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计算机发展简史
1
1. 第一台电子数字计算机的诞生
❖1.1早期的计算工具 ❖1.2机械计算机 ❖1.3机电计算机 ❖1.4电子计算机
2
1.1 早期的计算工具
3
1.1 早期的计算工具
算筹
➢ 算筹又称为筹、策、算子等 ➢ 算筹在中国的起源很早 ➢ 中国著名科学家祖冲之
(429-500年)借助算筹作为 计算工具计算出圆周率。
祖冲之(429—500年)
4
1.1 早期的计算工具
算盘
➢ 算盘也称珠算，是中国劳动人 民创造的一种计算工具
➢ 由古代“算筹”演变而来 ➢ 素有“中国计算机”之称
5
1.2 机械计算机
计算尺、计算器、差分机、分析机
6
（1）计算尺
纳皮尔JohnNapier( 英国数学家、神学家 ，对数的发明者)
7
英国数学家奥垂德 （W.Oughtred）
25
25
2 计算机的发展
❖第一代计算机（电子管计算机） ❖第二代计算机（晶体管计算机） ❖第三代计算机（大规模集成电路） ❖第四代计算机（超大规模集成电路）
26
2.1 第一代计算机(1946-1958)
❖主要特点
✓ 用电子管代替机械齿轮和继电器作为基本元器件； ✓ 程序可以存储，使用水银延迟线、静电存储管、磁鼓、
磁芯等作为存储器。 ✓ 用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备； ✓ 采用二进制形式，程序设计语言为机器语言。 ✓ 运算速度一般为每秒几千次至几万次。
Biblioteka Baidu27
2.1 第一代计算机(1946-1958)
❖代表机型
✓ENIAC、IBM公司的IBM 700系列。
28
2.2 第二代计算机(1959-1964)
10
⑵计算器
乘法器
➢ 德国著名数学家和思想家戈特 弗里德•威廉•莱布尼茨(16461716年)将帕斯卡的“加法器” 扩大为乘除运算；
➢ 创立微积分； ➢ 1700年左右，莱布尼茨从中国
“易图”(八卦)里受到启发， 悟出了二进制数之真谛。
11
❖ 无论是谢克哈特、帕斯卡，还是莱布尼茨，他们 发明的机器都缺乏程序控制的功能。
个模型包括了现代计算机所具有的5个基 本组成部分。
✓齿轮式的存储装置“仓库” ✓资料处理装置“工厂” ✓控制装置 ✓输入装置 ✓输出装置
16
1.3 机电计算机
❖制表机
❖ 1886年，美国统计学家 赫尔曼•霍勒瑞斯 (Herman Hollerith： 1860-1929)，用穿孔卡 存储数据、用电磁继电 器代替一部分机械元件， 制成了第一台机电穿孔 卡系统——制表机。
✓ 1944年，机电计算机Mark-Ⅰ投入运行，长15.5米，高 2.4米，由75万个零部件组成，加法0.3秒，乘法6秒。
19
1.4 电子计算机
❖ 电子管的发明
美国工程师 德·福雷斯特 发明真空三极管
20
20
1.4 电子计算机
❖ENIAC
✓ 1946年2月15日 ，世界上第一台电子数字计算机在美国 宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生。
❖ 工业社会首次大规模应用程序控制的机器不是计 算机，而是纺织行业中的提花编织机，然而，它 对计算机程序设计的思想产生过巨大的影响力。
12
12
法国机械师 约瑟夫•杰卡德（Joseph Jacquard）
13
13
（3）差分机
❖ 差分机 ❖ 1822年，英国剑桥大学著名数
学家查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage：1792—1871年) 研 制成功第一台差分机。
❖主要特点
✓ 用晶体管代替了电子管。 ✓ 采用磁芯存储器作主存，采用磁盘与磁带作辅存。 ✓ 出现了汇编语言和高级语言；出现了监控程序。 ✓ 作为现代计算机体系结构的许多新技术相继出现，如寄存
器，浮点数据表示，间接寻址，中断，I/O处理机等。
29
2.2 第二代计算机(1959-1964)
❖代表机型
✓IBM7090、IBM7094、CDC7600等。
✓ 运算速度为每秒5000次加法。 ✓ 耗电量惊人，功率为l50千瓦，常常因为电子管烧坏而需要停机检修。 ✓ 存储容量小，至多只能存20个字长为l0位的十进制数。 ✓ 与后来的存储程序型的计算机不同，它的程序是外插型的，使用很不方
便。
22
1.4 电子计算机
23
1.4 电子计算机
24
ENIAC特点： ①采用电子线路来执行算术运算、逻辑运算 和存储信息；速度快； ②存储容量太小； ③执行程序前要进行复杂的线路连接；
（1）计算尺
8
⑵计算器
谢克哈特Schichard（德国数学家）
“计算钟”——第一台机械式计算设备
9
⑵计算器
加法器
➢ 法国科学家布莱斯•帕斯卡 (Blaise Pascal：1623-1662 年)是被公认为是制造出机械 计算机的第一人 ；
➢ 1642年，帕斯卡发明了齿轮式 能实现加减法运算的计算器， 这种机器能够做6位加法和减 法，是人类历史上的第一台机 械计算机。
✓ 可用于计算数的平方、立方、对 数和三角函数；
✓ 能进行8位数运算，计算精度达6 位小数；
14
差分机的创新之处： ❖ 有三组字轮作为寄存器来存放计算中涉及的数据； ❖ 可以按预先安排好的计算步骤进行一连串的计算，
可以看作是“程序自动控制”思想的萌芽；
15
15
（4）分析机
❖分析机 ❖1833年，巴贝奇设计出了分析机模型，这
✓ ENIAC：是电子数值积分和计算机（The Electronic Numerical Integrator and Computer）的编写。
21
1.4 电子计算机
❖ENIAC的基本情况
✓ 36岁的莫奇利提出总体设计， 24岁的埃克特负责工程技术问题， 年轻 的戈尔斯坦负责组织协调。
✓ 占地面积170平方米；用了大约18000只电子管，1500个继电器，70000 只电阻，l8000只电容；耗资近49万美元；重30吨。
17
1.3 机电计算机
❖ 1941年，德国工程师康拉德•祖斯(Konrad Zuse)研制成功全部 采用继电器的计算机Z-3 ，这是世界上第一台完全由程序控制 的机电式计算机。
第一位全部采用电器元件来制造计算机的德国工程师康拉德·祖斯
18
1.3 机电计算机
❖Mark-Ⅰ
✓ 电磁式计算机MarkⅠ，也叫“自动序列受控计算机”， 在计算机发展史上占据重要地位，是计算机“史前史” 里最后一台著名的计算机，发明者是美国哈佛大学艾肯 (H.Aiken)博士。
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1. 第一台电子数字计算机的诞生
❖1.1早期的计算工具 ❖1.2机械计算机 ❖1.3机电计算机 ❖1.4电子计算机
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1.1 早期的计算工具
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1.1 早期的计算工具
算筹
➢ 算筹又称为筹、策、算子等 ➢ 算筹在中国的起源很早 ➢ 中国著名科学家祖冲之
(429-500年)借助算筹作为 计算工具计算出圆周率。
祖冲之(429—500年)
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1.1 早期的计算工具
算盘
➢ 算盘也称珠算，是中国劳动人 民创造的一种计算工具
➢ 由古代“算筹”演变而来 ➢ 素有“中国计算机”之称
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1.2 机械计算机
计算尺、计算器、差分机、分析机
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（1）计算尺
纳皮尔JohnNapier( 英国数学家、神学家 ，对数的发明者)
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英国数学家奥垂德 （W.Oughtred）
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2 计算机的发展
❖第一代计算机（电子管计算机） ❖第二代计算机（晶体管计算机） ❖第三代计算机（大规模集成电路） ❖第四代计算机（超大规模集成电路）
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2.1 第一代计算机(1946-1958)
❖主要特点
✓ 用电子管代替机械齿轮和继电器作为基本元器件； ✓ 程序可以存储，使用水银延迟线、静电存储管、磁鼓、
磁芯等作为存储器。 ✓ 用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备； ✓ 采用二进制形式，程序设计语言为机器语言。 ✓ 运算速度一般为每秒几千次至几万次。
Biblioteka Baidu27
2.1 第一代计算机(1946-1958)
❖代表机型
✓ENIAC、IBM公司的IBM 700系列。
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2.2 第二代计算机(1959-1964)
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⑵计算器
乘法器
➢ 德国著名数学家和思想家戈特 弗里德•威廉•莱布尼茨(16461716年)将帕斯卡的“加法器” 扩大为乘除运算；
➢ 创立微积分； ➢ 1700年左右，莱布尼茨从中国
“易图”(八卦)里受到启发， 悟出了二进制数之真谛。
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❖ 无论是谢克哈特、帕斯卡，还是莱布尼茨，他们 发明的机器都缺乏程序控制的功能。
个模型包括了现代计算机所具有的5个基 本组成部分。
✓齿轮式的存储装置“仓库” ✓资料处理装置“工厂” ✓控制装置 ✓输入装置 ✓输出装置
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1.3 机电计算机
❖制表机
❖ 1886年，美国统计学家 赫尔曼•霍勒瑞斯 (Herman Hollerith： 1860-1929)，用穿孔卡 存储数据、用电磁继电 器代替一部分机械元件， 制成了第一台机电穿孔 卡系统——制表机。
✓ 1944年，机电计算机Mark-Ⅰ投入运行，长15.5米，高 2.4米，由75万个零部件组成，加法0.3秒，乘法6秒。
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1.4 电子计算机
❖ 电子管的发明
美国工程师 德·福雷斯特 发明真空三极管
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20
1.4 电子计算机
❖ENIAC
✓ 1946年2月15日 ，世界上第一台电子数字计算机在美国 宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生。
❖ 工业社会首次大规模应用程序控制的机器不是计 算机，而是纺织行业中的提花编织机，然而，它 对计算机程序设计的思想产生过巨大的影响力。
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法国机械师 约瑟夫•杰卡德（Joseph Jacquard）
13
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（3）差分机
❖ 差分机 ❖ 1822年，英国剑桥大学著名数
学家查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage：1792—1871年) 研 制成功第一台差分机。
❖主要特点
✓ 用晶体管代替了电子管。 ✓ 采用磁芯存储器作主存，采用磁盘与磁带作辅存。 ✓ 出现了汇编语言和高级语言；出现了监控程序。 ✓ 作为现代计算机体系结构的许多新技术相继出现，如寄存
器，浮点数据表示，间接寻址，中断，I/O处理机等。
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2.2 第二代计算机(1959-1964)
❖代表机型
✓IBM7090、IBM7094、CDC7600等。
✓ 运算速度为每秒5000次加法。 ✓ 耗电量惊人，功率为l50千瓦，常常因为电子管烧坏而需要停机检修。 ✓ 存储容量小，至多只能存20个字长为l0位的十进制数。 ✓ 与后来的存储程序型的计算机不同，它的程序是外插型的，使用很不方
便。
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1.4 电子计算机
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1.4 电子计算机
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ENIAC特点： ①采用电子线路来执行算术运算、逻辑运算 和存储信息；速度快； ②存储容量太小； ③执行程序前要进行复杂的线路连接；
（1）计算尺
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⑵计算器
谢克哈特Schichard（德国数学家）
“计算钟”——第一台机械式计算设备
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⑵计算器
加法器
➢ 法国科学家布莱斯•帕斯卡 (Blaise Pascal：1623-1662 年)是被公认为是制造出机械 计算机的第一人 ；
➢ 1642年，帕斯卡发明了齿轮式 能实现加减法运算的计算器， 这种机器能够做6位加法和减 法，是人类历史上的第一台机 械计算机。
✓ 可用于计算数的平方、立方、对 数和三角函数；
✓ 能进行8位数运算，计算精度达6 位小数；
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差分机的创新之处： ❖ 有三组字轮作为寄存器来存放计算中涉及的数据； ❖ 可以按预先安排好的计算步骤进行一连串的计算，
可以看作是“程序自动控制”思想的萌芽；
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15
（4）分析机
❖分析机 ❖1833年，巴贝奇设计出了分析机模型，这
✓ ENIAC：是电子数值积分和计算机（The Electronic Numerical Integrator and Computer）的编写。
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1.4 电子计算机
❖ENIAC的基本情况
✓ 36岁的莫奇利提出总体设计， 24岁的埃克特负责工程技术问题， 年轻 的戈尔斯坦负责组织协调。
✓ 占地面积170平方米；用了大约18000只电子管，1500个继电器，70000 只电阻，l8000只电容；耗资近49万美元；重30吨。
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1.3 机电计算机
❖ 1941年，德国工程师康拉德•祖斯(Konrad Zuse)研制成功全部 采用继电器的计算机Z-3 ，这是世界上第一台完全由程序控制 的机电式计算机。
第一位全部采用电器元件来制造计算机的德国工程师康拉德·祖斯
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1.3 机电计算机
❖Mark-Ⅰ
✓ 电磁式计算机MarkⅠ，也叫“自动序列受控计算机”， 在计算机发展史上占据重要地位，是计算机“史前史” 里最后一台著名的计算机，发明者是美国哈佛大学艾肯 (H.Aiken)博士。