《计算机组成原理》 课件 第1章 计算机系统概论.pptx

第1章计算机系统概论;

英国数学家、发明家巴贝奇（CharlesBabbage）

;19世纪末人类开始使用电做动力，1904年英国物理学家弗莱明发明了世界上第一只电子二极管，1906年美国发明家德福雷斯特发明了世界上第一支电子三极管，标志着世界由此进入电子时代。

现代计算机理论上真正的奠基人是英国数学家艾兰·图灵(AlanTuring)。

1936年，24岁的图灵在伦敦权威的数学杂志上发表了一篇划时代的重要论文《可计算数字及其在判断性问题中的应用》。在这篇论文中，他指出设计出一台通用计算机理论上是可能的，他还提出了著名的“图灵机”模型、和“图灵测试”。

为纪念图灵对计算机科学的贡献，国际计算机学会ACM（AssociationforComputingMachinery，缩写ACM）在1966年创立了“图灵奖”，每年颁发给在计算机科学技术领域做出杰出贡献的人士，“图灵奖”号称计算机业界和学术界的诺贝尔奖。

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英国数学家艾兰·图灵(AlanTuring);另外一个对现代电子计算机发展作出巨大贡献的人物是现代信息论的奠基人美国数学家克劳德·艾尔伍德·香农(ClaudeElwoodShannon)。

1938年22岁的香农（1916年-2001年）发表了他著名的硕士论文《继电器和开关电路的符号分析》，把布尔代数的“真”与“假”和电路系统的“开”与“关”对应起来，并用“1”和“0”表示。

香农首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现，明确地给出了实现加、减、乘、除等运算的电子电路的设计方法。

香农的理论还为计算机具有逻辑功能奠定了基础，从而使电子计算机既能用于数值计算，又具有各种非数值应用功能，使得以后的计算机几乎在任何领域中都得到了广泛的应用。

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美国数学家克劳德·艾尔伍德·香农(ClaudeElwoodShannon);正是在这些背景下，1945年底，世界上第一台通用电子数字计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandComputer，缩写ENIAC）在美国研制成功，并于1946年2月公诸于世。

ENIAC堪称人类伟大的发明之一，从此开创了人类社会的信息时代。

;美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（VonNeumann）（1903年-1957年）。他和他的同事们于1949年5月在ENIAC基础上研制了另外一台电子计算机EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer，缩写EDVAC）。

在电子数字计算机发展史上ENIAC被称为“始祖”，但ENIAC采用的是十进制，而冯·诺依曼的EDVAC机在设计中采用了被后人广泛采纳的“存储程序”和二进制等先进思想，对后来的计算机在体系结构和工作原理上奠定了基础。

现代电子计算机的组成原理均是依据美籍匈牙利数学家冯·诺依曼等发表的题为《关于电子计算装置逻辑结构初探》报告中所阐述的思想构建的。

因此，我们把今天的电子计算机称为“冯·诺依曼”机。

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美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（VonNeumann）;2.电子计算机的发展阶段

电子计算机的发展大体经历了四代，这四代的划分是以组成电子计算机的核心电子元器件的发展为标志的。

第一代电子计算机称为电子管计算机（1946-1958年）：这种计算机的主要逻辑元件采用电子管。电子管体积大、功耗高、反应速度慢、寿命短。

;第二代电子计算机称为晶体管计算机（1959-1964年）：其主要逻辑元件采用的是晶体管。这种新型的电子器件体积只有电子管的几十分之一，能量消耗小，晶体管寿命长、反应速度快、机械强度高。

;第三代电子计算机称为中小规模集成电路计算机（1965-1975年）：随着半导体技术的发展，到了1964年，一种新的、性能更好的电子器件集成电路出现了，它把许多个晶体管采用特殊的制作工艺集成到一块面积只有几平方毫米的半导体芯片上，最初是集成几个到几十个，再到成千上万个晶体管，这种电子元器件称为中、小规模集成电路。

用这种中、小规模集成电路为核心电子元器件制造的计算机就是第三代计算机。

;第四代电子计算机称为大规模和超大规模集成电路计算机（1976-现在）：第四代计算机以采用大规模和超大规模集成电路为标志。

大规模和超大规模集成电路芯片上的晶体管数目达到了几百万、几千万乃至几十亿只，集成电路技术的发展使计算机向更高速化、体积更小化发展