1、1,计算机科学导论,李建义,联系方式：电话：15373260358 教师办公室：2221391 QQ：987694165,2,课程目标,计算机科学导论课程是计算机相关专业的一门专业引导课，通过对该课程的学习，学生能够深刻理解计算机科学与技术核心课程体系及专业能力需求，明确构成专业能力的专业核心课程之间的相互支撑关系，了解各门课程的地位、主要研究内容和发展方向，明确大学四年的学习目标。,3,课程学习内容,第1章 计算机的产生与发展(2学时)第2章 计算科学(4学时)第3章 数据表示与数字逻辑(8学时)第4章 计算机组成与体系结构(8学时)-6学时第5章 操作系统(6学时)第6章 高级程序设计语言
2、(0学时)第7章 数据结构与算法(8学时) -6学时第8章 数据库技术(4学时)第9章 软件工程(4学时)第10章 计算机网络(4学时) 合计：48学时,4,本次课内容,计算机科学与技术课程体系结构大学学习方法第1章 计算机的产生与发展,5,计算机科学与技术课程体系结构,程序设计基础,数据结构,计算机组成与体系结构,电路基础、模拟电子技术、数字电子技术,微机原理与接口技术、微机原理与汇编语言,操作系统,编译原理,软件工程,数据库原理及应用,计算机网络原理,计算机科学导论,6,如何学习,上大学学什么？能力比知识更重要学会如何思考、分析和探索大学的学习方法主动学习，自主学习在实践中掌握知识，在参与
3、中提高能力,7,（1）根据兴趣 兴趣与个人的性格、成长环境有很大关系； 在不断学习、实践中发现自己的兴趣所在； 兴趣是可以培养的。 （2）根据特长（天赋） 了解自己，知道自己的长处所在。,如何选择自己的专业?,8,（1）什么是成功？ 具有知识，创造新技术新产品，取得成果； 靠自己的劳动取得令人羡慕的地位、财富； 在自己喜欢的岗位上，扎实工作，受人尊重， 同时自己也感到充实和快乐，同样是成功！,真正的成功者是主动选择适合自己的成功道路！,如何把握成功?,9,成功没有法则 人人都有成功的可能优秀没有标准 人人都有优点和缺点,10, 价值观 有责任心，讲诚信，有爱心 态度（做人做事的基本原则） 积极
4、，乐观，自信，参与，宽容，自省 行为 追逐兴趣有理想，热爱自己的专业（工作）； 科学的方法，超前的意识，创新的精神； 执行有效，坚忍不拔，努力学习； 善于与人交流和沟通，认识自我超越自我。,（2）成功的基础(内因),11,（3）成功的保证,忠于自己的选择；协调理想、兴趣、天赋、就业之间的矛盾；奋斗者是孤独的；成功者是幸福的。,12,做最好的自己 就是成功的人生勤奋会使你成为天才！,13,学习方法,1、主动学习，善于思考2、积极阅读，拓宽视野3、认真实践，提高能力,14,上课要求,认真听课、做好笔记、按时完成作业答疑时间：周四下午2:004:00课代表：每班选1位课代表；参考教材：计算机导论黄国
5、兴 清华出版社计算机导论张凯 清华出版社,15,第1章 计算机的产生与发展,计算的起源 数的概念 古埃及、巴比伦、中国、古印度数学及记数体系 早期的计算工具 中国算筹 耐普尔算筹 计算尺 机械计算机与电磁计算机 电子计算机,16,第1章 计算机的产生与发展,本章学习目标初步了解计算的起源了解早期的计算工具了解机械计算机的研制了解电磁计算机了解电子计算机的发明掌握电子计算机的发展过程,17,1.1 计算的起源,18,1.1 计算的起源,英国数学家 罗素：“人类花费了几千年的时间才认识到，两只鸡的“2”和两天的“2”是一回事。”,19,1.1.1 数的概念及记数方式的诞生,数的概念的形成经历了一个
6、缓慢渐进的过程。原始人在采集、狩猎等生产活动中，注意到一只羊与许多羊、一只狼与一群狼在数量上的差异。通过一只羊与许多羊、一只狼与一群狼的比较，逐渐看到其中的某种共同的东西，即它们的单位性。同样，人们会注意其他特定的物群相互间也可构成一一对应。这种为一定物群所共有的抽象性质，就是数。,20,1.1.1 数的概念及记数方式的诞生,数的概念的形成对人类文明的意义不亚于火的使用。在漫长的人类进化和文明发展过程中，人类的大脑逐渐具有了把直观的形象变成抽象数字的能力，进行抽象思维活动，这种抽象的思维活动标志着人类具有了认识世界的基本能力。 在数的概念出现之后，就开始有了数的计算和记数。在人类社会发展的初期
7、，就常常遇到各种各样的计算问题，如计算捕捉到的猎物的数量、计算天数等。,21,1.1.1 数的概念及记数方式的诞生,计算工具： （1）双手 “手指计数”在数学发展中也起了很大的作用，因此十进制是人们最熟悉最常用的进制计数方法。（2）小木棍、石子等身外之物作计算工具。 （3）结绳记数、刻痕记数等。 （4）5000多年前，出现了书写记数以及相应的记数体系,22,1.1.2 古埃及数学及记数体系,23,1.1.2 古埃及数学及记数体系,公元前3500年古埃及象形文字,24,1.1.2 古埃及数学及记数体系,莲花表示1000，尼罗河中开着很多莲花； 食指或尼罗河边生长的某种植物的芽表示10000； 蝌
8、蚪状表示100000，因为经常看到无数的蝌蚪在一起； 100万这个数太大了，人们看到这个数后吃惊地举起双手表示100万； 太阳表示1000万，此象形文字代表神，表示人们无法计数的无限大的数。,25,1.1.2 古埃及数学及记数体系,奥德赛旅行来于奇克劳普司，将独眼巨人波里皮茅斯变成盲人后离开了那里。此后这位可怜的巨人就坐在自己穴居的洞口数羊：早晨，被走出一只羊就将一个石子放在洞口外；晚上，每走进一只羊就将一个石子放入洞内。,美国土著人扒掉白人的头皮； 日本人割下朝鲜人的耳朵或鼻子，建立“鼻冢”和“耳冢”； 非洲土著人脖子上带动物牙齿做成的项链； 非洲Massai族的未婚女子戴与年龄相同数目的铜
9、圈；,摘自荷巴时代的传说奥德赛（Ulysses）,26,1.1.2 古埃及数学及记数体系,公元前2500年左右，古埃及象形文字演化为一种简便的象形数字体系“僧侣体”，古埃及人就用这种僧侣文在纸莎草（Papyrus）压制成的草片上来做日常书写。现今对古埃及数学的认识，主要根据两卷用僧侣文写成的纸草书；一卷藏在伦敦，叫做莱因德纸草书，一卷藏在莫斯科。,27,1.1.2 古埃及数学及记数体系,莱因德纸草书,分数算法、等差、等比数列； 加法为基本算术运算； 有关几何学的研究； 圆面积的计算方法；,28,1.1.3 巴比伦数学及记数体系,底格里斯和幼发拉底两河流域古代文明，是人类历史上最古老的文明之一。
10、古希腊人把两河流域叫做“美索不达米亚”，意思是“两河之间的地方”。美索不达米亚又分两个部 分，南边叫巴比伦尼亚，北边叫亚述。就今天来说，两河流域相当于今天的伊拉克一带。两河流域文明时代最早的居民是苏美尔人。,29,1.1.3 巴比伦数学及记数体系,30,巴比伦数学及记数体系,算术：借助乘法表、倒数表、平方表、立方表等数表来实现的。引入了以60为基底的位值制；,几何：他们已有相似三角形之对应边成比例的知识，会计算简单平面图形的面积和简单立体体积。我们现在把圆周分为360等分，也应归功于古代巴比伦人。,代数：他们解二次方程的过程与今天的配方法、公式法一致。,31,1.1.4 中国古代记数方法,32
11、,1.1.4 中国古代记数方法,易经系辞下传：“上古结绳而治，后世圣人易之以书契。”,九家易：“事大，大结其绳；事小，小结其绳。结之多少，随物众寡。”,史记：“伏羲始画八卦，造书契，以代结绳之治。”,释名释书契：“契，刻也，刻识其数也。”,33,1.1.4 中国古代记数方法,商代计数甲骨文及数的记法,34,1.1.4 中国古代记数方法,与以证明定理为中心的希腊古典数学不同，中国古代数学是以创造算法特别是各种解方程的算法为主线。从线性方程组到高次多项式方程，乃至不定方程，中国古代数学家创造了一系列先进的算法，他们用这些算法去求解相应类型的代数方程，从而解决导致这些方程的各种各样的科学和实际问题。
12、特别是，几何问题也归结为代数方程，然后用程式化的算法来求解。因此，中国古代数学具有明显的算法化、机械化的特征。,中国科学院院士吴文俊,35,1.1.4 中国古代记数方法,周髀算经乃是算经的十书之一。约成书于公元前1世纪，原名周髀，它是我国最古老的天文学著作，主要阐明当时的盖天说和四分历法。,讲述了学习数学的方法、用勾股定理来计算高深远近和比较复杂的分数计算；有矩的用途，勾股定理及其在测量上的应用，相似直角三角形对应边成比例定理等内容；,在周髀算经中还有开平方的问题，等差级数的问题，使用了相当繁琐的分数算法和开平方法，以及应用于古代的“四分历”计算的相当复杂的分数运算。此外，还有相当繁杂的数字计
13、算和勾股定理的应用。,36,1.1.4 中国古代记数方法,方田：田亩面积计算；粟米：谷物粮食的按比例折换；衰分：比例分配问题；少广：已知面积、体积、求其一边长和径长等；商功：土石工程、体积计算；均输：合理摊派赋税；盈不足：即双设法问题；方程：一次方程组问题；勾股：利用勾股定理求解的各种问题。,37,1.1.4 中国古代记数方法,测圆海镜 ,38,1.1.4 中国古代记数方法,益古演段内页,益古演段共3卷，64问，主要就正方形、长方形与圆的关系，以天元术为主要方法，用二次方程求解。,39,1.1.4 中国古代记数方法,40,1.1.5 古印度数学及记数体系,古印度自哈拉巴文化时期起，古印度人用的
14、就是十进位制，但是早期还没有位值法。大约到了公元7世纪以后，古印度才有了位值法记数，不过开始时还没有“0”的符号，只用空一格来表示。公元9世纪后半叶有了零的符号，写作“.”。 这时，古印度的十进制位值法记数就完备了。后来这种记数法为中亚地区许多民族采用，又经过阿拉伯人传到了欧洲，逐渐演变为现今世界上通用的“阿拉伯记数法”。所以说，阿拉伯数字并不是阿拉伯人创造的，他们只是起了传播作用。而真正对阿拉伯数字有贡献的，正是古印度人。,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,41,1.1.5 古印度数学及记数体系,准绳经是现存古印度最早的数学著作，这是一部讲述祭坛修筑的书，大约成于公元前5至前4世纪，其
15、中包含有一些几何学方面的知识。这部书表明，他们那时已经知道了勾股定理，并使用圆周率为3.09。 公元499年成书的圣使集中有关数学的内容共有66条，包括了算术运算、乘方、开方以及一些代数学、几何学和三角学的规则。此外，还研究了两个无理数相加的问题，得到正确的公式，在三角学方面他又引进了正矢函数，他算出的为3.1416。,42,1.2 早期的计算工具,中国出土的汉代算筹,夏侯阳算经：“一纵十横，百立千僵千十相望，万百相当。满位以上，五在上方，六不积算，五不单张。”,6614的算筹表示,43,1.2 早期的计算工具,33岁时制定大明历，规定一回归年为365.2428日； 值的计算； 利用牟合方盖，
16、计算球体积问题； 将“岁差”引进历法，提出在391年中设置144个闰月； 精通音律，擅长下棋，写有小说述异记； 重新造出早已失传的指南车、千里船等多种巧妙机械；,44,1.2 早期的计算工具,数术纪遗：“珠算控带四时，经纬三才（天、地、人三才）。”,刻齿木片,45,1.2 早期的计算工具,耐普尔算筹,英国数学家耐普尔,46,1.2 早期的计算工具,0、1、2、3、4 、5 、6 、7 、8 、9 、10 、11 、12 、13 、14 、 1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024、2048、4096、8192、16384、,恩格斯在自然辩证法中，把笛卡尔的坐标、纳皮尔
17、的对数、牛顿和莱布尼兹的微积分共同称为十七世纪的三大数学发明。 法国著名的数学家、天文学家拉普拉斯（Pierre Simon Laplace，1749-1827）曾说：对数，可以缩短计算时间，“在实效上等于把天文学家的寿命延长了许多倍”。,47,1.2 早期的计算工具,冈特计算尺,圆形计算尺,48,1.3 机械计算机,契卡德计算机能做6位数加减法，或许设置了某种“溢出”响铃装置；机器上部附加一套圆柱型“纳皮尔算筹”，因此也能进行乘除运算。 1960年，契卡德家乡的人根据示意图重新制作出契卡德计算机，惊讶地发现它确实可以工作。,49,1.3 机械计算机,帕斯卡三角形与二项展开式； 撰写哲学名著思
18、想录，建立了直觉主义原则； 与费马共同建立了概率论和组合论的基础； 物理上发现帕斯卡定律； 数学上发现帕斯卡定理；,“人只不过是一根芦苇， 是自然界最脆弱的东西，但他是一根有思想的芦苇。”,“这种计算器所进行的工作，比动物的行为，更接近人类的思维。”,帕斯卡,50,1.3 机械计算机,被誉为“the oldest mechanical pocket calculator”。Morland did not link together the gears for different digits. Instead, each time a digit gear completed a full t
19、urn it advanced the small gear above it one place. At the end of a problem the small gears indicated how much to add (carry) to the next digit places.,51,1.3 机械计算机,莱布尼茨,可进行四则运算的机械计算机,52,1.3 机械计算机,西京杂记有一记载说：“霍光妻遗淳于衍蒲挑锦二十四匹，散花绫二十五匹。绫出巨鹿陈宝光家，宝光妻传其法，霍显召入其第，使作之。机用一百二十镊，六十日成一匹，匹直万钱。”,三国志方技传裴松之注记载：“时有扶风马钩，
20、巧思绝世。傅玄序之曰：马先生，天下之名巧也。旧绫机五十综者五十蹑，六十综者六十蹑，先生患其丧功费日，乃皆易以十二蹑。其奇文异变，困感而作者，犹自然之成形，阴阳之无穷。” 12-13世纪，中国提花机、踏板织机传入欧洲；1687年，英国发明提花装置；,1725年，法国纺织机械师布乔（B.Bouchon）发明了“穿孔纸带”的构想。,工业社会首次大规模应用程序控制的机器纺织业提花编织机,53,机械计算机,提花织布机,法国工程师雅克特,1801年,54,1.3 机械计算机,宽阔的额狭长的嘴锐利的目光显得有些愤世嫉俗坚定的但绝非缺乏幽默的外貌给人以一个极富深邃思想的学者形象,巴贝奇,差分机模型,55,1.
21、3 机械计算机,在分析机的设计中，巴贝奇第一次将计算机分为输入器、输出器、存储器、运算器、控制器五个部分。从这一点上，我们可以说巴贝奇分析机是现代计算机结构模式的最早构思形式。,1834年 巴贝奇发明的分析机模型，将程序编制在穿孔卡片上控制计算机工作。,56,1.3 机械计算机,第二个差分机在1849年设计出来却在有生之年只实现了很小一部分。这台机器可以进行相当复杂的数学计算，具有31位精度。 得益于工程师几年的努力，这份蓝图变成了现实。,尽管巴贝奇很聪明，却没能够将分析机实现。他的失败并非技术问题，而是管理。一个大问题是，总在半路他又有了新想法，在进行工程项目时不得不学会说不。,57,1.3
22、 机械计算机,美国 霍勒里斯 1888年发明 统计机,1896年创办CTR公司，CTR即为国际商用机器（IBM）的前身,58,1.4 电磁计算机,MIT校长如此赞扬道：“对于科学技术的发展，美国没有任何人比万尼瓦尔布什的影响更为巨大。在20世纪里可能不会再有能与他比肩的人了。”,59,1.4 电磁计算机,Model-K计算机尽管仅仅是个展示品，但却是第一台电磁式的数字计算机。 1937年,“当时既没有放焰火，也没有开香槟。”只有夫人多萝西亚走过来，不无揶揄地把丈夫发明的机器命名为“厨房餐桌（Kitchen table）型计算机”。,乔治 斯 蒂比兹,60,1.4 电磁计算机,CNC（Model
23、-1）,1940年9月，美国数学会在达特默斯大学召开学术会议。会议期间，斯蒂比斯派人前往，向包括冯诺依曼等数学大师在内的著名学术带头人，公开演示如何遥控操作M-1计算机。与会者惊奇地看到，贝尔实验室的研究人员在达特默斯大学所在地汉诺威，潇洒自如地操作远在纽约的M-1做复数运算，结果即刻通过电话线由会场里一台打字机输出。这一次成功的演示，在计算机发展史上具有特别重要的地位，它标志着人类社会已经实现了计算机远程控制，乔治斯蒂比兹又被称为“数字计算机之父”。,61,1.4 电磁计算机,Z1计算机最大的贡献是朱斯第一次采用了二进制数，在薄钢板组装的存储器中，朱斯用一个在细孔中移动的针，指明数字“0”或
24、“1”。他的这种选择，明显地受到莱布尼茨著作的启发，他后来发表的研究报告，副题就是“向莱布尼茨致敬”。这台机器也采用了“穿孔带”输入程序，不过不是纸带，而是35毫米电影胶片；数据则由一个数字键盘敲入，计算结果用小电灯泡显示。,德国工程师朱斯,1938年,62,1.4 电磁计算机,由于纯机械式Z1计算机性能不理想，第二年，朱斯的朋友给了他一些电话公司废弃的继电器，朱斯用它们组装了第二台电磁式计算机Z-2， 这台机器已经可以正常工作。这时，他的工作引起德国飞机实验研究所的关注，使他得到了一笔资助。,Z-3使用了2600个继电器，用穿孔纸带输入，实现了二进制数程序控制。程序控制思想虽然过去也有人提倡
25、，但朱斯是把它付诸实施的第一人。Z-3能达到每秒34次加法的运算速度，或者在35秒内完成一次乘法运算，是世界上真正的第一台通用程序控制计算机。1942年，在紧张研究的间隙里，他写作了世界上第一个下国际象棋的计算机程序。,63,1.4 电磁计算机,1945年，朱斯又建造了一台比Z-3更先进的电磁式Z-4计算机，存储器单元也从64位扩展到1024位，继电器几乎占满了一个房间。因怕再次被炸，朱斯把Z-4搬来搬去，最后搬到德国南部。 1945年，就在盟军攻陷法西斯德国的首都柏林后不久，从阿尔卑斯山区偏僻小镇欣特斯泰因传来一个惊人的消息：一个粮仓地窖里发现了德国研制的先进计算机。,两名英国情报官闻讯匆匆
26、赶到了欣特斯泰因。在攻占该镇的法国士兵带领下，打开了粮仓地窖大门。这机器怎么看也不像是德国的“先进计算机”，两人互相对视着苦笑了一阵：“德军再傻，也不会把这么重要的设备放在交通极为不便的山区。” 过了很长时间之后，西方计算机界终于认识到，这台貌不惊人的机器，的确是当时最先进的计算机，它研制成功的时间，要比美国、英国的同类发明更早；更重大的意义还在于，它是最先采用程序控制的数字计算机。,64,1.4 电磁计算机,1944年 使巴贝奇的梦想变成现实的MARK-I,有15万个元件，还有800千米导线，使用了3000多个继电器，重量达5吨。其核心是72个循环寄存器。数据和指令通过穿孔卡片机输入，输出则
27、由电传打字机实现。 特征：部分使用继电器，是第一台机电式计算机。,哈佛教授霍华德 艾肯,65,1.4 电磁计算机,66,1.5 电子计算机,被遗忘的计算机之父John Vincent Atanasoff,Clifford E. Berry,67,1.6 电子计算机,AtanasoffBerry Computer replica at 1st floor of Durham Center, Iowa State University,计算机三原则（1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度；（2）利用电子技术来实现控制，逻辑运算和算术运算，以保证计算速度；（3）采用把计算功能和二进制数更新
28、存贮的功能相分离的结构。,ABC计算机,68,1.5 电子计算机,69,1.5 电子计算机,事实清楚，毫无疑问，莫克利关于ENIAC的基本构思是来自于阿坦纳索夫，所宣称的在ENIAC上的发明也是源于阿坦纳索夫。莫克利和艾克特没有发明第一台自动电子数字计算机，他们做的只是阿坦纳索夫发明中的概念与设计原理的演变。1939年至1940年之间，阿坦纳索夫和贝里，在依阿华州立大学制造了第一台电子数字计算机。莫克利和艾克特在25年中吹嘘他们自己为第一台电子数字计算机的发明人，赋予他们此种荣誉的专利是无效的。莫克利剽窃了阿坦纳索夫的思想，将其攫为己有，在世界上宣称那是他的发明长达30年。莫克利和艾克特实际上
29、已经拥有了25年的计算机发明专利权，他们获得了巨额的不义之财，但他们无法再逃脱道义的惩罚。,The United States District Court for the District of Minnesota released its judgment on October 19, 1973：,70,1.5 电子计算机,Scherbius Enigma patent in 1918,二战中，德军使用密码机,71,1.5 电子计算机,“闪电战”的提出者，德国装甲部队之父，纳粹德国的海因茨古德里安(Heinz Guderian)将军在指挥车上。,Enigma密码机,72,1.5 电子计算机
30、,Alan M.Turing,Irving J. Good,Max Newman,阿伦图灵,欧文古德,纽曼,多位科学家研制破译德军密码的计算机,73,1.5 电子计算机,Colossus译码计算机,Tommy Flowers,74,1.5 电子计算机,1942年8月，莫克莱与戈德斯坦共同起草了一份题为高速电子管计算装置的使用（The Use of High-Speed Vacuum Tube Device for Calculating）的报告，提出了电子计算机的设计方案，它是一台“电子数值积分计算机（Electronic Numerical Integrator And Calculator
31、）”，简称ENIAC。,75,1.5 电子计算机,埃克特于1944年1月写出了磁带计算机的报告，提出将数据和指令存放到同一类型的存储器或磁带上的想法最早出现的存储程序思想； 1944年3月，他又提出了使用水银延迟线制作存储装置的设想。,76,1.5 电子计算机,1944年夏的一天，在阿贝丁火车站，戈德斯坦邂逅了数学家约翰冯诺依曼(John Von Nouma：19031957年)，于是戈德斯坦向冯诺依曼介绍了正在研制电子计算机，冯诺依曼非常感兴趣。几天之后，冯诺依曼就专程到莫尔学院参观还未完成的ENIAC，并参加了为改进ENIAC而举行的一系列专家会议。,77,1.5 电子计算机,1946年2
32、月，美国宾夕法尼亚大学成功研制出了ENIAC，这是世界上第一台数字电子计算机。莫尔学院的两位青年学者36岁物理学家约翰莫齐利(John Mauchly)和他的学生，24岁的电气工程师布雷斯帕埃克特(Presper Eckert)，向戈德斯坦提交了一份研制电子计算机的设计方案“高速电子管计算装置的使用” 。,78,1.5 电子计算机,这台名为 ENIAC (电子数字积分计算机的缩写）的机器，使用18800个电子管，1500多个继电器，耗电150千瓦，占地170平方米，重达30吨，可谓“庞然大物”也。,79,冯诺依曼决定重新设计一台计算机，命名为“离散变量自动电子计算机”(Electronic D
33、iscrete Variable Automatic Calculator：EDVAC)。 1946年6月，冯诺依曼和戈德斯坦、勃克斯回到普林斯顿大学高级研究院，完成了另一台ISA(高级研究院的英文缩写)电子计算机，他们联名发表了计算机史上著名的“101页报告”。,1.5 电子计算机,80,1946年，英国剑桥大学威尔克斯(M.Wilkes)教授，到宾夕法尼亚大学参加冯诺依曼主持的培训班，完全接受了冯诺依曼存储程序的设计思想。1949年5月，威尔克斯研制成了一台由3000只电子管为主要元件的计算机，命名为电子储存程序计算机(Electronic Delay Storage Automatic
34、Calculator：EDSAC)，由此，他获得了1967年度“图灵奖”。,1.5 电子计算机,81,1.6 电子计算机的发展与应用,1.6.1 电子计算机的发展阶段按照采用的电子器件划分，计算机大致已经历了四个阶段：1. 第一代计算机(1946年1957年)其主要特征是逻辑器件使用电子管，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，使用机器语言编程。 第一代计算机体积大、运算速度低、存储容量小、可靠性低。几乎没有什么软件配置，主要用于科学计算。 其代表机型有：ENIAC、IBM650(小型机)、IBM709(大型机)等。,82,83,2. 第二代计算机(1958年1964
35、年),其主要特征是使用晶体管代替了电子管，内存储器采用了磁芯体，引入了变址寄存器和浮点运算硬件，利用I/O处理机提高了输入输出能力。 在软件方面配置了子程序库和批处理管理程序，并且推出了Fortran、COBOL、ALGOL等高级程序设计语言及相应的编译程序，降低了程序设计的复杂性。 其代表机型有：IBM7090、IBM7094、CDC7600等。,84,85,3. 第三代计算机(1965年1972年),其主要特征是用半导体、小规模集成电路(Integrated CircuitIC)作为元器件代替晶体管等分立元件，用半导体存储器代替磁芯存储器，使用微程序设计技术简化处理机的结构，这使得计算机的
36、体积和耗电量显著减小，而计算速度和存储存量却有较大提高，可靠性也大大加强。在软件方面则广泛地引入多道程序、并行处理、虚拟存储系统和功能完备的操作系统，同时还提供了大量的面向用户的应用程序。计算机开始定向标准化、模块化、系列化，此时，计算机的应用进入到许多科学技术领域。其代表机器有：IBM360系列、富士通F230系列等。,86,4. 第四代计算机(1972年今),其主要特征是使用了大规模和超大规模集成电路，大规模、超大规模块集成电路的出现，使计算机沿着两个方向飞速向前发展。一方面，利用大规模集成电路制造多种逻辑芯片，组装出大型、巨型计算机。另一方面，利用大规模集成电路技术，将运算器、控制器等部
37、件集成在一个很小的集成电路芯片上，从而出现了微处理器。完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商品化的应用程序的大量涌现，以及通信技术和计算机网络的飞速发展，使得计算机进入了一个大发展的阶段。,87,88,89,现在很多国家正在研制新一代的计算机，新代计算机将是微电子技术、光学技术、超导技术、电子仿生技术等多学科相结合的产物。它能进行知识处理、自动编程、测试和排错，以及用自然语言、图形、声音和各种文字进行输入和输出。新代计算机的研究目标是试图打破计算机现有的体系结构，使得计算机能够具有像人那样的思维、推理和判断能力。已经实现的非传统计算技术有：超导计算、量子计算、生物计算、光计算等。未来的计算机可
38、能是超导计算机、量子计算机、生物计算机、光计算机或纳米计算机、DNA计算机等。,90,拥有最强的并行计算能力，主要用于科学计算。在气象、军事、能源等领域承担大规模、高速度的计算任务。趋势是用许多台计算机构成一台超级计算机。,1.6.2 巨型计算机的研究与发展,83年银河-I亿次机,92年银河-II10亿次机,97年银河-III百亿次机,91,大中型计算机,具有比小型机更强的数据处理能力。价格比小型机高。在银行等最早使用计算机的行业中广泛使用。,中科院计算技术研究所国家智能机中心研制的每秒200亿次的曙光2000型超级服务器,92,小型计算机,具有比微机更强的数据处理能力和数据存储能力。多个用户
39、可以同时使用（多用户，Multi-user）。目前主要用作服务器。,93,1.6.3 微型计算机（微机，Microcomputer）的发展,是通用计算机。通常是由一个用户来使用（单用户，Single-user）。配有文字、声音、图像等输入输出设备。可通过网络与其他计算机相连。高档台式机可充当服务器。,94,微型计算机（微机，Microcomputer）膝上型电脑（Laptop）/ 笔记本计算机（Notebook）,功能与台式机类似。一体化结构。耗电更少，并配有电池，可在没有交流电源的场合使用。可装在文件包中。,1.6.3 微型计算机（微机，Microcomputer）的发展,95,微型计算机（
40、微机，Microcomputer）掌上型电脑（Palmtop）、个人数字助理（PDA, Personal Digital Assistant）,向用户提供专门的功能。靠电池供电。可装在衣袋中。有些已具有无线通信能力。是嵌入式计算机的一类。,1.6.3 微型计算机（微机，Microcomputer）的发展,96,工作站（Workstation）,以联网为标志。计算能力比台式机更强，特别是在图形处理方面。价格比台式机高得多。随着台式机能力的不断提高，有可能被台式机所替代。,97,服务器（Server）,一种在网络环境下为多个用户提供服务的共享设备。可分为文件服务器、通信服务器、打印服务器等。,IBM z 系列z900 服务器,IBM z系列z990服务器,98,网络计算机（net computer）,一种在网络环境下使用的终端设备，其特点是内容量大、显示器的性能高、通信功能强，但本机中不一定配置外存，所需要的程序和数据存储在网络的服务器中。,网络计算机,99,本章小结,计算的起源早期的计算工具机械计算机的研制电磁计算机电子计算机的发明电子计算机的发展过程,
