年份 1946~1953 1954~1964 1965~1970
1971~今 新一代
电路 电子管 晶体管
特点 磁鼓、磁带 磁芯、磁盘
集成电路
终端访问
大、超大规模 集成电路
个人计算机
突破冯·诺依曼式的计算机结构
计算机的分代
电子管
晶体管
史料：
IBM的发展史 HP的发展史
集成电路
大规模集成电路
硅谷人才摇篮仙童半导体公司 比尔.盖茨
3．量子计算机 利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机， 这种多现实态是量子力学的标志。
摩尔定理
单
晶 体 管 数
位
时
间百
执
万 条
/
行每
的秒
指
令
数
每18个月芯片能力增长一倍。
微型计算机的产生和发展
计算机发展趋势：巨型化、微型化、网络化和智能化。
时代 第一代 第二代
John V.Atanasoff和Clifford E.Berry为数学物理研究研制的
早期计算机
计算机是使用相应的程序来完成任何设定好 的任务。
图灵机是一种思想模型， 它由三部分组成： 一个控制器，一条可以无限延 伸的带子和一个在带子上左右 移动的读写头。
为纪念图灵对计算机的贡献， 美国计算机博物馆于1966年 设立了“图灵奖”
电子计算机时代
ENIAC
MARK I
1833 分析机
差分机和分析机
查尔斯.巴贝奇
1812年差分机
1834年分析机
史料：查尔斯.巴贝奇
三部分组成： (1)由许多轮子组成的保存数据的存储库； (2)运算装置； (3)能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的 数据以及输出结果的装置。
MARK I 1944年
机械式，只能做加法
计算器 1673年，德国Gottfried Leibniz
–
机械式，加、减、乘、除和开方
差分机 1812年，英国Charles Babbage
分析机 1834年，英国Charles Babbage
早期人类追求的计算工具
加法器
Charles Babbage
1642 Blaise Pascal 1822 差分机
1.1.2 现代计算机的产生
ENIAC 冯·诺依曼结构的计算机
世界上第一台现代计算机ENIAC
5000次加法/秒 体重28吨 占地170m2 18800只电子管 1500个继电器 功率150KW
史料：莫奇莱和埃克特
1946年2月由宾州大学研制的ENIAC 电子计算机时代的到来

每秒5千次加减运算
重达30吨

没有存储器
占地250m2

采用十进制
启动工耗150000瓦
18000个电子管
第一款商用计算机：UNIVAL
1947年，莫奇莱和埃克特
电子数字积分计算机
Electronic Numerical Integrator And Calculator
冯·诺依曼结构的计算机
冯·诺依曼结构（程序存储式电子 数字自动计算机方案）——计 算机硬件体系结构由五个基本 部件：输入器、输出器、控制 器、运算器和存储器组成。
未来新一代计算机
超导计算机 量子计算机 光子计算机 生物计算机 神经计算机
未来新型计算机
1．光计算机 利用光子取代电子进
行数据运算、传输和存储。 不同波长的表示不同
的数据 优点：超高速 缺点：体积庞大
2．生物计算机（分 子计算机）
20 世 纪 80 年 代 中 期开始研制
采用了生物芯片
冯·诺依曼理论要点
存储程序工作原理
计算机的两个基本能力：一是能够 存储程序，二是能够自动地执行程序。
计算机是利用“存储器”（内存）
来存放所要执行的程序的，而称之为
CPU的部件可以依次从存储器中取出程
序中的每一条指令，并加以分析和执行，
直至完成全部指令任务为止。
John von Neumann 冯诺依曼
计算机基本功能和分类 – 各种名词缩写
数制与数制转换（本讲重点，难点） – 数制的概念 – 二进制与十、八、十六进制的转换 – 二进制的计算规则
什么是现代计算机？
计算机是一种无须人工干预，能对各种信息进 行存储和快速处理的电子设备。
现代计算机是电子驱动的，其本质特征是存储 控制，即将事先编好的“程序”（指令和数 据）存入“存储器”中，然后计算机就可以 按照程序步骤自动连续执行。
Howard Aiken博士发现了查尔斯.巴贝奇的论文 在IBM的支持下，用机电方式制造了MARK I MARK II和 MARK III是电子计算机
51尺长 重5顿 750,000部份合并而成
有72个累加器，每一个 有自己的算术部件，及 23位数的寄存器。
ABC计算机 1941年 电子管数字计算机
思考：计算器和计算机的区别。
1.1 计算机的概念与发展史
1. 早期计算工具的发展 2. 现代计算机的产生 3. 现代计算机的发展
早期人类追求的计算工具
算 盘 中国唐代 第一种手动式计数器
计算尺 1622年，英国William Oughtred

角函数运算
手动式、减、乘、除、指数和三
加法器 1642年，法国Blaise Pascal
阿兰.图灵和冯.诺依曼
史料： 阿兰.图灵 冯·诺依曼
计算机科学奠基人 英国科学家 阿兰.图灵
主要贡献： • 建立图灵机模型，奠定了可计算理论 的基础 • 提出图灵测试，阐述了机器智能的概 念 美国计算机学会(ACM)1966年设立图灵
电子计算机之父： 美籍匈牙利数学家 冯.诺依 主要曼贡献：
• 与同事研制人类第二台计算机EDVAC • “存储程序”概念 冯·诺依曼计算机 • 奠定了现代计算机体系结构和工作原 理
冯·诺依曼结构框图
程序+ 数据
反 馈 信 号
输入 设备
请响 求应 信信 号号
运算器
存 取数 数
（内）存储器
指 地令 址
控制器
数据流
操
控制流设备 结果
响请 应求 信信 号号
1.1.3 现代计算机的发展
1. 现代计算机发展的5个时代 2. 微机的产生
现代计算机发展的5个时代
时代 第一代 第二代 第三代 第四代 第五代
21世纪高等学校计算机科学与技术规划教材
大学计算机基础
主编：陈刚 课件改编：江汉大学计算中心 2010.8.
大学计算机基础 第一部分计算机基础理论
第1讲 计算机基础知识
本讲要点
计算机的概念与发展史 – 什么是计算机 – 计算机发展4阶段，第1台现代计算机，微机产生和发 展 – 冯.诺依曼结构计算机