從算盤到計算機ppt課件.ppt

從算盤到計算機 機械計算機 布萊士 帕斯卡 BlaisePascal 1623年6月19日 1662年8月19日 法國數(shù)學家 物理學家 宗教哲學家 機械計算機 1642年帕斯卡發(fā)明第一臺真正意義上的加法器 可進行加減運算 帕斯卡的計算機是一種系列齒輪組成的裝置 外形像一個長方盒子 用兒童玩具那種鑰匙旋緊發(fā)條后才能轉動 只能夠做加法和減法 然而 即使只做加法 也有個 逢十進一 的進位問題 聰明的帕斯卡采用了一種小爪子式的棘輪裝置 當定位齒輪朝9轉動時 棘爪便逐漸升高 一旦齒輪轉到0 棘爪就 咔嚓 一聲跌落下來 推動十位數(shù)的齒輪前進一檔 機械計算機 戈特弗里德 威廉 萊布尼茨 GottfriedWilhelmLeibniz 1646年7月1日 1716年11月14日 德意志哲學家 數(shù)學家 歷史上少見的通才 被譽為17世紀的亞里士多德 機械計算機 萊布尼茨在1674年造出一臺更完美的機械計算機 計算機約有1米長 內部安裝了一系列齒輪機構 除了體積較大之外 基本原理繼承于帕斯卡 不過 萊布尼茨技高一籌 他為計算機增添了一種名叫 步進輪 的裝置 步進輪是一個有9個齒的長圓柱體 9個齒依次分布于圓柱表面 旁邊另有個小齒輪可以沿著軸向移動 以便逐次與步進輪嚙合 每當小齒輪轉動一圈 步進輪可根據(jù)它與小齒輪嚙合的齒數(shù) 分別轉動1 10 2 10圈 直到9 10圈 機械計算機 查爾斯 巴貝奇 CharlesBabbage 1792 1871 數(shù)學家 機械計算機 巴貝奇耗費了整整十年光陰 于1822年完成了第一臺差分機 巴貝奇的分析機大體上有三大部分 其一是齒輪式的 存貯庫 巴貝奇稱它為 倉庫 Store 每個齒輪可貯存10個數(shù) 齒輪組成的陣列總共能夠儲存1000個50位數(shù) 第二個部件是所謂 運算室 它被巴貝奇命名為 作坊 Mill 其基本原理與帕斯卡的轉輪相似 用齒輪間的嚙合 旋轉 平移等方式進行數(shù)字運算 第三部分巴貝奇沒有為它具體命名 其功能是以杰卡德穿孔卡中的 0 和 1 來控制運算操作的順序 類似于電腦里的控制器 機電計算機 霍列瑞斯博士 H Hollerith 美國統(tǒng)計專家 為了美國的人口普查數(shù)據(jù)統(tǒng)計 霍利瑞斯于1888年制作完成了穿孔制表機 雖然制表機只能完成統(tǒng)計數(shù)據(jù)表格 但是它引入了二進制統(tǒng)計數(shù)據(jù) 同時采用繼電器處理數(shù)據(jù) 使計算機進入機電時代 機電計算機 約瑟夫 亨利 JosephHenry1797 1878 美國科學家 他是以電感單位 亨利 留名的大物理學家 被認為是本杰明 富蘭克林之后最偉大的美國科學家之一 對于電磁學貢獻頗大 機電計算機 克勞德 艾爾伍德 香農 ClaudeElwoodShannon 1916年4月30日 2001年2月26日 美國數(shù)學家 電子工程師和密碼學家 被譽為信息論的創(chuàng)始人 1938年 當時還在麻省理工大學的香農完成了自己的碩士畢業(yè)論文 繼電器和開關電路的符號分析 在這篇論文中 香農首次用布爾代數(shù)對開關電路進行了相關的分析 并證明了可以通過繼電器電路來實現(xiàn)布爾代數(shù)的邏輯運算 同時明確地給出了實現(xiàn)加 減 乘 除等運算的電子電路的設計方法 正是這篇論文 開創(chuàng)了開關電路理論 正是這篇論文 使得我們現(xiàn)在的大學中出現(xiàn)了一門嶄新的課程 數(shù)字電路 由此 電子管電路 計算機控制 全自動生產線等應用開始逐漸走入工業(yè)領域 機電計算機 霍華德 艾肯 HowardHathawayAiken 1900 1973 因在20世紀四十年代成功地研制出世界上第一臺大型自動數(shù)字計算機Mark 獲1980年IEEE計算機先驅獎 1944年 艾肯設計了馬克1號計算機 馬克1號是一種電動的機器 它借助電流進行運算 最關鍵的部件 用的是普通電話上的繼電器 馬克1號上大約安裝了3000個繼電器 每一個都有由彈簧支撐著的小鐵棒 通過電磁鐵的吸引上下運動 吸合則接通電路 代表 1 釋放則斷開電路 代表 0 繼電器 開關 能在大約1 100秒的時間內接通或是斷開電流 當然比巴貝奇的齒輪先進得多 馬克1號代表著自帕斯卡以來 人類所制造的機械計算機或電動計算機之頂尖水平 當時就被用來計算原子核裂變過程 標志著人類進入電子時代 機電計算機 約翰 安布羅斯 弗萊明 JohnAmbroseFleming 1864年11月29日 1945年4月18日 英國電機工程師 物理學家 1895年 為了解決無線電訊號的檢波問題 弗萊明在 愛迪生效應 的基礎上發(fā)明了 熱離子閥 弗萊明的發(fā)明 正是世界上第一只電子管 也就是人們后來所說的 真空二極管 弗萊明把他發(fā)明的東西叫做 熱離子閥 閥 就是開關 電子管確實是計算機理想的開關元件 然而 弗萊明的真空二極管尚未達到電腦高速開關的要求 20世紀初 在弗萊明開創(chuàng)的事業(yè)的基礎上 一位美國青年發(fā)明家德 福雷斯特 L DeForest 在真空中再次馴服了電子 機電計算機 德福雷斯特 DeForestLee 美國發(fā)明家 1906年 為了提高真空二極管檢波靈敏度 德 福雷斯特在弗萊明的玻璃管內添加了一種柵欄式的金屬網 形成電子管的第三個極 他驚訝地看到 這個 柵極 仿佛就像百葉窗 能控制陰極與屏極之間的電子流 只要柵極有微弱電流通過 就可在屏極上獲得較大的電流 而且波形與柵極電流完全一致 也就是說 德 福雷斯特發(fā)明的是一種能夠起放大作用的真空三極管器件 開關速度為繼電器的10000倍 電子計算機 1946年2月14日 賓夕法尼亞大學默契利 ?？颂匮邪l(fā)世界上第一臺電子計算機埃歷阿克 總共安裝了17468只電子管 7200個二極管 70000多電阻器 10000多只電容器和6000只繼電器 電路的焊接點多達50萬之巨 在機器表面 則布滿電表 電線和指示燈 占地面積為170平方米左右 總重量達到30噸 堪稱為空前絕后的 巨型機 它能在1秒鐘內完成5000次加法 也可以在3 1000秒時間內做完兩個10位數(shù)乘法 其運算速度超出馬克1號至少在1000倍以上 埃歷阿克標志著電子計算機的創(chuàng)世 人類社會從此大步邁進了電腦時代的門檻 電子計算機 在埃歷阿克尚未投入運行前 馮 諾依曼就已開始著手起草一份新的設計報告 要對這臺電子計算機進行脫胎換骨的改造 他把新機器的方案命名為 離散變量自動電子計算機 英文縮寫譯音是 埃德瓦克 EDVAC 1945年6月 馮 諾依曼與戈德斯坦 勃克斯等人 為埃德瓦克方案聯(lián)名發(fā)表了一篇長達101頁紙洋洋萬言的報告 即計算機史上著名的 101頁報告 這份報告奠定了現(xiàn)代電腦體系結構堅實的根基 報告明確規(guī)定出計算機的五大部件 并用二進制替代十進制運算 大大方便了機器的電路設計 埃德瓦克方案的革命意義在于 存儲程序 程序也被當作數(shù)據(jù)存進了機器內部 以便電腦能自動依次執(zhí)行指令 再也不必去接通什么線路 馮 諾依曼 JohnvonNeumann 1903 1957 20世紀最重要的數(shù)學家之一 在現(xiàn)代計算機 博弈論 核武器和生化武器等諸多領域內有杰出建樹的最偉大的科學全才之一 被后人稱為 計算機之父 和 博弈論之父 電子計算機 1936年 倫敦權威的數(shù)學雜志又收到圖林一篇論文 這篇論文后來永遠載入了計算機的發(fā)展史冊 照耀著現(xiàn)代電腦的前進方向 外行人看來 這篇論文 論可計算數(shù)及其在判定問題中的應用 似乎與電腦沒有什么聯(lián)系 然而 它確是闡明現(xiàn)代電腦原理的開山之作 因此 有人把論文的名稱改稱為 理想計算機 這篇論文里論述了一種 圖林機 與巴貝奇的作法截然相反 圖林的計算機完全是紙上談兵 圖林機 的特點是只要為它編好程序 它就可以承擔其他機器能作的任何工作 當世界上還沒人提出通用計算機的概念前 圖林已經在理論上證明了它存在的可能性 艾倫 麥席森 圖靈 AlanMathisonTuring 1912年6月23日 1954年6月7日 英國數(shù)學家 邏輯學家 被稱為計算機之父 人工智能之父 電子計算機 1947年12月23日 布拉頓和巴丁終于在圣誕節(jié)的前夜創(chuàng)造出了世界上第一只半導體放大器件 為人類電子事業(yè)的發(fā)展獻上了一份豐厚的禮物 他們決定把這種器件命名為 晶體管 1948年 美國專利局批準了貝爾實驗室關于晶體管的發(fā)明專利 然而 專利書上的發(fā)明人只列著布拉頓和巴丁 肖克利看后 一笑置之 他毫不氣餒 在同伴成功的激勵下 肖克利快刀斬亂麻 一舉攻克晶體管中的另一座 堡壘 他發(fā)明了一種 結型晶體管 離布拉頓和巴丁發(fā)明 點接觸型晶體管 的時間僅隔一年 人們后來知道 結型晶體管才是現(xiàn)代晶體管的始祖 它不僅預示著半導體技術的發(fā)展方向 而且是肖克利堅韌不拔的精神體現(xiàn) 以致有人恢諧地給它起了個綽號叫 肖克利堅持管 沃爾特 布拉頓 美國物理學家 約翰 巴丁 JohnBardeen 美國物理學家 電氣工程師 威廉 肖克利 Shockley WilliamBradford 物理學家 電子計算機 1954年 貝爾實驗室乘熱打鐵 使用800支晶體管組裝成功人類有史以來第一臺晶體管計算機TRADIC 1958年 美國的IBM公司制成了第一臺全部使用晶體管的計算機RCA501型 由于第二代計算機采用晶體管邏輯元件 及快速磁芯存儲器 計算速度從每秒幾千次提高到幾十萬次 主存儲器的存貯量 從幾千提高到10萬以上 1959年 IBM公司又生產出全部晶體管化的電子計算機IBM7090 晶體管計算機1958 1964年 晶體管電子計算機經歷了大范圍的發(fā)展過程 從印刷電路板到單元電路和隨機存儲器 從運算理論到程序設計語言 不斷的革新使晶體管電子計算機日臻完善 1961年 世界上最大的晶體管電子計算機ATLAS安裝完畢 1964年 中國制成了第一臺全晶體管電子計算機441 B型 電子計算機 羅伯特 諾伊斯 麻省理工物理學博士 1957年10月 諾依斯等人離開肖克利實驗室 來到仙童半導體公司 在這里他們首創(chuàng)的發(fā)明晶體管制造方法 他們先在透明材料上繪好晶體管結構 然后用拍照片的辦法 把結構顯影在硅片表面氧化層上 腐蝕去掉不需要的圖形后 再把那些具有半導體性質的微粒擴散到硅片上 氧化 照相 刻蝕 擴散 半導體平面處理技術仿佛為 仙童 們打開了一扇奇妙的大門 集成電路 電子計算機 1968年 集成電路的發(fā)明人諾伊斯 莫爾 格羅夫成立了INTEL公司 集成電子的意思 1971年1月 INTEL霍夫研制小組終于制成了能夠實際工作的微處理器4004 在大約12平方毫米的芯片上 共集成了2250個晶體管 后來又研制8008 8051等 電子計算機 1937年10月28日生于美國紐約州的羅切斯特 他的家有著濃厚的科學氣氛 在這種氛圍中 霍夫養(yǎng)成了良好的學風 他1959年畢業(yè)于斯坦福大學 獲碩士學位 1962年獲博士學位 1962 1967年在該校計算機研究所任職 1968年進入英特爾公司 霍夫在美國英特爾公司研制可編程計算器用集成電路時 提出微處理器設想 并于1971年研制成功4004微處理器 4004微處理器在4