计算机发展简史-PPT课件
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二进制原理的应用
德国数学家莱布尼茨在17世纪提出二进制原 理,为电子计算机的运算方式提供了理论支 持
电子计算机的雏形
20世纪30年代,美国科学家阿塔纳索夫和贝 瑞计算机,使用了电子管和二进制原理,实 现了基本的运算功能。
真空管计算机
真空管的应用
真空管计算机的局限性
20世纪40年代,真空管在计算机中得 到广泛应用,提高了计算机的运算速 度和可靠性
。
操作系统与软件产业崛起
MS-DOS与PC-DOS
微软和IBM分别推出MS-DOS和PC-DOS操作系统,成为早期个人电脑的标配。
图形用户界面的普及
Apple的Mac OS和微软的Windows操作系统推动图形用户界面的普及,提高用户体验。
软件产业的崛起
随着个人电脑的普及,软件产业迅速崛起,包括办公软件、游戏、教育软件等各个领域。
在密码学、化学模拟、优化问题等领域具有广泛应用前景,有望 解决传统计算机难以解决的问题。
生物计算和光计算的探索方向
生物计算原理及优势
借鉴生物大脑处理信息的方式,实现更高效、更智能的计算。
光计算原理及优势
利用光的并行性、高速传输和低功耗等特点,提升计算机性能。
探索方向
研发生物计算和光计算的关键技术,如生物芯片、光逻辑门等,推 动计算机硬件的创新发展。
输入输出设备的多样化发展
1
显示设备的进步
从阴极射线管(CRT)到液晶显示(LCD )、有机发光显示(OLED)等技术的转 变,显示设备在分辨率、色彩表现和轻 薄化方面取得了显著进步。
2
输入设备的创新
鼠标、键盘等传统输入设备不断改良, 同时触摸屏、语音识别、手势控制等新 型输入方式也逐渐普及,提高了人机交 互的便捷性和自然性。
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早期计算机的特点与局限性
特点 采用真空管作为逻辑元件
存储容量小,运算速度较慢
早期计算机的特点与局限性
• 采用机器语言编程,难以掌握和使用
早期计算机的特点与局限性
01
局限性
02
03
04
体积庞大,功耗高,可靠性差
价格昂贵,仅用于军事和科研 领域
缺乏系统软件和应用软件支持
02
计算机硬件技术的演进
真空管时代
晶体管计算机成为第二代计算机,为 计算机的商业化应用奠定了基础。
集成电路时代
集成电路的出现将多个晶体管、 电阻、电容等元件集成在一块硅 片上,进一步缩小了计算机体积
,提高了性能。
集成电路计算机成为第三代计算 机,广泛应用于各个领域。
代表作品:Intel 4004(1971年 推出,世界上第一款微处理器)
高级语言的特点
易于理解、编写和维护,具有更强的表达能力和抽象能力。
高级语言的发展历程
从结构化编程到面向对象编程,再到函数式编程等,不断推动着 软件技术的发展。
操作系统的发展历程
早期操作系统
01
批处理操作系统和分时操作系统,实现了基本的资源管理和任
务调度功能。
现代操作系统
02
以Unix和Windows为代表,提供了丰富的系统调用和图形用户
界面,支持多任务、多用户和网络功能等。
操作系统的未来发展趋势
03
云计算、物联网和人工智能等新兴技术将推动操作系统向更加
智能化、分布式和自适应的方向发展。
软件工程方法的提出与应用
01
软件危机的出现
随着软件规模的扩大和复杂度的增加,软件开发过程中出现了质量难以
保证、开发效率低下等问题。
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02
03
定了基础。
推动了计算机应用的普及, 使计算机从实验室走向社会
各个领域。
04
05
为后来的集成电路计算机和 微处理器的发展奠定了基础
。
04
第三代计算机:集成 电路时代
集成电路计算机原理及特点
01
02
03
04
集成电路原理
将晶体管、电阻、电容等电子 元件及布线集成于一块半导体 基片上,实现复杂逻辑功能。
17世纪机械计算机
02
由齿轮和杠杆组成,可进行基本的数学运算。
代表作品
03
帕斯卡的加法机、莱布尼茨的乘法机等。
电子计算机雏形
电磁学理论的建立
为电子计算机的发展奠定了基础 。
电子元件的发明
真空管、晶体管等电子元件的发明 ,为电子计算机的诞生创造了条件 。
代表作品
阿塔纳索夫的ABC计算机、艾肯的 Mark I计算机等。
DEC PDP-8
采用8位字长的集成电路 计算机,体积小、价格低 ,广泛应用于科研、教育 等领域。
Intel 4004
世界上第一款商用微处理 器,集成了2300个晶体管 ,主频为740kHz。
应用领域及影响
科研领域
集成电路计算机促进了计算机科 学、工程学等领域的发展,推动
了人类科技进步。
工业领域
集成电路计算机在自动化生产、 过程控制等方面发挥了重要作用
每秒5000次加法或400次乘法
占地面积
约170平方米
功耗
约150千瓦
重量
约30吨
应用领域及影响
应用领域:主要用于军事 和科学计算,如弹道计算 、天气预报等。
开创了计算机时代,奠定 了计算机发展的基础。
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真空管计算机
1 2 3
真空管的应用 20世纪40年代,真空管作为电子开关元件被广 泛应用于计算机中,取代了早期的机械开关。
第一台真空管计算机 1946年,美国宾夕法尼亚大学研制出第一台真 空管计算机ENIAC,用于弹道计算,标志着电子 计算机时代的到来。
真空管计算机的发展 20世纪50年代,真空管计算机逐渐发展成熟, 运算速度和存储容量不断提高,应用领域也不断 扩展。
高级语言编程应用
FORTRAN、ALGOL等高级编程语言出现 提高了编程效率和程序可读性
促进了计算机在科学研究、工程设计等领域的应用
04
CATALOGUE
第三代电子计算机(1960s1970s)
大规模集成电路技术成熟
01
集成电路技术的飞速发展
在1960年代,集成电路技术开始逐渐成熟,使得电子计算机得以进一
摩尔定律的验证 在一个芯片上集成的晶体管数量每18个月翻一倍,验证了 摩尔定律的正确性,也推动了计算机硬件行业的飞速发展。
个人电脑普及和多样化
个人电脑的出现
Apple I和IBM PC等个人电脑的 出现,打破了计算机只是大型企 业或政府机构才能拥有的局面,
个人电脑开始进入家庭。
操作系统的发展
MS-DOS、Windows、Mac OS 等操作系统的出现和完善,使得计 算机更加易用和普及,也促进了软 件行业的发展。
存储程序概念提
存储程序概念的提出
01
1945年,匈牙利数学家冯·诺依曼提出了“存储程序”概念,为
计算机的发展奠定了基础。
存储程序的意义
02
将程序和数据存储在计算机内部,实现了程序的可重复使用和
数据的共享,提高了计算机的效率和灵活性。
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人工智能的发展和应用可能带来一系列伦理问题,如智能武器的使 用、人类就业受影响等,需要加强相关研究和探讨。
THANKS
感谢观看
随着个人电脑的普及,键盘和鼠标成为主 要的输入设备,显示器也逐渐多样化。
触摸屏时代
语音和手势识别时代
触摸屏技术的出现使得输入设备更加直观 和便捷,广泛应用于手机、平板电脑等设 备。
随着人工智能技术的发展,语音和手势识 别逐渐成为新的输入方式,提高了人机交 互的便捷性和自然性。
03
计算机软件的发展
编程语言的演变
图形图像处理软件
如Adobe Photoshop、GIMP等,可以对图像进行编辑 、合成、特效处理等操作,广泛应用于广告、影视、艺术 等领域。
大数据和人工智能软件
如Hadoop、TensorFlow等,可以处理海量数据和进行 深度学习等复杂计算,推动了大数据和人工智能技术的发 展。
04
计算机网络的兴起与发展
互联网的起源
ARPANET是互联网的前身,由美国国 防部高级研究计划局(ARPA)于 1969年创建。
互联网的发展
互联网的应用
电子邮件、万维网(WWW)、远程 登录(Telnet)、文件传输(FTP) 等,改变了人们的生活方式和工作方 式。
从学术科研网络逐渐演变为商业和民 用网络,实现了全球范围内的信息交 换和资源共享。
查尔斯·巴贝奇设计了分析 机,具有存储和编程功能 ,被视为现代计算机的雏 形。
20世纪初
机械计算器进一步发展, 如Curtiss-Wright的CW1型计算机,用于飞行器 的弹道计算。
电子计算机的诞生
1940年代
01
电子计算机诞生,如ENIAC(Electronic Numerical
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生物计算和光计算是新兴的计算技术,具有巨大的发展潜力,未来有 望与传统计算技术相互补充,共同推动计算技术的进步。
边缘计算和云计算
随着物联网、5G等技术的普及,边缘计算和云计算将成为主流计算模 式,提高数据处理和传输效率。
感谢您的观看
THANKS
1990年代
Windows操作系统普及,个人 电脑进入家庭。
2000年代至今
笔记本电脑、平板电脑等便携 式设备逐渐流行。
互联网兴起对社会影响
信息传播革命
互联网使得信息传播速度加快, 范围扩大。
社交方式变革
社交媒体的出现改变了人们的社 交新的平 台,电子商务逐渐兴起。
ENIAC的特点
采用真空管作为电子元件, 体积庞大、功耗高
ENIAC的意义
标志着电子计算机时代的 到来,奠定了计算机发展 的基础
02
真空管与晶体管时代
真空管计算机特点及应用
体积庞大且耗能高
军事和科研领域应用
真空管计算机由大量的真空管组成, 导致计算机体积庞大,同时真空管的 高能耗也使得计算机运行成本高昂。
远程教育与在线学习
互联网使得教育资源更加普及, 远程教育和在线学习成为可能。
第四代计算机智能化趋势
人工智能的发展
计算机能够模拟人类智能,进行语音识别、 图像识别等任务。
自然语言处理
计算机能够理解人类语言,进行自然语言处 理任务。
机器学习技术的应用
计算机能够通过学习数据自动改进算法,提 高性能。
智能硬件与物联网
生物计算和光计算前景展望
生物计算
利用生物分子进行计算,如DNA 计算和蛋白质计算
光计算
利用光的物理性质进行计算,如光 子晶体和光量子计算
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机械计算机的诞生17世纪19世纪20世纪初1930年代1940年代030201电子计算机的雏形010204早期计算机的特点与局限体积庞大、功耗高、速度慢。
使用机器语言或汇编语言编程,编程效率低下。
存储容量有限,输入输出设备简陋。
可靠性差,维护成本高。
03真空管计算机的原理与结构真空管作为电子开关真空管利用电子在真空中的运动实现开关功能,从而控制电流的通断。
二进制运算真空管计算机采用二进制数制进行运算,通过逻辑电路实现基本的算术和逻辑操作。
庞大而复杂的结构真空管计算机由大量的真空管、电阻、电容等电子元件组成,体积庞大且结构复杂。
代表性机器:ENIAC与UNIVACENIAC(电子数值积分计算机)ENIAC是世界上第一台通用电子计算机,于1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生。
它使用了17468个真空管,占地170平方米,重达30吨,每秒可进行5000次加法运算。
UNIVAC(通用自动计算机)UNIVAC是第一台商用电子计算机,由美国雷明顿兰德公司推出。
它采用了更为先进的电路设计,提高了运算速度和可靠性,被广泛应用于军事、科研和商业领域。
军事应用商业应用对后世计算机发展的影响科学研究真空管计算机的应用与影响晶体管计算机的原理与结构晶体管原理计算机结构采用晶体管逻辑电路,实现了计算机的运算器、控制器、存储器等主要部件,提高了计算机的可靠性和性能。
代表性机器IBM 7090CDC 6600晶体管计算机的应用与影响应用领域对后世影响集成电路计算机的原理与结构集成电路技术微处理器出现计算机体系结构代表性机器Apple IIntel 4004由史蒂夫·沃兹尼亚克设计,采用Intel 8080微处理器,是第一台个人电脑的雏形。
机器特点集成电路计算机的应用与影响应用领域对社会的影响对计算机产业的影响大规模集成电路计算机的原理与结构大规模集成电路技术01计算机体系结构02指令系统03代表性机器IBM PCMacintosh互联网革命随着计算机网络技术的发展,大规模集成电路计算机成为互联网的基础设施,推动了互联网革命的爆发。
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03局限性功能单一,运算速度慢,精度有限。
0117世纪机械计算器出现由齿轮、杠杆等机械部件组成,可进行基本的数学运算。
02代表作品帕斯卡的加法器、莱布尼茨的乘法器等。
机械计算器的诞生03真空管、晶体管等电子元件的发明为电子计算机的出现奠定了基础。
20世纪初电子技术的发展1946年,美国宾夕法尼亚大学研制成功ENIAC (电子数值积分计算机),标志着电子计算机的正式诞生。
第一台电子计算机的诞生采用真空管作为逻辑元件,运算速度快,但体积庞大、功耗高、可靠性差。
ENIAC 的特点电子计算机的雏形导致计算机体积庞大、功耗高、可靠性差。
采用真空管或晶体管等分立元件受限于当时的技术水平,计算机的运算速度较慢,无法满足大规模数据处理的需求。
运算速度较慢早期计算机采用机器语言或汇编语言编程,编程效率低下,易出错。
编程方式繁琐早期计算机主要应用于科学计算、军事等领域,尚未普及到社会各个领域。
应用范围有限早期计算机的特点与局限电子管计算机的原理与结构电子管计算机的原理利用电子管作为开关元件,通过控制电子的流动来实现逻辑运算。
电子管计算机的结构主要包括输入设备、输出设备、运算器、控制器和存储器等五个部分。
其中,运算器和控制器是计算机的核心部件,负责执行各种算术和逻辑运算,以及控制计算机各部件的工作。
0102世界上第一台电子计算机,于1946年在美国诞生,主要用于计算弹道轨迹。
第一台商用计算机,于1951年推出,被广泛应用于商业、政府和军事领域。
ENIAC UNIVAC第一代计算机的代表作品电子管计算机的应用与影响应用领域电子管计算机在军事、科研、工程等领域得到了广泛应用,如天气预报、核能研究、火箭设计等。
对后世的影响电子管计算机的诞生标志着人类进入了电子计算机时代,为后来的计算机发展奠定了基础。
同时,电子管计算机的应用也推动了相关领域的发展,如计算机科学、软件工程等。
1 2 3晶体管是一种半导体器件,通过控制电流的通断来实现开关功能,具有体积小、重量轻、功耗低等优点。
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01
02
03
04
军事领域
用于密码破译、弹道计算、军 事指挥等。
科学研究
用于数学计算、物理模拟、工 程设计等。
商业领域
用于数据处理、财务管理、市 场分析等。
教育领域
用于辅助教学、科研计算、学 生实践等。
02 电子管时代:奠定基础
CHAPTER
电子管原理及应用
电子管工作原理
电子管是一种在气密性封闭容器中产生电流传导,利用电场对真空中的电子流 的作用以获得信号放大或振荡的电子器件。
计算机产业对环境的影响
能源消耗、电子垃圾等问题日益严重。
绿色计算与可持续发展
研究低能耗、环保的计算机技术和产品。
未来挑战与解决方案
提高能源利用效率、推广循环经济等举措。
法律法规和伦理道德挑战
数据安全与隐私保护
加强数据安全立法,保护个人隐私不受侵犯。
人工智能的伦理问题
探讨AI技术发展带来的伦理道德问题,如自主决策、责任归属等。
科技发展
电子学、数学、逻辑学等 多学科交叉发展,为计算 机诞生奠定基础。
社会进步
信息处理和传递需求日益 增长,推动计算机技术发 展。
早期计算机类型及特点
电子管计算机
采用电子管作为基本元件,体积庞大、功耗高、运算速度有限。
晶体管计算机
晶体管替代电子管,体积缩小、功耗降低、运算速度提升。
集成电路计算机
商业和政府领域应用
在商业领域,晶体管计算机被广泛应用于数据处理、财务管理、库存管理等方面 ,大大提高了工作效率。
在政府领域,晶体管计算机被用于军事、航天、气象等领域的数据分析和模拟计 算,为国家安全和科技发展做出了重要贡献。
04 集成电路时代:微型化革命
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关注P2P- 回顾计算机的发展史
• 最早关注P2P是因为Groove,这个新的基于
P2P的协作工具。当时看了Groove以及相关 介绍以后,特别是Ray Ozzie的介绍后,相 当吃惊。于是给公司里的讨论组发了一封 信:建议大家试一下并保持关注,Groove 有可能会是微软的一个潜在的竞争。当然 这个预言没有变成现实,一年多以后, Groove被微软收购,Ray Ozzie一起进入微 软。
苹果电脑的传奇发展史
1987年,苹果发布其Mac II,功能强大的家用计算机,
月销售达到5万台。苹果又过了几年好日子。
1991年苹果电脑的操作系统是Mac OS,但其与流行的兼
容机软硬件不兼容。这大大束缚了它的发展,让它吃尽了苦
头,微软的操作系统很快占领了广大的市场。
1994年苹果发布其家用机PowerMac。第一台基于IBM和
• 1911年,荷兰物理学家
Kamerlingh Onnes 在 Leiden Unversity 发现超导电。
计算机的发展
1977年,苹果--II型微电脑诞生。 1978年,超大规模集成电路开始应用。 1979年,夏普公司宣布制成第一台手提式微 电脑。 1982年,微电脑开始普及,大量进入学校和 家庭。 1984年,日本计算机产业着手研制“第五代计 算机"---具有人工智能的计算机。
关注P2P- 回顾计算机的发展史
• 看P2P, 就好像在看一个计算机的发展史:很多年
以前,统治世界的是大型机,提倡的是中心化的 应用,所有应用都是在主机完成,于是有分时操 作系统的产生,于是有了IBM创始人老沃森的断 言:全球对于个人电脑的需求量不会超过5台!我 们现在都知道,这是一个可笑的预言。大型机的 主导不是必然的,当时有这样的情况,只是因为
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TRADIC计算机的研制成功标志 着晶体管计算机时代的到来。
晶体管计算机的特点与局限
特点 体积小、重量轻、功耗低。
运算速度快、可靠性高。
晶体管计算机的特点与局限
• 采用模块化设计,易于维护和升级。
晶体管计算机的特点与局限
01
局限
02
03
04
晶体管计算机的价格昂贵,只 有少数大型公司和政府机构才
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目
CONTENCT
录
• 计算机的起源与早期发展 • 第一代电子计算机:晶体管时代 • 第二代电子计算机:集成电路时代 • 第三代电子计算机:微处理器时代 • 第四代电子计算机:超大规模集成
电路时代 • 计算机发展史上的里程碑事件与人
物
01
计算机的起源与早期发展
机械计算机时代
当代计算机的发展趋势与挑战
微型化、便携化
随着移动设备的普及,计算机正朝着微型化、便携化的方向发展 。
智能化、网络化
人工智能、大数据等技术的融合应用,推动计算机向智能化、网 络化方向发展。
当代计算机的发展趋势与挑战
• 高性能、高效率:计算机硬件性能的不断提升,使得计算机能够处理更加复杂、庞大的数据任务。
MS-DOS和IBM PC,奠定了个人电脑的产业标准。
02
惠普与康柏的合并
2002年,惠普与康柏合并,成为全球最大的计算机制造商之一,加强
了市场竞争力和产品线。
03
联想收购IBM PC业务
2005年,联想收购IBM的PC业务,成为全球第三大PC制造商,加速了
国际化进程和品牌提升。
THANK YOU
当代计算机的发展趋势与挑战
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第三代计算机采用集成电路作为基本逻辑元件,与前两代相 比,体积进一步减小、功耗进一步降低、可靠性进一步提高 。这一代计算机的应用更加广泛,开始应用于商业、教育和 家庭等领域。
第四代大规模集成电路计算机(1972-至今)
总结词
性能更高、体积更小、功耗更低、应用更加 广泛和深入
详细描述
第四代计算机采用大规模集成电路作为基本 逻辑元件,性能更高、体积更小、功耗更低 。这一代计算机的应用更加广泛和深入,涉 及到各个领域,如科学计算、数据处理、工 业控制、商业应用等。随着技术的发展,计 算机的性能不断提高,应用范围也不断扩大
,成为现代社会不可或缺的重要工具。
03
CATALOGUE
计算机的应用领域
科学计算
总结词
科学计算是计算机应用的重要领域之 一,涉及数学、物理、工程等多个学 科。
详细描述
计算机强大的计算能力和存储能力使 得科学家能够进行大规模、高精度的 数值模拟和数据分析,从而解决复杂 的问题,如天气预报、地震预测、航 天器轨道计算等。
计算机在自动控制领域的应用,提高了生产效率和产品质量,降低了能耗和环境污染。
人工智能
总结词
人工智能是计算机科学的一个重要分支,旨 在研究和应用人类的智能。
详细描述
人工智能的应用包括机器学习、自然语言处 理、计算机视觉等,为人类带来了许多便利 和创新,如智能家居、智能客服、自动驾驶 等。
多媒体应用
总结词
多媒体应用是指利用计算机技术对文本、图像、音频、视频等多种媒体进行综合处理和 应用。
详细描述
多媒体应用在教育、娱乐、广告等领域广泛应用,如数字电影、虚拟现实、数字音乐等 ,丰富了人们的视听体验和生活方式。
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近年来,随着深度学习技术的突破,人工 智能在语音、图像、自然语言处理等领域 取得显著进展,进入感知智能阶段。
机器学习与深度学习
机器学习
通过训练数据,让机器自动学习并改进算法,提高预测和分类准 确率。
深度学习
基于神经网络的机器学习方法,通过构建深度神经网络,模拟人脑 的神经元连接方式,实现更高级别的认知功能。
人工智能在教育领域的 应用包括智能教学、个 性化学习、智能评估等。
05 电脑的未来展望
量子计算的发展
量子计算
利用量子力学原理进行信息处理 的新型计算模式,具有超强的并 行计算能力和处理复杂问题的潜
力。
量子计算机的应用
在密码学、大数据优化、化学模拟 等领域具有巨大应用前景,有望引 领新一轮科技革命。
人机融合技术正处于快速发展阶段,已取得一定 成果,但仍需解决技术、伦理和社会接受度等方 面的问题。
THANKS FOR WATCHING
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万维网的出现
万维网的诞生
万维网(World Wide Web)的发明者是英国科学家蒂姆·伯纳斯·李(Tim Berners-Lee),他于1989年提出了万维网的 构想。
超文本标记语言(HTML)
为了使不同电脑之间能够方便地共享和交换信息,伯纳斯·李创建了一种名为HTML的标记语言,用于创建和呈现网页 内容。
好者和专业领域。
硬件特点
初代个人电脑通常采用8位微处 理器,内存容量较小,没有显示 屏和键盘,需要外接电视或电传
打字机作为显示和输入设备。
影响
初代个人电脑的出现开启了个人 电脑时代,为后来的电脑发展奠
定了基础。
个人电脑的普及
普及原因
随着技术的进步和成本的降低, 个人电脑逐渐进入家庭和企业, 成为重要的计算工具。政府、企 业和教育机构也大力推广个人电 脑的应用。
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and Calculator), 电子数字积
分计算机), 目的是用来计算
炮弹弹道。
埃尼阿克
“埃尼阿克”长30.48米,宽1 米,占地面积170平方米,30 个 操 作 台 , 约 相 当 于 10 件 普 通 房 间 的 大 小 , 重 达 30 吨 , 耗电量150千瓦,造价48万美 元。它使用18000个电子管, 70000个 电阻, 10000 个电容 , 1500个继电器 , 6000多个开 关 , 每 秒 执 行 5000 次 加 法 或 400次乘法,是继电器计算机 的 1000 倍 、 手 工 计 算 的 20 万 倍。
阿 兰 · 麦 席 森 · 图 灵 Alan Mathison Turing ,6 月 23 日 生 于 英国伦敦.是英国著名的数学家和 逻辑学家,被称为计算机科学之父、 人工智能之父,是计算机逻辑的奠 基者,提出了“图灵机”和“图灵 测试”等重要概念.人们为纪念其 在计算机领域的卓越贡献而设立 “图灵奖”.
1.2 计算机的分类
按照性能分类 巨型计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机工作站
小型计算机
Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit sed do eiusmod
小型计算机规模比大型机小,但 仍可支持十几个用户同时使用, 价格便宜,适用于中小型企事业 单 位 。 如 DEC 公 司 生 产 的 VAX 系 列,IBM公司生产的AS/400系列。
1.2 计算机的分类
按照性能分类 巨型计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机工作站
工作站
Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit sed do eiusmod
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在一个时钟周期内同时执行多 条指令,提高了处理器的并行
处理能力。
操作系统发展历程及特点
早期操作系统
以批处理为主,用户无法直接干预计算机的 运行。
实时操作系统
能够及时响应外部事件并对其进行处理,适 用于工业控制、航空航天等领域。
分时操作系统
允许多个用户同时使用计算机,每个用户都 有自己的终端和会话。
结构化分析方法
通过数据流图和数据字典等工具 对系统进行详细分析,为后续编 程提供清晰的需求说明。
面向对象编程概念及实践应用
01
面向对象编程概念
以对象为基础,利用类和继承等机制构建程序,提高代码重用性和可维
护性。
02
类与对象
类是对象的模板,定义了一类对象的共同属性和方法;对象是类的实例
,具有类所描述的属性和行为。
互联网架构
由多个不同网络互联而成的全球性网络,基于TCP/IP协议族。
TCP/IP协议族和OSI参考模型解读
TCP/IP协议族
包括TCP(传输控制协议)和IP(网 际协议),以及其他相关协议,用于 实现互联网上的数据传输和通信。
OSI参考模型
开放系统互联参考模型,包括物理层 、数据链路层、网络层、传输层、会 话层、表示层和应用层七个层次,用 于描述网络通信过程中的功能和协议 。
起源
20世纪70年代初,集成电路技术 开始应用于计算机领域。
代表作品
Intel的4004微处理器(1971年发 布,标志着微型计算机时代的到来 )。
优势
集成电路计算机具有更高的集成度 、更低的功耗和更高的性能。同时 ,微型计算机的出现使得计算机的 应用范围更加广泛。
02 计算机体系结构与操作系统演变
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03
的稳定性和可靠性。
生物计算
生物计算利用生物分子和微生物 等进行信息存储和运算,具有高 度并行性、自适应性和低能耗等
特点。
生物计算机能够模拟生物系统的 复杂行为,在药物研发、生物信 息学和环境监测等领域具有广泛
的应用前景。
生物计算技术需要解决生物分子 的可控性和生物计算机的可靠性 问题,以及实现生物计算机与现
教育改革
计算机技术改变了教育方式,提供了 丰富的教育资源和在线学习平台。
计算机发展的挑战与机遇
挑战
随着计算机技术的快速发展,网络安全 、数据隐私、人工智能的道德和伦理问
题等挑战日益突出。
跨学科融合
计算机技术与其他学科的交叉融合, 催生了新的研究领域和应用方向。 Nhomakorabea机遇
计算机技术为各行各业提供了创新发 展的机会,推动了产业升级和经济转 型。
面。
05
第四代计算机
分布式系统和计算机网络
分布式系统
第四代计算机采用了分布式系统技术,将多个独立的计算机系统通过网络相互连接,实现资源共享和 协同工作。这种系统可以提高计算机的可靠性和可扩展性,同时降低管理和维护成本。
计算机网络
第四代计算机的发展离不开计算机网络技术的支持。计算机网络是指将地理位置不同的多个计算机系 统相互连接,以实现数据传输、资源共享和协同工作。计算机网络技术的发展为现代社会的信息化和 数字化提供了基础。
目前量子计算技术还处于发展初期,需要解决量子比特的稳定性、可控性和扩展性 等问题。
光子计算
01
光子计算利用光子进行信息传输和计算,具有高速、低能耗和 并行处理等优点。
02
光子计算机能够实现大规模的信息处理和传输,尤其在通信和
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神经网络计算机
用数据单元模拟人脑的神经元,并利用神经元结点的分布式存储和相互 关联来模拟人脑活动
1.2 计算机的分类
按照性能分类 巨型计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机工作站
巨型计算机
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电脑“埃尼阿克”ENIAC在美国
宾夕法尼亚大学诞生。
第二次世界大战期间,美国
军方要求宾州大学莫奇利
(Mauchly)博士和他的学生埃
克特(Eckert) 设计以真空管取
代继电器的“电子化”电脑--
ENIAC (1946)计算机
ENIAC“埃尼阿克” (Electronic Numerical Integrator
大型计算机
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大型计算机也有很高的运算速度和 很大的存储量,并允许相当多的用 户同时使用。但它在量级和价格上 不及巨型计算机。大型计算机通常 像一个家族一样形成系列,如 IBM4300系列、IBM9000系列。常用 于大型企业、商业管理或者大型数 据库管理系统中,也可以用作大型 计算机网络中的主机。
阿 兰 · 麦 席 森 · 图 灵 Alan Mathison Turing ,6 月 23 日 生 于 英国伦敦.是英国著名的数学家和 逻辑学家,被称为计算机科学之父、 人工智能之父,是计算机逻辑的奠 基者,提出了“图灵机”和“图灵 测试”等重要概念.人们为纪念其 在计算机领域的卓越贡献而设立 “图灵奖”.
第一代:电子管计算机(46~57)
物理原件:电子管 内 存 延迟线或磁芯 外 存 纸带、卡片或磁带 工作速度 几千到一万次/秒 软 件 机器语言或汇编语言 应 用 科学计算 代表机型 ENIAC 特 点 体积庞大,运算速度低,成本高
第二代:晶体管计算机(58~64)
物理元件 晶体管 内 存 磁芯 外 存 磁带或磁盘 工作速度 几十万次/秒 软 件 高级算法语言 应 用 事务管理及工业控制 代表机型 IBM 7000 系列 优 点 体积小,寿命长,速度 快,能耗少,可 靠性高
第一章 计算机发展史
什么是计算机?
具备内部存储能力,能高速、自动的进行逻辑运算和算术运算的电子设备。
1.1 计算机发展历程
古代计算技术的发展
经考古研究表明:人类的计 算是从计数开始.最早的计 数工具从自身的双手开始到 学会用小树枝、小木棍、小 石子等工具进行计数。到了 我国的唐代,人们发明了算 盘,同时发明了一整套基于 算盘的引算口诀,算盘应该 是出现最早的较为成熟的计 算工具,所以也有观点认为 算盘可以看作是最早的计算 机,而珠算口诀则是最早的 算法。
IBM System /360
System/360是IBM在1964年4 月7日,推出的划时代的大 型电脑,这一系列是世界上 首个指令集可兼容计算机。
第四代:超大规模集成电路计算机
物理元件 (超)大规模集成电路 内 存 半导体存储器 外 存 磁盘和光盘 工作速度 几百万到几千万次/秒 软 件 操作系统和应用软件 应 用 以计算机网络为特征
1.2 计算机的分类
按照性能分类 巨型计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机工作站
工作站
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工作站与功能较强的高端微机差 别不是很明显。与微机相比,它 一般有较大的春初熔炼隔阂较高 的运算速度,而且配备大屏幕显 示器。工作站主要用于图像处理 和计算机辅助设计等领域。
1951年:UNIVAC-1 ——第一台商 用计算机系统诞生,设计者是 J.Presper Eckert和John Mauchly。 被美国人口普查部门用于人口普查, 标志着计算机进入了商业应用时代。
第三代:集成电路计算机(64~70)
物理元件 中小规模集成电路(硅) 内 存 半导体存储器 外 存 磁带或磁盘 工作速度 几十万到几百万次/秒 软 件 高级算法语言、操作系统 应 用 计算、管理及控制 代表机型 IBM System /360 优 点 体积更小、速度更快、能耗更小、寿命更长 发展特点 计算机设计出现了标准化、通用化、系列化的局面
IBM公司生产的AS/400系列
1.2 计算机的分类
按照性能分类 巨型计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机工作站
微型计算机
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微型计算机的特点是小巧灵活、 便宜。通常一次只能一个用户使 用,因而也成为个人计算机或pc 机。还有体积更小的微型机不断 增多,如台式机、笔记本电脑、 平板电脑、一体机、掌上电脑等。
生物计算机
生物计算机也称仿生计算机,主要原材料 是生物工程技术产生的蛋白质分子,并以 此作为生物芯片来替代半导体硅片,利用 有机化合物存储数据。
运算速度要比当今最新一代计算机快10万 倍,它具有很强的抗电磁干扰能力,并能 彻底消除电路间的干扰。能量消耗仅相当 于普通计算机的十亿分之一,且具有巨大 的存储能力。生物计算机具有生物体的一 些特点,如能发挥生物本身的调节机能, 自动修复芯片上发生的故障,还能模仿人 脑的机制等
3.混合计算机是取数字、模拟计算机之长,既能高速运算,又便于存 储信息。但这类计算机造价昂贵。现在人们所使用的大都属于数字计 算机。
按使用范围分类
按使用范围分为通用计算机和专用计算机
1.通用计算机是指各行业、各种工作环境都能使用的计算机,学校、 家庭、工厂、医院、公司等用户都能使用的就是通用计算机;平时我 们购买的品牌机、兼容机都是通用计算机。通用计算机不但能办公, 还能做图形设计、制作网页动画、上网查询资料等。
巨型机运算速度快、存储量大、 结构复杂、价格昂贵,主要用于 尖端科学研究领域。巨型机目前 在国内还不多,我国研制的“天 河二号”和星云计算机就属于巨 型机。一般用于解决诸如气象、 航天、能源、医药等剪短科学研 究和战略武器研制中的复杂计算。
深蓝是美国IBM(国际商用机器公司) 公司生产的一台超级国际象棋电脑, 重 1270 公 斤 , 有 32 个 大 脑 ( 微 处 理 器),每秒钟可以计算2亿步。“深 蓝”输入了一百多年来优秀棋手的对 局两百多万局。
电子计算机之父
阿 塔 纳 索 夫 - 贝 瑞 计 算 机 ( Atanasoff-Berry Computer,简称ABC)是法定的世界上第一台电子 计算机,是爱荷华州立大学的约翰·文森特·阿塔 纳索夫(John Vincent Atanasoff)和他的研究生 克利福特·贝瑞(Clifford Berry)在1937年设计, 不可编程,仅仅设计用于求解线性方程组,并在 1942年成功进行了测试。从ABC开始,人类的计算 从模拟向数字挺进。而“埃尼阿克(ENIAC)”标 志着计算机正式进入数字的时代。
约翰·阿塔那索夫(John Vincent Atanasoff)是保加利 亚移民的后裔,1903年10月4日生于美国纽约州哈 密尔顿,是保加利亚科学院外籍院士。曾获得计算
机先驱奖等。
计算机之父
约 翰 ·冯 ·诺 依 曼 ( John von Neumann,1903-1957),“现代电子 计算机之父”,美籍匈牙利人,物理 学家、数学家、发明家,“现代电子 计算机之父”即电脑(即EDVAC,它 是世界上第一台现代意义的通用计 算机)的发明者.
1671 年 莱 布 尼 茨 发 明 了 一 种 能做四则运算的手摇计算器, 外形好像一个长1米的大盒子。 17 世 纪 末 期 , 这 种 手 摇 计 算 器传入了中国,并由中国人 制 造 出 了 12 位 数 的 手 摇 计 算 器,独创出一种算筹式手摇 计算器。
第一台计算机的诞生
1946年2月14日,世界上第一台
光学计算机
光子计算机是一种由光信号进 行数字运算、逻辑操作、信息 存贮和处理的新型计算机。它 由激光器、光学反射镜、透镜、 滤波器等光学元件和设备构成, 靠激光束进入反射镜和透镜组 成的阵列进行信息处理,以光 子代替电子,光运算代替电运 算。
量子计算机
量 子 计 算 机 ( quantum computer)是一类遵循量子力 学规律进行高速数学和逻辑运 算、存储及处理量子信息的物 理装置。当某个装置处理和计 算的是量子信息,运行的是量 子算法时,它就是量子计算机。 量子计算机的概念源于对可逆 计算机的研究。研究可逆计算 机的目的是为了解决计算机中 的能耗问题。
EDVAC“离散变量自动电子计算机”
EDVAC 于 1949 年 8 月 交 付 给 弹 道 研 究 实 验 室 。 在 发 现 和 解 决 许 多 问 题 之 后 , 直 到 1951 年 EDVAC才开始运行,而且局限于基本功能。EDVAC是第一台现代意义的通用计算机。和之 前的世界上第一台电子计算机ENIAC不同,EDVAC首次使用二进制而不是十进制。整台计算 机共使用大约6000个电子管和大约12000个二极管,功率为56KW,占地面积45.5平方米, 重7850KG,使用时需要三十个技术人员同时操作。 它由五个基本部分组成:1)运算器CA(2)控制器CC(3)存储器M(4)输入装置I(5) 输出装置O.
1997年5月11日,国际象棋世界冠军 卡斯帕罗夫与IBM公司的国际象棋电 脑“深蓝”的六局对抗赛降下帷幕, 最终深蓝获胜!
国内外几款超级计算机
日本“京”计算机
IBM“Sequoia(红 杉)”超级计算机
IBM蓝色基因
“天河一号”超级计 算机
1.2 计算机的分类
按照性能分类 巨型计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机工作站