计算机的发展历程.ppt

第1页，共16页，星期日，2025年，2月5日第1台数字电子计算机1946年ENIAC计算机公布ENIAC（电子数字积分机与计算机）：研制单位：美国宾夕法尼亚大学用途：军事计算运算速度：5000次/秒体积价格：170平方米，30吨，140千瓦，40万美元第2页，共16页，星期日，2025年，2月5日?其逻辑元件采用电子管，存储器件为磁鼓，典型逻辑结构为定点运算；用低级语言编程，无操作系统。?代表人物：英国科学家艾兰·图灵和美籍匈牙利科学家冯·诺依曼。?冯·诺依曼计算机模型。2）存储器以二进制形式存储指令和数据；3）存储程序工作方式；4）五部件以运算器为中心进行组织。1）计算机由运算器、存储器、控制器和输入/输出五个部件组成；第3页，共16页，星期日，2025年，2月5日?冯·诺依曼计算机组成第4页，共16页，星期日，2025年，2月5日二、第二代计算机（50年代中后期到60年代中）?逻辑元件采用晶体管，其内存储器由磁芯构成，磁鼓与磁带成为外存储器。?逻辑结构实现了浮点运算，并提出了变址、中断、I/O处理等新概念。出现了多种高级语言及其编译程序。晶体管(1948)第5页，共16页，星期日，2025年，2月5日三、第三代计算机（60年代中到70年代中）?逻辑元件与存储器均由集成电路实现；?硬件上，微程序控制、高速缓存、虚拟存储器、流水线等先进计算机技术开始使用；?另一大特点是大型/巨型机与小型机同时发展。?出现操作系统，它具有资源调度、人/机通信和输入输出控制等功能；小规模集成电路中/小规模集成电路(1950’s)第6页，共16页，星期日，2025年，2月5日四、第四代计算机（70年代中期开始—）◆大规模（LSI）和超大规模（VLSI）集成电路及微处理器为这一代计算机的典型特征。超大规模集成电路?计算机网络的发展与广泛应用。?并行处理技术嵌入式系统超标量技术:超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令第7页，共16页，星期日，2025年，2月5日IC集成度提高的规律Moore定律：由于硅技术的不断改进，每18个月，集成度将翻一翻，速度将提高一倍，其价格将降低一半(GordonE.Moore,1965年)第8页，共16页，星期日，2025年，2月5日进一步提高集成度的问题与出路问题：线宽进一步缩小后，晶体管线条小到纳米级时，其电流微弱到仅有几十个甚至几个电子流动，晶体管将逼近其物理极限而无法正常工作.出路：在纳米尺寸下，纳米结构会表现出一些新的量子现象和效应，人们正在利用这些量子效应研制具有全新功能的量子器件，使能开发出新的纳米芯片和量子计算机同时，正在研究将光作为信息的载体，发展光子学，研制集成光路，或把电子与光子并用，实现光电子集成.第9页，共16页，星期日，2025年，2月5日五、新一代计算机◆新器件和非冯·诺依曼结构已成为新一代计算机的公认标志。?神经元、生物芯片、分子电子器件、超导计算机、量子计算机。?日本第五代计算机系统研究计划（1982-1992年），确立并行推理将是未来信息处理的核心。第10页，共16页，星期日，2025年，2月5日计算机的发展历程:小结1946年研制成功第1台数字电子计算机60多年来发展速度之快大大超出人们的预料：性能、体积、价格、···应用领域和装机数量软件技术和软件产品使用的元器件第1代：电子管＋磁鼓第2代：晶体管＋磁芯第3代：中、小规模集成电路第4代：大、超大规模集成电路应用模式：集中计算模式分散计算模式网络计算模式普适计算模式（？）问题：60多年来没变的是什么？组成和基本工作原理类似第11页，共16页，星期日，2025年，2月5日六、我国计算机的发展◆中国古代对计算机理论与计算工具方面曾作出过杰出贡献②十进制计数系统：马克思在他的《数学手稿》一书中称十进位记数法为最妙的发明之一①二进制数的位：八卦中的“一”叫做阳爻，相当于二进制中的“1”，而八卦中的“--”叫做阴爻，相当于二进制中的“0”。③筹算：利用算筹作为运算工具；④珠算：以算盘作为工具，在元代已广泛使用。第12页，共16页，星期日，2025年，2月5日