第一講計算機發展史第1頁，課件共44頁，創作于2023年2月

目的是通過學習使學生對計算機的工作原理有較深入的了解，對計算機的邏輯組成、工作方法、與外界的接口技術以及直接依賴于計算機邏輯和硬件結構的機器碼、匯編語言編程方法有系統全面的了解，使學生受到微機方面的較嚴格的基本功訓練，培養良好的程序設計風格和嚴密的邏輯思維能力，為今后繼續學習相關知識打下良好的基礎。課程開設目的第2頁，課件共44頁，創作于2023年2月課程的任務

課程的任務是以8088/8086CPU為硬件依托，學習微機匯編語言的基本概念、原理和程序設計的常用方法與技術，系統學習了解計算機硬件組成原理，主要的典型的硬件接口電路、控制電路的工作原理與特性，學習用計算機解決問題的全過程，建立微機系統的整體概念，使學生具有軟硬件開發的初步能力，也要對計算機核心硬件的發展有比較清楚的認識。第3頁，課件共44頁，創作于2023年2月第一臺機械計算機

17世紀最值得稱頌的計算機發明屬于法國科學家布萊斯·帕斯卡（B.Pascal）在電腦史前史里，帕斯卡被公認為制造出機械計算機的第一人。第4頁，課件共44頁，創作于2023年2月加法器

1642年，帕斯卡19歲那年獲得了成功，制造出第一臺機械計算機“加法器”。第5頁，課件共44頁，創作于2023年2月乘法器

1674年巴黎，德國偉大的數學家、系統提出二進制的運算法則.

獨立發明微積分而與牛頓齊名的

萊布尼茨（G.Leibnitz）造出一臺更完善的機械計算機-“乘法器”第6頁，課件共44頁，創作于2023年2月差分機

19世紀20年代,英國劍橋大學科學家巴貝奇（C.Babbage）提出了“條件轉移”的概念第7頁，課件共44頁，創作于2023年2月差分機巴貝奇耗費了整整10年時間，于1822年完成了第一臺差分機，可以處理3個不同的5位數，計算精度達到6位小數第8頁，課件共44頁，創作于2023年2月第一次數據處理

19世紀末，美國人口普查局的統計學家霍列瑞斯（H.Hollerith）博士，首先用穿孔卡完成了第一次大規模數據處理。第9頁，課件共44頁，創作于2023年2月第一臺制表機

1889年霍列瑞斯制作了第一臺制表機。機器上裝備著一個計算器，當紙帶被牽引移動時，一旦有孔的地方通過鼓形轉輪表面，計數器電路就被接通，完成一次累加統計。第10頁，課件共44頁，創作于2023年2月第一次把數據轉變成二進制信息霍列瑞斯博士的發明并不是通用計算機，除了能統計數據表格外，制表機幾乎沒有別的什么用途，然而，制表機穿孔卡第一次把數據轉變成二進制信息?；袅腥鹚沟某删褪顾Q身于“信息處理之父”的行列。第11頁，課件共44頁，創作于2023年2月IBM1890年，霍列瑞斯創辦了一家專業“制表機公司”。然而不久，被CTR的公司（C代表計算，T代表制表，R代表記時）兼并.1924年公司更名為一個宏偉的名號—國際商用機器公司（英文縮寫IBM），專門生產打孔機、制表機等產品。第12頁，課件共44頁，創作于2023年2月布爾（G.Boole）數字計算機首先來源于理論突破，是邏輯代數為開關電路設計奠定了的數學基礎。邏輯代數又稱布爾代數，正是以它的創立者——英國數學家布爾（G.Boole）而命名。第13頁，課件共44頁，創作于2023年2月第一臺電磁式的數字計算機

1937年11月，美國AT&T貝爾實驗室研究人員斯蒂比茲（G.Stibitz）做成了世界上第一臺電磁式的數字計算機。斯蒂比茲的妻子將它命名為“Model-K”第14頁，課件共44頁，創作于2023年2月第一臺電子計算機ENIAC

1946年2月14日，恰逢當年“情人節”，世界上第一臺電子計算機研制成功。這臺機器的名字叫“ENIAC”（埃歷阿克）。第15頁，課件共44頁，創作于2023年2月第一臺電子計算機ENIAC“ENIAC”——“電子數值積分和計算機”(TheelectronicnumericalintegratorandComputer)的英文縮寫。采用穿孔卡輸入輸出數據，每分鐘可以輸入125張卡片，輸出100張卡片。第16頁，課件共44頁，創作于2023年2月第一臺電子計算機ENIAC在ENIAC內部，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50萬個；在機器表面，則布滿電表、電線和指示燈。機器被安裝在一排2.75米高的金屬柜里，占地面積為170平方米左右，總重量達到30噸。第17頁，課件共44頁，創作于2023年2月第一臺電子計算機ENIACENIAC的運算速度達到每秒鐘5000次加法，可以在3/1000秒時間內做完兩個10位數乘法，一條炮彈的軌跡，20秒鐘就能被它算完，比炮彈本身的飛行速度還要快。ENIAC標志著電子計算機的創世，人類社會從此大步邁進了電腦時代的門檻第18頁，課件共44頁，創作于2023年2月英特爾公司創業1968年，諾依斯、摩爾和格羅夫（A.Grove）毅然退出“仙童”，根據摩爾的建議，把新建公司取名為“英特爾”（英文縮寫INTEL），寓意著“集成電子”。第19頁，課件共44頁，創作于2023年2月英特爾公司創業1969年春，僅有106人的英特爾生產出它的第一個產品——64比特存儲器3101，這是全球第一枚半導體集成電路存儲器芯片，領先于其他公司10年；1970年，他們又研制出第一顆金屬氧化物半導體存儲芯片1101，容量擴大到256比特。同年，代號為1103的動態隨機存儲器（DRAM）問世，宣告了磁芯存儲器的死亡。

第20頁，課件共44頁，創作于2023年2月第一個微處理器4004

1971年1月，以馬西安·特德·霍夫為首的研制小組，完成了世界上第一個微處理器芯片。在3×4毫米面積上集成晶體管2250個，每秒運算速度達6萬次。它意味著電腦CPU已經縮微成一塊集成電路，意味著“芯片上的電腦”誕生。第21頁，課件共44頁，創作于2023年2月第一個微處理器4004第一塊微處理器芯片已屬大規模集成電路范疇。英特爾公司命名它為4004，第一個4表示它可以一次處理4位數據，第二個4代表它是這類芯片的第4種型號。這種數字代號沿用至今，就是現代所謂“386”、“486”等計算機俗稱的最早源頭。第22頁，課件共44頁，創作于2023年2月16位微處理器8088

1979年，Intel公司推出16位微處理器8088，Intel8088(如圖)采用雙列直插DIP封裝，插在主板DIP插座中使用。8088的性能完全與8086相同，只是將外部數據總線改為了8位，目的是使其能直接使用和控制當時的大量外設。也正是由于這一改進，造就了Intel公司CPU產品的主流地位。第23頁，課件共44頁，創作于2023年2月個人電腦新紀元

1981年8月12日，IBM公司選擇了Intel8088，配合其他設備推出了IBM-PCIBMPC個人電腦(PersonalComputer)人類社會從此跨進個人電腦新紀元。IBMPC主機板上配置著64KB存儲器，另有5個插槽供增加內存或連接其他外部設備。它還裝備著顯示器、鍵盤和兩個軟磁盤驅動器。第24頁，課件共44頁，創作于2023年2月馮·諾依曼小傳“電子計算機之父”的桂冠，被戴在數學家馮·諾依曼（J.VonNeumann）頭上，這是因為馮·諾依曼提出了現代電腦的體系結構。第25頁，課件共44頁，創作于2023年2月計算機科學之父---圖林馮·諾依曼曾多次向別人強調：“如果不考慮巴貝奇、阿達和其他人早先提出的有關思想，計算機基本概念只能屬于阿蘭·圖林。第26頁，課件共44頁，創作于2023年2月計算機科學之父---圖林1936年，圖林發表了一篇劃時代的論文——《論可計算數及其在判定問題中的應用》，后被人改稱《理想計算機》。論文里論述了一種“圖林機”，只要為它編好程序，它就可以承擔其他機器能做的任何工作。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。第27頁，課件共44頁，創作于2023年2月計算機科學之父---圖林1939年，27歲的阿蘭·圖林（AlanTuring）加入布雷契萊——戰時英國的情報破譯中心，人們都稱他“教授”，不一定知道他的真名。圖林根據波蘭同行的研究成果，制作了一臺破譯密碼的機器——“圖林炸彈第28頁，課件共44頁，創作于2023年2月計算機科學之父---圖林1939年底，“圖林炸彈”交由英國制表機公司制造完成，能以每秒2000字符的速度破譯情報，由于掌握了德國飛機的行蹤，德國空軍在“海獅行動”里遭到沉重的打擊。第29頁，課件共44頁，創作于2023年2月計算機科學之父---圖林

1950年10月，圖林的另一篇論文《機器能思考嗎》發表，首次提出檢驗機器智能的“圖林試驗”，從而奠定了人工智能的基礎，使他再次榮膺“人工智能之父”稱號。1954年，42歲的阿蘭·圖林英年早逝。為了紀念他在計算機領域奠基性的貢獻，美國計算機學會決定設立“圖林獎”，從1956年開始頒發給最優秀的電腦科學家，它就像科學界的諾貝爾獎那樣，是電腦領域的最高榮譽。

第30頁，課件共44頁，創作于2023年2月摩爾定律1964年，摩爾（G.Moore）博士，以三頁紙的短小篇幅，發表了一個奇特的理論。摩爾天才地預言說道，集成電路上能被集成的晶體管數目，將會以每18個月翻一番的速度穩定增長，并在今后數十年內保持著這種勢頭。摩爾的這個預言，因集成電路芯片后來的發展曲線得以證實，并在較長時期保持著有效性，被人譽為“摩爾定律”。第31頁，課件共44頁，創作于2023年2月微處理器制造進步表年代CPU字長集成度（晶體管/片）時鐘(MHZ)指令周期71-7340048008482000120us73-75808068008500022us75-778085Z80680285002.5-51us78-808086M6800z8000163000050.5us第32頁，課件共44頁，創作于2023年2月微處理器制造進步表年代CPU字長集成度（晶體管/片）時鐘(MHZ)指令周期828028616340008-1284803863227000016-1860ns898048632120萬-160萬16-10020ns92奔騰586(Pentium)32310萬60-120273腳0.8um95高能奔騰(Pentiumpro)32550萬133-2330.35um第33頁，課件共44頁，創作于2023年2月微處理器制造進步表年代CPU字長集成度（晶體管/片）時鐘(MHZ)其它97多能奔騰32166-2330.25um97PⅡ32750萬233-500內置64位寄存器98PⅢ321000萬450-600

0.18um2002-2005Pentium4

324200萬1.4G-3.06G0.18umNetBurst新結構

第34頁，課件共44頁，創作于2023年2月現代計算機系統

發展經歷了五次更新換代

電子管、繼電器存儲晶體管集成電路從結構的發展而言

:單個CPU組成的單機系統流水線機大規模的并行處理機大規模和超大規模集成電路多處理機磁介質存儲從器件發展而言：第35頁，課件共44頁，創作于2023年2月變址技術

中斷技術

微程序技術

緩沖技術共享

重用技術

虛擬技術

從語言及應用方面而言:由匯編到高級語言從單用戶到多用戶，到并行處理的語言、編譯，操作系統，直到如今計算機網絡、異構系統處理等等

從技術的發展上而言:第36頁，課件共44頁，創作于2023年2月計算機的發展歷經五代：第一代：1945~1954年，電子管和繼電器；第二代：1955~1964年，晶體管和磁芯存儲器；第三代：1965~1974年，中小規模集成電路；第四代：1975~1990年，半導體存儲器；第五代：1990年至今，巨大規模集成電路。第37頁，課件共44頁，創作于2023年2月微型計算機系統運算器ALU寄存器控制器系統軟件：DOS、Windows應用軟件：Word、Excel、VisualC++中央處理器CPU存儲器I/O接口總線硬件軟件微型計算機系統微型計算機(主機)外設鍵盤、鼠標顯示器軟驅、硬盤、光驅打印機、掃描儀第38頁，課件共44頁，創作于2023年2月中央處理器

（CPU）

中央處理器CPU（CentralProcessingUnit）具有運算和控制功能，是整個微型計算機的核心，也稱微處理器。微處理器的主要功能部件有（1）運算器，也稱算術邏輯部件（ALU）：用來進行算術和邏輯運算。（2）控制器：整個系統的指揮控制部件從內存中取出指令、翻譯指令并調動運算器及其它部件完成相應操作。（3）寄存器：包括程序計數器、指令寄存器、累加器、地址寄存器、數據寄存器、通用寄存器等。第39頁，課件共44頁，創作于2023年2月存儲器（Memory）記憶部件：存儲程序和數據。存儲器分級配置內存：由半導體存儲器組成，讀寫速度快；外存：如硬盤、軟盤等，容量大，讀寫速度慢程序在外存存放，執行時調入內存。第40頁，課件共44頁，創作于2023年2月總線（Bus）計算機各部分之間傳送信息的