计算机发展史考点归纳

计算机发展史

学而精·众本院
胡劲

发展史

史前

• 算筹

  • 出现时间

    • 中国春秋战国时代

  • 世界上最早的计算工具

• 算盘

  • 出现时间

    • 中国唐代

  • 珠算口诀是最早的体系化算法

• 计算尺

  • 出现时间

    • 1622年

  • 作者

    • 奥特瑞德

  • 可以做加减乘除、指数、三角函数

• 加法器

  • 出现时间

    • 1642

  • 作者

    • 帕斯卡

  • 只能做加法

• 计算器

  • 出现时间

    • 1673

  • 作者

    • 莱布尼茨

  • 升级版的加法器

• 分析机

  • 出现时间

    • 1834

  • 作者

    • 英国 剑桥大学 查尔斯巴贝奇

  • 被称为计算机“雏形”

人物

• 阿兰·图灵

  • 简介

    • 阿兰·图灵（Alan Mathison Turing）英国科学家 1912-1954

  • 贡献

    • 可计算机性

      • 图灵机

        • 组成

          • 一个无限长的纸带
          • 可以左右移动的读写头

        • 相当于一个程序

      • 通用图灵机

        • 现代计算机任然满足图灵机的理论
        • 只有图灵机能解决的计算问题，才是可计算的，反之亦然。
        • 相当于一台计算机

      • 邱奇-图灵论题

        • 一切直觉上可计算的函数都可以用图灵机计算，反之亦然。

    • 图灵测试

      • 测试方法

        • 人机对话

      • 奠定了AI（人工智能）的理论基础

  • 影响

    • 图灵奖

      • 美国计算机学会（ACM）为了纪念图灵设置的奖
      • 计算机界最高奖项，号称计算机界和学术界的“诺贝尔奖”
      • 华人获得者：姚期智（清华大学教授）

    • 计算机科学之父，人工智能之父

• 冯·诺依曼

  • 简介

    • 约翰·冯·诺依曼（美籍匈牙利数学家）1903-1957

  • 贡献

    • 冯·诺依曼体系结构

      • 主要思想

        • 采用二进制表示数据

        • 存储控制

          • 即程序和数据一起存储在内存中，计算机按照程序顺序执行

        • 计算机由五大部件组成

          • 运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备

      • 现代计算机仍然采用冯·诺依曼体系结构

      • 奠定了计算机理论基础

    • EDVAC的设计者

  • 影响

    • 被称之为”计算机之父“

• 香农

  • 简介

    • 克劳德·艾尔伍德·香农（美国数学家）

  • 贡献

    • 创立《信息论》
    • 提出“信息熵”

诞生

• 第一台电子计算机

  • ENIAC

    • 投资者

      • 美国军方

    • 主要元器件

      • 电子管

        • 第一代计算机的标志

    • 特征

      • 没有存储器和用布线板工作，导致效率低下
      • 使用电子管作为主要元器件，是第一代计算机的标志
      • 运行次数约5000次/秒
      • 应用领域为：科学计算（数值计算）
      • 设计者是 莫奇莱 和 埃克特 ，这两人后来设计了UNIVAC
      • 使用的十进制没有存储器，不属于冯·诺伊曼体系结构计算机

    • 诞生时间及地点

      • 1946.2.14
      • 宾夕法尼亚大学

    • 简介

      • Electronic Numerical Integrator And Computer，即电子数字积分计算机

• 第一台冯诺依曼机

  • EDVAC

• 第一台商用计算机

  • UNIVAC

    • 应用领域

      • 数据处理

    • 奠定了计算机工业基础

发展阶段

• 分代依据

  • 电路元器件
  • 现在任然处于第四代

• 第一代

  • 物理器件

    • 电子管

  • 存储器

    • 磁芯存储器

  • 运算速度

    • 每秒几千次

  • 软件

    • 机器语言、汇编语言

  • 应用

    • 军事领域、科学计算

  • 时间

    • 1946-1958

  • 代表

    • ENIAVC\EDVAC\IBM 650\IBM 709

• 第二代

  • 物理器件

    • 晶体管

  • 存储器

    • 磁芯存储器

  • 运算速度

    • 每秒几十万次

  • 软件

    • 高级语言

  • 应用

    • 数据处理、工业控制

  • 时间

    • 1958-1964

  • 代表

    • IBM 7090

• 第三代

  • 物理器件

    • 集成电路

  • 存储器

    • 磁芯存储器

  • 运算速度

    • 每秒几百万次

  • 软件

    • 操作系统

  • 应用

    • 文字处理、图形处理

  • 时间

    • 1964-1970

  • 代表

    • IBM 360

• 第四代

  • 物理器件

    • 大规模集成电路(large scale integration，LSI)、超大规模集成电路（very large scale integration,VLSI）

  • 存储器

    • 半导体存储器

  • 运算速度

    • 每秒亿亿次

  • 软件

    • 数据库、计算机网络

  • 应用

    • 社会方方面面

  • 时间

    • 1971--至今

  • 代表

    • MCS - 4

      • 使用的第一块微处理器 intel 4004

• 未来

  • 展望

    • 光计算机

      • 用光束代替电子
      • 超强的并行处理能力和超高的运算速度

    • 生物计算机（分子计算机）

      • 蛋白质分子构成芯片
      • 信息以波的形式传播
      • 速度提升10万倍，能耗仅十分之一

    • 量子计算机

      • 遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及其处理量子信息的物理装置
      • 2017年5月中国科技大学潘建伟，构建出世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机

  • 发展趋势

    • 巨型化、微型化、网络化、智能化、（多媒体化）

分类

按用途及其使用范围

• 通用机

  • 通用性很强，具有很强的综合处理能力，能够解决各种类型的问题

• 专用机

  • 功能单一，配有解决特定问题的软硬件、更高速、可靠地解决特定的问题

按运算速度和性能

• 高性能计算机
  （超级计算机、巨型机、大型机）

  • 概念

    • 特指运行速度快、处理能力强的计算机

  • 国产高性能计算机

    • 代表

      • 神威·太湖之光

        • 12.5亿亿次运算/秒
        • 采用国产核心处理器“申威”

    • 型号

      • 曙光、联想、天河、神威

  • 用途

    • 军事上

      • 战略防御系统、大型预警系统、航天测控系统

    • 民用上

      • 大区域中长期天气预报
      • 大面积物探信息处理系统
      • 大型科学计算和模拟系统

• 微型计算机

  • 简称

    • （personal computer ，PC）

  • 特点

    • 使用微处理器作为CPU

  • 分类

    • 桌面型计算机、笔记本电脑、平板电脑、移动设备

• 工作站

  • 概念

    • 一种高端的通用微型计算机

  • 特点

    • 联网能力强、屏幕大、存储能力强、数据处理能力强

  • 主要应用领域

    • 计算机辅助设计/ 制造、动画设计、地理信息系统、图像处理、模拟仿真

• 服务器

  • 概念

    • 专门在网络中提供服务的计算机

  • 分类

    • web服务器、FTP服务器、数据库服务器、文件服务器

  • 特点

    • 稳定性、安全性、性能、硬件等要求高
    • 安装有网络操作系统、网络协议和各种服务器软件

• 嵌入式计算机

  • 概念

    • 指作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之中的计算机

  • 特点

    • 系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中，系统的应用软件和硬件一体化
    • 应用最为广泛的计算机，数量超过PC。目前广泛应用到如电冰箱、自动洗衣机、数字电视机、数字照相机中。

  • 单片机

    • 单片机（Single-Chip Microcomputer）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用

应用

科学计算

（数值计算）

• 概念

  • 指应用计算机处理科学研究和工程技术中所遇到的数学计算
  • 是计算机应用的最早领域，ENIAC就是为科学计算机而设计的

• 特点

  • 计算特别复杂，计算量特别大

• 应用

  • 天文学、空气动力学、核物理

数据处理

（非数值计算或事务处理）

• 概念

  • 指对大量数据进行加工处理，例如统计、合并、分类等

• 特点

  • 计算机方法较简单，涉及数据量大

• 应用

  • 信息管理系统、办公自动化系统、决策支持系统、电子商务

电子商务

• 概念

  • 指利用计算机和网络环境中的新型商务活动

• 应用

  • B2B

    • 企业与企业

      • 1688

  • B2C

    • 企业与消费者

      • 京东

  • C2C

    • 消费者与消费者

      • 闲鱼

  • O2O

    • 线上与线下

      • 共享单车、美团外卖

  • OMO

    • 线上结合线下

      • 学而精-众本院

过程控制

• 概念

  • 泛指石油、化工、电力、冶金、核能等工业生产中连续的或按一定的周期程序进行的生产过程的自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、温度、pH值等变量，是自动化基础的重要组成部分

• 应用

  • 工业领域

辅助工程

• 重要单词解释

  • computer：计算机
  • aided：辅助

• 分类

  • CAD

    • 含义

      • 计算机辅助设计

    • 概念

      • 利用计算机帮助设计人员进行设计

    • 优势

      • 降低工作量、提高设计速度、提高设计质量

    • 应用

      • 飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计、大规模集成电路设计

  • CAM

    • 含义

      • 计算机辅助制造

    • 概念

      • 用计算机进行生产设备的管理、控制和操作的过程

    • 优势

      • 提高产品质量、降低成本、缩短生产周期、改善劳动强度

  • CBE

    • 计算机辅助教育

  • CAE

    • 计算机辅助工程

  • CMI

    • 计算机管理教学

  • CAPP

    • 计算机辅助工艺规划

  • CAI

    • 计算机辅助教学

  • CIMS

    • 计算机集成操作系统

  • CAQ

    • 计算机辅助质量管理

  • PDMS

    • 产品数据管理系统

• 发展方向

  • 集成化、智能化、协同化、柔性化、绿色化

多媒体技术

• 概念

  • 是以计算机技术为核心，将现代声像技术和通信技术融为一体，以追求更自然、更丰富的接口界面

• 领域

  • 覆盖计算机的绝大部分应用领域，同时还拓宽了新的应用领域，如可视电话、视频会议系统等

人工智能

• 概念

  • 指用计算机来模拟人类的智能

• 实现途径

  • 机器学习(MachineLeaming，ML)

• 领域

  • 小到手机里的语音助手，人脸识别、购物网站推荐，大到智能家居、无人机、无人驾驶汽车、工业机器人、航空卫星等

• 里程碑事件

  • 深蓝

    • 1997.5.11

      • 战胜俄罗斯国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫

  • alphago

    • 2016.3

      • 击败围棋顶尖高手李世石

    • 2017

      • 击败围棋顶尖高手柯洁