1.1-计算机的发展(过去、现在、将来)

计算机导论问题一：大学是什么？（学会思考why/who/what/how/when/where）大学就是要用心的谈一次恋爱？大学就是结交很多朋友？大学就是一个小社会？大学就是一个让自己成熟的地方？大学就是学方法？思考大学生一定要学会“八个学会”：学会做人、学会做事学会学习、学会管理学会创新、学会负责学会理财、学会养生送给学生的话1.1计算机的发展（过去、现在、将来）1.2中国计算机发展简史1.3计算机的定义（分类、特点、应用）1.4有名的计算机公司1.5有名的计算机人才1.6计算机学术组织1.7计算机核心期刊1.8计算机奖项第一章计算机历史纵谈计算机70年（1936－2006）的发展历程领略计算机大师的风采畅谈著名IT企业家的成功之路了解百位科学家的成长和探索呈现重要人物事件，辅之趣事逸史可以帮助你增强探索意识、培养创新能力、激发创业激情推荐阅读《计算机史话》为什么要发明计算机（why）计算机是怎么发明的（how）谁发明的计算机（who)什么是计算机、计算机能做什么（what）计算机在哪里发明的（where）计算机是什么时候发明的（when）1.1计算机的发展一.早期的计算工具1.东方的创造：算筹：以纵横两种排列方式来表示单位数目的，其中1-5均分别以纵横方式排列相应数目的算筹来表示，6-9则以上面的算筹再加下面相应的算筹来表示。表示多位数时，个位用纵式，十位用横式，百位用纵式，千位用横式，以此类推，遇零则置空123456789102030405060708090算盘：通过手动完成从低位到高位的数字传送，数字由算珠的数量表示，数位则由算珠的位置来确定2.西方的灵感：机械式计算机：借助于各种机械装置自动传送十进位，而机械装置的动力来自计算人员的手1642年法国人巴斯卡尔（B.Pascal）基于齿轮技术制造了一台能够进行加法和减法运算的计算器。为了纪念巴斯卡尔，语言大师沃斯（N.Wirth）把他设计的一种高级程序设计语言取名为Pascal1670年德国莱布尼兹制造出能进行加减乘除的演算机1822年英国巴贝奇设计了差分机（计算平方表和函数数值表），1834年他又提出分析机的设想机电式计算机：使用电力做动力，但计算机构本身还是机械的1888年美国霍勒瑞斯制造第一台机电式计算机（制表机），用于人口普查卡片分类统计1938年德国朱斯制造了第一台采用二进制数的全自动可编程机电式计算机1944年美国艾肯提出、IBM公司生产的自动序列控制演算器（MarkI）正式在哈佛大学投入运行提出用程序控制计算思想的第一人是英国数学家巴贝奇（C.Babbage）19世纪的英国，产生了一位杰出的数学家布尔（G.Bool）。布尔代数实现了从一组逻辑公理出发，依靠代数演算来推导逻辑定律或定理20世纪30年代，英国数学家图灵发表了关于可计算数的论文，通过引入机器状态使用了本质上具有指令特点的运算操作，这种机器被称为“图灵机”二.电子计算机的诞生1946年2月，美国宾夕法尼亚大学物理学家莫克利和工程师埃克特为首的数十人共同开发了世界上第一台通用数字电子计算机埃尼阿克

（ENIAC）（TheElectronicNumericalIntegratorandComputer，电子数值积分计算机）被公认为第一台使用电子线路来执行算术、逻辑运算和信息存储的真正工作的计算机器。奠定了电子计算机的发展基础，开辟了计算机科学技术的新纪元电子管:18000只电阻:70000个电容:10000只继电器:1500个耗电:140kW/h占地:170m2重量:30吨速度:5000次/秒ENIAC的主要任务是分析炮弹轨迹当ENIAC公开展出时，一条炮弹的轨道用20s就能算出来，比炮弹本身的飞行速度还快1946年6月美籍匈牙利数学家冯•诺依曼等提出关于电子计算装置逻辑结构设计的研究报告。电子计算机应该是：以二进制为运算基础；采用存储程序方式工作。并进一步明确其结构应由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。至今绝大部分的计算机还是采用存储程序式计算机的组织结构思想及实现方法1948年发明的晶体管改变了计算机的建造方式1958年，美国得克萨斯州仪器公司制成了第一块半导体集成电路。三年后，得克萨斯州仪器公司在军方的支持下，研制成功了第一台试验性的集成电路计算机1967年，由于大量的编程语言得到应用，IBM公司决定该公司的计算机系统成为“非捆绑式”。即以前，用户需要购买计算机及其系统上运行的各种语言的翻译程序，而现在可只购买需要的翻译程序。由此形成了语言翻译程序的竞争，开创了软件产业代别第一代1946-1958第二代1959-1964第三代1965-1970第四代1971-现在电子器件电子管晶体管集成电路大规模和超大规模集成电路存储器水银延迟线磁鼓、磁芯磁芯、磁鼓磁盘、磁带半导体存储器磁盘、磁带半导体存储器磁盘、光盘运算速度5000-几万几十万-百万百万-几百万几百万-几亿处理方式机器语言汇编语言算法语言操作系统实时处理分时处理网络操作系统应用领域科学计算数据处理实时控制各行各业典型机种ENIACEDVACIBM7090CDC6600IBM360PDP-IIVAX-IIIBMPC/Apple三.计算机的发展阶段1.第一代计算机（1946年～1958年）逻辑器件使用电子管用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备用磁鼓或磁带作为外存储器要计算一个新的题目，就得将线路另外重新搭接一次，把成千上万的线重新焊一下。在1949出现了可以存储程序的计算机。这些计算机使用机器语言编程，可存储信息和自动处理信息。人类存储和处理信息的方法开始发生革命性的变化。2.第二代计算机（1959年～1964年）使用晶体管代替了电子管；内存储器采用了磁芯体；引入了变址寄存器和浮点运算硬件；利用I/O处理机提高了输入输出能力在软件方面配置了子程序库和批处理管理程序，并且推出了Fortran、COBOL、ALGOL等高级程序设计语言及相应的编译程序3.第三代计算机（1965年～1970年）用小规模或中规模集成电路；用半导体存储器代替磁芯存储器；使用微程序设计技术简化处理机的结构在软件方面则广泛地引入多道程序、并行处理、虚拟存储系统和功能完备的操作系统，同时还提供了大量的面向用户的应用程序4.第四代计算机（1971年～现在）使用了大规模集成电路和超大规模集成电路完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商品化的应用程序的大量涌现，以及通信技术和计算机网络的飞速发展，使得计算机进入了一个大发展的阶段生物计算机采用生物工程技术产生的蛋白质分子制成生物芯片，其运算过程是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程量子计算机采用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算光子计算机采用光学技术，由光器件构成的计算机。在光器件方面研制的基本部件有：用于进行图像处理的快速傅立叶变换部件，用于进行信息处理的光乘法、加法运算器超导计算机采用超导元器件和电路组成的计算机。其基本逻辑单元是约瑟夫逊开关器件，它的速度比现有半导体开关快10-100倍，功耗仅为后者的0.01-0.0015.第五代计算机（新一代计算机）社会在不断发展，人类对自然世界的认识活动也越来越多，很多情况要求计算机对数据进量的运算，如，数学命题的证明、行星轨迹的计算以及航天飞机、宇宙飞船的设计等等。这些应用对计算机速度的要求也越来越高“巨型化”在这里并不是通常意义上的大小，主要是指机器的性能——运算速度等四.计算机的发展趋势1.巨型化一方面，随着计算机的应用日益广泛，在一些特定场合，需要很小的计算机（如航天飞机，由于燃料的关系，设计原则是为了减少每一克而奋斗），所以计算机的重量、体积都变得越来越小，但功能并不减少另一方面，随着计算机在世界上日益普及，个人电脑正逐步由办公设备变为电子消费品。人们要求电脑除了要保留原有的性能之外，还要有时尚的外观、轻便小巧、便于操作等特点，如平板电脑、手持电脑等。今后个人电脑在电脑中所占的比重将会越来越大，使用也将会越来越方便2.微型化因特网的建立正在改变我们的世界，改变我们的生活。网络具有虚拟和真实两种特性，网上聊天和网络游戏等具有虚拟特性，而网络通信、电子商务、网络资源共享则具有真实的特性虽然现阶段我们国家在因特网上的应用还不是太多，但再过几年，我们就完全可以通过因特网购买生活必需品，交纳各种费用、教学、管理个人账务等等3.网络化今后，计算机在我们的生活中扮演的角色将会更加重要计算机应用将具有更多的智能特性，能够帮助用户解决一些自己不熟悉或不愿意做的事如智能家电、烹调等4.智能化目前新一代计算机正处在设想和研制阶段。新一代计算机是把信息采集、存储处理、通信和人工智能结合在一起的计算机系统新一代计算机将由以处理数据信息为主，转向以处理知识信息为主，如获取知识、表达知识、存储知识及应用知识等，并有推理、联想和学习等人工智能方面的能力（如理解能力、适应能力、思维能力等），能帮助人类开拓未知的领域和获取新的知识5.新型计算机1.2中国计算机发展简史1956年8月，成立了以著名数学家华罗庚教授为主任的中国科学院计算技术研究所筹备委员会1958年8月1日，我国第一台通用小型计算机—103机研制成功，仿制前苏联的M-3小型机1959年10月1日，我国第一台大型通用计算机—104机研制成功，仿制前苏联的BЭCM大型机1960年，我国第一台自行设计的计算机—107机研制成功，运算速度为250次每秒1964年，我国第一台自行设计的大型通用计算机—119机研制成功，浮点运算速度为5万次每秒联想风云:联想管理内幕1965年4月，我国第一台自行设计的晶体管计算机441-B通过国家鉴定，运算速度为1.2万次每秒浮点运算1967年9月，大型通用晶体管计算机109丙研制成功，浮点运算速度为11.5万次每秒1972年正式交付使用的111计算机，采用小规模集成电路1973年8月，集成电路计算机150机研制成功1985年，研制成功与IBMPC机兼容的长城0520CH微机1983年11月，研制成功我国第一台大型向量机-757机1983年11月，运算速度为1亿次每秒的向量巨型计算机

银河-Ⅰ在国防科技大学研制成功1992年11月，研制成功10亿次每秒的银河-Ⅱ1997年6月，研制成功130亿次每秒的银河-Ⅲ1993年10月，中科院计算所研制成功曙光一号计算机1995年以后，研制成功曙光1000/2000/3000/4000A2008年6月，超级计算机曙光5000A研制成功，使用了6600颗AMD巴塞罗那型4核处理器，峰值运算速度达到每秒230万亿次，世界高性能计算机排名第十2009年10月29，“天河一号”千万亿次超级计算机系统，居美国之后这个速度意味着，如果用“天河一号”计算一天，一台当前主流微机得算160年。“天河一号”的存储量，则相当于4个国家图书馆藏书量之和2002年9月，我国首枚具有自主知识产权的高性能通用CPU芯片—龙芯1号通过鉴定2006年9月，增强型龙芯2号—龙芯2E通过鉴定，主频最高达到1GHz，定点运算速度达到每秒20亿次2007年5月2日，性能更优的龙芯2F开始流片推荐阅读《中国计算机科学技术发展报告2007》本报告汇总了2003年以来、关于可信网络与普适服务、可视媒体、大型应用软件、微处理芯片、新一代互联网、无线传感网络、网络存储、虚拟计算环境、计算系统虚拟化、语义网格等主题的11个“973”项目，分别由活跃在各个方向上的科人员撰写项目进展报告，详细介绍了对应项目在理论研究和技术实现等方面取得的进展。本报告是我国计算机科学技术发展历程的一个记录，从一定角度反映了我国计算机科学和技术工作者当前的研究进展，对学术研究有重要参考价值1.3计算机的定义一.什么是计算机计算机是一种能对各种信息进行存储和高速处理的工具或电子机器对上述定义要强调两点：①计算机不仅是一个计算工具，而且还是一个信息处理机②计算机不同于其它任何机器，它能存储程序，并按程序的引导自动存取和处理数据，输出人们所期望的信息二.计算机的分类1.按计算机用途分类通用计算机：为了能够解决各种问题，具有较强的通用性而设计的计算机。它具有一定的运算速度和存储容量，带有通用的外设，配备各种系统软件和应用软件专用计算机：为了解决一个或一类特定问题而专门设计的计算机。其软硬件的配置依据解决问题的需要而定2.按处理对象分类数字式电子计算机：处理非连续变化的数据，这些数据在时间上是离散的。其基本运算部件是数字逻辑电路模拟式电子计算机：处理连续变化的数据，这些数据在时间上是连续的。其基本运算部件是由运算放大器构成的微分器、积分器和通用函数运算器等组成混合式电子计算机：可处理数字量和模拟量3.按规模和处理能力分类（IEEE）巨型机：超级计算机，功能最强，价格最贵小巨型机：与巨型机相比，价格大幅降低大型机：主机，具有很强的管理和处理数据的能力，在大企业、银行等单位使用小型机：中小企业，VAX-II,DJS-2000工作站：高档微机，具有很强的图形处理能力，应用于计算机辅助设计，Sun工作站个人计算机：IBMPC，Apple四.计算机的特点1.运算速度快：每秒数万亿次，气象预报2.计算精度高：理论上不受限制，圆周率3.存储能力强：中等规模图书馆4.具有逻辑判断能力：算术运算、逻辑运算、判断或比较5.具有自动执行能力：无需人工干预1.科学计算：解决科学技术和工程设计中存在的大量的数学计算问题。例如，求解上千阶的微分方程组、几百个方程的线性方程组、大型矩阵运算等2.数据处理：数据处理泛指任何形式的计算机管理和操纵数据的过程，例如，企业管理、库存管理、帐目计算、信息情报检索等3.实时控制：计算机的速度不断提高，计算机的指令周期已降到几ns级，使得许多生产过程的实时控制成为可能。例如，化工生产过程中的压力、流量、温度等参数的控制五.计算机的应用领域4.计算机辅助设计和制造：CAD/CAM系统已发展成为更高级的计算机集成制造系统(CIMS)5.人工智能：是探索和模拟人的感觉和思维过程的科学，它是在控制论、计算机科学、仿生学、生理学等基础上发展起来的新兴边缘学科6.通信和文字处理：包括文字信息的产生、修改、编辑、复制、保存、检索、传输等，通信和文字处理是实现办公自动化、电子邮件、计算机会议和计算机出版等新技术的必由之路7.多媒体技术：图形、声音、静态图像、动画、动态图像等多媒体技术8.网络技术与信息高速公路：把分布在不同地域的独立的计算机系统用通信设施连接起来，以实现数据通信和资源共享。网络从地域范围大小上分为局域网和广域网9.教育：包括计算机辅助教学、知识信息系统、自然语言处理等。计算机辅助教学生动、形象、易于理解，是提高教学质量的重要手段之一10.军事：包括军队自动化指挥系统、计算机作战模拟、军事信息处理武器的自动控制、精确制导武器、军用机器人、数字化部队、后勤保障等成立于1968年，名字取自两个英文单词Integrated和Electronic的组合，中文翻译成英特尔1971年，推出了世界上第一枚微处理器40041978年后，陆续推出8086/286/386/4861993年后，陆续推出Pentium/P2/P3/P4目前还有超线程、多核CPU等一.Intel公司1.4有名的计算机公司二.IBM公司IBM公司的全称为国际商业机器公司（InternationalBusinessMachinesCorporation）早期产品是打孔卡片制表机1952年12月研制出IBM第一台存储程序计算机IBM701，IBM公司逐步占据了计算机制造业的霸主地位大型计算机有IBM700系列/7000系列/360系列/4300系列等个人计算机有IBMPC系列超级计算机有IBMBlueGene系列三.微软公司微软公司诞生于1975年，由比尔·盖茨和保罗·艾伦创立1975年7月，他们与MITS签署协议，允许MITS在全世界范围使用和转让Basic及源代码，盖茨他们获利18万美元1981年6月，为IBMPC机开发出操作系统MSDOS，在1985年到1995年间占据PC机操作系统的统治地位1985年6月，开发出OS/2操作系统，赢利20亿美元1995年推出Windows95，逐渐取代了MSDOS目前有办公软件/数据库/浏览器/开发工具等四.联想集团公司1984年10月成立，11名科技人员/20万元资金/一间20平米的平房早期产品是“联想式汉字系统”--联想汉卡1990年开始推出联想微机1996年，联想微机首次位居国内市场占有率第一2005年5月1，联想集团以17.5亿美元正式完成对IBM全球PC业务的收购，使联想成为全球个人电脑行业的第三大供应商2006年度的营业收入达到1389亿元2008年北京奥运会赞助商，提供3万台计算设备1.5有名的计算机人才计算机理论和结构的奠基人阿伦·图灵（A.M.Turing，1912-1954）冯·诺依曼（J.vonNeumann，1903-1957）中国国家最高科学技术奖获得者吴文俊（1919-）王选（1937-2006）金怡濂（1929-）一.图灵1936年，图灵发表的论文论可计算数及其在判定问题中的应用奠定了计算机理论基础图灵提出的计算模型被称作图灵机1950年10月，发表论文计算机和智能，并提出了图灵测试美国计算机学会设有图灵奖二.冯·诺依曼1944年夏天，戈尔斯坦偶遇冯·诺依曼，后者了解了正在研制中的ENIAC1945年6月30日，莫尔学院发布了冯·诺依曼总结的EDVAC方案EDVAC奠定了现代计算机的基本结构明确了计算机的5个组成部分采用二进制计数和计算采用存储程序方式三.吴文俊提出了全新的计算机证明几何定理的吴方法把逻辑推理问题转换成计算问题提出了求解非线性方程组的完整方法目前从事数学机械化的研究四.王选在汉字激光照排领域做出了突出贡献汉字字形的压缩和还原技术以页面描述语言为基础的远程传版新技术开放式彩色桌面出版系统新闻采编流程计算机管理系统中国计算机学会设有王选奖五.金怡濂在高性能计算机领域做出了重要贡献：参加了我国第一台大型通用电子计算机—104机的研制主持完成了多机并行计算机系统的研制研制出国内领先水平的并行计算机系统主持研制成功神威巨型计算机系统六.慈云桂中国巨型计算机之父1.6计算机学术组织电气和电子工程师学会计算机协会InstituteofElectricalandElectronicEngineers-ComputerSociety简记IEEE-CS美国计算机学会AssociationforComputingMachinery简记ACM中国计算机学会ChinaComputerFederation简记CCF1.7计算机核心期刊1.计算机学报2软件学报3计算机研究与发展4自动化学报5计算机科学6控制理论与应用7计算机辅助设计与图形学学报8计算机工程与应用9模式识别与人工智能10控制与决策11小型微型计算机系统12计算机工程13计算