计算机产生与发展

第1页，共32页，2023年，2月20日，星期四一、电脑的产生

二、电脑的发展史三、电脑的分类、特点及应用第2页，共32页，2023年，2月20日，星期四一、电脑的产生

1、1946年美国－－－ENIAC（埃尼阿克）

1.8万多个电子管占地约170M2

重达30吨耗电量150Kw/h

运算速度5000次/秒ENIAC虽然体积很大，存储容量小，能耗大，但它的诞生使科学家从奴隶般的计算工作解放出来。，ENIAC计算机的问世具有划时代的意义，它标志着计算机时代的到来。第3页，共32页，2023年，2月20日，星期四第一代（1946~1957年）是电子计算机，它的基本电子元件是电子管，内存储器采用水银延迟线，外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等。由于当时电子技术的限制，运算速度只是每秒几千次~几万次基本运算，内存容量仅几千个字。程序语言处于最低阶段，主要使用二进制表示的机器语言编程，后阶段采用汇编语言进行程序设计。因此，第一代计算机体积大，耗电多，速度低，造价高，使用不便；主要局限于一些军事和科研部门进行科学计算。第4页，共32页，2023年，2月20日，星期四第二代（1958~1962年）是晶体管计算机。1948年，美国贝尔实验室发明了晶体管，10年后晶体管取代了计算机中的电子管，诞生了晶体管计算机。晶体管计算机的基本电子元件是晶体管，内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器。与第一代电子管计算机相比，晶体管计算机体积小，耗电少，成本低，逻辑功能强，使用方便，可靠性高第5页，共32页，2023年，2月20日，星期四第三代（1963~1970年）是集成电路计算机。随着半导体技术的发展，1958年夏，美国德克萨斯公司制成了第一个半导体集成电路。集成电路是在几平方毫米的基片，集中了几十个或上百个电子元件组成的逻辑电路。第三代集成电路计算机的基本电子元件是小规模集成电路和中规模集成电路，磁芯存储器进一步发展，并开始采用性能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒几十万次基本运算。由于采用了集成电路，第三代计算机各方面性能都有了极大提高：体积缩小，价格降低，功能增强，可靠性大大提高。第6页，共32页，2023年，2月20日，星期四第四代（1971年~日前）是大规模集成电路计算机。随着集成了上千甚至上万个电子元件的大规模集成电路和超大规模集成电路的出现，电子计算机发展进入了第四代。第四代计算机的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基本运算。第7页，共32页，2023年，2月20日，星期四微型计算机的发展

微型计算机的发展主要表现在其核心部件——微处理器的发展上，每当一款新型的微处理器出现时，就会带动微机系统的其它部件的相应发展，如微机体系结构的进一步优化，存储器存取容量的不断增大、存取速度的不断提高，外围设备性能的不断改进以及新设备的不断出现等第8页，共32页，2023年，2月20日，星期四据微处理器的字长和功能，可将微型计算机的功能划分为以下几个阶段第一阶段（1971～1973年）是4位和8位低档微处理器时代。通常称为第一代，其典型产品是Intel4004和Intel8008微处理器，主要采用机器语言或简单的汇编语言。第9页，共32页，2023年，2月20日，星期四第二阶段（1974～1977年）是8位中高档微处理器时代。通常称为第二代，其典型产品是Intel8080/8085，以及各种8位单片机，如Intel公司的8048。它们的特点是采用NMOS工艺，集成度提高约4倍，运算速度提高约10~15倍（基本指令执行时间1～2μs），指令系统比较完善，具有典型的计算机体系结构和中断、DMA等控制功能。软件方面除了汇编语言外，还有BASIC等高级语言和相应的解释程序和编译程序，在后期还出现了操作系统，如CM/P就是当时流行的操作系统。第10页，共32页，2023年，2月20日，星期四第三阶段（1978～1984年）是16微处理器时代。通常称为第三代，其典型产品是Intel公司的8086/8088、80286，集成度（20000~70000晶体管/片）和运算速度（基本指令执行时间是0.5μs）都比第二代提高了一个数量级。指令系统更加丰富、完善，采用多级中断、多种寻址方式、段式存储机构、硬件乘除部件，并配置了软件系统。第11页，共32页，2023年，2月20日，星期四这一时期的著名微机产品有IBM公司的个人计算机PC（PersonalComputer）。1981年推出的IBMPC机采用8088CPU。紧接着1982年又推出了扩展型的个人计算机IBMPC/XT，它对内存进行了扩充，并增加了一个硬磁盘驱动器。1984年IBM推出了以80286处理器为核心组成的16位增强型个人计算机IBMPC/AT。由于IBM公司在发展PC机时采用了技术开放的策略，使PC机风靡世界第12页，共32页，2023年，2月20日，星期四第四阶段（1985～1992年）是32位微处理器时代，又称为第四代。其典型产品是Intel公司的80386/80486。其特点是采用HMOS或CMOS工艺，集成度高达100万晶体管/片，具有32位地址线和32位数据总线。每秒钟可完成600万条指令（MIPS，MillionInstructionsPerSecond）。微机的功能已经达到甚至超过超级小型计算机，完全可以胜任多任务、多用户的作业。同期，其他一些微处理器生产厂商（如AMD、TEXAS等）也推出了80386/80486系列的芯片。第13页，共32页，2023年，2月20日，星期四第五阶段（1993年以后）是奔腾（Pentium）系列微处理器时代，通常称为第五代。典型产品是Intel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的AMD的K6系列微处理器芯片。内部采用了超标量指令流水线结构，并具有相互独立的指令和数据高速缓存。随着MMX微处理器的出现，使微机的发展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高的台阶。2000年3月，AMD与Intel分别推出了时钟频率达1GHz的Athlon和PentiumIII。2000年11月，Intel又推出了PentiumⅣ微处理器，集成度高达每片4200万个晶体管，主频1.5GHz，400MHz的前端总线，使用全新SSE2指令集。2002年11月，Intel推出的PentiumⅣ微处理器的时钟频率达到3.06GHz，而且微处理器还在不断地发展，性能也在不断提升。第14页，共32页，2023年，2月20日，星期四补充：我国电子计算机的发展1953年我国电子计算机开始研究。1958年研制出第一台计算机即103型通用数字电子计算机。30年来相继研制出第二代、第三代计算机。1980年研制出巨型机―银河Ⅱ型。中、小型机、微机也实现了国产化第15页，共32页，2023年，2月20日，星期四三、电脑的分类、特点及应用

1、分类1>

处理速度巨型机大型机中型机小型机微型机2>用途

通用机专用机第16页，共32页，2023年，2月20日，星期四(1)巨型机

--计算速度在亿次以上的计算 机。主要用于尖端科学研究、 国防等国家重点科研机构。中国---10亿次美国---1000亿次日本---100亿次1983年，银河Ⅰ号研制成功第17页，共32页，2023年，2月20日，星期四（2）大型机

--包括大型机和中型机。 主要用于国家级科研机 构及重点理工科院校。 以美国IBM系列机为主。（3）小型机--运算速度在几百万次左右。 主要用于一般的科研机构及 普通高校。第18页，共32页，2023年，2月20日，星期四第19页，共32页，2023年，2月20日，星期四三、电脑的分类、特点及应用

2、特点1>运算速度快

2>计算精度高

3>记忆能力强

5>逻辑判断力

4>人工智能

第20页，共32页，2023年，2月20日，星期四逻辑判断

即是非判断，分析命题 是否成立，并根据命题成立 与否作出相应对策，自动完 成操作并输出结果。第21页，共32页，2023年，2月20日，星期四三、电脑的分类、特点及应用

3、应用1>科学计算（数值计算）

指用于完成科学研究和工程中的计算。如卫星运动轨迹计算；高能物理中热反应能量计算；气象预报等。第22页，共32页，2023年，2月20日，星期四三、电脑的分类、特点及应用

3、应用2>

数据处理（非数值计算）

如人事管理、工资管理、财务合同管理以及

银行系统的业务管理等。指利用计算机对大量信息进行存储、加工、分类、统计、查询及制成报表等操作。第23页，共32页，2023年，2月20日，星期四三、电脑的分类、特点及应用

3、应用3>

过程控制（实时控制）

如对数控机床、机械加工流水线的控制以及核反应堆的处理等。指利用电脑及时采样，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。第24页，共32页，2023年，2月20日，星期四三、电脑的分类、特点及应用

3、应用4>

计算机辅助工程

CAD、CAM、CAI、CAT指以计算机为工具，配备专用软件帮助人们完成特定工作，以提高工作效率和工作质量。第25页，共32页，2023年，2月20日，星期四计算机辅助设计----CAD

（ComputerAidedDesign

）

是综合地利用计算机的工程计算、逻辑判断、数据处理功能和人的判断能力结合，形成一个专门的系统。用来进行各种图形设计和图形绘制，对所设计的部件、构件或系统进行综合分析与模拟仿真实验。第26页，共32页，2023年，2月20日，星期四计算机辅助教学----CAI

（ComputerAidedInstruction）利用计算机模拟教师的教学行为进行授课，学生通过计算机教学软件进行学习并自测学习效果，是提高教学效率和教学质量的新途径。

计算机辅助制造----CAM

（ComputerAidedManufacturing）是利用计算机进行对生产设备的控制和管理，实现无图纸加工。计算机辅助测试----CAT

（ComputerAidedTest）第27页，共32页，2023年，2月20日，星期四三、电脑的分类、特点及应用

3、应用5>

人工智能

指用计算机模拟人类的智能活动，如模拟人脑学习、推理、判断、理解、问题求截等过程，帮助人类做出决策。第28页，共32页，2023年，2月20日，星期四三、电脑的分类、特点及应用

3、应用8>

电子商务

6>

通信

7>

娱乐

第29页，共32页，2023年，2月20日，星期四电子商务(EC-ElectronicCommerce)

---指通过计算机进行商务活动。

---始于1996年，起步虽晚，但因其高效率、低支付、高收益和全球性等特点，很快受到各国政府和企业的广泛重视，有着广阔的发展前景。目前，世界各地的许多公司已经开始通过网络进行商业交易，他们通过Internet与顾客、