计算机发展简史要点.ppt

微机原理与接口技术 哈工大计算机学院 陈惠鹏 课程安排 计算机发展历史及现在 计算机形态的变迁 计算机的应用及发展方向 计算机基础 二进制原理 计算机组成原理 计算机发展的历史 1.先驱的探索—机械式计算机 1.先驱的探索—机械式计算机 1.先驱的探索—机械式计算机 1822年巴贝奇花了近10年时间，构想、研制成功了第一台差分机，它能根据设计者的安排，自动完成高次多项式的整个运算过程，它的存储器是由齿轮组构成，“差分机”是程序设计思想萌芽阶段的产物。研制第二台差分机转眼又是10年，在研制过程中，他一味追求尽善尽美，对于多种部件的要求精益求精。可是这种近乎苛刻的想法与要求，超越了当时的技术水平，但却为英国机床工业的发展培训了不少工程师。巴贝奇花费了政府资助他的17000英镑和他本人的13000英镑仍然没有制成，这台差分机研制中途夭折，被送进了伦敦博物馆。 巴贝奇知音难觅，但当时英国著名诗人拜仑的女儿爱达·拉夫拉夫斯基伯爵夫人却能理解巴贝奇的工作，由于她杰出的数学天赋在英国剑桥大学就拜巴贝奇为师，不仅深深理解巴贝奇的思想并全力协助研制“分析机”，而且在经济上也作了最大支持。可惜爱达早逝，但她在程序设计上的突出贡献，被誉为世界第一位程序员，她的名字也与现代计算机程序设计语言Ada紧紧地联系在一起。 2.从机械到电的飞跃 美国人赫尔曼·霍勒瑞斯（Herman Hollerith）(February 29, 1860 – November 17, 1929) ，根据提花织布机的原理发明了穿孔片计算机（a mechanical tabulator based on punched cards），就是395,781/395,782/395,783号专利“穿孔卡片制表系统”。 并带入商业领域建立公司。 赫尔曼·霍勒瑞斯公司名称为“计算-制表-记录公司”（Computing-Tabulating-Recording，C-T-R），即原“数据处理”公司（Data Processing ）这就是IBM的前身。托马斯·沃森于1914年被计算-制表-记录公司聘用，成为了公司的总裁。 2.从机械到电的飞跃 3.技术的飞跃 计算机的数学模型--图灵机 图灵机（英语：Turing Machine，又称确定型图灵机）是英国数学家阿兰·图灵于1936年提出的一种抽象计算模型，其更抽象的意义为一种数学逻辑机，可以看作等价于任何有限逻辑数学过程的终极强大逻辑机器。 图灵的基本思想 是用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程，他把这样的过程看作下列两种简单的动作： 在纸上写上或擦除某个符号； 把注意力从纸的一个位置移动到另一个位置； 而在每个阶段，人要决定下一步的动作，依赖于 (a) 此人当前所关注的纸上某个位置的符号和(b) 此人当前思维的状态。 图灵的基本思想 计算是指遵循一定的规则用机械的动作所进行的过程。 例如:数的加、减、乘、除以及乘方、开方、微积分等这些都是计算。 我们还可以抽象的说“计算就是从一个符号行ξ得出另一个符号行η。 图灵的基本思想 既然计算是遵循一定的规则用机械的动作所进行的过程，那末能不能设计一种理想的机器，即抽象机来实现这种计算呢? 我们可以采用计算模型的办法来解决。图灵机就是具有一套特定的规则与动作的理想的计算模型。由此计算与可计算也可以这样说:“图灵机所进行的工作就是计算，图灵机能够进行的就叫可计算”。 当然这些说法是无法证明的，同样也无法证明:“图灵机的确是一个合适的模型”。但是“可计算就是图灵机可计算”，这命题是能够接受的。 为了模拟人的这种运算过程，图灵构造出一台假想的机器，该机器由以下几个部分组成： 一条无限长的纸带 TAPE。纸带被划分为一个接一个的小格子，每个格子上包含一个来自有限字母表的符号，字母表中有一个特殊的符号 表示空白。纸带上的格子从左到右依此被编号为 0, 1, 2, ... ，纸带的右端可以无限伸展。 一个读写头 HEAD。该读写头可以在纸带上左右移动，它能读出当前所指的格子上的符号，并能改变当前格子上的符号。 一套控制规则 TABLE。它根据当前机器所处的状态以及当前读写头所指的格子上的符号来确定读写头下一步的动作，并改变状态寄存器的值，令机器进入一个新的状态。 一个状态寄存器。它用来保存图灵机当前所处的状态。图灵机的所有可能状态的数目是有限的，并且有一个特殊的状态，称为停机状态。 注意这个机器的每一部分都是有限的，但它有一个潜在的无限长的纸带，因此这种机器只是一个理想的设备。图灵认为这样的一台机器就能模拟人类所能进行的任何计算过程。 图灵机的形式化定义 Turing Machine 图灵机解决了一个长期困扰我们的问题 什么是计算? 图灵机为实现自动计算提供了一个可以实施的数学模型.