計算機發(fā)展歷史(與基礎篇配套)

1、計算機發(fā)展簡史內容提要23公元前公元前30003000年的年的古埃及人用結繩古埃及人用結繩來記錄土地面積來記錄土地面積和收獲的谷物和收獲的谷物公元前公元前20002000年的美索年的美索不達米亞人用泥板計數(shù)，不達米亞人用泥板計數(shù)，這塊泥板上的契形文字這塊泥板上的契形文字代表代表2525。我國古代數(shù)學家祖沖之我國古代數(shù)學家祖沖之就是用算籌計算出圓周就是用算籌計算出圓周率值介于率值介于3.14159263.1415926和和3.14159273.1415927之間。之間。4珠算被稱為我國珠算被稱為我國“第五第五大發(fā)明大發(fā)明”，最早記錄于，最早記錄于漢朝人徐岳撰寫的漢朝人徐岳撰寫的數(shù)數(shù)術記遺術記遺一

2、書里。一書里。算圣劉洪及其發(fā)明的算圣劉洪及其發(fā)明的珠算盤。珠算盤。5John Napier(1550-1617)John Napier(1550-1617)約翰約翰納皮爾納皮爾納皮爾算籌納皮爾算籌(Napiers bones)1612年發(fā)明年發(fā)明6威廉威廉奧卻德奧卻德( (William Oughtred)William Oughtred)及其發(fā)明的圓形計算尺及其發(fā)明的圓形計算尺風靡風靡18181919世紀的計算尺世紀的計算尺7Casio 14-ACasio 14-A史上第一臺商用小型電子計算器史上第一臺商用小型電子計算器19571957年發(fā)明年發(fā)明一款普通的袖珍電子計算器一款普通的袖珍電子計

3、算器8威廉威廉契克卡德契克卡德德國圖賓根大學教授，德國圖賓根大學教授，于于16231623年制造了第一臺年制造了第一臺計算機。計算機。19601960年，契克卡德家鄉(xiāng)人根據(jù)示年，契克卡德家鄉(xiāng)人根據(jù)示意圖重新制作的契克卡德計算機：意圖重新制作的契克卡德計算機：能做能做6 6位數(shù)加減法，設置了某種位數(shù)加減法，設置了某種“溢出溢出”響鈴裝置；機器上部附加響鈴裝置；機器上部附加一套圓柱型一套圓柱型“納皮爾算籌納皮爾算籌”，因此，因此也能進行乘除運算。也能進行乘除運算。Wilhelm Schickard(1592-1635)Wilhelm Schickard(1592-1635)9Blaise Pasc

4、al(1623Blaise Pascal(16231662)1662)保存在巴黎國立工藝博物館的帕斯卡加保存在巴黎國立工藝博物館的帕斯卡加法機，法機，16421642年發(fā)明：年發(fā)明：機器由系列齒輪組成的裝置，外殼用黃機器由系列齒輪組成的裝置，外殼用黃銅材料制作，是一個長銅材料制作，是一個長2020英寸、寬英寸、寬4 4英寸、英寸、高高3 3英寸的長方盒子，面板上有一列顯示英寸的長方盒子，面板上有一列顯示數(shù)字的小窗口，旋緊發(fā)條后才能轉動，數(shù)字的小窗口，旋緊發(fā)條后才能轉動，用專用的鐵筆來撥動轉輪以輸入數(shù)字。用專用的鐵筆來撥動轉輪以輸入數(shù)字。布萊斯布萊斯帕斯卡帕斯卡 法國數(shù)學家、物理學家、思想家法國

5、數(shù)學家、物理學家、思想家10Gottfried Leibniz(1646Gottfried Leibniz(16461716) 1716) 16741674年，萊布尼茨發(fā)明乘法機。這是第一臺可以年，萊布尼茨發(fā)明乘法機。這是第一臺可以運行完整四則運算的計算機，長運行完整四則運算的計算機，長100100厘米、寬厘米、寬3030厘厘米、高米、高2525厘米，主要由不動的計數(shù)器和可動的定厘米，主要由不動的計數(shù)器和可動的定位機構兩部分組成，整個機器由一套齒輪系統(tǒng)傳位機構兩部分組成，整個機器由一套齒輪系統(tǒng)傳動。動。【公元公元17001700年左右，萊布尼茨從一位友人送給他年左右，萊布尼茨從一位友人送給他的

6、中國的中國“易圖易圖”（八卦）里受到啟發(fā)，悟出了二（八卦）里受到啟發(fā)，悟出了二進制數(shù)之真諦，率先提出了二進制的運算法則。進制數(shù)之真諦，率先提出了二進制的運算法則。】戈特費里德戈特費里德萊布尼茲萊布尼茲 德國數(shù)學家、微積分獨立發(fā)明人德國數(shù)學家、微積分獨立發(fā)明人11明代宋應星所著明代宋應星所著天工開物天工開物天工開物天工開物中記載的小花樓提花機中記載的小花樓提花機12英國曼徹斯特英國曼徹斯特“科學與工業(yè)博物館科學與工業(yè)博物館”中的杰卡德編織機中的杰卡德編織機(1805(1805年發(fā)明年發(fā)明) )布喬的穿孔卡片思想在杰卡德的自動布喬的穿孔卡片思想在杰卡德的自動編織機上實現(xiàn)編織機上實現(xiàn)程序控制思想的萌

7、程序控制思想的萌芽芽正面正面 側面?zhèn)让?3現(xiàn)代計算機奠基人現(xiàn)代計算機奠基人英國劍橋大學教授查爾斯英國劍橋大學教授查爾斯巴貝奇巴貝奇18221822年，差分機年，差分機倫敦科學博物館的復制品倫敦科學博物館的復制品Charles Babbage (1791- 1871)Charles Babbage (1791- 1871)14世界上第一位程序員世界上第一位程序員奧古斯塔奧古斯塔艾達艾達拜倫拜倫后人根據(jù)巴貝奇圖紙制造的后人根據(jù)巴貝奇圖紙制造的“分析機分析機”Augusta Ada Byron (1815Augusta Ada Byron (1815-1 -1852)852)18341834年，巴貝

8、奇提出通用計算機年，巴貝奇提出通用計算機“分析機分析機”構想，直至他去世也未制成。構想，直至他去世也未制成。15設計圖紙之一設計圖紙之一差分機和分析機存儲器框架差分機和分析機存儲器框架16鮑德溫發(fā)明的手搖計算機，鮑德溫發(fā)明的手搖計算機，18731873年年弗蘭克弗蘭克鮑德溫鮑德溫( (Frank Baldwin)Frank Baldwin)17Herman Hollerith (1860-1929)Herman Hollerith (1860-1929)美國著名統(tǒng)計專家美國著名統(tǒng)計專家赫爾曼赫爾曼霍列瑞斯霍列瑞斯霍列瑞斯發(fā)明的自動制表機霍列瑞斯發(fā)明的自動制表機18John Fleming (1

9、848-1945)John Fleming (1848-1945)19041904年，英國青年工程師約翰年，英國青年工程師約翰弗弗萊明發(fā)明真空二極管萊明發(fā)明真空二極管Lee De Forest (1873-1961)Lee De Forest (1873-1961)19061906年，美國人李年，美國人李德德福雷斯特福雷斯特發(fā)明能起放大作用的真空三極管。發(fā)明能起放大作用的真空三極管。19Konrad Zuse (1910-1995)Konrad Zuse (1910-1995)數(shù)字計算機之父數(shù)字計算機之父克蘭德克蘭德楚澤楚澤德國博物館中存放的德國博物館中存放的Z4Z4計算機計算機20Howar

10、d Aiken (1900-1973)Howard Aiken (1900-1973)MARKMARK系列計算機發(fā)明人系列計算機發(fā)明人霍華德霍華德艾肯艾肯哈佛大學的哈佛大學的MARK-IMARK-I21計算機軟件之母計算機軟件之母Grace Hopper (1906-1992)Grace Hopper (1906-1992)(a)(a)一本介紹霍波博士的書一本介紹霍波博士的書(b)(b)海軍軍官霍波海軍軍官霍波攝于攝于19841984年年保存在霍波筆記本中的第一個保存在霍波筆記本中的第一個“bugbug”22ENIACENIAC（Electronic Numerical Integrator

11、And CalculatorElectronic Numerical Integrator And Calculator）：）：19461946年年2 2月月1414日，誕生在美國馬里蘭州阿貝丁陸軍試炮場日，誕生在美國馬里蘭州阿貝丁陸軍試炮場23ENIAC的指標：的指標：l 每秒每秒5000次加法次加法l 17468個電子管個電子管l 7200個二極管、個二極管、70000個電阻器、個電阻器、10000個個電容器、電容器、6000個繼電器個繼電器l 占地占地170平方米平方米l 總重量總重量30噸噸l 耗電耗電174KWENIACENIAC兩位設計者兩位設計者莫契利和埃克特莫契利和?？颂谽NI

12、ACENIAC博物館中的部分器件博物館中的部分器件24 l l 邏輯元件邏輯元件電子管電子管 l l 主主 存存磁鼓磁鼓 l l 輔輔 存存磁帶磁帶 l l 軟軟 件件機器語言、符號語言機器語言、符號語言 l l 應應 用用科學計算科學計算 數(shù)字電子計算機的出現(xiàn)，揭開了人類歷史新篇章。數(shù)字電子計算機的出現(xiàn)，揭開了人類歷史新篇章。 1946年年6月，美國數(shù)學家、普林斯頓大學教授約翰月，美國數(shù)學家、普林斯頓大學教授約翰馮馮諾依曼（諾依曼（John Von Neumann）提出了）提出了“存儲程序存儲程序”的概念以及計算機組成和框架，奠定了現(xiàn)代計的概念以及計算機組成和框架，奠定了現(xiàn)代計算機組成與工作

13、原理基礎。算機組成與工作原理基礎。25晶體管的三位發(fā)明人晶體管的三位發(fā)明人因這項偉大發(fā)明，三人獲得因這項偉大發(fā)明，三人獲得19561956年諾貝爾物理學獎年諾貝爾物理學獎威廉威廉肖克利肖克利約翰約翰巴丁巴丁沃爾特沃爾特布拉布拉坦坦26l 體積比電子管小很多體積比電子管小很多l(xiāng) 耗電大大降低耗電大大降低l 穩(wěn)定性有很大提高穩(wěn)定性有很大提高電子管實物電子管實物晶體管實物晶體管實物19551955年，貝爾實驗室使用年，貝爾實驗室使用800800只晶體管組裝了世界上第一只晶體管組裝了世界上第一臺晶體管計算機臺晶體管計算機TRADICTRADIC。(Transistor Digital Computer

14、)(Transistor Digital Computer)27l l 邏輯元件邏輯元件 晶體管晶體管l l 主主 存存 磁芯磁芯l l 輔輔 存存 磁盤磁盤l l 軟軟 件件 高級程序設計語言、操作系統(tǒng)高級程序設計語言、操作系統(tǒng)l 應應 用用 除科學計算外，已應用于數(shù)據(jù)處理、過程控制除科學計算外，已應用于數(shù)據(jù)處理、過程控制 首次將晶體管用于計算機，使計算機縮小了體積，減低了功耗，提高了首次將晶體管用于計算機，使計算機縮小了體積，減低了功耗，提高了速度和可靠性。速度和可靠性。 發(fā)明了高級語言。發(fā)明了高級語言。 首次提出了計算機的兼容問題，包括硬件兼容和軟件兼容。首次提出了計算機的兼容問題，包括

15、硬件兼容和軟件兼容。28l 1958年年9月月12日，在德克薩斯儀器（日，在德克薩斯儀器（TI）公司）公司工作的杰克工作的杰克基爾比（基爾比（Jack Kilby）完成了他的集成）完成了他的集成電路設計（將硅電阻器、電容器和晶體管裝在一電路設計（將硅電阻器、電容器和晶體管裝在一塊晶片上）。塊晶片上）。1959年年2月月6日，基爾比向美國專利日，基爾比向美國專利局申報專利局申報專利“小型化電子電路（小型化電子電路（No. 3138743）”。l 1959年年7月月30日，美國仙童公司的羅伯特日，美國仙童公司的羅伯特諾伊諾伊斯（斯（Robort Noyce）也宣稱制出第一塊集成電路，）也宣稱制出第

16、一塊集成電路，并向美國專利局申請專利并向美國專利局申請專利“半導體器件和引線結半導體器件和引線結構（構（No. 2981877）”。杰克杰克基爾比基爾比羅伯特羅伯特諾伊諾伊斯斯29集成電路實物集成電路實物晶體管實物晶體管實物19641964年年4 4月月7 7日，在日，在IBMIBM公司成公司成立立5050周年之際，由年僅周年之際，由年僅4040歲的歲的吉恩吉恩阿姆達爾阿姆達爾( (Gene Amdahl)Gene Amdahl)擔任主設計師，歷時四年研發(fā)擔任主設計師，歷時四年研發(fā)的的IBM360IBM360計算機問世，標志著計算機問世，標志著第三代計算機的全面登場，這第三代計算機的全面登場，

17、這也是也是IBMIBM歷史上最為成功的機型歷史上最為成功的機型之一。之一。30 l l 邏輯元件邏輯元件集成電路集成電路 l l 主主 存存半導體半導體 l l 輔輔 存存磁盤磁盤 l l 軟軟 件件高級程序設計語言、操作系統(tǒng)高級程序設計語言、操作系統(tǒng) l l 應應 用用科學計算、數(shù)據(jù)處理、過程控制科學計算、數(shù)據(jù)處理、過程控制 IBM公司首次提出了系列機的概念，圓滿地解決了計算機兼容的問題，公司首次提出了系列機的概念，圓滿地解決了計算機兼容的問題，典型代表是典型代表是IBM360系列機。系列機。 控制器設計使用微程序控制技術，使控制器的設計規(guī)整化。控制器設計使用微程序控制技術，使控制器的設計規(guī)

18、整化。 結構化程序設計思想成熟，軟硬件設計標準化。結構化程序設計思想成熟，軟硬件設計標準化。31 1971年，年，Intel公司宣稱，他們首創(chuàng)了一種公司宣稱，他們首創(chuàng)了一種“開啟集成電路新紀元開啟集成電路新紀元”的半的半導體芯片，即第一塊微處理器芯片導體芯片，即第一塊微處理器芯片4004。 所謂微處理器芯片是將所謂微處理器芯片是將CPU（Central Processing Unit，中央處理器）集成，中央處理器）集成在一塊芯片上。在一塊芯片上。第一塊微處理器芯片第一塊微處理器芯片Intel 4004Intel 4004及其發(fā)明人特德及其發(fā)明人特德霍夫霍夫321975年年4月，微型儀器與自動測

19、量系統(tǒng)公司（月，微型儀器與自動測量系統(tǒng)公司（MITS）推出了首臺通用型推出了首臺通用型Altair 8800，售價，售價375美元，帶有美元，帶有1KB存儲器，這是世界上第一臺微型計算機。存儲器，這是世界上第一臺微型計算機。1981年年8月月12日，日，IBM公司正式推出了全球第一臺個公司正式推出了全球第一臺個人計算機人計算機IBM PC。該機采用主頻。該機采用主頻4.77MHz的的Intel 8088微處理器，運行微處理器，運行Microsoft公司專門為公司專門為IBM PC開開發(fā)的發(fā)的MS-DOS操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)。第一臺微型計算機第一臺微型計算機Altair 8800Altair 88

20、00第一臺個人計算機第一臺個人計算機IBM PCIBM PC33 比爾比爾蓋茨（蓋茨（ Bill Gates ）在哈佛大學學習期間就）在哈佛大學學習期間就為第一臺微型計算機為第一臺微型計算機Altair 8800開發(fā)了開發(fā)了BASIC編程語言編程語言的一個版本。的一個版本。 1975年，年僅年，年僅20的蓋茨與好友保羅的蓋茨與好友保羅艾倫艾倫(Paul Allen)共同創(chuàng)建了共同創(chuàng)建了Microsoft公司。公司。 1981年誕生的年誕生的IBM PC機選用機選用Microsoft公司的公司的MS-DOS作為操作系統(tǒng)，隨著作為操作系統(tǒng)，隨著PC機的風行，機的風行，Microsoft公司公司逐漸

21、成為世界第一大微機軟件開發(fā)商。逐漸成為世界第一大微機軟件開發(fā)商。比爾比爾蓋茨蓋茨保羅保羅艾倫艾倫34 l l 邏輯元件邏輯元件 大規(guī)模大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路（超大規(guī)模集成電路（LSI/VLSI） l l 主主 存存 LSI/VLSI半導體芯片半導體芯片 l l 輔輔 存存 磁盤、光盤磁盤、光盤 l l 軟軟 件件 高級程序設計語言、操作系統(tǒng)高級程序設計語言、操作系統(tǒng) l l 應應 用用 科學計算、數(shù)據(jù)處理、過程控制，并進入以計算機網絡為科學計算、數(shù)據(jù)處理、過程控制，并進入以計算機網絡為特征的應用時代特征的應用時代35 1971年年Intel公司成功地研制出了公司成功地研制出了4004微處理器

22、芯片。從此，隨著微處理器芯片。從此，隨著LSI/VLSI技術的發(fā)展，微處理器每隔兩三年就有一個新的產品問世，至今已發(fā)展到技術的發(fā)展，微處理器每隔兩三年就有一個新的產品問世，至今已發(fā)展到486、586、Itanium、Intel Core 2。 微型計算機出現(xiàn)，典型代表是微型計算機出現(xiàn)，典型代表是IBM PC。 面向對象、可視化程序設計概念出現(xiàn)；軟件產業(yè)高度發(fā)達，各種實用軟面向對象、可視化程序設計概念出現(xiàn)；軟件產業(yè)高度發(fā)達，各種實用軟件層出不窮，極大地方便了用戶。件層出不窮，極大地方便了用戶。 計算機技術與通信技術相結合，計算機網絡把世界緊密地聯(lián)系在一起。計算機技術與通信技術相結合，計算機網絡把

23、世界緊密地聯(lián)系在一起。 多媒體技術崛起，計算機集圖像、圖形、聲音、文字處理于一體，在信多媒體技術崛起，計算機集圖像、圖形、聲音、文字處理于一體，在信息處理領域掀起了一場革命，與之對應的信息高速公路正在緊鑼密鼓地籌劃實息處理領域掀起了一場革命，與之對應的信息高速公路正在緊鑼密鼓地籌劃實施當中。施當中。36l l 人工智能計算機人工智能計算機l l 巨型計算機巨型計算機l l 多處理機多處理機l l 激光計算機激光計算機l l 超導計算機超導計算機l l 生物晶體計算機（生物晶體計算機（DNA計算機）計算機）l 量子計算量子計算3738l 1847年，出版年，出版邏輯的數(shù)學分析邏輯的數(shù)學分析（Th

24、e Mathematical Analysis of Logic。l 1854年，出版年，出版思維規(guī)律的研究思維規(guī)律的研究邏輯與概率的數(shù)學邏輯與概率的數(shù)學理論基礎理論基礎（An Investigation of the Laws of Thought, on Which are Founded the Mathematical Theories of Logic and Probabilities。l 以這兩部著作為基礎，布爾建立了一門新的數(shù)學學科以這兩部著作為基礎，布爾建立了一門新的數(shù)學學科邏輯代數(shù)，也稱布爾代數(shù)。它為百年后出現(xiàn)的數(shù)字計算邏輯代數(shù)，也稱布爾代數(shù)。它為百年后出現(xiàn)的數(shù)字計算機開關

25、電路設計提供了最重要的數(shù)學方法和理論基礎。機開關電路設計提供了最重要的數(shù)學方法和理論基礎。 邏輯代數(shù)創(chuàng)始人，邏輯代數(shù)創(chuàng)始人，英國數(shù)學家英國數(shù)學家喬治喬治布爾布爾( (George George BooleBoole，1815-1864)1815-1864)39l 1938年，年僅年，年僅22歲的香農在碩士論文的基礎上，發(fā)表歲的香農在碩士論文的基礎上，發(fā)表論文論文“繼電器和開關電路的符號分析繼電器和開關電路的符號分析”（A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits），首次闡述了如何），首次闡述了如何將布爾代數(shù)運用于邏輯電路，奠定了現(xiàn)代電子

26、計算機開關將布爾代數(shù)運用于邏輯電路，奠定了現(xiàn)代電子計算機開關電路的理論基礎。電路的理論基礎。【香農于香農于1948年年6月和月和10月在月在貝爾系統(tǒng)技術雜志貝爾系統(tǒng)技術雜志（Bell System Technical Journal）上連載發(fā)表了他影響深遠的論文）上連載發(fā)表了他影響深遠的論文“通信的數(shù)學原理通信的數(shù)學原理”（A Mathematical Theory of Communication）；）；1949年，香農又在該雜年，香農又在該雜志上發(fā)表了另一著名論文志上發(fā)表了另一著名論文“噪聲下的通信噪聲下的通信”（Communication in the Presence of Noise

27、）。這兩篇論文成為了信息論的奠基性著作，香農成為）。這兩篇論文成為了信息論的奠基性著作，香農成為信息論的奠基人。信息論的奠基人。】信息論創(chuàng)始人，信息論創(chuàng)始人，美國科學家美國科學家克 勞 德克 勞 德 香 農香 農( (Claude ShannonClaude Shannon，1916-2001)1916-2001)40 圖靈是計算機邏輯的奠基者，許多人工智能的重要方圖靈是計算機邏輯的奠基者，許多人工智能的重要方法也源自這位偉大的科學家：法也源自這位偉大的科學家：l 24歲，提出圖靈機理論；歲，提出圖靈機理論；l 31歲，參與歲，參與Colossus（二戰(zhàn)時英國破解德國通信密碼的（二戰(zhàn)時英國破解

28、德國通信密碼的計算機）的研制；計算機）的研制；l 33歲，構思了仿真系統(tǒng)；歲，構思了仿真系統(tǒng)；l 35歲，提出自動程序設計概念；歲，提出自動程序設計概念；l 38歲，設計了歲，設計了“圖靈測試圖靈測試”；l 在后來還創(chuàng)造了一門新學科在后來還創(chuàng)造了一門新學科非線性力學；非線性力學；l 計算機與人工智計算機與人工智能之父，英國數(shù)能之父，英國數(shù)學家、邏輯學家學家、邏輯學家阿蘭阿蘭圖靈圖靈（Alan TuringAlan Turing，1912-19541912-1954）41 1936年年5月月28日，圖靈向倫敦權威的數(shù)學雜志投了一篇論文，題為日，圖靈向倫敦權威的數(shù)學雜志投了一篇論文，題為“論可計算

29、數(shù)及其在判定問題上的應用論可計算數(shù)及其在判定問題上的應用”(On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem)。在這篇開創(chuàng)性的論文中，。在這篇開創(chuàng)性的論文中，圖靈給圖靈給“可計算性可計算性”下了一個嚴格的數(shù)學定義，并提出著名的下了一個嚴格的數(shù)學定義，并提出著名的“圖靈機圖靈機(Turing Machine)”的設想。的設想。圖靈機模型示意圖圖靈機模型示意圖42 1950年年10月，圖靈發(fā)表一篇題為月，圖靈發(fā)表一篇題為“計算機器與智能計算機器與智能”(Computing machinery and int

30、elligence)的論文，成為劃時代之作。的論文，成為劃時代之作。 在這篇論文里，圖靈第一次提出在這篇論文里，圖靈第一次提出“機器思維機器思維”的概念。他還對智的概念。他還對智能問題從行為主義的角度給出了定義，由此提出一假想：一個人在不能問題從行為主義的角度給出了定義，由此提出一假想：一個人在不接觸對方的情況下，通過一種特殊的方式，和對方進行一系列的問答，接觸對方的情況下，通過一種特殊的方式，和對方進行一系列的問答，如果在相當長時間內，他無法根據(jù)這些問題判斷對方是人還是計算機，如果在相當長時間內，他無法根據(jù)這些問題判斷對方是人還是計算機，那么，就可以認為這個計算機具有同人相當?shù)闹橇?，即這臺計

31、算機是那么，就可以認為這個計算機具有同人相當?shù)闹橇?，即這臺計算機是能思維的。這就是著名的能思維的。這就是著名的“圖靈測試圖靈測試”（Turing Testing）。）。43 為紀念圖靈對計算機領域做出的巨大貢獻，國際計算機協(xié)會為紀念圖靈對計算機領域做出的巨大貢獻，國際計算機協(xié)會(Association for Computing Machinery，ACM)于于1966年開始設立圖靈獎年開始設立圖靈獎(Turing Award)，這是計算機界最負盛名的獎項，有這是計算機界最負盛名的獎項，有“計算機界諾貝爾獎計算機界諾貝爾獎”之稱。之稱。姚期智姚期智法蘭西斯法蘭西斯艾倫艾倫( (Frances

32、AllenFrances Allen) )44 在計算機發(fā)展史上，有一位被在計算機發(fā)展史上，有一位被“遺忘遺忘”的電子計算機之父的電子計算機之父美國物理美國物理學家約翰學家約翰阿塔納索夫。他先于莫契利和埃克特提出用電子管制作計算機，提阿塔納索夫。他先于莫契利和埃克特提出用電子管制作計算機，提出了清晰的計算機組成三原則，并先于出了清晰的計算機組成三原則，并先于ENIAC制成一臺試驗樣機，可惜沒被制成一臺試驗樣機，可惜沒被所在的依阿華大學重視，既沒有給予足夠的投資，也沒申請專利，而后一直所在的依阿華大學重視，既沒有給予足夠的投資，也沒申請專利，而后一直擱置在衣阿華大學物理樓的儲存室里。擱置在衣阿華

33、大學物理樓的儲存室里。被被“遺忘遺忘”的電子計算機之父的電子計算機之父約翰約翰阿塔納索夫阿塔納索夫（John AtanasoffJohn Atanasoff，1903-19951903-1995）存放在衣阿華州立大學的存放在衣阿華州立大學的ABCABC計算機計算機( (Atanasoff-Berry Computer)Atanasoff-Berry Computer)45 維納提出的現(xiàn)代計算機設計五原則：維納提出的現(xiàn)代計算機設計五原則：l 不是模擬式，而是數(shù)字式；不是模擬式，而是數(shù)字式；l 由電子元件構成，盡量減少機械部件；由電子元件構成，盡量減少機械部件；l 采用二進制，而不是十進制；采用二

34、進制，而不是十進制；l 內部存放計算表；內部存放計算表；l 在計算機內部存儲數(shù)據(jù)。在計算機內部存儲數(shù)據(jù)?！揪S納維納1943年在所發(fā)表的論文年在所發(fā)表的論文“行為、目的和目的論行為、目的和目的論”（Behavior, purpose, and teleology. Phil. Sci. 10(1943).）中，首次提出了）中，首次提出了“控制論控制論”這個概念。這個概念。1948年維納在麻省理工學院出年維納在麻省理工學院出版社（版社（MIT Press）出版了里程碑式的著作）出版了里程碑式的著作控制論控制論動物和機器中的通信與控制問題動物和機器中的通信與控制問題（Cybernetics: Or

35、the Control and Communication in the Animal and the Machine. Cambridge），為控制論奠定了理論基礎，標志著它的正式誕生。），為控制論奠定了理論基礎，標志著它的正式誕生?！靠刂普搫?chuàng)始人控制論創(chuàng)始人諾伯特諾伯特維納維納（Norbert WienerNorbert Wiener，1894-19641894-1964）46l 1945年年6月月30日，馮日，馮諾依曼發(fā)表諾依曼發(fā)表“101頁報告頁報告”First Draft of a Report on the EDVAC；l 1946年年7、8月間，馮月間，馮諾依曼又提出了一個更加完

36、善的設計報告諾依曼又提出了一個更加完善的設計報告“電子計算電子計算機邏輯設計初探機邏輯設計初探”（Preliminary discussion of the the logical design of an electronic computing instrument）。）?，F(xiàn)代電子計算機之父現(xiàn)代電子計算機之父馮馮諾伊曼諾伊曼 這兩篇報告的綜合設計思想，便是著名的這兩篇報告的綜合設計思想，便是著名的“馮馮諾依曼結諾依曼結構（構（von Neumann Architecture）”。報告明確指出：。報告明確指出：l 采用二進制，不但數(shù)據(jù)采用二進制，指令也采用二進制；采用二進制，不但數(shù)據(jù)采用二進

37、制，指令也采用二進制；l 計算機由計算機由5部分構成：運算器、控制器、存儲器、輸入和輸部分構成：運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出裝置；出裝置；l 程序由指令組成并和數(shù)據(jù)一起存放在存儲器中，機器按程程序由指令組成并和數(shù)據(jù)一起存放在存儲器中，機器按程序指定的邏輯順序，把指令從存儲器中讀出來并逐條執(zhí)行，從序指定的邏輯順序，把指令從存儲器中讀出來并逐條執(zhí)行，從而自動完成程序描述的處理工作。而自動完成程序描述的處理工作。47第一臺第一臺“存儲程序存儲程序”電子電子計算機計算機EDSACEDSAC，英國，英國劍橋大學教授威爾克斯主劍橋大學教授威爾克斯主持。持。下面機器是較早實現(xiàn)下面機器是較早實現(xiàn)“馮馮諾

38、依曼結構諾依曼結構”、按照、按照“存儲程序程序控制存儲程序程序控制”工作的計算機：工作的計算機：l IAS馮馮諾依曼主持諾依曼主持l EDVAC馮馮諾依曼主持諾依曼主持l EDSAC莫里斯莫里斯威爾克斯主持威爾克斯主持馮馮諾伊曼及諾伊曼及IASIAS機機EDVACEDVAC48圖2.1 浮點數(shù)據(jù)格式圖2.1 浮點數(shù)據(jù)格式49ENIACIntel Core Duo 2006首次登場首次登場1946年年2006年年性能性能5 000次加法次加法/秒秒21.6億次運算億次運算/秒秒功耗功耗170kW最多最多31W重量重量28t幾乎可以忽略幾乎可以忽略大小大小80英尺英尺8英尺英尺90.3mm2器件數(shù)量器件數(shù)量17 840支電子管支電子管151.6百萬支晶體三極管百萬支晶體三極管成本成本US$487 000US$637表表1.4 60年來神化般的進步年來神化般的進步50銀河銀河-十億次巨型計算機十億次巨型計算機曙光曙光4000A超級計算機超級計算機北京氣象局所用的北京氣象局所用的長城至翔刀片式服務器長城至翔刀片式服務器5152普適計算示意圖普適計算示意圖2 2普適計算示意圖普適計算示意圖1 153（1）user-centeric：以人為中心的計算。：以人為中心的計算。（2）invisibil