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1、计科四班计科四班 包起学包起学计算机技术发展史计算机技术发展史计算机发展史-发展篇 自从1946年世界上第一台电子数字计算机诞生以来，计算机经得到了迅速发展和应用，著名的摩尔定律很好地说明了着一点：平均每18个月计算机的性能要提高一倍，而价格要下降一半。大约在新石器时代早期，先民使用的“计算机”是结绳，即用绳子打结的多少来表示数的概念。“运筹于帷幄之中，决胜于千里之外。”,人类最早有实物作证的计算工具诞生在中国。祖冲之祖冲之借助算筹，成功地将圆周率值计算到小数点后的第7位。珠算盘是中国古代在计算工具领域的另一项发明，直到今天，它仍然是许多人钟爱的“计算机”。计算机的历史可以追溯到我们祖先用石头
2、或手指帮助计数的远古时代。人类最早的“计算机”是手指，“Digit”既表示“手指”又表示“整数数字”。计算的手工时代17世纪最值得称颂的计算机发明当然属于法国科学家布莱斯布莱斯帕斯卡，帕斯卡，帕斯卡为了帮助父亲计算税款制造了加法器，加法器，它第一次确立了计算机器的概念。德国伟大的数学家、因独立发明微积分而与牛顿齐名莱布尼茨，受加法器加法器的启发，在1674年造出一台更完善的机械计算机“乘法器”。莱布尼茨对计算机的贡献不仅在于乘法器，公元1700年左右，莱布尼茨中国“易图”（八卦）里受到启发，最终悟出了二进二进制数制数之真谛。计算的机械时代电子管诞生为通讯、广播、电视等技术的发展铺平了道路。可是
3、，真空三极管不仅具有放大功能，还可充当开关器件，其速度要比继电器快成千上万倍。计算机的历史也由此跨进电子的纪元。1946年，举世公认的第一台电子数字计算机ENIAC，诞生在战火纷飞的二次世界大战，它的“出生地”是美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场。二次世界大战关键时期，战争需要像一只有力的巨手，给电脑的诞生铺平了道路。电子数字计算机的诞生1954年美国电报电话公司（AT&T）贝尔实验室研制成功了第一台半导体计算机（TRADIC）。晶体管计算机1960年IBM全面推出晶体管化的7000系列电脑。以晶体管为主要器件的IBM7090型电脑，换下了诞生不过一年的IBM709电子管计算机，从1960年到196
4、4年一直统治着科学计算的领域，并作为第二代电子计算机的典型代表，被永远载入电脑的史册里。摩尔定律 1964年，仙童公司“八叛逆”之一的摩尔（G.Moore）博士，以三页纸的短小篇幅，发表了一个奇特的理论。摩尔天才地预言说道，集成电路上能被集成的晶体管数目，将会以每18个月翻一番的速度稳定增长，并在今后数十年内保持着这种势头。摩尔的这个预言，因集成电路芯片后来的发展曲线得以证实，并在较长时期保持着有效性，被人誉为“摩尔定律”。微处理器微处理器时间型号公司19714004Intel19728008Intel1974Z-80Zilog19768086Intel197868000Motorola198
5、180286Intel198680386Intel198768030Motorola198880486Intel1993pentiumIntel2005双核Intel/AMD多媒体技术是电脑能够交互式处理文字、声音、图像、动画、视频等多种媒体信息。为了实现这些目标，多媒体电脑配置的海量存储器激光光盘、声音卡、3D图形卡等硬件设备，走过了一段瓜熟蒂落的过程。多媒体计算机 计算机发展史-人物篇许多天才科学家工程师的共同努力，造就了计算机技术的不断进步，人类世界因此而发生了翻天覆地的变化，每一位都值得我们纪念。数字计算机首先来源于理论突破，是逻辑代数为开关电路设计奠定了的数学基础。逻辑代数又称布尔代
6、数，正是以它的创立者英国数学家布尔布尔（G.Boole）而命名。1938年，美国数学家香农（C.Shannon），第一次在布尔代数和继电器开关电路之间架起了桥梁。著名的论文继电器和开关电路的分析，被认为是通讯历史上最杰出的理论之一。数字化生存的开拓者 “电子计算机之父”的桂冠，被戴在数学家 冯冯诺依曼（诺依曼（J.Von NeumannJ.Von Neumann）头上，而不是ENIAC的两位实际研究者，这是因为冯诺依曼提出了现代电脑的体系结构。1945年6月，冯 诺依曼与戈德斯坦、勃克斯等人，联名发表了一篇长达101页纸的报告，即计算机史上著名的“101页报告”，直到今天，仍然被认为是现代电脑
7、科学发展电子计算机之父-冯冯诺依曼诺依曼里程碑式的文献。报告明确规定出计算机的五大部件，并用二进制替代十进制运算使用“存储程序”，以便电脑自动依次执行指令。人们后来把这种“存储程序”体系结构的 机器统称为“诺依曼机”。阿兰图灵阿兰图灵1912年6月23日出生于英国伦敦一个书香门第的家庭。8岁时，他开始尝试写作了一部科学著作，题名关于一种显微镜。1931年，他考入剑桥皇家学院。1936年，图灵发表了一篇划时代的论文论可计算数及其在判定问题中的应用，后被人改称理想计算机。论文里论述了一种“图灵机”，只要为它编好程序，它就可以承担其他机器能作的任何工作。当世界上还没人提出通用计算机的概念前，图灵已经
8、在理论上证明了它存在的可能性。比尔盖茨和微软 比尔盖茨1955年10月28日出生在西雅图，13岁就开始编写计算机程序。1973年进入哈佛大学法律系，19岁退学，与同伴创办电脑公司。后改名微软公司，自任董事长、总裁兼首席执行官。1988年1月，将总裁一职让给史蒂夫-鲍尔默。比尔盖茨被誉为电脑奇才、20世纪最伟大的计算机软件行业巨人。36岁成为世界最年轻的亿万富翁。1999年福布斯评选，盖茨居世界亿万富翁首位，纯资产850亿美元,被时代周刊评为在数字技术领域影响重大的50人之一。IBMPC诞生不仅掀起了个人电脑的大普及，而且导致了软件工业的勃兴。其中，受益最大的是微软公司。MS-DOS伴随IBMP
9、C电脑出征，由于所有PC个人电脑（包括其他厂商生产的兼容机）都需要安装MS-DOS，其用户后来竟超过3000万，历史上从来没有哪个软件能够达到如此庞大的用户数。微软公司依托MS-DOS迅速崛起。80年代，微软陆续推出Windows操作系统。比尔盖茨和微软Win1.01:November1985Win2.03:November1987Windows3.0:Mai1990Windows3.1:April1992Win95:15.August1995Win9830Jun1998Win2000Feb2000WinmeAugust/September2000WinxpApril2003Vista2006
10、Win72009Win8至今比尔盖茨和微软Bill GatesSteve JobsAndrew S GroveLinus Page Brin计算机发展史 -应用篇 计算机的应用已经渗透到人类社会的各个领域。从天气预报到地质勘探，从自动售票到情报检索，从航天飞机到海洋开发，从产品设计到生产过程控制，从医疗诊断到生物工程等等，计算机都得到了日益广泛的应用，在未来的社会中计算机将同能源一样成为我们生活、工作、娱乐中不可的工具。CAD 计算机在最近的几十年中，极大地改变了我们的生活。在工业中，计算机也得到了相应 的应用。计算机辅助设计（CAD）是在计算机硬件与软件的支撑下，通过对产品的描述、造型、系统
11、分析、优化、仿真和图形处理的研究，使计算机辅助技术师完成产品的全部设计过程，最后输出满意的设计结果和产品图形。CAECAE(Computer Aided Engineering)通常指有限元分析和机构的运动学及动力学分析。有限元分析可完成力学分析(线性.非线性.静态.动态)；场分析(热场、电场、磁场等)；频率响应和结构优化等。机构分析能完成机构内零部件的位移、速度、加速度和力的计算，机构的运动模拟及机构参数的优化。CAM(ComputerAidedManufacture)可完成自动生成零件加工的数控代码，并可进行加工过程的动态模拟、干涉和碰撞检查等。主要是为数控机床服务。PDM(Product
12、DataManagement)是产品数据管理，是一门用来管理所有与产品相关信息(包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等)和所有与产品相关过程(包括过程定义和管理)的技术。CAM 计算机发展史 -未来篇20世纪下半叶电子数字计算机蓬勃发展的主要基础是基于硅材料的微电子器件。发展高性能计算有两条途径，一条是基于现有的半导体集成电路技术，即微处理机技术，通过提高并行处理能力来实现；另一条途径是突破硅半导体器件的框框，发展非传统的新技术，包括超导计算、量子计算、生物计算和光计算等。超导计算机 超导计算机是使用超导体元器件的高速计算机。所谓超导，是指有些物质在接近绝对零度（相当于-269
13、摄氏度）时，电流流动是无阻力的。1962年，英国物理学家约瑟夫逊提出了超导隧道效应原理，即由超导体一绝缘体一超导体组成器件，当两端加电压时，电子便会像通过隧道一样无阻挡地从绝缘介质中穿过去，形成微小电流，而这一器件的两端是无电压的。约琴夫逊因此获得诺贝尔奖。纳米计算机纳米计算机 科学家发现，当晶体管的尺寸缩小到0.1微米(100纳米)以下时，半导体晶体管赖以工作的基本原理将受到很大限制。研究人员需另辟蹊径，才能突破0.1微米界，实现纳米级器件。现代商品化大规模集成电路上元器件的尺寸约在0.35微米(即350纳米)，而纳米计算机的基本元器件尺寸只有几到几十纳米。目前，在以不同原理实现纳米级计算方
14、面，科学家提出四种工作机制：电子式纳米计算技术，基于生物化学物质与DNA的纳米计算机，机械式纳米计算机，量子波相干计算。它们有可能发展成为未来纳米计算机技术的基础。像硅微电子计算技术一样，电子式纳米计算技术仍然利用电子运动对信息进行处理。不同的是：前者利用固体材料的整体特性，根据大量电子参与工作时所呈现的统计平均规律；后者利用的是在一个很小的空间(纳米尺度)内，有限电子运动所表现出来的量子效应。光计算机光计算机 与传统硅芯片计算机不同，光计算机用光束代替电子进行运算和存储：它以不同波长的光代表不同的数据，以大量的透镜、棱镜和反射镜将数据从一个芯片传送到另一个芯片。研制光计算机的设想早在20世纪50年代后期就已提出。1986年，贝尔实验室的戴维米勒研制出小型光开关，为同实验室的艾伦黄研制光处理器提供了必要的元件。1990年1月，黄的实验室开始用光计算机工作。从采用的元器件看，光计算机有全光学型和光电混合型。1990年贝尔实验室研制成功的那台机器就采用了混合型结构。相比之下，全光学型计算机可以达到更高的运算速度。然而，要想研制出光计算机，需要开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学“晶体管”。现有的光学“晶体管”庞大而笨拙，若用它们造成台式计算机将有一辆汽车那么大。因此，要想短期内使光计算机实用化还很困难。课后作业掌握本节课所讲的内容查找对计算机发展做出重要贡献的其他人物