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1、数字计算技术发展史一、学习数字计算技术发展史的目的了解数字计算技术发展的历程：如何从简单到复杂，从初级到高级、从原始到先进。了解每一时期数字计算技术发展的背景与动力。了解计算技术先驱们如何为发展数字计算技术做出的不朽贡献。从数字计算技术发展历史中吸取经验与得到启示。探讨计算技术的发展趋势。二、计算技术发展历史的特点计算技术的发展与许多其它科学技术领域密切相关。计算技术具有很强渗透性，其成果迅速渗透到其它领域，并互相促进。计算技术总的发展方向是不断提高计算能力，不断扩大应用领域。（最根本的特点）三、影响计算设备计算能力的主要因素物理因素（最重要）、工程因素、结构因素、软件因素四、数字计算技术发展
2、历史的粗略分期机械装置以前的时期：从古代到十七世纪初机械设备时期：从十七世纪初到十九世纪末机电设备时期：从十九世纪末到二十世纪四十年代电子设备时期：从二十世纪四十年代至今五、电子计算机的发展历史电子数字计算机孕育期（1939 1946）电子管计算机（1944 1954）晶体管计算机(1955 1964)中小规模集成电路计算机(1965 1974)超大规模集成电路计算机(1975 1990)超超大规模和极高速集成电路计算机(1991至今)六、机械装置以前时期的计算工具手指、绳结、筹码、算盘七、所有机械式计算器一般含有六种基本单元：建立机构、寄存机构、选择机构、进位机构、控制机构、清除机构八、典型
3、机械式计算机器席卡德计算器：由六位加法器、乘法器和记录中间结果的装置组成。帕斯卡计算器莱布尼磁计算器：在他的计算器中，除采用一般机械零件外，主要发明了阶梯形轴，第一次实现了带有可变齿数的齿轮，从而保证完成乘除法。托马斯四则运算器：便于使用，且计算速度快，两位8 位数相乘约15 秒，16 位数除以8 位数用 25 秒。巴贝奇差分引擎和分析引擎：巴贝奇被认为是“计算机时代的鼻祖”，“计算之父”。其核心思想是差分法。1840 年分析引擎的结构已确立，由三个基本部分：存储器、加工器和控制桶组成。巴贝奇确是“计算之父”，他提出了：寄存器，计数器的概念加法运算舍入和快速进位链的思想存储器的概念由存储器、运
4、算器和控制器组成的计算机基本结构。利用程序实现自动计算、存储程序以及微程序控制的思想。程序跳转和条件转移。循环程序。利用穿孔卡片输入和输出。艾达是“第一个计算机程序员”。九、机电（电动）式计算机器：利用电脉冲输入数据和控制；利用电力传动。十、继电器计算机与转接线式电子计算机（一）、楚瑟继电器计算机采用机械式存储器1024 字采用先行控制思想。采用了几种可以灵活程序设计(如条件转移等)的设施（二）、楚瑟对计算技术的主要贡献：针对继电器操作研究了“条件命题”系统(相当于布尔代数)。提出了数的二进制系统。设计和实现了机械式存储器和继电器存储器。提出了程序控制的思想。提出了条件转移的思想。提出了先行控
5、制与乱序执行的思想。设计与实现了第一台过程控制系统。提出了 CAD 思想。对计算机科学作了探讨。（三）、贝尔继电器计算机（史迪比兹）继电器式复数计算器、继电器插值器、Model、Model、Model、Model（四）、史迪比兹在计算技术发展中的贡献：发现了继电器工作的二状态与二进制数表示法的相似性，产生了用继电器做计算机器的思想。建造了多种类型继电器计算机。Model 中十进制数采用加3 二进制编码系统，简化结构。提出并实现了多用户和远程计算的思想。Model 中采用二一五编码系统，可自动检测错误。硬接线子程序。双机结构。复执功能。（五）、霍华德 爱肯的哈佛机哈佛 Mark、哈佛Mark 哈
6、佛 Mark、哈佛Mark（六）、霍华德 爱肯对计算技术发展的贡献：研制成功多种型计算机器；采用程序控制的思想，特别是内部存储程序的思想；提出了多级存储器的思想：内外存之间页式调度；提出了变址寄存器与变址的思想；采用条件转移；采用硬接线标准子程序；将计算机引入大学环境,并开创了第一个计算科学教育计划，培养美国第二代计算机科学家。（七）、IBM 机电式计算机：IBM 接插式继电器计算器PSRC IBM 选择顺序电子计算器SSEC 一、电子计算机的诞生1904 年英国物理学家和工程师弗来明利用爱迪生效应制作出热阴极二极管。1906 年美国德福雷斯特发明并申请三极管放大器的专利。1913 年德国物理
7、学家梅斯涅尔取得电子管非阻尼振荡器的专利权。1918 年爱克勒斯、乔丹和班奇-布鲁叶维奇发明了电子管触发器约翰文森特阿塔纳索夫是电子数字计算机的创始人，阿塔纳索夫1939 年 11 月研制成功原型机，是第一台电子数字计算机。在 1968 年，阿塔纳索夫贝利计算机ABC 阿塔纳索夫和贝利的贡献：首次实践了将电子数字技术用于计算机技术，发明了世界上第一台电子自动数字计算机。将逻辑系统应用于计算。提出了乘/除法运算由移位和加减法实现。提出了利用电容器作为存储介质的思想。提出了存储器再生或刷新的思想约翰威廉莫奇里(John William Mauchly)和约翰普鲁斯帕尔爱克特(John Prospe
8、r Eckert)是 ENIAC(1946 年最终完成)计算机的发明人，为计算机技术的发展做出了杰出贡献。当审判最后结束时，阿塔纳索夫得到了作为电子数字计算机的发明人的荣誉。1948 年 IBM 生产全电子管604 型计算机二、电子管存储程序计算机他的 IAS的逻辑设计成为大多数后继计算机的原型冯诺依曼体系结构。1945 年 6 月第一次提出了存储程序原理，论述了存储程序数字计算机的基本概念。1946 年 6 月，冯诺依曼等为进一步阐明存储程序原理，又写一份报告“初步讨论电子计算装置的逻辑结构”，弗里德里克卡伦威廉是阴极射线管存储器和曼彻斯特计算机的发明人。1947 年做成能存储1000 位信
9、息的可工作的存储系统。1948 年 6 月 28 日研制成功世界上第一台存储程序的曼彻斯持小型计算机(Manchester Baby)。曼彻斯特大学和弗伦梯公司合作，1951 年 1 月研制成功存储程序计算机弗伦梯Mark I。汞延迟线由贝尔实验室的威廉肖克利(william shockley)开发，后由爱克特改进，莫里斯文森特威尔克斯和戴维惠勒(David Wheeler)、斯坦利盖尔(Stanley Gill)是基于子程序的程序设计系统的创始人。1951 年威尔克斯首次提出微程序控制的思想，1958 年初，EDSAC 2 投入运行，它是第一台采用微程序控制技术的计算机。EDVAC是世界上第
10、一台设计的存储程序电子计算机，1952 年才完成1951 年 1 月 IAS机运行第一个程序为与氢弹设计有关的问题第一台 UNIVAC于 1951 年 3 月 31 日提供给人口普查局，1949 年夏末，爱克特莫奇里计算机公司研制成功BINAC，成为美国第一台存储程序计算机，(但非世界第一)。标准东方自动计算机SEAC机（1950 年 4 月演示）标准西方自动计算机SWAC机(1950 年 7 月最后完成)美国MIT 研制成功的旋风计算机是最早的并行计算机之一，第一台实时计算机，第一台采用磁心存储器的计算机。它是由福雷斯特(J.W.Forrester)主持设计的。(1950 年，采用了威廉管存
11、储器)中国学者王安的贡献磁心存储器1958 年，赛其系统的第一台A/N FSQ-7运行。初期存储程序电子计算机的发展情况：体系结构的发展：以运算器为中心以存储器为中心格雷斯 莫莉 霍泊是世界上第一台大型数字计算机的程序员。提出了共享代码库的思想。霍泊的另一主要贡献是编译器的标准化。约翰沃纳巴库斯是第一个计算机程序设计语言和最广泛使用的程序设计语言FORTRAN(for FORmaula TRANslation)的创始人；著名的巴库斯范式BNF(Backus Normal Form)的发明人和函数式语言FP的开发者。海军军械研究计算器NORC，1953 年装配，1954 年完成。IBM 700
12、系列计算机，1952 年底第一台701 机装运到在纽约的IBM 总部。八一(103)型电子计算机（华罗庚）的研制，1958 年 8 月 1 日，能演示短程序，标志我国第一台计算机的诞生。1962 年 3 月，104 型电子计算机（张效祥）通过了国家鉴定，命名为DJS-2。我国自行设计的331(901)机的诞生（慈云桂）。一、晶体管计算机1947 年 12 月 23 日，W.H.布喇顿(Walter Houser Brattain)、J.巴丁(John Bardeen)发明了第一个固态放大器点接触晶体管。不久，G.K.蒂尔制成了第一个结型晶体管。1960 年前后仙童公司的J.A.赫尔尼研究成功一
13、种硅平面型晶体管工艺第二代电子计算机即晶体管计算机时期。最早研制的晶体管计算机，1955 年美国伯士 阿尔玛公司生产了第一台安装在阿特拉斯洲际弹道导弹上的弹载晶体管计算机7000 系列计算机IBM 1410 晶体管计算机早期超级计算机Stretch 于 1961 年推出（IBM）早期超级计算机LARC1960年第一台（UNIVAC 公司）世界上第一台军用存储程序计算机世界上第一台磁心存储程序计算机世界上第一台设想存储程序计算机世界上第一台商业存储程序计算机世界上第一台存储程序并行计算机美国第一台可用存储程序计算机世界上第一台存储程序计算机双机世界上第一台可用存储程序计算机世界上第一台存储程序原
14、型机在计算机技术发展中的贡献A/N FSQ-7WhirhwindEDVAC、IASFerranti Mark SWACSEACBNIACEDSACManchecter Baby机型1958195319521951.21950.71950.41949.71949.41948.6时间早期超级计算机The Ferranti Atlas 早期超级计算机CDC 6600（1964 年 8 月安装）IBM/360 系列机 IBM 360 系列计算机之父布鲁克斯(Prederick Phillips Brooks，Jr.)和伊凡斯(B0b Everton Evans)。IBM 360 系列计计算机体系结构的
15、设计师阿姆道尔(Gene M.Amdhal)。小型计算机PDP（DEC公司奥尔森和安得森）我国自行研制的晶体管计算机：441B-（1964 年 7 月研制成功）后有441B-、441C、441D、57-1 和 441B-等第二代计算机采用晶体管电路和磁心存储器一、中小规模集成电路计算机集成电路是指单片电路，有别于薄膜电路、厚膜电路和混合微型电路。1952 年英国学者达米尔提出了制造单块半导体集成电路的思想。1958 年美国德克萨斯仪器公司的基尔拜发明了第一块集成电路1954-1965 弹载计算机性能比较1961 年由德克萨斯和美空军合作制成第一台试验性集成电路计算机1976 年研制成功采用国产
16、集成电路单机151-。二、计算机自动分时系统1959 年，英国学者斯特莱奇和MIT 的麦卡锡分别提出了计算机用户间自动分时工作的思想。1961 年,MIT 由考巴脱领导在IBM7090 上开发了第一个实验“分时兼容系统CTSS 美心理学家利克里特提出交互计算的思想。三、巨型计算机系统SOLOMON 处理机阵列(斯罗特尼克提出)ILLIAC 巨型计算机：系统于1972 年春建成，速度达每秒2 亿次，为当时速度最高的巨型计算机系统。STAR-100巨型计算机：CDC公司，1973 年建成TI-ASC巨型计算机：美国德克萨斯公司设计，1972 年完成CRAY-1巨型计算机：克雷1976 年推出CRA
17、Y-1 我国自行研究与开发的巨型计算机系统：1983 年“银河-”(YH-1)，YH-2 四、计算机网络1963 年，利克里特向美国大学中的计算机系和全国研究中心的科学家们指出了搞一个“星系际的计算机网络”备忘录，从而播下了Internet的种子。1969 年，把在洛杉矶的加里福尼亚大学、在桑达巴巴拉的加里福尼亚大学、犹他大学和斯坦福研究所等4 个城市的计算机相连接，研制成功最初的、试验性的ARPAnet。五、微处理器与个人计算机4004 微处理器是在计算机历史上具有划时代意义的重大事件，使社会进入了信息化时代的大门。年代器件重量体积功耗1954 微型电子管100 100 100 1957 晶
18、体管印制电路29 20 14 1959 微型器件10 3.2 0.7 1962 混合电路2 0.8 0.8 1965 小规模集成电路1 0.3 0.3 1965 年，摩尔发表摩尔定律：集成电路上的元件数量每隔一年半左右增长一倍，性能也提升一倍，并大胆预测未来这种增长会延续下去1972 年，Intel 宣布推出MCS-8 系列的核心8 位微处理器8008(为 4004 的一倍)。1975 年，位于新墨西哥镇的小公司MITS 用 8080 设计出第一台微型计算机牛郎星Altair。标志着“个人计算机”时代的来临，每个人可以有自己的计算机。IBM 公司主要生产大型机。IBM PC成为个人计算机的标准
19、。计算机与软件在联合作战中的应用1.计算机与软件在预警探测领域中的应用1)典型预警探测系统的传感器及其数据获取2)对海量传感器数据的数字信号处理技术2.计算机与软件在指挥控制领域中的应用1)一体化指挥信息系统概述（略）2)一体化指挥信息系统实现数据层、应用层的综合集成3)系统集成中的软件技术3.计算机系统对武器装备作战效能的影响个人计算机：与人结合嵌入式计算机：与武器结合高性能计算机：信息处理中心1）军用个人计算机：军用便携式电脑，穿戴式计算机2)高可靠的嵌入式计算机技术（未来发展趋势）3)嵌入式计算机发展对未来精确打击能力的影响4.计算机与软件在作战保障领域中的应用1)战场环境保障的分析2)
20、数值预报技术支持战场环境保障3)高性能计算机技术高性能计算机分类：服务器和超级计算机5.计算机与软件在后装保障过程中的应用传统装备保障的主要特点需要储备大量备件电子器件过时问题我军计算机硬件保障面临的特殊问题引进武器装备的电子器件备件不足自主研制的武器装备无法获得所需电子器件软件在联合作战平台中起到灵魂作用，发挥的作用越来越大计算机硬件保障：面临严重的电子器件过时问题计算机软件保障：无法采用备件替换方式数据库技术智能决策技术思考与对策：1）必须全力自主研制核心芯片和研发核心软件2）必须针对军用软件装备的特点建立相适应的新型装备保障体系3）在信息化联合作战中，必须重视人的因素4）必须认识到信息技术也有弱点