算机的发展历程

一、电子计算机的诞生。代表人物：英国科学家艾兰·图灵和美籍匈牙利科学家冯·诺依曼。1）计算机由运算器、存储器、控制器和输入/输出五个部件组成。二、第二代计算机（50年代中后期到60年代中）。逻辑结构实现了浮点运算，并提出了变址、中断、I/O处理等新概念。三、第三代计算