计算机发展简史.pptx
电脑,计算机发展简史,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,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。,古代计算技术的发展,17世纪法国科学家布莱斯帕斯卡(BPascal)发明厂基于齿轮传动技术的机械式计算机。它的特点是利用人工手动作为计算机动力，利用齿轮、杠杆等机械装置来自动传送十进制数进行计算。随后的机电式计算机就是在机械式计算机的基础上用电力作动力，但计算原理仍然是机械式的。,机械式计算机,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。,手摇式计算机,ENIAC(1946)计算机,1946年2月14日，世界上第一台电脑“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“埃尼阿克”（Electronic Numerical Integrator and Calculator），电子数字积分计算机），目的是用来计算炮弹弹道。,第一台计算机的诞生,“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间普通房间的大小，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。,埃尼阿克,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.,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。,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。,电子计算机之父,Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit sed,约翰冯诺依曼（John von Neumann,19031957）,“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.,阿兰麦席森图灵 Alan Mathison Turing,1912年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”.,计算机之父,Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit sed,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,第一代：电子管计算机（4657),第二代：晶体管计算机(5864),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,UNIVAC-1,1951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。,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,第三代：集成电路计算机(6470),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。,IBM System/360,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,新一代计算机,光学计算机,量子计算机,神经网络计算机,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,生物计算机,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。,光学计算机,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。,量子计算机,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,神经网络计算机,1.2 计算机的分类,巨型计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机工作站,按照性能分类,巨型计算机,Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit sed do eiusmod,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、医药等科学研究和战略武器研制中的复杂计算。,IBM深蓝计算机,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。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！,IBM“Sequoia（红杉）”超级计算机,IBM蓝色基因,日本“京”计算机,“天河一号”超级计算机,国内外几款超级计算机,1.2 计算机的分类,巨型计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机工作站,按照性能分类,大型计算机,Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit sed do eiusmod,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。,1.2 计算机的分类,巨型计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机工作站,按照性能分类,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。,IBM公司生产的AS/400系列,1.2 计算机的分类,巨型计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机工作站,按照性能分类,微型计算机,Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit sed do eiusmod,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。,1.2 计算机的分类,巨型计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机工作站,按照性能分类,工作站,Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit sed do eiusmod,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。,按处理方式分类，可以把计算机分为模拟计算机、数字计算机以及数字模拟混合计算机。1.模拟计算机，主要用于处理模拟信息，如工业控制中的温度、压力等。模拟计算机的运算部件是一些电子电路，其运算速度极快，但精度不高，使用也不够方便。2.数字计算字采用二进制运算，其特点是解题精度高，便于存储信息，是通用性很强的计算工具，既能胜任科学计算和数字处理，也能进行过程控制和CAD/CAM等工作。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。,按处理数据类型分类,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。2.专用计算机，专为解决某一特定问题而设计制造的电子计算机。一般拥有固定的存储程序。如控制轧钢过程的轧钢控制计算机，计算导弹弹道的专用计算机等，解决特定问题的速度快、可靠性高，且结构简单、价格便宜。,按使用范围分类,计算器与计算机的本质区别是什么？,计算器和计算机一样都能够实现数据的录入、处理、存储和输出，但它所以区别于计算机的就是，它不能自动地实现这些操作过程，必须由人来操作完成。而计算机通过编制程序能够自动进行处理。所以以自动化程度来区别二者，就在于是否需要人工干预其运行。,实际上二者还有另一个本质性的区别。计算器使用的是固化的处理程序，只能完成特定的计算任务；而计算机借助操作系统平台和各类应用软硬件，可以无限扩展其应用领域。也就是说，是否具有扩展性是二者的本质区别。是二者的本质区别。,1.3 计算机的应用领域,科学计算：天气预报、大气检测、卫星轨道计算、宇宙飞船研制和制导等,1.3 计算机的应用领域,数据处理：又称信息加工，是指对各种数据进行手机、存储、整理、分类、统计、加工、利用和传播等一系列活动的统称。如市场预测、情报检索、经营决策及生产管理等环节都设计数据处理。,1.3 计算机的应用领域,过程控制：指用计算机采集各类生产过程中的实时数据，把得到的数据按照预定的算法进行处理，然后再反馈到执行机构去控制相应的后续过程。它是生产自动化的重要手段。,1.3 计算机的应用领域,计算机辅助技术：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机集成制造系统（CIMS）,计算机辅助设计利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。简称CAD。以飞机设计为例，过去需要2-3年才能完成，现在只需要三个月时间。AutoCAD 是Autodesk 公司开发的一款自动计算机辅助设计软件，可以用于绘制，二维制图，和基本三维设计，通过它无需懂得编程，即可自动制图，因此它在全球广泛使用，可以用于土木建筑，装饰装潢，工业制图，工程制图，电子工业，服装加工等多方面领域。,1.3 计算机的应用领域,计算机辅助技术：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机集成制造系统（CIMS）,计算机辅助制造（CAM）是指在机械制造业中，利用电子数字计算机通过各种数值控制机床和设备，自动完成离散产品的加工、装配、检测和包装等制造过程。简称cam。,1.3 计算机的应用领域,计算机辅助技术：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机集成制造系统（CIMS）,计算机辅助教学（CAI）是在计算机辅助下进行的各种教学活动，以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。是用计算机帮助教师进行教学或用计算机进行教学的广阔应用领域。如辅助教学、测验、交互等。,1.3 计算机的应用领域,计算机辅助技术：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机集成制造系统（CIMS）,计算机辅助工艺设计（CAPP）通常是指机械产品制造工艺过程的计算机辅助设计与文档编制。CAPP系统的主要任务是通过计算机辅助工艺过程设计完成产品设计信息向制造信息的传递、是连接CAD与CAM的桥梁，也是CIMS系统（计算机/现代集成制造系统）中的重要组成部分。对产品质量和制造成本具有极为重要的影响。,1.3 计算机的应用领域,计算机辅助技术：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机集成制造系统（CIMS）,计算机集成制造系统（CIMS）随着计算机辅助设计与制造的发展而产生的。它是在信息技术自动化技术与制造的基础上，通过计算机技术把分散在产品设计制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用于多品种、小批量生产，实现整体效益的集成化和智能化制造系统。,1.3 计算机的应用领域,人工智能：计算机模拟人类职能活动，诸如感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。,1.4 计算机病毒,计算机病毒是人为编制的危害计算机系统的程序。它具有：隐蔽性：隐蔽在可执行程序和数据文件中传染性：自我复制潜伏性：寄生、隐藏可触发性：在触发条件下传播或破坏破坏性：轻者降低系统工作效率，重者导致系统崩溃、数据丢失,计算机病毒的特点,木马病毒,“木马”程序是目前比较流行的病毒文件，与一般的病毒不同，它不会自我繁殖，也并不“刻意”地去感染其他文件，它通过将自身伪装吸引用户下载执行，向施种木马者提供打开被种主机的门户，使施种者可以任意毁坏、窃取被种者的文件，甚至远程操控被种主机。木马病毒的产生严重危害着现代网络的安全运行。,宏病毒,宏病毒是一种寄存在文档或模板的宏中的计算机病毒。一旦打开这样的文档，其中的宏就会被执行，于是宏病毒就会被激活，转移到计算机上，并驻留在Normal模板上。从此以后，所有自动保存的文档都会“感染”上这种宏病毒，而且如果其他用户打开了感染病毒的文档，宏病毒又会转移到他的计算机上。,蠕虫病毒,蠕虫病毒是一种常见的计算机病毒。它是利用网络进行复制和传播，传染途径是通过网络和电子邮件。2007年1月流行的“熊猫烧香”以及其变种也是蠕虫病毒。这一病毒利用了微软视窗操作系统的漏洞，计算机感染这一病毒后，会不断自动拨号上网，并利用文件中的地址信息或者网络共享进行传播，最终破坏用户的大部分重要数据。,1.4 计算机病毒,1、不要轻易下载小网站的软件与程序。2、不要光顾那些很诱惑人的小网站，因为这些网站很有可能就是网络陷阱。3、不要随便打开某些来路不明的E-mail与附件程序。4、安装正版杀毒软件公司提供的防火墙，并注意时时打开着。5、不要在线启动、阅读某些文件，否则您很有可能成为网络病毒的传播者。6、对公用软件和共享软件要谨慎使用，使用U盘时要先杀毒，以防U盘携带病毒传染计算机。7.对重要的文件要做备份，以免遭到病毒侵害时不能立即恢复，造成不必要的损失。对已经感染病毒的计算机，可以下载最新的防病毒软件进行清除。目前市面上的杀毒软件有金山、江民、瑞星、360杀毒（终身免费）。,计算机病毒防治技术,
