当前课程知识点:大学计算机基础 > 第一章概述 > 1-1 计算机的诞生 > 1-1 计算机的诞生
同学们好
本小节介绍计算机的诞生和发展
首先我们来看计算机的诞生
从远古时代人们采用手指,石头或结绳
进行简单计算
到我国唐代发明和使用算盘进行计算
中世纪的欧洲
发明了加法计算机,分析机等
到今天的电子计算机
这些发明无不记录了
人类计算工具的发展历史
古时候牧民用石子或在绳子上打结
来记录羊的头数
早晨放牧前将一头羊对应到一颗石子
或者说一个结
晚上放牧归来
如果还能够一一对应
就表明羊的数目没有少
2500多年前的春秋战国时期
人们使用算筹来计数
用树枝或竹条来表示数字
如1 用一根枝条来表示
2用两根枝条来表示
1000多年前
由中国人发明了算盘
曾经被广泛使用
还传到了日本 朝鲜等一些周边的国家
公元1642年由法国数学家
发明了第一台能自动进行加法运算的机器
称为加法计算器
加法计算器外壳由黄铜材料制作
面板上有一列显示数字的小窗口
旋紧发条后才能转动
用专业的铁笔拨动来完成计算
19世纪30年代,英国数学家,发明家
查尔斯·巴贝尔设计了分析机
分析机的一些计算思想沿用至今
分析机中的存储和碾磨
就非常类似于今天的内存和处理器
但是第一台真正意义上的电子计算机
是1946年2月
在美国宾夕法尼亚大学诞生的
其名称是电子数字积分计算机
简称ENIAC
ENIAC采用穿孔卡片记录数据
每分钟可输入125张卡片
输出100张卡片
在其内部安装了17468个电子管
7200个二极管
七万多个电阻器
一万多个电容器
和六千多个继电器
电路的焊接点多达五十多万个
在机器表面
则布满了电表 电线和指示灯
机器安装在一排2.75米高的金属柜里
占地面积为170平方米左右
总重量达到三十多吨
耗电量超过174千瓦
电子管平均每隔7分钟就被烧坏一个
必须不停地更换
ENIAC的运算速度达到每秒5000次加法
可以在0.003秒内完成两个十位数的乘法
一条炮弹的轨迹20秒就能够算完
比炮弹本身的飞行速度还要快
它的问世
标志着人类进入了电子计算机时代
1946年6月
美籍匈牙利数学家冯·诺依曼
设计出了第一台存储程序的
离散变量自动电子计算机
EDVAC
EDVAC于1952年正式投入运行
现代计算机大都是基于EDVAC结构的
EDVAC结构也称为冯·诺依曼型结构
因此冯·诺依曼被称为现代计算机之父
接下来我们来看计算机的发展
计算机硬件的性能
与电子开关、器件的性能密切相关
按所用逻辑元件的不同
计算机的发展经历了四代变迁
下面我们分别来加以介绍
第一代是电子管计算机
它是指
1946年到20世纪50年代中期的计算机
主要特征是
采用电子管作为计算机的逻辑元件
主存储器采用磁鼓,磁芯
而外存储器采用卡片,纸带,磁带等
存储容量只有几千字节
运算速度为每秒几千次
主要使用机器语言来编写程序
这一代的计算机体积大,价格高,维修困难
使用上也不方便
只在军事领域或者说是科学研究领域使用
主要是进行科学计算
第二代是晶体管计算机
它是指20世纪50年代中期
到20世纪60年代中期的计算机
其主要特征是采用晶体管
作为计算机的逻辑元件
主存储器使用磁芯
外存储器使用磁带,磁盘
在软件方面开始使用
FORTRAN, COBOL, ALGOL
等高级程序设计语言
这一代计算机不仅用于科学计算
还用于数据处理和事务处理以及工业控制
相对于第一代计算机而言
这一代计算机的运算速度更快
体积更小 功能更强
第三代是集成电路计算机
它是指20世纪60年代中期
到20世纪70年代初期的计算机
它的主要特征是
采用中小规模的集成电路
作为计算机的逻辑元件
它的主存储器逐渐使用半导体元件
外存储器采用磁盘
存储容量可达几兆字节
运算速度可达每秒几十万次到几百万次
体积进一步缩小
性能是进一步提高
成本是进一步降低
在软件方面操作系统开始使用
计算机的功能越来越强
从此计算机进入普及阶段
广泛应用于科学计算,数据处理
过程控制等各个领域
第四代是大规模集成电路计算机
它是指20世纪70年代初期至今的计算机
它的主要特征是采用了大规模的集成电路
简称LSI
和超大规模的集成电路
作为计算机的逻辑元件
其主存储器采用超大规模的集成电路
或者说是大规模的集成电路
半导体芯片
外存储器采用的是磁盘和光盘
而存储容量也大大增加
运算速度也更快
随着LSI, VLSI的出现
也就是大规模集成电路
和超大规模集成电路的出现
计算机的体积越来越小
开始出现了微处理器和微型计算机
1971年美国因特尔公司
推出了第一个微处理器芯片
Intel 4004
它是将中央处理器集成在一块芯片上
那么以Intel4004为核心的电子计算机
就是微型计算机 简称微机
1981年 IBM公司
推出了第一台个人计算机
IBM PC5150
简称PC机
这台计算机是采用
Intel公司的8088作为CPU
工作频率是4.77MHz
16兆的内存
160KB的5.2英寸的软盘驱动器
11.5英寸的单色显示器
没有硬盘
操作系统采用的是微软公司的DOS 1.0
1985年6月
我国自行研制出了兼容微型计算机
长城0520
这里兼容是指几种不同的电脑部件
比如说CPU,主板,显卡等
在工作的时候能够相互配合,稳定地工作
20世纪70年代
人们发现能耗会导致计算机中的芯片发热
极大地影响了芯片的集成度
Intel公司的创始人之一的Gordon Moore
他于1965年
在总结存储芯片的增长规律的时候指出
微芯片上面的集成晶体管数目
每18个月翻一番
这种表述虽然没有经过论证
只是一种现象的归纳
但是后来的集成电路工业的发展
很好地验证了这一说法
使其享有了摩尔定律的荣誉
由于摩尔定律和芯片发热
使得芯片的集成度最终会接近极限
从而导致科学家们必须要进行
新型计算机方面的研究
下面我们介绍几种未来的新型计算机
第一种是量子计算机
量子计算机的硬件
也是由逻辑门元件和存储元件构成
数据采用量子位来存储
采用同样数量的存储单元存储信息时
存储的信息量
比今天计算机存储的信息量要大
另外基本信息单位是量子比特
运算序列是量子比特序列
量子计算机的主要优点是
能够进行并行运算
运算速度较快
存储能力大大提高
基本上解决了计算机中的能耗问题
量子计算机面临的问题主要有
对微观量子态操纵很难
另外受环境影响大
编码效率不高
所以量子计算机还处于研究阶段
第二种新型计算机是光子计算机
光子计算机是以光子代替电子
光互联代替导线互联
光硬件代替电子硬件
以光运算代替电运算
利用激光来传送信号
并由光导纤维与各种光学元件等
构成集成电路
从而进行数据的运算,传输和存储
光子计算机的主要优点是不需要导线
只需要少部分的能量就能够驱动,能耗低
并行处理能力强,运算速度快
不受环境温度的影响
信息存储量大
抗干扰能力强
容错性强
当系统中某一元件出错时
不会影响到最终的计算结果
但是光子计算机面临的困难也有
随着无导线计算机能力的提高
要求有更强的光源
全部元件和装配精度必须达到纳米级
以实现光线的严格对准
需要功能完备的基础元件开关
由于这些问题的存在
致使光子计算机目前还难以进入使用阶段
那么我们接下来看第三种新型计算机
它是生物计算机
科学家们通过对生物组织的研究
发现有些生物中的蛋白质分子像开关一样
具有开和关的功能
人类利用遗传工程技术
仿制出具有这种性质的蛋白质分子
用来作为制造计算机的元器件
具有这种特征的计算机
就称为生物计算机
生物计算机的运算过程
是蛋白质分子与周围物理化学介质
相互作用的过程
生物计算机有这些优点
一个是体积小,功效高
具有自我修复能力,可靠性高
能耗低,没有信号干扰
但是生物计算机也面临一些问题
一个是蛋白质分子受环境的干扰大
蛋白质分子容易分解,丢失
并且不容易操作
所以目前生物芯片仍处于研制阶段
好 我们总结一下
本小节主要介绍了计算机的诞生过程
计算机的四个发展阶段
也就是电子管计算机 晶体管计算机
集成电路计算机和大规模集成电路计算机
以及未来的三种新型计算机
也就是量子计算机 光子计算机
和生物计算机
好 我们今天就讲到这里 谢谢
-1-1 计算机的诞生
--第一章 习题1
--计算机的诞生1
--计算机的诞生2
-1-2 计算机的分类
--第一章 习题2
--计算机的分类
-1-3 计算机的应用领域
--第一章 习题3
-1-4 计算机系统组成
--第一章 习题4
--计算机系统组成1
--计算机系统组成2
-1-5 计算机思维的定义
--第一章 习题5
--计算思维1
-1-6 计算思维的特点
--第一章 习题6
--计算思维2
-1-7 计算思维的应用案例
--第一章 习题7
--计算思维3
-第一章 章测试
-2-1 进位计数制表示方法
--第二章 习题1
-2-2 进位计数制的相互转换
--第二章 习题2
--进位计数制2
-2-3 整数的表示方法
--第二章 习题3
--整数的表示1
-2-4 浮点数表示方法
--第二章 习题4
--浮点数的表示1
-2-5 BCD格式表示法
--第二章 习题5
--BCD码
-2-6 算术运算
--2-6 算术运算
--第二章 习题6
-2-7 运算溢出及判断
--第二章 习题7
--运算的溢出
-2-8 逻辑运算
--2-8 逻辑运算
--第二章 习题8
--逻辑运算
-2-9 ASCII编码
--第二章 习题9
-2-10 Unicode编码
--第二章 习题10
-2-11汉字编码
--2-11汉字编码
--第二章 习题11
--汉字编码
-2-12数据校验编码
--第二章 习题12
--数据校验编码
-第二章 章测试
-3-1中央处理器
--3-1中央处理器
--第三章 习题1
--中央处理器
-3-2 存储器
--3-2 存储器
--第三章 习题2
--存储器1
--存储器2
--存储器3
-3-3 总线和接口
--第三章 习题3
--总线
-3-4 外部设备
--3-4 外部设备
--第三章 习题4
--外部设备
-3-5 冯.诺依曼体系结构
--第三章 习题5
-3-6 计算机常用性能指标
--第三章 习题6
--性能指标1
--性能指标2
-3-7嵌入式系统
--第三章 习题7
--嵌入式系统
-3-8哈佛体系结构
--第三章 习题8
--哈佛体系结构
-3-9 DSP简介
--3-9DSP简介
--第三章 习题9
--DSP
-3-10 虚拟台式计算机模拟器
--虚拟桌面架构
-3-11 4位计算机模拟器
-第三章 章测试
-4-1计算机软件分类
--第四章 习题1
--软件分类
-4-2软件的工作模式
--第四章 习题2
--软件的工作模式
-4-3软件的安装方法
--第四章 习题3
--软件安装
-4-4计算机软件生命周期
--第四章 习题4
--生命周期1
--生命周期2
--生命周期3
--软件测试1
--软件测试2
-4-5计算机软件开发过程模型
--第四章 习题5
- 4-6 常用软件介绍-办公软件
--第四章 习题6
-办公软件实例1 文字处理软件
-办公软件实例2 电子表格软件
-办公软件实例3 演示文稿软件
-4-7 常用软件介绍-多媒体创作软件
--第四章 习题7
-多媒体创作软件实例1 音频处理软件
-多媒体创作软件实例2 图像处理软件
-多媒体创作软件实例3 动画制作软件
-多媒体创作软件实例4 视频处理软件
-4-8 常用软件介绍-网页制作软件
--第四章 习题8
-第四章 章测试
-5-1 操作系统概述
--第五章 习题1
--操作系统
--操作系统分类
--操作系统管理
-5-2 Windows 7基本操作
--第五章 习题2
-5-3 Windows 7文件管理
--第五章 习题3
-5-4 Windows 7程序管理
--第五章 习题4
-5-5 Windows 7系统安全
--第五章 习题5
--操作系统安全
-5-6 Windows 7计算机管理
--第五章 习题6
-5-7 Dos命令
--第五章 习题7
--dos
-5-8 Windows 7常用软件
--第五章 习题8
-5-9 Linux操作系统
--第五章 习题9
--Linux
-5-10 手机操作系统
--第五章 习题10
-5-11 虚拟机及Vmware介绍
--第五章 习题11
--虚拟机
--虚拟机使用
-第五章 章测试
-6-1 算法基础
--6-1 算法基础
--第六章 习题1
-6-2 程序设计语言分类
--第六章 习题2
-6-3 程序设计过程
--第六章 习题3
-6-4 程序设计方法
--第六章 习题4
-6-5 程序设计语言基本要素(一)
--第六章 习题5
-6-6 程序设计语言基本要素(二)
--第六章 习题6
-6-7 Python简介及编程环境配置
--第六章 习题7
-6-8 程序设计应用举例
--第六章 习题8
-第六章 章测验
-7-1 数据库技术概述
--第七章 习题1
--信息和数据
-7-2 数据库管理系统
--第七章 习题2
--数据库管理系统
-7-3 数据库系统的组成与功能
--第七章 习题3
--独立性
--数据库系统分类
-7-4 关系模型的数据结构
--第七章 习题4
--E-R图
--三级模式结构
-7-5 关系模型的数据操作及完整性约束
--第七章 习题5
--关系模型
--数据库范式
--完整性约束
-7-6 Access数据库的建立
--第七章 习题6
--Access
-7-7 Access的数据查询
--第七章 习题7
-第七章 章测试
-8-1计算机网络概述
--第八章 习题1
--定义
-8-2网络分类
--8-2网络分类
--第八章 习题2
--分类
-8-3数据传输
--8-3数据传输
--第八章 习题3
--数据传输
-8-4网络拓扑结构
--第八章 习题4
--网络拓扑结构
-8-5网络体系结构
--第八章 习题5
--网络体系结构
-8-6网络互连
--8-6网络互连
--第八章 习题6
--网络互连
-8-7Internet基础:TCP╱IP协议结构
--第八章 习题7
--TCP/IP模型
--IP协议
-8-8Internet基础:IP地址
--第八章 习题8
--IP地址
-8-9Internet基础:域名系统
--第八章 习题9
--域名
-8-10Internet基础:Internet的基本服务
--8-10Internet基础:Internet的基本服务
--第八章 习题10
--Internet
-8-11Internet基础:Internet的接入
--第八章 习题11
-第八章 章测试
-9-1信息安全的基本概念
--第九章 习题1
--信息安全的CIA
--攻击与防御
-9-2 密码技术及应用
--第九章 习题2
--数字签名
-9-3防火墙技术
--9-3防火墙技术
--第九章 习题3
--防火墙的分类
--防火墙的基本特性
-9-4恶意软件
--9-4恶意软件
--第九章 习题4
--恶意软件类型
-9-5入侵检测技术
--第九章 习题5
--入侵检测概念原理
--入侵检测分类
-第九章 章测试
-10-1 云计算
--10-1 云计算
--第十章 习题1
-10-2大数据
--10-2大数据
--第十章 习题2
-10-3物联网
--10-3物联网
--第十章 习题3
-10-4机器学习
--10-4机器学习
--第十章 习题4
-10-5人工智能
--10-5人工智能
--第十章 习题5
-10-6物联网应用
-第十章 章测验
-1-0 准备步骤
--1-0 准备步骤
-1-1 台式机组装
-1-2 笔记本电脑组装
-3-1 启动和退出Word
-3-2 创建、编辑和保存Word文档
-3-3 封面的制作
--封面的制作-1
--封面的制作-2
--封面的制作-3
--封面的制作-4
-3-4 长文档编辑
--长文档编辑
-3-5 页面插入与目录
-3-6 页眉页脚与页码
-3-7 完成文档
-4-1 创建和编辑Excel表格
-4-2 简单公式和函数
-4-3 插入图表
--4-3 插入图表
-4-4 电子表格中数据的管理
-5-1 创建演示文稿与添加幻灯片
-5-2 编辑演示文稿
-5-3 设置演示文稿外观
-5-4 交互式演示文稿的设置
-5-5 设置演示文稿动画和音乐
-5-6 演示文稿放映
-6-1 图像的修饰
-6-2 淡黄色的记忆
-6-3 心形贺卡
--6-3 心形贺卡
-6-4 燃烧字
--6-4 燃烧字
-6-5 闻味的小狗狗
-6-6 换脸
--6-6 换脸
-7-1 逐帧动画的制作
-7-2 动作补间动画的制作
-7-3 形状补间动画的制作
-8-1 网站制作前期工作
-8-2 在Dreamweaver中建立和管理站点
-8-3设计制作网站主页
-8-4 制作网站导航栏
-8-5 修饰美化页面
-8-6 填写页面内容
-8-7 设计制作次级页面并建立链接
-9-1 Python的下载
-9-2 Python的安装
-9-3 IDLE的使用
-9-4 求矩形的周长和面积
-9-5 求三角形的面积
-9-6 求素数
--9-6 求素数
-10-1 数据库的建立
-10-2 SQL的应用
-11-1 Packet Tracer简介及下载方法
-11-2 有线网络的组网与配置
-11-3 无线网络的组网及无线路由配置
-12 无线网络安全配置