第一讲计算机发展史

第一讲计算机发展史第1页，课件共44页，创作于2023年2月

目的是通过学习使学生对计算机的工作原理有较深入的了解，对计算机的逻辑组成、工作方法、与外界的接口技术以及直接依赖于计算机逻辑和硬件结构的机器码、汇编语言编程方法有系统全面的了解，使学生受到微机方面的较严格的基本功训练，培养良好的程序设计风格和严密的逻辑思维能力，为今后继续学习相关知识打下良好的基础。课程开设目的第2页，课件共44页，创作于2023年2月课程的任务

课程的任务是以8088/8086CPU为硬件依托，学习微机汇编语言的基本概念、原理和程序设计的常用方法与技术，系统学习了解计算机硬件组成原理，主要的典型的硬件接口电路、控制电路的工作原理与特性，学习用计算机解决问题的全过程，建立微机系统的整体概念，使学生具有软硬件开发的初步能力，也要对计算机核心硬件的发展有比较清楚的认识。第3页，课件共44页，创作于2023年2月第一台机械计算机

17世纪最值得称颂的计算机发明属于法国科学家布莱斯·帕斯卡（B.Pascal）在电脑史前史里，帕斯卡被公认为制造出机械计算机的第一人。第4页，课件共44页，创作于2023年2月加法器

1642年，帕斯卡19岁那年获得了成功，制造出第一台机械计算机“加法器”。第5页，课件共44页，创作于2023年2月乘法器

1674年巴黎，德国伟大的数学家、系统提出二进制的运算法则.

独立发明微积分而与牛顿齐名的

莱布尼茨（G.Leibnitz）造出一台更完善的机械计算机-“乘法器”第6页，课件共44页，创作于2023年2月差分机

19世纪20年代,英国剑桥大学科学家巴贝奇（C.Babbage）提出了“条件转移”的概念第7页，课件共44页，创作于2023年2月差分机巴贝奇耗费了整整10年时间，于1822年完成了第一台差分机，可以处理3个不同的5位数，计算精度达到6位小数第8页，课件共44页，创作于2023年2月第一次数据处理

19世纪末，美国人口普查局的统计学家霍列瑞斯（H.Hollerith）博士，首先用穿孔卡完成了第一次大规模数据处理。第9页，课件共44页，创作于2023年2月第一台制表机

1889年霍列瑞斯制作了第一台制表机。机器上装备着一个计算器，当纸带被牵引移动时，一旦有孔的地方通过鼓形转轮表面，计数器电路就被接通，完成一次累加统计。第10页，课件共44页，创作于2023年2月第一次把数据转变成二进制信息霍列瑞斯博士的发明并不是通用计算机，除了能统计数据表格外，制表机几乎没有别的什么用途，然而，制表机穿孔卡第一次把数据转变成二进制信息。霍列瑞斯的成就使他跻身于“信息处理之父”的行列。第11页，课件共44页，创作于2023年2月IBM1890年，霍列瑞斯创办了一家专业“制表机公司”。然而不久，被CTR的公司（C代表计算，T代表制表，R代表记时）兼并.1924年公司更名为一个宏伟的名号—国际商用机器公司（英文缩写IBM），专门生产打孔机、制表机等产品。第12页，课件共44页，创作于2023年2月布尔（G.Boole）数字计算机首先来源于理论突破，是逻辑代数为开关电路设计奠定了的数学基础。逻辑代数又称布尔代数，正是以它的创立者——英国数学家布尔（G.Boole）而命名。第13页，课件共44页，创作于2023年2月第一台电磁式的数字计算机

1937年11月，美国AT&T贝尔实验室研究人员斯蒂比兹（G.Stibitz）做成了世界上第一台电磁式的数字计算机。斯蒂比兹的妻子将它命名为“Model-K”第14页，课件共44页，创作于2023年2月第一台电子计算机ENIAC

1946年2月14日，恰逢当年“情人节”，世界上第一台电子计算机研制成功。这台机器的名字叫“ENIAC”（埃历阿克）。第15页，课件共44页，创作于2023年2月第一台电子计算机ENIAC“ENIAC”——“电子数值积分和计算机”(TheelectronicnumericalintegratorandComputer)的英文缩写。采用穿孔卡输入输出数据，每分钟可以输入125张卡片，输出100张卡片。第16页，课件共44页，创作于2023年2月第一台电子计算机ENIAC在ENIAC内部，总共安装了17468只电子管，7200个二极管，70000多电阻器，10000多只电容器和6000只继电器，电路的焊接点多达50万个；在机器表面，则布满电表、电线和指示灯。机器被安装在一排2.75米高的金属柜里，占地面积为170平方米左右，总重量达到30吨。第17页，课件共44页，创作于2023年2月第一台电子计算机ENIACENIAC的运算速度达到每秒钟5000次加法，可以在3/1000秒时间内做完两个10位数乘法，一条炮弹的轨迹，20秒钟就能被它算完，比炮弹本身的飞行速度还要快。ENIAC标志着电子计算机的创世，人类社会从此大步迈进了电脑时代的门槛第18页，课件共44页，创作于2023年2月英特尔公司创业1968年，诺依斯、摩尔和格罗夫（A.Grove）毅然退出“仙童”，根据摩尔的建议，把新建公司取名为“英特尔”（英文缩写INTEL），寓意着“集成电子”。第19页，课件共44页，创作于2023年2月英特尔公司创业1969年春，仅有106人的英特尔生产出它的第一个产品——64比特存储器3101，这是全球第一枚半导体集成电路存储器芯片，领先于其他公司10年；1970年，他们又研制出第一颗金属氧化物半导体存储芯片1101，容量扩大到256比特。同年，代号为1103的动态随机存储器（DRAM）问世，宣告了磁芯存储器的死亡。

第20页，课件共44页，创作于2023年2月第一个微处理器4004

1971年1月，以马西安·特德·霍夫为首的研制小组，完成了世界上第一个微处理器芯片。在3×4毫米面积上集成晶体管2250个，每秒运算速度达6万次。它意味着电脑CPU已经缩微成一块集成电路，意味着“芯片上的电脑”诞生。第21页，课件共44页，创作于2023年2月第一个微处理器4004第一块微处理器芯片已属大规模集成电路范畴。英特尔公司命名它为4004，第一个4表示它可以一次处理4位数据，第二个4代表它是这类芯片的第4种型号。这种数字代号沿用至今，就是现代所谓“386”、“486”等计算机俗称的最早源头。第22页，课件共44页，创作于2023年2月16位微处理器8088

1979年，Intel公司推出16位微处理器8088，Intel8088(如图)采用双列直插DIP封装，插在主板DIP插座中使用。8088的性能完全与8086相同，只是将外部数据总线改为了8位，目的是使其能直接使用和控制当时的大量外设。也正是由于这一改进，造就了Intel公司CPU产品的主流地位。第23页，课件共44页，创作于2023年2月个人电脑新纪元

1981年8月12日，IBM公司选择了Intel8088，配合其他设备推出了IBM-PCIBMPC个人电脑(PersonalComputer)人类社会从此跨进个人电脑新纪元。IBMPC主机板上配置着64KB存储器，另有5个插槽供增加内存或连接其他外部设备。它还装备着显示器、键盘和两个软磁盘驱动器。第24页，课件共44页，创作于2023年2月冯·诺依曼小传“电子计算机之父”的桂冠，被戴在数学家冯·诺依曼（J.VonNeumann）头上，这是因为冯·诺依曼提出了现代电脑的体系结构。第25页，课件共44页，创作于2023年2月计算机科学之父---图林冯·诺依曼曾多次向别人强调：“如果不考虑巴贝奇、阿达和其他人早先提出的有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰·图林。第26页，课件共44页，创作于2023年2月计算机科学之父---图林1936年，图林发表了一篇划时代的论文——《论可计算数及其在判定问题中的应用》，后被人改称《理想计算机》。论文里论述了一种“图林机”，只要为它编好程序，它就可以承担其他机器能做的任何工作。当世界上还没人提出通用计算机的概念前，图林已经在理论上证明了它存在的可能性。第27页，课件共44页，创作于2023年2月计算机科学之父---图林1939年，27岁的阿兰·图林（AlanTuring）加入布雷契莱——战时英国的情报破译中心，人们都称他“教授”，不一定知道他的真名。图林根据波兰同行的研究成果，制作了一台破译密码的机器——“图林炸弹第28页，课件共44页，创作于2023年2月计算机科学之父---图林1939年底，“图林炸弹”交由英国制表机公司制造完成，能以每秒2000字符的速度破译情报，由于掌握了德国飞机的行踪，德国空军在“海狮行动”里遭到沉重的打击。第29页，课件共44页，创作于2023年2月计算机科学之父---图林

1950年10月，图林的另一篇论文《机器能思考吗》发表，首次提出检验机器智能的“图林试验”，从而奠定了人工智能的基础，使他再次荣膺“人工智能之父”称号。1954年，42岁的阿兰·图林英年早逝。为了纪念他在计算机领域奠基性的贡献，美国计算机学会决定设立“图林奖”，从1956年开始颁发给最优秀的电脑科学家，它就像科学界的诺贝尔奖那样，是电脑领域的最高荣誉。

第30页，课件共44页，创作于2023年2月摩尔定律1964年，摩尔（G.Moore）博士，以三页纸的短小篇幅，发表了一个奇特的理论。摩尔天才地预言说道，集成电路上能被集成的晶体管数目，将会以每18个月翻一番的速度稳定增长，并在今后数十年内保持着这种势头。摩尔的这个预言，因集成电路芯片后来的发展曲线得以证实，并在较长时期保持着有效性，被人誉为“摩尔定律”。第31页，课件共44页，创作于2023年2月微处理器制造进步表年代CPU字长集成度（晶体管/片）时钟(MHZ)指令周期71-7340048008482000120us73-75808068008500022us75-778085Z80680285002.5-51us78-808086M6800z8000163000050.5us第32页，课件共44页，创作于2023年2月微处理器制造进步表年代CPU字长集成度（晶体管/片）时钟(MHZ)指令周期828028616340008-1284803863227000016-1860ns898048632120万-160万16-10020ns92奔腾586(Pentium)32310万60-120273脚0.8um95高能奔腾(Pentiumpro)32550万133-2330.35um第33页，课件共44页，创作于2023年2月微处理器制造进步表年代CPU字长集成度（晶体管/片）时钟(MHZ)其它97多能奔腾32166-2330.25um97PⅡ32750万233-500内置64位寄存器98PⅢ321000万450-600

0.18um2002-2005Pentium4

324200万1.4G-3.06G0.18umNetBurst新结构

第34页，课件共44页，创作于2023年2月现代计算机系统

发展经历了五次更新换代

电子管、继电器存储晶体管集成电路从结构的发展而言

:单个CPU组成的单机系统流水线机大规模的并行处理机大规模和超大规模集成电路多处理机磁介质存储从器件发展而言：第35页，课件共44页，创作于2023年2月变址技术

中断技术

微程序技术

缓冲技术共享

重用技术

虚拟技术

从语言及应用方面而言:由汇编到高级语言从单用户到多用户，到并行处理的语言、编译，操作系统，直到如今计算机网络、异构系统处理等等

从技术的发展上而言:第36页，课件共44页，创作于2023年2月计算机的发展历经五代：第一代：1945~1954年，电子管和继电器；第二代：1955~1964年，晶体管和磁芯存储器；第三代：1965~1974年，中小规模集成电路；第四代：1975~1990年，半导体存储器；第五代：1990年至今，巨大规模集成电路。第37页，课件共44页，创作于2023年2月微型计算机系统运算器ALU寄存器控制器系统软件：DOS、Windows应用软件：Word、Excel、VisualC++中央处理器CPU存储器I/O接口总线硬件软件微型计算机系统微型计算机(主机)外设键盘、鼠标显示器软驱、硬盘、光驱打印机、扫描仪第38页，课件共44页，创作于2023年2月中央处理器

（CPU）

中央处理器CPU（CentralProcessingUnit）具有运算和控制功能，是整个微型计算机的核心，也称微处理器。微处理器的主要功能部件有（1）运算器，也称算术逻辑部件（ALU）：用来进行算术和逻辑运算。（2）控制器：整个系统的指挥控制部件从内存中取出指令、翻译指令并调动运算器及其它部件完成相应操作。（3）寄存器：包括程序计数器、指令寄存器、累加器、地址寄存器、数据寄存器、通用寄存器等。第39页，课件共44页，创作于2023年2月存储器（Memory）记忆部件：存储程序和数据。存储器分级配置内存：由半导体存储器组成，读写速度快；外存：如硬盘、软盘等，容量大，读写速度慢程序在外存存放，执行时调入内存。第40页，课件共44页，创作于2023年2月总线（Bus）计算机各部分之间传送信息的