第1章 计算机导论.ppt

1、第一章 计算机发展简史,本章主要目标：了解计算机发展的历史、著名的计算机公司、计算机科学家、学术组织、计算机奖项等知识。,1.1 第一台电子计算机的诞生 1.2 计算机的发展 1.3 中国计算机发展简史 1.4 著名的计算机公司 1.5 著名的计算机科学家 1.6 计算机学术组织 1.7 计算机奖项,本章主要内容,1.1 第一台电子计算机的诞生,1.1.1 早期的计算工具 1.1.2 机械式计算机 1.1.3 电子计算机,1.1.1 早期的计算工具,最初的计算工具： 石头：Caculus的意思 手指：Digit的意思 十进制计数，简单 方便，但不能存储 结绳法：延长记亿能力,最早的人造计算工具

2、：算筹 算筹是中国古代使用了约两千多年的计算工具，是极具中国古代劳动人民特色的计算工具 商周时代问世，竹、木或骨制的棍子。 祖冲之最先用算筹算出圆周率小数点后的第6位，比西方早近一千年。,我国汉代的琉璃算筹,祖冲之在用算筹运算,算盘（abacus, Suan Pan）由算筹演变而来，萌芽于汉代，定型于南北朝，元代后期取代算筹。 上珠每珠当五，下珠每珠当一，每一档可当作一个数位。 口诀：相当于算盘的“软件”。 本身还可存储数字，使用起来很方便，中国的算盘一直沿用至今 。,不同国家算盘的比较,中国的算盘,日本的算盘,俄罗斯的算盘,耐普尔骨条：1617年，苏格兰数学家John Napier创造。圆形

3、计算尺：1621年英国数学家William Oughtred根据对数原理发明，这是最早的模拟计算工具。,1.1.2 机械式计算机,17世纪欧洲出现了齿轮式计算机。 计算钟：1623年Wilhelm Schickard制作，能进行六位以内加减法，通过铃声输出答案。 齿轮式计算器：1642年法数学家Blaise Pascal发明，能实现加减法运算，称为Pascaline。 1971年Niklaus Wirth教授将自己发明的一种程序设计语言命名为Pascal语言，以纪念Pascal,帕斯卡加法器,机械式计算机： 1673年德伟大的数学家和思想家Leibnitz建造。 能进行四则运算，轰动了欧洲。

4、进行乘法运算时，采用进位-加（shift-add）的方法，后演化为二进制，被现代电子计算机采用。 受当时生产条件限制，可靠性差，没有成为商品。,逻辑演示器（logic demonstrator） ： 1777年英国的查尔斯马洪发明。 袖珍式的简单器械，能解决传统的演绎推理、概率以及逻辑形式的数值问题，被称为计算机决策与逻辑功能的先驱。 穿孔卡织布机： 1804年法国人约瑟夫雅各发明 不是计算机，但强烈影响了穿孔卡输入输出装置的开发和机械式计算机的出现。,商用机械计算机： 1820年法国人德考尔玛改进了莱布尼茨的设计，制成第一个商用机械计算机，并生产了1500台。1862年在伦敦国际博览会上获得

5、奖牌。 逻辑代数： 1847年英数学家、逻辑学家乔治布尔创立，1854年出版布尔代数（Boolean Algebra）。 两个逻辑值“0”、“1”和三个运算符“与”（and）、“或”（or）、“非”（not）。 这种简化的二值逻辑为数字计算机的二进制、开关逻辑元件和逻辑电路的设计铺平了道路。,逻辑机： 威廉杰文斯认为布尔代数逻辑是自亚里斯多德以来逻辑学中最伟大的进展 于1869年发明一台逻辑机 使用四个逻辑字母来进行布尔运算 手摇计算器： 1872年弗兰克鲍德温开始建立美国的手摇计算器工业。 后由手摇变为电动， 1960年之前一直广泛使用。,机电式穿孔卡系统制表机1886，美统计学家赫尔曼霍勒

6、瑞斯博士，借鉴了雅各的穿孔卡原理，用穿孔卡片存储数据而制成。 参与1890年美人口普查，仅用6周时间就得出准确数据（62622250人）。 霍勒瑞斯1896年创建制表机公司TMC（Tabulating Machine Company） 1911年TMC与另外两家公司合并，成立CTR公司。 1924年CTR公司改名为国际商业机器公司IBM。,自动机械式计算机思想： 19世纪初产生许多数学表，如对数表、函数表。但其中的错误非常多。 英数学家查尔斯巴比奇决心研制新的计算工具，用机器取代人工来计算这些数学用表。 于1822年开始设计差分机，目标是计算具有20位有效数字、6次多项式的值。 新的研制计划是

7、分析机的设计。,分析机的重要贡献：包括了现代计算机的5个基本组成部分。 输入装置：用穿孔卡片输入数据； 输出装置：用穿孔卡片或打印方法输出。 存储装置/仓库（store）：能存储1000个50位10进制数，能存储运算数据和运算结果； 资料处理装置/磨坊（mill）：完成加、减、乘、除运算，还能根据运算结果的符号改变计算的进程。 控制装置：使用指令进行控制，用程序自动改变操作次序,第一位程序员：爱达奥古斯塔拉夫拉斯伯爵夫人 英著名诗人拜伦的女儿，是一位数学家 建议用二进制存储取代原设计的十进制存储。 程序设计上的开创性工作：发现程序设计（program design）和编程(programmin

8、g)的基本要素，还为某些计算开发了一些指令。 1979年5月，美国防部最后将一种通用高级语言命名为Ada，用于纪念爱达。,1.1.3 电子计算机,第一台通用程序控制计算机 德国工程师朱斯第一个采用电器元件来制造计算机。 1941年，他的Z-3计算机开始运转。,机电计算机 1936年，美哈佛大学应用数学教授霍华德艾肯提出用机电的方法，来实现分析机Mark-I机电计算机。 Mark-I只部分采用了继电器 在1945-1947年间，艾肯又领导制造成功一台全部使用继电器的计算机Mark-II。,第一台电子计算机ENIAC 1946年左右，美科学家设计 采用电子线路执行算术、逻辑运算并存储信息，速度快，

9、可同时执行几个加法或减法。 缺陷： 存储容量小，只能存20个字长l0位的十送制数。 程序是“外插型”的，即用线路连接的方式来实现的，准备工作耗时过长。 延迟线存储器：1944年8月，埃克特提出用延迟线回路作存储器，第一次打开了大量存储信息的大门，对实际形成存储程序概念起了促进作用。,约翰文森特阿坦那索夫- 计算机之父？,1973年，在经历了美国联邦法庭关于知识产权案中最长时间的调查之后，真相终于大白，推翻了剽窃者毛克利所有的辩词，判决说：“现代计算机的基本想法是来自约翰文森特阿坦那索夫。”,1.2 计算机的发展,1.2.1 第一代计算机 1.2.2 第二代计算机 1.2.3 第三代计算机 1.

10、2.4 第四代计算机 1.2.5第五代计算机 1.2.6 计算机的发展趋势,1.2.1 第一代计算机,19461958 采用电子管代替机械齿轮或电磁继电器作开关元件。仍然笨重，且产生很多热量。易损坏，给空调带来很大负担。 用二进制代替十进制，即所有指令与数据都用0、1表示，分别对应于电子器件的“接通”与“断开”，程序设计语言为机器语言。,程序可存储，这使通用计算机成为可能。但存储设备还比较落后，最初使用水银延迟线或静电存储管，容量很小。后来使用了磁鼓、磁心，有了很大改进。但仍然不可能有支持操作系统的环境。 输入输出装置主要用穿孔卡，速度很慢。,1.2.2 第二代计算机,l9591964 用晶体

11、管代替电子管作开关元件，计算机结构与性能发生了很大变化。 体积小、重量轻、发热少、速度快、功能强、价格低、 用磁心存储器作主存，磁盘与磁带作辅存，存储容量增大，可靠性提高，为系统软件的发展创造了条件。 许多意义深远的特性出现：变址寄存器、浮点数据表示、间接寻址、中断、IO处理机等 程序设计语言大发展：先是汇编语言代替机器语言，接着又出现了高级语言FORTRAN、COBOL。,应用范围进步扩大： 除了以批处理方式进行科学计算外，开始进入实时过程控制和数据处理领域。 尽可能提高CPU的利用率。 输入输出设备也在不断改进，多采用脱机(off-1ine)方式工作。 以免浪费CPU的宝贵时间,1.2.3

12、 第三代计算机,1965一1970 用集成电路取代晶体管，最初是小规模集成电路，后来是大规模集成电路。 体积更小、耗电更省、功能更强、寿命更长。芯片几乎永不失效，缺点是在抗损坏性方面十分脆弱。 用半导体存储器淘汰了磁心存储器，存储器也集成化了，它与处理器具有良好的相容性。存储容量大幅度提高，为建立存储体系与存储管理创造了条件。,普遍采用微程序设计技术， 微指令:同时发出的控制信号所执行的一组微操作。 例如：加法指令的执行可分为:取指、计算地址、取操作数、加法运算四步,每一步都由一组微操作实现.这一组能同时执行的微操作就构成一微指令 。 微程序:一组微指令的集合 为确立富有继承性的体系结构发挥了

13、重要作用，为计算机走向系列化、通用化、标准化作出了贡献。,系统软件与应用软件都有很大发展。 由于用户通过分时系统的交互作用方式来共享计算机资源，因此操作系统在规模和复杂性方面都有很快发展。为了提高软件质量，出现了结构化、模块化程序设计方法。 为了满足中小企业与政府机构日益增多的计算机应用，在第三代计算机期间，开始出现了第一代小型计算机,如DEC的PDP-8。,1.2.4 第四代计算机,1971- 用微处理器(microprocessor)或超大规模集成电路VLSI（Very Large Scale Integration）取代了普通集成电路。 这是具有革命性的变革，出现了影响深远的微处理器冲击

14、。,从计算机系统本身来看，四代机是三代机的扩展与延伸 存储容量进一步扩大， 输入采用了OCR（字符识别）与条形码 输出采用了激光打印机 光盘的引进 新的程序设计语言Pascal、Ada的使用。 微型计算机(microcopmputer)异军突起， 许多大型机的技术垂直下移进入微机领域，使计算机世界出现一派生机勃勃的景象,数据通信、计算机网络、分布式处理有了很大的发展，计算机技术与通信技术相结合正改变着世界的技术经济面貌。 Internet、广域网(WAN)、城域网(CAN)和局域网(LAN)正把世界各地紧密地联系在一起。 在并行处理与多处理领域正积累着重要的经验，为未来的技术突破创造着条件。

15、如图象处理领域、人工智能与机器人领域、函数编程领域、超级计算领域。,第一代到第四代的电脑元件比较,Vacuum tubes,transistor,IC (Integrated Circuit),VLSI,1.2.5第五代计算机,日本的FGCS(Fifth Generation Computer System) （1982-1992）美国的MCC(Microelectronic and Computer Technology Corporation),日本的FGCS又称智能计算机，主要组成部分： 知识库(KB：Knowledge Bank)、知识库计算机(KBM：Knowledge Bank M

16、achine)和知识库管理系统(KBMS：Knowledge Bank Management System)。 问题求解和推理机。 智能接口系统。 应用系统。,目标： 用自然语言、图形、图像和文件进行输入输出。 用自然语言进行对话方式的信息处理，为非专业人员使用计算机提供方便。 能处理和保存知识，以供使用；配备各种知识数据库，起顾问作用。 能够自学习和推理，帮助人类扩展自己的才能。,美国的MCC： 1982组建MCC公司成立4个研究部：软件技术、VLSI/CAD、组装与互连、高级计算机体系结构。 MCC的高级计算机体系结构研究部是最有特色的一个部门，下设5个实验室： 核心科学实验室 AI实验室

17、 HI (Human Interface)实验室 ST (System Technology)实验室 实验系统成套工具 （Experimental System Kit）,1.2.6 计算机的发展趋势,微型化和巨型化 体积越来越小的笔记本电脑和掌上电脑。 功能越来越强、每秒运算数万亿次的巨型计算机。 智能化 在过程化的计算工作、事务处理工作方面，计算机的能力是人力望尘莫及的， 在智能性工作方面，计算机还远远不如人脑。,网络化 真正做到资源共享 多媒体化 多媒体技术：把文字、数据、图形、图像和声音等信息作为一个集成体由计算机来处理。 进一步拓宽计算机应用领域，把计算机带入一个声、文、图集成的应用

18、领域。 它须有显示器、键盘、鼠标、操纵杆、视频录像带/盘、摄像机、输入/输出、电讯传输等多种外部设备。 多媒体技术把计算机、家用电器、通讯设备组成一个整体，由计算机统一控制与管理，它将对人类社会产生巨大影响。,1.2.7 计算机的用途,各种类型的计算机虽然在规模、用途、性能、结构等方面有所不同，但它们都具有以下特点： 可以快速的进行计算和信息处理。 巨型机：每秒钟几百万亿次运算，即使是 微型计算机：运算速度已大大超过早期大型计算机的运算速度。,运算精度高 计算机内部采用浮点数表示方法 计算机的字长从8位、16位增加到32位、64位甚至更长，使处理结果精确度很高。 具有记忆能力 内存：存储正在运

19、行的程序和有关数据 外存：存储大量需长期保存的数据,具有逻辑判断能力 进行各种逻辑判断，并根据结果决定下一步应执行的指令。 存储程序 计算机可存储程序，可在程序控制下自动完成各种操作，无需人工干预。,按照应用领域划分，计算机有以下几个方面用途：科学计算、数据处理、实时控制、人工智能、计算机辅助工程和辅助教育、娱乐与游戏等。,1科学计算,科学计算：使用计算机来完成科学研究和工程技术中所遇到的数学问题的计算，又称为数值计算。 数学模型： 在科学研究和工程技术中通常要将实际问题归结为某一数学模型，这些数学模型内容复杂、计算量大、要求的精度高，只有以计算机为工具来计算才能快速地取得满意地结果。 如：天

20、气预报、宇宙飞船、火箭的发射与控制、人造卫星的研制、原子能的利用、生命科学、材料科学、海洋工程等。,带有视觉的月球自主车,带有视觉的越野自主车,2数据处理,数据处理：计算机对数据进行输入、分类、加工、整理、合并、统计、制表、检索以及存储等，是计算机又一重要的应用领域。 如：利用数据库技术开发的管理信息系统和决策支持系统等,可大大提高企业或政府部门的现代化管理水平。,3实时控制,实时控制：及时地采集检测数据、使用计算机快速地进行处理并自动控制被控对象的动作，实现生产过程的自动化。此外，还必须具有故障检测、报警和诊断等功能。 在钢铁、石油、化工、制造业等工业企业都需要进行实时控制，以提高生产效率和

21、产品质量。,4人工智能,人工智能（Artificial Intelligent, AI）:由计算机来模拟人类的智能。 传统的计算机程序虽有逻辑判断的能力，但它只能执行人预先设计好的动作，不能像人那样思维。 如:专家系统属于人工智能的应用范畴，但现在还远不具备像人那样分析问题、解决问题的能力。 主要研究领域包括：自然语言理解、专家系统、机器人、机器学习、定理自动证明等。,5计算机辅助工程,计算机辅助工程包括 计算机辅助设计（computeraided design，CAD） 计算机辅助制造（computeraided manufacturing，CAM） 计算机集成制造系统（computerin

22、tegrated manufacturing system，CIMS）,计算机辅助设计（CAD）: 利用计算机的计算、逻辑判断、数据处理以及绘图等功能与人的经验和判断能力相结合，共同完成各种产品或者工程项目的设计工作，实现设计过程的自动化或半自动化。计算机辅助制造（CAM）: 用计算机辅助人们完成工业产品的制造任务。从对设计文档、工艺流程、生产设备等的管理，到对加工与生产装置的控制和操作，都可以在计算机的辅助下完成。计算机集成制造系统（CIMS）将计算机技术集成到制造工厂的整个制造全过程中，使企业内的信息流、物流、资金流和人员活动形成了一个统一协调的整体。CIMS的对象是制造业。,工程图及其三

23、维重建结果,工业应用实例,激光线扫描逆向重构过程,测量得到的数据点云,表面重构,采用UG进行再设计,产品快速原型,风扇叶片,逆向产品设计实例,流场可视化,温度场可视化、应力场可视化,声场、电磁场可视化,6计算机辅助教育 （computeraided instruction，CAI）,从校园到Internet 从CAI课件的制作到远程教学 从辅助儿童的智力开发到中小学和大学的教学 从辅助学生自学到辅助教师授课 从计算机辅助实验到学校的教学管理,中国现代远程与继续教育网http:/ 北京大学网络教育学院http:/ 清华网络学堂http:/ 在计算机上可观看影视节目，播放歌曲和音乐等。 许多影视节

24、目、歌曲、和音乐也可从网络上下载。,1.3 中国计算机发展简史,始于1956年 华罗庚：我国最早倡导研究计算技术的数学家，起草了发展电子计算机的措施。 8月，成立了以华罗庚为主任的中国科学院计算技术研究所筹建委员会 组织了计算机设计、程序设计和计算机方法专业训练班 首次派出一批科技人员赴苏联实习和考察 引进了当时苏联的M-3小型机和BECM大型机,1964年开始，北京、天津、上海等地相继制成一批晶体管计算机，主要机型有l09-乙，X-2，DJS-6、7、8、21，109-丙，441B-、等十多种 。20世纪70年代以后，我国进入集成电路计算机时期。 首先问世的是111机、112机和709机。

25、70年代中后期相继研制成功多种每秒百万次的大型机，有655、150、151、905-甲、905-乙、735等型号。,1983年，我国先后研制成功757大型计算机和银河I巨型计算机。 757机是元器件和设备立足于国内，由我国自行设计的第一台大型向量计算机，每秒向量运算千万次。 银河I是每秒向量运算一亿次的计算机，它填补了国内巨型计算机的空白，使我国跨进世界研制巨型计算机行列。,1986年中华学习机投产 1985 长城286投产 1988年长城386投产 1993银河计算机型通过鉴定，运算速度达到每秒10亿次 1995曙光1000研制成功，其运算峰值可达每秒25亿次,1996年，国产联想电脑在国内

26、微机市场销售量首次实现排名第一 。 1997年，银河巨型计算机研制成功。 2000年，我国自行研制成功高性能计算机“神威”，其主要技术指标和性能达到国际先进水平。,2002年8月，联想深腾1800大规模计算机系统研制成功 2003年11月，由深圳大学和清华大学联合研制的深超-21C通过技术鉴定 。 2003年11月，联想深腾6800超级计算机研制成功，在2003年11月16日公布的全球最新超级计算机500强排行榜中，深腾6800实际运算速度居第14位。,1.4 著名的计算机公司,1.4.1 IBM公司 1.4.2 Intel公司 1.4.3 Microsoft（微软）公司 1.4.4 联想集团

27、,1.4.1 IBM公司,前身是计算制表记录公司，由美国金融家查尔斯弗林特创建。 1911年弗林特兼并了三家公司：制表公司、计算度量公司和国际时间记录公司，成立了计算制表记录公司。 其中，制表公司的创始人是1884建造第一台机电式制表机的赫尔曼霍勒瑞斯。,1924年，计算制表记录公司更名为国际商业机器公司，即IBM公司。 IBM在二战中开始腾飞。 公司销售额从1940年美国参战前的4600万美元，变为战后1945年的1.4亿美元，成为全美知名的大企业。 同时，IBM的业务也扩展到国外，外设分公司和办事处有几十家，在78个国家有代表机构。,1.4.2 Intel公司,Intel公司成立于1968

28、年，当时只有8个人 1969年推出第一个产品3103双位存储器（64位的高速随机存取存储器）。 1971年推出世界上第一台微处理器4004 。 1972年推出8位的8008，1974年推出比8008更先进的8080。,1978年，首次生产出16位的微处理器，并命名为8086，同时还生产出与之相配合的数学协处理器8087 。1979年，Intel公司推出了8088芯片，属于准16位微处理器,1981年8088芯片首次用于IBM PC机中，开创了全新的微机时代。 也正是从8088开始，PC机（Personal Computer，个人电脑）的概念开始在全世界范围内发展起来。1982年，推出划时代的最

29、新产品80286芯片。从80286开始，CPU的工作方式也变成实模式和保护模式两种方式。,1985年Intel推出80386芯片，它是80X86系列中的第一种32位微处理器 。 1989年， 80486芯片由Intel推出，这种芯片突破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管。,1993年推出全新一代的高性能处理器Pentium。 内部晶体管数量：310万个， 时钟频率：由最初的60MHz和66MHz，提高到200MHz。,1996年推出第6代X86系列CPU-Pentimu Pro。 内部有550万个晶体管 内部时钟频率为133MHz，处理速度几乎是100MHz的Pentium的2倍

30、 。 1996年底又推出Pentium 系列的改进版本-Pentium MMX（多能奔腾）。 引入了多媒体增强指令集技术。,1997年5月，推出Pentium 。 核心结构与Pentium Pro相同 段寄存器写操作速度加快, 增加了MMX指令集,以加速16位操作系统的执行速度。 1998年推出面向低端市场，性能价格比相当高的Celeron CPU（赛扬处理器）， Intel为抢占低端市场专门推出。 为降低成本，去掉了芯片上的二级缓存。,在1998与1999年间，推出CPU-Pentium Xeon（至强处理器） Pentium III处理器 PIII拥有32K一级缓存和512K二级缓存，包含

31、MMX指令和Intel自己的“3D”指令。,1999年10月底，IBM正式发布代号为“Coppermine”的新一代Pentium 处理器。 系统前端总线为133MHz CPU主频最高达到733MHz 这之后，推出功能更为强大的Pentium 。 目前：多核处理器。,1.4.3 Microsoft（微软）公司,诞生于1975年 ，bill Gate为MITS公司的altair8080型计算机配上了Basic语言。 1980年，IBM准备进军PC市场，提供一切硬件，由微软公司开发一套操作系统。1981年6月MS DOS基本完成， 1981年8月IBM PC机问世，主频4.77MHz，CPU是In

32、tel公司的8088芯片，主存64KB，操作系统就是微软的MS DOS， DOS是磁盘操作系统(Disk Operation System)的简称，在1985年到1995年间占据PC机操作系统的统治地位，版本从1.x到7.x。,1985年6月，微软和IBM达成协议，联合开发OS/2操作系统。根据协议，IBM在自己的电脑上可免费安装。而允许微软向其他电脑厂商收取OS/2的使用费。 当时IBM在PC市场拥有绝对优势，兼容机份额极低。 到了1989年，兼容机市场已达到80的份额。 微软在操作系统的许可费上，短短几年就赢利20亿美元。,“Windows”的操作系统，微软从1981年就开始开发。 198

33、5年和1987年分别推出Windows 1.0版和Windows2.0版。 但是，由于当时硬件和DOS操作系统的限制，这两个版本并没有取得很大的成功。 1990年5月份推出Windows3.0并取得惊人的成功 不到6周，销出50万份Windows3.0拷贝，奠定了Microsoft在操作系统上的垄断地位。,Windows3.1 对Windows 3.0作了一些改进，引入TrueType字体技术，这是一种可缩放的字体技术，它改进了性能； 还引入了一种新设计的文件管理程序，改进了系统的可靠性。 更重要的是增加对象链接与嵌入技术（OLE）和多媒体技术的支持。 Windows3.0和Windows3.

34、1都必须运行于MS DOS操作系统之上。,1995年推出Windows95， 可独立运行而无需DOS支持。 是操作系统发展史上的一个里程碑。 后陆续推出Windows98、Windows2000、WindowsXP、WindowsME，供服务器用的WindowsNT。,1.4.4 联想集团,1984年，由中科院计算所投资20万元人民币、11名科技人员创办， 今天已成为一家在信息产业内多元化发展的大型企业集团。 联想计算机从1996年以来连续8年位居国内市场销量第一， 2002年第二季度，联想台式计算机销量首次进入全球前五，其中消费电脑世界排名第三。,2003年11月，由联想自主研发联想深腾68

35、00计算机，每秒运算速度超过4万亿次。 权威机构全球高性能计算机TOP500排行榜公布，联想深腾6800排名全球第14位 联想4万亿次计算机的研制成功对中国高性能计算机的产业化具有重要意义。,在2002年9月财富杂志公布的中国上市企业百强中，联想集团位列第六； 2002年底，作为“中国最有价值品牌“之一， “联想“品牌荣登前五，品牌价值达到198.32亿元人民币。,1.5 著名的计算机科学家,1.5.1 图灵 1.5.2 冯诺依漫 1.5.3 吴文俊 1.5.4 王选 1.5.5 金怡濂,1.5.1 图灵,阿兰麦席森图灵（Alan Mathison Turing，19121954），英国科学家

36、。,1931年进入剑桥大学国王学院，毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位 在计算机领域、数学领域、人工智能领域还是哲学、逻辑学等领域，都可谓“掷地有声” “计算机之父”、“人工智能之父”、“破译之父” 1951年他被选为英国皇家学会院士,主要成果： 24岁时提出了图灵机理论， 31岁参与 了Colossus(二战时，英国破解德国通讯密码的计算机)的研制， 33岁时构思了仿真系统， 35岁提出自动程序设计概念， 38岁设计了“图灵测试”， 后来还创造了一门新学科非线性力学。 学术界公认，英国数学家图灵一篇论文为电子计算机的理论和模型奠定了基础。 论文题目：“论数字计算在决断难题中的应用” ，19

37、36年发表 计算机的抽象定义 通用计算机的设想 存在任何计算机都无法解决的问题的想法 “图灵机” 诞生（1939年制造）,“图灵奖（Turing Award）”： 产生于1966年 电子计算机诞生20周年，图灵的论文发表30周年 美国计算机协会ACM决定设立计算机界的第一个奖项，并很自然地把它命名为“图灵奖（Turing Award）”，以纪念这位计算机科学理论的奠基人。,图灵机 (Turing Machine)： 图灵提出的计算模型。 图灵的基本思想：用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程： 在纸上写上或擦除某个符号； 把注意力从纸的一个位置移动到另一个位置； 在每个阶段，人要决定下一步的

38、动作，依赖于 (a) 此人当前所关注的纸上某个位置的符号和(b) 此人当前思维的状态。 “图灵机”不是一种具体的机器，而是一种思想模型，可制造一种十分简单但运算能力极强的计算机装置，用来计算所有能想像得到的可计算函数。,该计算机使用一条无限长度的纸带，纸带被划分成许多方格，有的方格被画上斜线，代表“1”；有的没有画任何线条，代表“0”。 该计算机有一个读写头，可以从带子上读出信息，也可以往空方格里写下信息。 该计算机仅有的功能： 把纸带向右移动一格，然后把“1”变成“0”，或者相反把“0”变成“1”。 图灵机一步步地进行工作，机器工作情况取决于三个条件，即： 机器的内部状态； 读写磁头扫描在磁

39、带 的哪个方格上； 该方格上有什么信息。,图灵机理论不仅解决了纯数学基础理论问题，一个巨大的“意外”收获则是，理论上证明了研制通用数字计算机的可行性。 虽然早在100年前的1834年，巴贝 奇(Chark Babbage，17921871)就设计制造了“分析机”以说明具体的数字计算，但他的失败之处是没能证明“必然可行”。 图灵机理论不仅证明了研制“ 通用机”的可行性，而且比世界上第一台由德国人朱斯(KZuze)于1941年制造的通用程序控制计算机Z-3整整早5年。 他的“万能计算机”就是现代通用计算机的一种模型，这种机器只要为它编好程序，就可以承担其他机器能做的任何工作。,图灵的另一个杰出贡献

40、：1950年10月发表论文“计算机和智能” 。 为人类带来了一个新学科人工智能。也正是这篇文章，为图灵赢得了“人工智能之父”的桂冠。 为了证明机器是否能够思考，又发明 “图灵测试 ”(Turing Test)。 在今天仍被沿用。 让一个提问者通过电传打字机在远处同人或计算机相联系，提出各种各样问题。提问者根据对方的回答确定对方是人还是计算机。如果在提出足够多的问题后提问者仍无法确定对方是人还是计算机，就认为机器具有人的智能。,1.5.2 冯诺依曼,19031957，美藉匈牙利人， 非凡的学习能力 ：3岁能背诵父亲帐本 上的所有数字，6岁能够心算8位数除8位数的复杂算术题，8岁学会了微积分 17

41、岁时在老师指导下合作发表了第一篇数学论文。 1921-1923，在苏黎世大学学习，1926年获得布达佩斯大学数学博士学位。 1927-1929年相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年接受普林斯顿大学客座教授的职位1931年成为美普林斯顿大学的第一批终身教授。1954年他任美国原子能委员会委员；1951年至1953年任美国数学会主席,最大贡献是对计算机科学、计算机技术和数值分析的开拓性工作 40年代出版的著作博弈论和经济行为，使他在经济学和决策科学领域竖起了一块丰碑。他被经济学家公认为博弈论之父。当时年轻的约翰纳什在普林斯顿求学期间开始研究发展这一领域，并在1994年凭借对博弈论的突出

42、贡献获得了诺贝尔经济学奖。 30年代撰写的量子力学的数学基础已被证明对原子物理学的发展有极其重要的价值。 冯诺依曼机： 在ENIAC尚未投入运行前，冯诺依曼就已开始准备对这台电子计算机进行脱胎换的改造。 冯诺依曼在1945年6月把概念变成了方案。新机器方案 命名为“离散变量自动电子计算机”，英文缩写EDVAC。（101页报告） 时至今日，所有的计算机都没有突破冯诺依曼机的基本结构。,新机器有5个构成部分：（1）计算器；（2）逻辑控制装置；（3）存储器；（4）输入设备；（5）输出设备。 两个非常重大的改进： 采用了二进制 大大简化了机器的逻辑线路 ，充分发挥了电子元件的高速度； 提出程序内存的思

43、想 把运算程序存在机器的存储器中，机器在存储器中寻找运算指令，从而大大加快了运算进程 。,1.5.3吴文俊,1919年5月出生于上海， 1940年毕业于上海交通大学数学系 1946年赴法国Strassbourg大学留学，获博士学位。 现任中科院系统科学研究所研究员，中国科学院院士，2000年国家最高科学技术奖获得者。,主要贡献： 拓扑学方面， 在示性类、示嵌类等领域获得一系列成果，还得到了许多著名的公式(被称之为吴公式)，指出了这些理论和方法的广泛应用。 在拓扑不变量、代数流形等问题上有创造性工作。 数学机械化或机器证明方面， 从初等几何着手，在计算机上证明了一类高难度的定理，同时也发现了一些

44、新定理， 进一步探讨了微分几何的定理证明，提出了利用机器证明与发现几何定理的新方法。这项工作为数学研究开辟了一个新的领域，将对数学的革命产生深远的影响。 中国数学史方面，吴文俊认为中国古代数学的特点是：从实际问题出发，经过分析提高，再抽象出一般的原理、原则和方法，最终达到解决一大类问题的目的。他对中国古代数学在数论、代数、几何等方面的成就也提出了精辟的见解。,1.5.4 王选,1937-2006，江苏无锡人， 1958年北京大学数学力学系计算数学专业毕业。 北京大学教授，中国科学院院士，中国工程院院士，2001年国家最高科学技术奖获得者。 当代毕昇，激光照排之父,1976年王选做出一个大胆的决

45、策：采取跨越式发展的技术路线，跨过第二代和第三代照排系统，直接研制第四代激光照排系统。 决定使用“轮廓描述方法”描述汉字字形， 提出并实现了用“参数描述方法”控制字形变倍和变形时敏感部位的质量， 西方在大约10年后才开始采用类似技术。 这些方法使字形信息量压缩约500倍，达到当时世界最高水平。,从1976年至1993年，先后主持设计并实现了六代汉字激光照排控制器。 采用双极型微处理器与专用芯片相结合的技术，在计算能力和存储能力较低的计算机系统上完成了页面描述语言的解释处理， 使我国的电子出版技术处于世界先进水平，共获得8项中国专利，一项欧洲专利，成为我国第一个欧洲专利获得者。,从1991年到1

46、994年，王选率领他的团队不断创新技术，又引发了我国报业和印刷业的三次技术跨越。一是跨过报纸的传真机传版作业方式，直接推广以页面描述语言为基础的远程传版新技术；二是跨过传统的电子分色机阶段，直接研制开放式彩色桌面出版系统；三是规划和组织研制新闻采编流程计算机管理系统，使报社实现网络化生产与管理。,这些电子出版新技术的应用，推动和促进了整个印刷行业的技术和设备改造，书刊和新闻出版业呈现空前繁荣。1999年，我国出版图书、报纸和期刊分别比1978年提高846%、1095%和780%。,1.5.5 金怡濂,1929年9月出生于天津市 1951年毕业于清华大学电机系 19561958年在苏联科学院精密

47、机械与计算技术研究所进修电子计算机技术 中国工程院院士，国家并行计算机工程技术研究中心研究员，2002年国家最高科学技术奖获得者。 中国巨型计算机之父,1950s-1960s，参加我国第一台大型电子计算机和多种通用机专用机的研制。70年代初，提出了双机并行计算设计思想和实现方案， 主持完成了多机并行计算机系统的研制，取得了我国计算机技术的突破。,80年代中期，提出了基于通用CPU芯片的大规模并行计算机设计思想、实现方案和多种技术相结合的混合网络结构，解决了240个处理机互连的难题，使我国巨型计算机研制进入与国际同步发展的时代。,90年代，受命主持研制国家重点工程“神威”巨型计算机系统，担任总设

48、计师。 提出 “分布共享存储器大规模并行结构”的总体方案， 提出了网上多种集合操作以无匹配高速信号传送等技术构想和解决方案，均获得成功，使我国高性能计算机峰值运算速度从每秒10亿次跨越到每秒3000亿次以上。目前正在研制新一代举行计算机,1.6 计算机学术组织,1.6.1 IEEE-CS（电气和电子工程师学会计算机学会） 1.6.2 ACM（美国计算机学会） 1.6.3 中国计算机学会,1.6.1 IEEE-CS,美国电气和电子工程师学会IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineers） 1963年1月l日成立 IEEE-CS： 197

49、1年1月1日成立。 宗旨：推进计算机和数据处理技术的理论和实践的发展，促进会员之间的信息交流与合作。 每年举办一系列的学术会议和讨论会，出版定期、不定期的刊物，成立许多地区分会和专题的技术委员会。 会员已超过10万，IEEE中最大的个分会，计算机界影响最大的群众性学术团体之一。,IEEE-CS现有几十个专业技术委员会， 计算机体系结构、计算机通信、计算机元件、数据获取和控制、设计自动化、数据库工程、分布式处理、容错计算、机器智能和模式分析、海量存储系统、数学基础、微程序设计、小型微型计算机、操作系统、安全保密、软件丁程和测试技术等 IEEE-CS出版以下几种杂志： 计算机（Computer） IEEE计算机学报（IEEE Transaction on Computer） IEEE软件工程学报（IEEE Transaction on Software Engineering） IEEE模式分析和机器智能学报（IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence） 固态电路学报（Journal of Solid State Circuits）,