小型化,耗电少, 可靠性高。
微型化,耗电极 少,可靠性很高。
任务1 计算机的发展
4. 微型计算机的发展
1969年，美国Intel公司的工程师马西安·霍夫（M．E．Hoff）提出设 想：把计算机的全部电路做在4个芯片上，即中央处理器芯片、随 机存储器芯片、只读存储器芯片和寄存器电路芯片，制造出了世界 上第一片4位微处理器Intel 4004，由此组成了第一台微型计算机 MCS－4。
任务1 计算机的发展
嵌入式系统主要包括嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、特定的应用程序等 四部分。是集软件/硬件于一体、可独立工作的“器件”，用于实现对其他设备的控制、 监视或管理等功能。
目前广泛应用于各种家用电器、网络设备与通信设备中，如电冰箱、全自动洗衣机、数字 电视机、数字照相机、交换机、移动电话等。
成计算、存储及通信工作。 “存储程序”成了现代计算机的重要标志。
图2-2 冯·诺依曼
任务1 计算机的发展
从1944年8月到1945年6月，在共同讨论的基础上，冯·诺依曼 撰写的存储程序通用电子计算机方案----EDVAC （Electronic Discrete Variable Automatic Computer） 报告，详细阐述了新型计算机的设计思想，奠定了现代计 算机的发展基础。
械或电器元件易找到，可靠性明显提高。
1.1 计算机的发展
⑵采用“存储程序”的思想。 程序和数据以二进制的形式统一存放在存储器中，
由机器自动执行。 不同程序解决不同问题，实现通用计算的功能。 ⑶把计算机从逻辑上划分为5个部分：运算器、控制
器、存储器、输入设备和输出设备。
任务1 计算机的发展
1951年，在极端保密的情况下，冯·诺依曼支持的EDVAC计算 机才宣告完成，不仅可以应用于科学计算，还可以用于信 息检索领域。
运算速度 (次/秒) 主要特点
磁鼓、磁带
机器语言、汇 编语言 几千～几万
磁鼓、磁带、磁 磁带、磁鼓、磁 磁带、磁盘、光
盘
盘
盘
作业连续处理、 实时、 分时处 实时、 分时处
编译语言
理，多道程序 理 ，网络结构
几万～几十万 几十万～几百万 几百万～百亿
体积大,耗电大, 体积较小,重量 可靠性差,价格 轻,耗电小,可靠 昂贵,维修复杂。 性较高。
⑵网格计算 网格计算是伴随着Internet技术迅速发展起来的新型计算模式。 网格计算将地理上分布的计算资源充分利用起来，协同解决复杂的大规模问题（特别是仅
靠本地资源无法解决的复杂问题），是专门针对复杂科学计算的新型计算模式。 利用计算机网络把分散在不同地理位置的计算机组织成一个“虚拟的超级计算机”，每一
括嵌入式技术、网格计算和中间件技术等。 ⑴嵌入式技术 嵌入式技术是将微型计算机作为一个信息处理部件嵌入到应用系统中。 与通用计算机相比，嵌入式计算机在基本原理方面没有本质的差异，主要区别在
于系统软件和功能软件集成于计算机硬件系统中，即系统的应用软件与硬件 一体化。 主要特点：高可靠性，在恶劣环境或突然断电情况下仍然能正常工作；具有实时 处理能力；软件代码要求高质量、高可靠性，一般固化在只读存储器或闪存 中，即软件要求固态化存储。
台参与计算的计算机是一个“节点”，整个计算是成千上万个“节点”组成的“一张 网格”，因而称为网格计算。
任务1 计算机的发展
组织成“虚拟的超级计算机”有两个优势：数据处理能力超强；能充分利用网上的闲置处 理能力。
简单地讲，网格把整个网络整合成一台巨大的超级计算机，实现计算资源、存储资源、数 据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。
图灵机把程序和数据都以数码的形式存储在纸带上，即“存储程序”。 通用图灵机实际上是现代通用数字计算机的数学模型。 图灵机的思想奠定了整个现代计算机发展的理论基础。 为纪念阿兰·图灵在计算机领域奠基性的贡献，1966年，美国计算机协会
（ACM，Association for Computing Machinery）决定设立“图灵 奖”，是计算机领域的最高奖，奖励在计算机科学与技术发展中做出 卓越贡献的杰出科学家。
为解决分布异构问题，提出中间件的概念。
中间件是位于平台(硬件和操作系统)和应用之间的通用服务（图2-4）。这些服务具有标准 的程序接口和协议。针对不同的操作系统和硬件平台，可以有符合接口和协议规范的 多种实现。
图2-4 中间件与平台、应用之间的层次关系
任务1 计算机的发展
由于标准接口对于可移植性以及标准协议对于互操作性的重 要性，中间件已成为许多标准化工作的主要部分。
网格与计算机网络不同，计算机网络是一种硬件连通，网格能实现应用层的连通。
随着计算机计算能力的迅速增长、Internet的普及、高速网络成本的大幅度降低以及传统 计算方式和计算机使用方式的改变，网格计算已逐渐成为超级计算发展的一个重要趋势。 网格计算以大粒度资源共享、高性能计算和创新性应用为主要特征，将成为21世纪经济 发展的重要推动力。
专升本计算机基础课程
计算机基础知识部分
主讲教师：吴煌
任务1 计算机的发展
学习目标 计算机的发展历程，影响计算机发展的关键人物。 概况：1946年诞生第一台电子数字计算机 ENIAC以来，计算机科学成为
了一门发展速度最快的学科。特别是微型计算机的诞生和计算机网 络技术的发展，计算机应用技术更加广泛深入地渗透到社会和人们 生活的各个领域。 电子计算机：一种高速进行操作. 具有内部存储能力. 由程序控制操作 过程的电子设备。
发展阶段 性能指标
逻辑元件
主存储器
表2.1 各个发展阶段计算机的主要特点比较
第一代
（1946-1958年）
第二代
（1958-1964年）
第三代
（1964-1971年）
第四代
(1971年至今)
电子管
晶体管
中、小规模集成 大规模、超大规
电路
模集成电路
磁芯、磁鼓
磁芯、磁鼓
半导体存储器 半导体存储器
辅助存储 器 处理方式
由于存储程序工作原理是冯·诺依曼提出的，存储程序工作原理的计算机 被称为“冯·诺依曼式计算机”。
至今，多数计算机仍采用冯·诺依曼型计算机的组织结构。 人们把“冯·诺依曼计算机”当作现代计算机的重要标志。并把冯·诺依
曼誉为“计算机之父”。
任务1 计算机的发展
3. 阿兰·图灵（Alan Turing）（图2-3） 1912年6月23日出生于英国伦敦，世界上公认的计算机科学奠基人。 1936年，发表论文《论可计算数及其在判定问题中的应用》，论述的
以上两份文件的综合设计思想，即著名的“冯·诺依曼机” （或存储程序式计算机），核心是存储程序原则----程序 和数据一起存储。这标志着电子计算机时代的真正开始， 指导着以后的计算机设计。
任务1 计算机的发展
真正实现存储程序的第一台电子计算机：英国剑桥大学的威尔克斯 （M．V．Wilkes）根据冯·诺依曼设计思想领导设计的EDSAC(电子延 迟存储自动计算器)，1949年5月制成投入运行。
EDVAC用3563只电子管和10000只晶体二极管，采用1024个44 比特水银延迟线装置来存储程序和数据，耗电和占地面积 只有ENIAC的三分之一，速度比ENIAC提高了240倍。
任务1 计算机的发展
1946年6月，冯·诺依曼等人在EDVAC方案的基础上，提出了更 加完善的设计报告《电子计算机逻辑设计初探》。
网格计算要素：建立在现有Internet技术和分布计算技术之上；采用标准、开放、统一的 接口和协议；动态共享分布的资源、组建虚拟组织；非集中控制、协调决策，提供有保 证的、高质量服务的一种体系结构。
网格计算的概念可以用电力网为比喻：电网用户可得到电力供应，但不了解也没有必要了 解电力网中哪个发电厂或电站供电，这种服务由整个电力网络协调和提供。
“图灵机”是一种假想的计算机。 图灵认为：“只要为它编好程序，它就可以承担其他机器能做的任何
工作”。在理论上证明了通用计算机存在的可能性。 1050年，在论文“机器能思考吗”中首次提出检验机器智能的“图灵
测试”，奠定了人工智能的基础，使他荣膺“人工智能之父”的 称号。
图2-3 图灵
任务1 计算机的发展
任务1 计算机的发展
ENIAC计算机：16种型号的18000个真空管，1500个电子继 电器，70000个电阻器，18000个电容器，面积170平方米， 总重量30吨，耗电140千瓦。
ENIAC能在1秒钟内完成5000次加法运算，在3/1000秒内完 成两个10位数的乘法运算。
ENIAC问世具有划时代的意义，预示着计算机时代的到来。
任务1 计算机的发展
⑶中间件技术
随着计算机技术的迅速发展，CPU速度越来越高，处理能力越来越强；应用程序的规模不断 扩大，特别是Internet的发展使计算机的应用范围更为广阔，许多应用程序需在网络 环境的异构平台上运行。都对新一代的软件开发提出了新的需求。
这种分布异构环境中，通常存在多种硬件系统平台(如微机，工作站，小型机等)，这些硬 件平台上又存在各种系统软件(如不同操作系统、数据库、语言编译器等)，以及多种 风格各异的用户界面，这些硬件系统平台还可能采用不同的网络协议和网络体系结构 连接。如何把这些系统集成起来并开发新的应用，是一个非常现实而困难的问题。
1971年诞生的这台微型计算机，揭开了世界微型计算机发展的序幕。
任务1 计算机的发展
中央处理器（CPU）由大规模或超大规模集成电路构成，做 在一个芯片上，又称微处理器MPU（MicroProcessing Unit）。
微型计算机的发展，从根本上说是微处理器的发展历程。 微型计算机的换代，通常以其微处理器的字长和系统组成的
任务1 计算机的发展
4. 计算机发展的4个阶段 1946年第一台电子数值积分计算机ENIAC诞生以来，根据逻