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1、第一讲计算机历史第1页，共95页，编辑于2022年，星期二v问题一：大学是什么？问题一：大学是什么？（学会思考（学会思考why/who/what/how/when/where）大学就是要用心的谈一次恋爱？大学就是要用心的谈一次恋爱？大学就是结交很多朋友？大学就是结交很多朋友？大学就是一个小社会？大学就是一个小社会？大学就是一个让自己成熟的地方？大学就是一个让自己成熟的地方？大学就是学方法？大学就是学方法？大学就是大学就是第2页，共95页，编辑于2022年，星期二大学生一定要学会大学生一定要学会“八个学会八个学会”：学会做人、学会做事学会做人、学会做事学会学习、学会管理学会学习、学会管理学会创新
2、、学会负责学会创新、学会负责学会理财、学会养生学会理财、学会养生第3页，共95页，编辑于2022年，星期二用户与专业人员的区别用户与专业人员的区别对对于于所所有有使使用用洗洗衣衣机机的的人人（用用户户，Users）来来说说，他他们们没没有有必必要要懂懂得得洗洗衣衣机机的的原原理理，只只需需要要了了解解使使用用知识。知识。对对于于从从事事洗洗衣衣机机的的研研究究、发发展展、设设计计和和制制造造的的人人（专专业业人人员员，Professionals）来来说说，他他们们不不仅仅要要懂懂得得洗洗衣衣机机的的原原理理，还还要要懂懂得得洗衣的原理。洗衣的原理。第4页，共95页，编辑于2022年，星期二培养
3、目标：研究、发展、设计和制造计算机系统的创造型人才。培养目标：研究、发展、设计和制造计算机系统的创造型人才。对对于于从从事事计计算算机机系系统统（Computer systems）的的研研究究、发发展展、设设计计和和制制造造的的专专业业人人员员来来说说，他他们们不不仅仅要要懂懂得得计计算算机机系系统统的的原原理理，还还要要懂懂得计算得计算（Computing）的原理。的原理。什么是计算机系统？什么是计算？什么是计算机系统？什么是计算？我们这门课是学习的开端。我们这门课是学习的开端。今后的许多课程将从不同的角度来回答这两个问题。今后的许多课程将从不同的角度来回答这两个问题。四年后，同学们应当能够
4、自己来回答这两个问题。四年后，同学们应当能够自己来回答这两个问题。然而，很难预料计算机在四年后会发展到怎样的水平。然而，很难预料计算机在四年后会发展到怎样的水平。一个需要终生学习的职业，更是一个富有挑战性的职业。一个需要终生学习的职业，更是一个富有挑战性的职业。我们专业的培养目标我们专业的培养目标第5页，共95页，编辑于2022年，星期二本课程的主要内容本课程的主要内容了解计算的基本概念；了解计算的基本概念；了解计算机系统的基本组成；了解计算机系统的基本组成；了解计算机硬件、软件、网络的基础知识；了解计算机硬件、软件、网络的基础知识；了解今后将要学习的主要课程对实现培养目标所起的作用。了解今后
5、将要学习的主要课程对实现培养目标所起的作用。第6页，共95页，编辑于2022年，星期二计算机科学导论：计算机科学导论：上课上课 18次、共次、共 36学时。学时。大大家家不不要要照照抄抄幻幻灯灯片片，应应当当集集中中精精力力听听并并积积极极地地思思考考，建建议议在在课课堂堂笔记中写下当时的理解和体会。笔记中写下当时的理解和体会。成绩的评定规则：成绩的评定规则：作业占作业占 10%，上机实验占，上机实验占 20%，期终考试占，期终考试占 70%；作业或实验结果雷同者，平分应得的成绩；作业或实验结果雷同者，平分应得的成绩；考试作弊者按学校规定处理。考试作弊者按学校规定处理。课程实施方式课程实施方式
6、第7页，共95页，编辑于2022年，星期二如何学好本课程如何学好本课程n 学习目标学习目标：n 理解计算机硬件结构与组成原理以及操作系理解计算机硬件结构与组成原理以及操作系统的一些重要概念；统的一些重要概念；n 了解程序设计、数据库、多媒体、计算机网络了解程序设计、数据库、多媒体、计算机网络的基本概念和相关技术；的基本概念和相关技术；n 掌握计算机基本应用技能。掌握计算机基本应用技能。n 学习方法学习方法：n 逐步深入、强调动手逐步深入、强调动手n 注重应用、上网交流注重应用、上网交流第8页，共95页，编辑于2022年，星期二第一讲 计算机历史第9页，共95页，编辑于2022年，星期二1.1
7、计算机的发展（过去、现在、将来）计算机的发展（过去、现在、将来）1.2 中国计算机发展简史中国计算机发展简史1.3 计算机的定义（分类、特点、应用）计算机的定义（分类、特点、应用）1.4 有名的计算机公司有名的计算机公司1.5 有名的计算机人才有名的计算机人才1.6 计算机学术组织计算机学术组织1.7计算机核心期刊计算机核心期刊1.8 计算机奖项和竞赛计算机奖项和竞赛内容提要内容提要第10页，共95页，编辑于2022年，星期二纵谈计算机纵谈计算机70年（年（19362006）的发展历程）的发展历程领略计算机大师的风采领略计算机大师的风采畅谈著名畅谈著名IT企业家的成功之路企业家的成功之路了解百
8、位科学家的成长和探索了解百位科学家的成长和探索呈现重要人物事件，辅之趣事逸史呈现重要人物事件，辅之趣事逸史可以帮助你增强探索意识、可以帮助你增强探索意识、培养创新能力、激发创业激情培养创新能力、激发创业激情推荐阅读：推荐阅读：计算机史话计算机史话第11页，共95页，编辑于2022年，星期二为什么要发明计算机（为什么要发明计算机（why）计算机是怎么发明的（计算机是怎么发明的（how）谁发明的计算机（谁发明的计算机（who)什么是计算机、计算机能做什么（什么是计算机、计算机能做什么（what）计算机在哪里发明的（计算机在哪里发明的（where）计算机是什么时候发明的（计算机是什么时候发明的（wh
9、en）1.1 1.1 计算机的发展计算机的发展第12页，共95页，编辑于2022年，星期二一一.早期的计算工具早期的计算工具1.东方的创造：东方的创造：算算筹筹：以以纵纵横横两两种种排排列列方方式式来来表表示示单单位位数数目目的的，其其中中1-51-5均均分分别别以以纵纵横横方方式式排排列列相相应应数数目目的的算算筹筹来来表表示示，6-96-9则则以以上上面面的的算算筹筹再再加加下下面面相相应应的的算算筹筹来来表表示示。表表示示多多位位数数时时，个个位位用用纵纵式式，十十位位用用横横式式，百百位位用用纵纵式式，千千位位用用横式，以此类推，遇零则置空横式，以此类推，遇零则置空1998第13页，共
10、95页，编辑于2022年，星期二算盘：算盘：通过手动完成从低位到高位的数字传送，数字通过手动完成从低位到高位的数字传送，数字由算珠的数量表示，数位则由算珠的位置来确定由算珠的数量表示，数位则由算珠的位置来确定第14页，共95页，编辑于2022年，星期二2.西方的灵感：西方的灵感：机机械械式式计计算算机机：借借助助于于各各种种机机械械装装置置自自动动传传送送十十进进位位，而机械装置的动力来自计算人员的手而机械装置的动力来自计算人员的手1642年年法法国国人人巴巴斯斯卡卡尔尔（B.Pascal）基基于于齿齿轮轮技技术术制制造造了了一一台台能能够够进进行行加加法法和和减减法法运运算算的的计计算算器器
11、。为为了了纪纪念念巴巴斯斯卡卡尔尔，语语言言大大师师沃沃斯斯（N.Wirth）把把他他设设计计的的一一种种高高级程序设计语言取名为级程序设计语言取名为PASCAL第15页，共95页，编辑于2022年，星期二1670年德国年德国莱布尼兹莱布尼兹制造出能进行加减乘除的演算机制造出能进行加减乘除的演算机1822年年英英国国巴巴贝贝奇奇设设计计了了差差分分机机（计计算算平平方方表表和和函函数数数数值表），值表），1834年他又提出分析机的设想年他又提出分析机的设想第16页，共95页，编辑于2022年，星期二机电式计算机：机电式计算机：使用电力做动力，但计算机构本身还是使用电力做动力，但计算机构本身还是
12、机械的机械的1888年年美美国国霍霍勒勒瑞瑞斯斯制制造造第第一一台台机机电电式式计计算算机机（制制表机），用于人口普查卡片分类统计表机），用于人口普查卡片分类统计第17页，共95页，编辑于2022年，星期二1938年年德德国国朱朱斯斯制制造造了了第第一一台台采采用用二二进进制制数数的的全全自自动动可可编程机电式计算机编程机电式计算机第18页，共95页，编辑于2022年，星期二1944年年美美国国艾艾肯肯提提出出、IBM 公公司司生生产产的的自自动动序序列列控控制制演演算器（算器（Mark I）正式在哈佛大学投入运行）正式在哈佛大学投入运行第19页，共95页，编辑于2022年，星期二提提出出用用
13、程程序序控控制制计计算算思思想想的的第第一一人人是是英英国国数数学学家家巴贝奇巴贝奇（C.Babbage）19世世纪纪的的英英国国，产产生生了了一一位位杰杰出出的的数数学学家家布布尔尔（G.Bool）。布布尔尔代代数数实实现现了了从从一一组组逻逻辑辑公公理理出发，依靠代数演算来推导逻辑定律或定理出发，依靠代数演算来推导逻辑定律或定理20世世纪纪30年年代代，英英国国数数学学家家图图灵灵发发表表了了关关于于可可计计算算数数的的论论文文，通通过过引引入入机机器器状状态态使使用用了了本本质质上上具具有有指指令令特特点点的的运运算算操操作作，这这种种机机器器被被称为称为“图灵机图灵机”第20页，共95
14、页，编辑于2022年，星期二21计算理论的奠基人计算理论的奠基人Alan Turing（19121954）1936年年上上研研究究生生时时发发表表的的一一篇篇论论文文中中提提出出了了图图灵灵机机（Turing Machine），奠定了计算机的理论基础。奠定了计算机的理论基础。Turing 与与 Church 合合作作给给出出了了数数学学证证明明，断断言言未未来来计计算算机机能能够够象象人人那那样样具具有有思思维维能能力力（因因而汉语中有了而汉语中有了“电脑电脑”）。计计算算机机学学科科的的最最高高荣荣誉誉是是 ACM（美美国国计计算算机机学会）学会）图灵奖。图灵奖。第第二二次次世世界界大大战战
15、中中，Turing 领领导导的的小小组组制制造造出出了了破破译译德德军军 Enigma 密密码码的的计计算算机机，并并成成功功地地完完成成了了任任务。务。第21页，共95页，编辑于2022年，星期二约翰约翰阿坦那索夫阿坦那索夫二二.电子计算机的诞生电子计算机的诞生1939年年10月月，第第一一台台小小型型试试验验样样机机终终于于开开始始运运转转。阿阿坦坦那那索索夫夫把把这这台台机机器器命命名名为为ABC（Atanasoff-Berry-Computer）谁是电子计算机之父?争论是没有意义的，重要是应该将历史还原出来，告诉大家这些天才与先驱的故事第22页，共95页，编辑于2022年，星期二194
16、6年年2月月，美美国国宾宾夕夕法法尼尼亚亚大大学学物物理理学学家家莫莫克克利利和和工工程程师师埃埃克克特特为为首首的的数数十十人人共共同同开开发发了了世世界界上上第第一一台台通通用用数数字字电电子子 计计 算算 机机埃埃 尼尼 阿阿 克克（ENIAC）（The Electronic Numerical Integrator and Computer，电电子子数数值值积积分分计计算机）算机）ENIAC被被公公认认为为是是第第一一台台使使用用电电子子线线路路来来执执行行算算术术、逻逻辑辑运运算算和和信信息息存存储储的的真真正正工工作作的的计计算算机机器器。奠奠定定了了电电子子计算机的发展基础，计算
17、机的发展基础，开辟了计算机科学技术的新纪元开辟了计算机科学技术的新纪元第23页，共95页，编辑于2022年，星期二电子管电子管:18000只只电阻电阻:70000个个电容电容:10000只只继电器继电器:1500个个耗电耗电:140kW/h占地占地:170m2重量重量:30吨吨速度速度:5000次次/秒秒第24页，共95页，编辑于2022年，星期二第25页，共95页，编辑于2022年，星期二第26页，共95页，编辑于2022年，星期二ENIAC的主要任务是分析的主要任务是分析炮弹轨迹炮弹轨迹当当ENIAC公公开开展展出出时时，一一条条炮炮弹弹的的轨轨道道用用20s就就能能算算出出来来，比炮弹本
18、身的飞行速度还快比炮弹本身的飞行速度还快第27页，共95页，编辑于2022年，星期二1946年年6月月美美籍籍匈匈牙牙利利数数学学家家冯冯诺诺依依曼曼等等提提出出关关于于电电子子计计算算装装置置逻逻辑辑结结构构设设计计的的研研究究报报告告。电电子子计计算机应该是：算机应该是：以以二进制二进制为运算基础；为运算基础；采用采用存储程序存储程序方式工作。并进一步明确方式工作。并进一步明确其结构其结构应由应由五五个部分组成：个部分组成：运算器运算器、控制器控制器、存储器存储器、输入装置输入装置和和输出装置输出装置。至今绝大部分的计算机至今绝大部分的计算机还是采用还是采用存储程序式计算机的存储程序式计算
19、机的组织结构思想组织结构思想及实现方法及实现方法第28页，共95页，编辑于2022年，星期二1948年发明的年发明的晶体管晶体管改变了计算机的建造方式改变了计算机的建造方式1958年年，美美国国得得克克萨萨斯斯州州仪仪器器公公司司制制成成了了第第一一块块半半导导体体集集成成电电路路。三三年年后后，得得克克萨萨斯斯州州仪仪器器公公司司在在军军方方的的支持下，研制成功了第一台试验性的集成电路计算机支持下，研制成功了第一台试验性的集成电路计算机1967年年，由由于于大大量量的的编编程程语语言言得得到到应应用用，IBM公公司司决决定定该该公公司司的的计计算算机机系系统统成成为为“非非捆捆绑绑式式”。即
20、即以以前前，用用户户需需要要购购买买计计算算机机及及其其系系统统上上运运行行的的各各种种语语言言的的翻翻译译程程序序，而而现现在在可可只只购购买买需需要要的的翻翻译译程程序序。由由此此形成了语言翻译程序的竞争，开创了软件产业形成了语言翻译程序的竞争，开创了软件产业第29页，共95页，编辑于2022年，星期二30软件女杰软件女杰Grace Hopper于于1943年年参参加加美美国国海海军军，并并参参与与了了Mark 1的的研研制制工工作作；1946年年为为UNIVAC 1开开发发了了第第一一个个高高级级语语言言编编译译程程序序；1959年年开开发发了了第第一一个个面面向向商商业业信信息息处处理
21、理的的语语言言COBOL的的编编译译程程序序；于于1973年年和和1985年年分分别别晋晋升升为为美美国国海海军军上上校校与与海海军军少少将。将。Hopper 是是第第一一位位发发现现并并排排除除了了程程序序错错误误（bugs）的的人人。此此后后，人人们们把把发发现现和和 排排 除除 程程 序序 错错 误误 的的 过过 程程 称称 为为 debugging，把把这这样样的的软软件件工工具具称称为为 debuger.第30页，共95页，编辑于2022年，星期二代别第一代1946-1958第二代1959-1964第三代1965-1970第四代1971-现在电子器件电子管晶体管集成电路大规模和超大规
22、模集成电路存储器水银延迟线磁鼓、磁芯磁芯、磁鼓磁盘、磁带半导体存储器磁盘、磁带半导体存储器磁盘、光盘运算速度5000-几万几十万-百万百万-几百万几百万-几亿处理方式机器语言汇编语言算法语言操作系统实时处理分时处理网络操作系统应用领域科学计算数据处理实时控制各行各业典型机种ENIACEDVACIBM 7090CDC 6600IBM 360PDP-IIVAX-IIIBM PC/Apple三三.计算机的发展阶段计算机的发展阶段第31页，共95页，编辑于2022年，星期二1.第一代计算机第一代计算机（1946年年1958年）年）逻辑器件使用逻辑器件使用电子管电子管用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备
23、用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备用磁鼓或磁带作为外存储器用磁鼓或磁带作为外存储器要要计计算算一一个个新新的的题题目目，就就得得将将线线路路另另外外重重新新搭搭接接一一次次，把成千上万的线重新焊一下把成千上万的线重新焊一下在在1949出出现现了了可可以以存存储储程程序序的的计计算算机机。这这些些计计算算机机使使用用机机器器语语言言编编程程，可可存存储储信信息息和和自自动动处处理理信信息息。人人类类存存储储和和处处理信息的方法开始发生革命性的变化理信息的方法开始发生革命性的变化第32页，共95页，编辑于2022年，星期二2.第二代计算机第二代计算机（1959年年1964年）年）使使用用晶晶体体
24、管管代代替替了了电电子子管管；内内存存储储器器采采用用了了磁磁芯芯体体；引引入入了了变变址址寄寄存存器器和和浮浮点点运运算算硬硬件件；利利用用I/O处理机提高了输入输出能力处理机提高了输入输出能力在在软软件件方方面面配配置置了了子子程程序序库库和和批批处处理理管管理理程程序序，并并且且推推出出了了Fortran、COBOL、ALGOL等等高高级级程程序序设计语言及相应的编译程序设计语言及相应的编译程序第33页，共95页，编辑于2022年，星期二3.第三代计算机第三代计算机（1965年年1970年）年）用用小小规规模模或或中中规规模模集集成成电电路路；用用半半导导体体存存储储器器代代替替磁磁芯芯
25、存存储储器器；使使用用微微程程序序设设计计技技术术简简化化处处理理机机的结构的结构在在软软件件方方面面则则广广泛泛地地引引入入多多道道程程序序、并并行行处处理理、虚虚拟拟存存储储系系统统和和功功能能完完备备的的操操作作系系统统，同同时时还还提提供了大量的面向用户的应用程序供了大量的面向用户的应用程序第34页，共95页，编辑于2022年，星期二4.第四代计算机第四代计算机（1971年现在年现在）使用了使用了大规模集成电路和超大规模集成电路大规模集成电路和超大规模集成电路完完善善的的系系统统软软件件、丰丰富富的的系系统统开开发发工工具具和和商商品品化化的的应应用用程程序序的的大大量量涌涌现现，以以
26、及及通通信信技技术术和和计计算算机机网网络络的的飞飞速速发发展展，使使得得计计算算机机进进入入了了一一个个大大发发展展的阶段的阶段第35页，共95页，编辑于2022年，星期二生物计算机采用生物工程技术产生的蛋白质分子制成生物芯片，其运算过程是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程量子计算机采用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算光子计算机采用光学技术，由光器件构成的计算机。在光器件方面研制的基本部件有：用于进行图像处理的快速傅立叶变换部件，用于进行信息处理的光乘法、加法运算器超导计算机采用超导元器件和电路组成的计算机。
27、其基本逻辑单元是约瑟夫逊开关器件，它的速度比现有半导体开关快10-100倍，功耗仅为后者的0.01-0.0015.第五代计算机（新一代计算机）第五代计算机（新一代计算机）第36页，共95页，编辑于2022年，星期二社社会会在在不不断断发发展展，人人类类对对自自然然世世界界的的认认识识活活动动也也越越来来越越多多，很很多多情情况况要要求求计计算算机机对对数数据据进进量量的的运运算算，如如，数数学学命命题题的的证证明明、行行星星轨轨迹迹的的计计算算以以及及航航天天飞飞机机、宇宇宙宙飞飞船船的的设设计计等等等等。这这些些应应用用对对计计算机速度的要求也越来越高算机速度的要求也越来越高“巨巨型型化化”
28、在在这这里里并并不不是是通通常常意意义义上上的的大大小小，主要是指机器的性能主要是指机器的性能运算速度等运算速度等四四.计算机的发展趋势计算机的发展趋势1.巨型化巨型化第37页，共95页，编辑于2022年，星期二一一方方面面，随随着着计计算算机机的的应应用用日日益益广广泛泛，在在一一些些特特定定场场合合，需需要要很很小小的的计计算算机机（如如航航天天飞飞机机，由由于于燃燃料料的的关关系系，设设计计原原则则是是为为了了减减少少每每一一克克而而奋奋斗斗），所所以以计计算算机机的的重重量量、体体积积都都变变得得越越来来越越小小，但但功功能能并并不不减少减少另另一一方方面面，随随着着计计算算机机在在世
29、世界界上上日日益益普普及及，个个人人电电脑脑正正逐逐步步由由办办公公设设备备变变为为电电子子消消费费品品。人人们们要要求求电电脑脑除除了了要要保保留留原原有有的的性性能能之之外外，还还要要有有时时尚尚的的外外观观、轻轻便便小小巧巧、便便于于操操作作等等特特点点，如如平平板板电电脑脑、手手持持电电脑脑等等。今今后后个个人人电电脑脑在在电电脑脑中中所所占占的的比比重重将将会会越越来来越大，使用也将会越来越方便越大，使用也将会越来越方便2.微型化微型化第38页，共95页，编辑于2022年，星期二因因特特网网的的建建立立正正在在改改变变我我们们的的世世界界，改改变变我我们们的的生生活活。网网络络具具有
30、有虚虚拟拟和和真真实实两两种种特特性性，网网上上聊聊天天和和网网络络游游戏戏等等具具有有虚虚拟拟特特性性，而而网网络络通通信信、电子商务、网络资源共享则具有真实的特性电子商务、网络资源共享则具有真实的特性虽虽然然现现阶阶段段我我们们国国家家在在因因特特网网上上的的应应用用还还不不是是太太多多，但但再再过过几几年年，我我们们就就完完全全可可以以通通过过因因特特网网购购买买生生活活必必需需品品，交交纳纳各各种种费费用用、教教学学、管管理个人账务等等理个人账务等等3.网络化网络化第39页，共95页，编辑于2022年，星期二今今后后，计计算算机机在在我我们们的的生生活活中中扮扮演演的的角角色色将将会更
31、加重要会更加重要计计算算机机应应用用将将具具有有更更多多的的智智能能特特性性，能能够够帮帮助助用用户解决一些自己不熟悉或不愿意做的事户解决一些自己不熟悉或不愿意做的事如智能家电、烹调等如智能家电、烹调等4.智能化智能化第40页，共95页，编辑于2022年，星期二目目前前新新一一代代计计算算机机正正处处在在设设想想和和研研制制阶阶段段。新新一一代代计计算算机机是是把把信信息息采采集集、存存储储处处理理、通通信信和和人工智能结合在一起的计算机系统人工智能结合在一起的计算机系统新新一一代代计计算算机机将将由由以以处处理理数数据据信信息息为为主主，转转向向以以处处理理知知识识信信息息为为主主，如如获获
32、取取知知识识、表表达达知知识识、存存储储知知识识及及应应用用知知识识等等，并并有有推推理理、联联想想和和学学习习等等人人工工智智能能方方面面的的能能力力（如如理理解解能能力力、适适应应能能力力、思思维维能能力力等等），能能帮帮助助人人类类开开拓拓未未知知的的领领域域和和获获取取新的知识新的知识5.新型计算机新型计算机第41页，共95页，编辑于2022年，星期二1.2 中国计算机发展简史中国计算机发展简史1956年年8月，成立了以著名数学家华罗庚教授为主任的月，成立了以著名数学家华罗庚教授为主任的中中国科学院计算技术研究所筹备委员会国科学院计算技术研究所筹备委员会1958年年8月月1日，我国第一
33、台通用小型计算机日，我国第一台通用小型计算机103机机研制研制成功，仿制前苏联的成功，仿制前苏联的M-3小型机小型机1959年年10月月1日，我国第一台大型通用计算机日，我国第一台大型通用计算机104机机研制研制成功，仿制前苏联的成功，仿制前苏联的BCM大型机大型机1960年，我国第一台自行设计的计算机年，我国第一台自行设计的计算机107机机研制成功，研制成功，运算速度为运算速度为250次每秒次每秒1964年，我国第一台自行设计的大型通用计算机年，我国第一台自行设计的大型通用计算机119机机 研制成功，浮点运算速度为研制成功，浮点运算速度为5万次每秒万次每秒联想风云:联想管理内幕 第42页，共
34、95页，编辑于2022年，星期二1965年年4月月，我我国国第第一一台台自自行行设设计计的的晶晶体体管管计计算算机机441-B通通过国家鉴定，运算速度为过国家鉴定，运算速度为1.2万次每秒浮点运算万次每秒浮点运算1967年年9月月，大大型型通通用用晶晶体体管管计计算算机机109丙丙研研制制成成功功，浮浮点运算速度为点运算速度为11.5万次每秒万次每秒1972年正式交付使用的年正式交付使用的111计算机计算机，采用小规模集成电路，采用小规模集成电路1973年年8月，集成电路计算机月，集成电路计算机150机机研制成功研制成功1985年，研制成功与年，研制成功与IBM PC机兼容的机兼容的长城长城0
35、520CH微机微机1983年年11月，研制成功第一台大型向量机月，研制成功第一台大型向量机-757机机第43页，共95页，编辑于2022年，星期二1983年年11月，运算速度为月，运算速度为1亿次每秒的向量巨型计算机亿次每秒的向量巨型计算机银银河河-在国防科技大学研制成功在国防科技大学研制成功1992年年11月，研制成功月，研制成功10亿次每秒的亿次每秒的银河银河-1997年年6月，研制成功月，研制成功130亿次每秒的亿次每秒的银河银河-第44页，共95页，编辑于2022年，星期二1993.10，中科院计算所研制成功，中科院计算所研制成功曙光一号计算机曙光一号计算机1995年以后，研制成功年以
36、后，研制成功曙光曙光1000/2000/3000/4000A2008.6，超超级级计计算算机机曙曙光光5000A研研制制成成功功，使使用用了了6600颗颗AMD巴巴塞塞罗罗那那型型4核核处处理理器器，峰峰值值运运算算速速度度达达到到每每秒秒230万亿次，万亿次，世界高性能计算机排名第十世界高性能计算机排名第十第45页，共95页，编辑于2022年，星期二2009年年10月月29，“天天河河一一号号”，我我国国首首台台千千万万亿亿次次超超级级计计算算机机计计划划，使使中中国国成成为为继继美美国国之之后后世世界界上上第第二二个个能能够够自自主主研研制千万亿次超级计算机的国家制千万亿次超级计算机的国家
37、 这这个个速速度度意意味味着着，如如果果用用“天天河河一一号号”计计算算一一天天，一一台台当当前前主主流流微微机机得得算算160年年。“天天河河一一号号”的的存存储储量量，则相当于则相当于4个国家图书馆藏书量之和个国家图书馆藏书量之和第46页，共95页，编辑于2022年，星期二6144个通用处理器（3072x2 Intel Quad Core Xeon E5540 2.53GHz/E5540 3.0GHz）5120个加速处理器（2560 ATI Radeon 4870 x2 575MHz）内存总容量98TB 点点通信带宽40Gbps 共享磁盘总容量为1PB 第47页，共95页，编辑于2022年
38、，星期二第48页，共95页，编辑于2022年，星期二第49页，共95页，编辑于2022年，星期二2002年年9月月，我我国国首首枚枚具具有有自自主主知知识识产产权权的的高高性性能能通通用用CPU芯片芯片龙芯龙芯1号号通过鉴定通过鉴定2006年年9月月，增增强强型型龙龙芯芯2号号龙龙芯芯2E通通过过鉴鉴定定，主主频频最最高达到高达到1GHz，定点运算速度达到每秒，定点运算速度达到每秒20亿次亿次2007年年5月月2日，性能更优的日，性能更优的龙芯龙芯2F开始流片开始流片第50页，共95页，编辑于2022年，星期二推荐阅读：推荐阅读：中国计算机科学技术发展报告中国计算机科学技术发展报告201020
39、10 本本报报告告汇汇总总了了2003年年以以来来、关关于于可可信信网网络络与与普普适适服服务务、可可视视媒媒体体、大大型型应应用用软软件件、微微处处理理芯芯片片、新新一一代代互互联联网网、无无线线传传感感网网络络、网网络络存存储储、虚虚拟拟计计算算环环境境、计计算算系系统统虚虚拟拟化化、语语义义网网格格等等主主题题的的11个个“973”项项目目，分分别别由由活活跃跃在在各各个个方方向向上上的的科科人人员员撰撰写写项项目目进进展展报报告告，详详细细介介绍绍了了对对应应项目在理论研究和技术实现等方面取得的进展。项目在理论研究和技术实现等方面取得的进展。本本报报告告是是我我国国计计算算机机科科学学
40、技技术术发发展展历历程程的的一一个个记记录录，从从一一定定角角度度反反映映了了我我国国计计算算机机科科学学和和技技术术工工作作者者当当前前的的研究进展，对学术研究有重要参考价值研究进展，对学术研究有重要参考价值第51页，共95页，编辑于2022年，星期二1.3 计算机的定义计算机的定义一一.什么是计算机？什么是计算机？计计算算机机是是一一种种能能对对各各种种信信息息进进行行存存储储和和高高速速处处理理的的工工具或电子机器具或电子机器对上述定义要强调两点：对上述定义要强调两点：计算机不仅是一个计算工具，而且还是一个信息处理机计算机不仅是一个计算工具，而且还是一个信息处理机计计算算机机不不同同于于
41、其其它它任任何何机机器器，它它能能存存储储程程序序，并并按按程程序序的的引引导导自自动动存存取取和和处处理理数数据据，输输出出人人们们所所期期望望的的信信息息第52页，共95页，编辑于2022年，星期二53The computer is a fast,stupid machineComputers:Have limited capabilities.Can only do basic mathematics and logical comparisons.Must be instructed with programs what to do.只有有限的能力。只有有限的能力。只能进行基本的数学运
42、算与逻辑比较。只能进行基本的数学运算与逻辑比较。必须由程序来指示它做什么事。必须由程序来指示它做什么事。-George Beekman第53页，共95页，编辑于2022年，星期二54The computer is a fast,stupid machineA computer is a stupid machine with the ability to do incredibly smart things,计算机是一台笨拙的机器，具有从事令人难以置信的聪明工作的能计算机是一台笨拙的机器，具有从事令人难以置信的聪明工作的能力，力，.while computer programmers are
43、smart people with the ability to do incredibly stupid things.计算机程序员则是一些聪明的人，具有从事令人难以置信的笨拙工计算机程序员则是一些聪明的人，具有从事令人难以置信的笨拙工作的能力。作的能力。They are,in short,a perfect match.简而言之，计算机与程序员实现了完美的配合。简而言之，计算机与程序员实现了完美的配合。-Jamie Shiers第54页，共95页，编辑于2022年，星期二55定义定义 1：Computers are electronic devices that can follow in
44、structions to accept input,process the input and then produce information.定定义义 1：计计算算机机是是能能够够依依照照指指令令来来接接受受输输入入、处理输入和产生信息的电子设备。处理输入和产生信息的电子设备。What is a computer?第55页，共95页，编辑于2022年，星期二56定义定义 1：A computer is an electronic machine that accepts data(input),manipulates the data according to some rules(pr
45、ocess),produce results(output)and stores the results for future use(storage).定定义义 1：计计算算机机是是一一种种电电子子机机器器，它它接接受受数数据据（输输入入）、根根据据某某些些规规则则来来处处置置这这些些数数据据（处处理理）、产产生生处处理理结结果果（输输出出），并并储储存存这些结果（存储）为以后所用。这些结果（存储）为以后所用。What is a computer?第56页，共95页，编辑于2022年，星期二57Computer定义定义 1：A computer is an electronic machin
46、e that accepts data(input),manipulates the data according to some rules(process),produce results(output)and stores the results for future use(storage).定定义义 1：计计算算机机是是一一种种电电子子机机器器，它它接接受受数数据据（输输入入）、根根据据某某些些规规则则来来处处置置这这些些数数据据（处处理理）、产产生生处处理理结结果果（输输出出），并并储储存存这这些些结结果果（存存储储）为以后所用。为以后所用。What is a computer?P
47、rocessStorageInputOutput框图框图第57页，共95页，编辑于2022年，星期二58第58页，共95页，编辑于2022年，星期二二二.计算机的分类计算机的分类 1.按计算机用途分类按计算机用途分类通通用用计计算算机机：为为了了能能够够解解决决各各种种问问题题，具具有有较较强强的的通通用用性性而而设设计计的的计计算算机机。它它具具有有一一定定的的运运算算速速度度和和存存储储容容量量，带有通用的外设，配备各种系统软件和应用软件带有通用的外设，配备各种系统软件和应用软件专专用用计计算算机机：为为了了解解决决一一个个或或一一类类特特定定问问题题而而专专门门设设计计的计算机。其软硬件
48、的配置依据解决问题的需要而定的计算机。其软硬件的配置依据解决问题的需要而定第59页，共95页，编辑于2022年，星期二2.按处理对象分类按处理对象分类数数字字式式电电子子计计算算机机：处处理理非非连连续续变变化化的的数数据据，这这些些数数据据在在时时间间上上是是离离散散的的。其其基基本本运运算算部部件件是是数数字逻辑电路字逻辑电路模模拟拟式式电电子子计计算算机机：处处理理连连续续变变化化的的数数据据，这这些些数数据据在在时时间间上上是是连连续续的的。其其基基本本运运算算部部件件是是由由运运算算放放大大器器构构成成的的微微分分器器、积积分分器器和和通通用用函函数数运运算算器器等组成等组成混合式电
49、子计算机混合式电子计算机：可处理数字量和模拟量：可处理数字量和模拟量第60页，共95页，编辑于2022年，星期二3.按规模和处理能力分类（按规模和处理能力分类（IEEE）巨型机巨型机：超级计算机，功能最强，价格最贵：超级计算机，功能最强，价格最贵小巨型机小巨型机：与巨型机相比，价格大幅降低：与巨型机相比，价格大幅降低大大型型机机：主主机机，具具有有很很强强的的管管理理和和处处理理数数据据的的能能力力，在大企业、银行等单位使用在大企业、银行等单位使用小型机小型机：中小企业，：中小企业，VAX-II,DJS-2000工工作作站站：高高档档微微机机，具具有有很很强强的的图图形形处处理理能能力力，应应
50、用用于计算机辅助设计，于计算机辅助设计，Sun工作站工作站个人计算机个人计算机：IBM PC，Apple第61页，共95页，编辑于2022年，星期二62计算机的类别计算机的类别微型计算机微型计算机（微机，（微机，Microcomputer）台式计算机台式计算机（Desktop）膝上型电脑膝上型电脑（Laptop）/笔记本计算机笔记本计算机（Notebook）工作站工作站（Workstation）掌上型电脑掌上型电脑（Palmtop）、个人数字助理、个人数字助理（PDA,Personal Digital Assistant）小型计算机小型计算机（小型机，（小型机，Minicomputer）主机主