《计算机的发展史》课件

计算机的发展史从早期的机械计算器到现代的超级计算机，计算机经历了漫长的发展历程。早期计算设备人类很早就开始使用工具进行计算。算盘是古代最常用的计算工具之一，它可以进行加减乘除等基本运算。其他早期计算设备还包括：-算筹：一种用于记录数字和进行数学运算的工具。-纳皮尔的骨头：一种用于快速乘法和除法的计算工具。-帕斯卡计算器：第一台机械计算器，能够进行加减运算。标准分类法冯·诺依曼结构程序和数据都存放在同一个存储器中，由控制器控制，通过运算器执行指令，实现了程序的自动执行。图灵机模型理论上可以模拟任何算法，是现代计算机的理论基础，奠定了通用计算机的基石。一代计算机(1940s-1950s)1电子管电子管作为主要元件2机器语言使用机器语言编程3体积庞大占用空间大，耗电量高4应用领域主要用于科学计算和军事领域第一代计算机以电子管为主要元件，体积庞大，耗电量高，使用机器语言编程。主要应用于科学计算和军事领域。第一代计算机的代表机型包括ENIAC、EDSAC等。二代计算机(1955-1965)1晶体管取代真空管晶体管体积更小、能耗更低，提高了计算机的可靠性和运算速度。2磁芯存储器磁芯存储器取代了延迟线存储器，进一步提升了存储容量和速度。3高级编程语言出现FORTRAN和COBOL等高级编程语言的出现简化了编程，推动了计算机应用的扩展。三代计算机(1965-1971)1集成电路体积更小、速度更快、成本更低2软件发展操作系统和高级编程语言3多用户系统分时操作系统和多任务处理第三代计算机使用集成电路，体积更小，速度更快，成本更低。软件发展也取得重大进展，出现了操作系统和高级编程语言。这使得计算机更易于使用和维护，也为多用户系统奠定了基础。例如，分时操作系统和多任务处理技术，使得多用户能够同时使用一台计算机。四代计算机(1971-1980s)集成电路集成电路技术带来计算能力显著提升，体积更小，功耗更低，成本也大幅下降。软件发展操作系统、数据库管理系统等软件开始普及，为计算机应用提供了更加强大的支持。个人电脑个人电脑开始问世，为普通用户带来了更加便捷的计算体验，推动了计算机应用的普及。网络发展网络技术发展迅速，计算机之间的连接更加方便快捷，促进了信息共享和交流。五代计算机(1980s-1990s)1大规模集成电路超大规模集成电路2微型化体积更小，功耗更低3并行处理提高运算速度4个人电脑普及应用第五代计算机采用超大规模集成电路，大幅提高集成度，体积更小，功耗更低。这使得个人电脑得以普及，并引发了新的应用浪潮。个人电脑时代个人电脑时代始于20世纪70年代末期，以苹果公司推出AppleII和IBM推出IBMPC为标志。个人电脑的出现让计算机从大型机和小型机时代走向普及，极大地改变了人们的生活方式。个人电脑的发展速度十分惊人，从最初的单用户单任务系统发展到多用户多任务系统，功能也越来越强大，应用领域越来越广泛。网络时代互联网技术快速发展，改变了人们的生活和工作方式。网络应用范围不断扩展，信息传播速度更快、效率更高。网络技术推动社会发展，促进经济增长和文化交流。移动互联网时代移动互联网时代，智能手机和平板电脑等移动设备普及，3G/4G网络发展成熟，改变了人们获取信息和沟通交流的方式。社交媒体、移动支付、电子商务、移动游戏等应用蓬勃发展，推动移动互联网产业快速发展，深刻地改变了人们的生活方式和社会发展。云计算时代资源共享云计算平台将计算资源、存储空间和网络带宽等资源池化，供用户按需使用。灵活扩展用户可以根据需求调整资源配置，提高资源利用率，降低成本。安全可靠云服务提供商负责数据安全和系统稳定性，保障用户数据安全。创新服务云计算催生了许多新兴服务，如云存储、云数据库、云安全等。大数据时代海量数据大数据时代，数据量急剧增长，呈指数级增长趋势。数据分析从海量数据中提取有价值的信息，进行数据挖掘和分析。人工智能应用大数据推动人工智能发展，人工智能技术应用到各行各业。云计算技术云计算为大数据存储、处理和分析提供基础设施支持。人工智能时代人工智能（AI）技术快速发展，改变着人们的生活方式。AI应用已渗透到各行各业，包括医疗保健、金融、交通和制造业。AI技术包括机器学习、深度学习和自然语言处理等，推动着计算机领域取得重大突破。计算机硬件发展中央处理器(CPU)CPU性能的提高是计算机发展的主要动力之一。从早期的晶体管到现在的多核处理器，CPU的速度和功能不断提升，推动着计算机的应用领域不断拓展。存储设备存储设备的发展经历了从磁带到硬盘，再到固态硬盘的演变。存储容量的增加和速度的提升，使得更多数据得以存储和处理，也带来了新的应用场景。输入输出设备键盘、鼠标、显示器等输入输出设备不断改进，为用户提供更便捷的操作体验。触摸屏、语音识别、生物识别等技术的应用，也为计算机带来了新的交互方式。网络设备网络设备的发展，使得计算机之间的互联互通成为可能。从早期拨号上网到现在的光纤网络，网络速度不断提升，也促进了互联网的快速发展。CPU发展简史1真空管体积庞大，功耗高，可靠性差2晶体管体积减小，功耗降低，可靠性提高3集成电路体积进一步减小，性能提升，成本降低4超大规模集成电路摩尔定律，性能大幅提升，价格持续下降CPU的发展历程与计算机技术的进步息息相关。从最初的真空管到如今的超大规模集成电路，CPU的性能不断提升，体积不断缩小，功耗不断降低，为计算机的应用拓展提供了基础。存储设备演变1打孔卡片和纸带早期计算机使用打孔卡片和纸带存储数据，信息以孔的存在或不存在来表示。2磁带磁带作为一种线性存储介质，以磁性方式存储数据，比打孔卡片和纸带容量更大，读取速度更快。3磁盘硬盘驱动器（HDD）出现后，实现了随机访问数据，为计算机提供了更快的访问速度和更大的存储容量。4闪存固态硬盘（SSD）使用闪存芯片存储数据，具有更高的速度、更低的功耗和更好的耐用性。5云存储云存储将数据存储在数据中心，通过互联网访问数据，提供可扩展的存储空间和灵活的数据管理。输入输出设备输入设备键盘、鼠标、扫描仪、麦克风等。它们将用户操作和信息转换为计算机可识别的信号，用于输入数据。输出设备显示器、打印机、扬声器等。它们将计算机处理的结果以可感知的形式呈现给用户，以便于理解和使用。交互设备触摸屏、手柄、体感设备等。它们允许用户与计算机进行更直接的交互，提供更自然的操控体验。发展趋势虚拟现实、增强现实等新技术正在推动输入输出设备的革新，为用户带来更加沉浸式的体验。编程语言发展机器语言使用二进制代码，机器可以直接理解和执行。汇编语言使用助记符代替二进制代码，更易读写，但仍依赖于特定硬件。高级语言接近自然语言，更易理解和使用，与硬件无关。面向对象语言使用面向对象编程思想，提高代码可重用性和可维护性。脚本语言快速开发和执行，常用于网页开发、自动化脚本等。领域特定语言针对特定领域问题设计，提高开发效率和代码可读性。操作系统演变1早期操作系统第一代操作系统为批处理操作系统，例如IBM的OS/360。第二代操作系统引入了多道程序设计，例如UNIX和Multics。2个人计算机操作系统个人计算机操作系统发展迅速，例如微软的MS-DOS和Windows，以及苹果的macOS。3现代操作系统现代操作系统以多任务、图形界面和网络功能为特征，例如Windows、macOS、Linux和Android。计算机网络发展11.雏形阶段20世纪60年代，美国国防部ARPANET的出现标志着计算机网络的诞生。该网络最初是为了连接不同地区的科研机构而创建的，旨在实现资源共享和信息交换。22.互联网时代20世纪90年代，互联网的兴起，将计算机网络的发展推向了新的高潮。互联网的出现，使世界各地的人们能够通过网络进行沟通、获取信息和进行商务活动。33.无线网络时代21世纪初，无线网络技术的快速发展，极大地扩展了计算机网络的覆盖范围，使人们能够随时随地接入互联网，并将计算机网络与移动设备紧密地联系在一起。44.云计算时代近年来，云计算技术的不断发展，为计算机网络带来了新的发展方向。云计算能够提供灵活、可扩展的计算资源和存储空间，并能够有效地降低计算机网络建设和运维成本。计算机应用领域办公自动化文字处理、电子表格、数据库管理、演示文稿等软件，提高办公效率和工作质量。网络应用网页浏览、电子邮件、网络游戏、电子商务、社交媒体等。科学计算工程、物理、化学等领域，进行数值模拟、数据分析、实验设计等。人工智能机器学习、深度学习、自然语言处理等技术，推动着智能机器人、智能家居、自动驾驶等领域的发展。嵌入式系统嵌入式系统是一种专门为特定应用而设计的计算机系统，通常包含硬件和软件两个部分。它们被广泛应用于各种设备中，例如智能手机、汽车、医疗设备等。嵌入式系统通常具有以下特点：尺寸小、功耗低、成本低、可靠性高、实时性强。高性能计算超级计算机超级计算机拥有强大的计算能力，用于解决复杂的科学和工程问题。并行计算高性能计算通常利用并行计算技术，将任务分配到多个处理器上。科学模拟高性能计算广泛应用于科学模拟，例如天气预报、气候变化研究等。量子计算量子计算利用量子力学原理来解决经典计算机无法处理的复杂问题。量子计算机通过量子比特来存储信息，可以同时处于多个状态，从而实现并行计算。量子计算在药物研发、材料科学、金融建模等领域具有巨大潜力。3D打印技术3D打印，也称为增材制造，是一种通过逐层添加材料来创建三维物体的技术。它使用计算机辅助设计（CAD）模型作为基础，并使用各种材料，如塑料、金属、陶瓷和复合材料来构建物体。3D打印技术在多个领域都得到了广泛的应用，包括制造业、医疗保健、航空航天和建筑。它可以用于创建原型、定制产品、生物医学器械和建筑模型等。物联网物联网（IoT）是通过互联网连接物理设备、传感器、软件等，实现信息互联和智能化管理的网络。物联网涵盖了智能家居、智慧城市、工业自动化、农业科技等多个领域，为生活、工作和生产带来巨大变革。生物医学信息技术生物医学信息技术结合了生物学、医学和信息技术，广泛应用于医疗诊断、疾病治疗、药物研发等领域。它使医疗领域更加精密和高效，推动着医疗技术发展和医疗水平提升。信息安全问题数据泄露黑客攻击或系统漏洞会导致敏感数据泄露，造成个人隐私或企业机密信息外泄。恶意软件病毒、木马和勒索软件等恶意软件会损害系统、窃取数据或控制用户设备。网络钓鱼攻击者通过伪造电子邮件或网站，诱骗用户提供敏感信息，例如密码和银行卡号。安全漏洞软件或系统中的安全漏洞可能被攻击者利