大学计算机精要.ppt

* * * * * * 1.3怎样进行自动计算 1.3.1机械计算的探索历程 1.3.2基于二进制的电子计算的探索历程 1.3.3计算系统的探索历程 自动计算要解决的几个问题: 表示-存储-执行 “数据”的表示 “计算规则”的表示 数据与计算规则的“自动存储” 计算规则的“自动执行” a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c 机械计算的探索历程 算盘能被认为是计算机吗? 九层算盘 一、加法口诀 直加 满五加 进十加一: 一上一 一下五去四 一去九进一二: 二上二 二下五去三 二去八进一三: 三上三 三下五去二 三去七进一四: 四上四 四下五去一 四去六进一五: 五上五 五去五进一六: 六上六 六去四进一 六上一去五进一七: 七上七 七去三进一 七上二去五进一八: 八上八 八去二进一 八上三去五进一九: 九上九 九去一进一 九上四去五进一 二、减法口诀 直减 破五减 退位减一 一下一 一上四去五 一退一还九二 二下二 二上三去五 二退一还八三 三下三 三上二去五 三退一还七四 四下四 四上一去五 四退一还六五 五下五 五退一还五六 六下六 六退一还四 六退一还五去一七 七下七 七退一还三 七退一还五去二八 八下八 八退一还二 八退一还五去三九 九下九 九退一还一 九退一还五去四 珠算珍品 帕斯卡与帕斯卡机----(准)第一台机械计算机 Blaise Pascal (1623～1662) 1642年研制成功一种齿轮式计算机器 帕斯卡机的意义：它告诉人们“用纯机械装置可代替人的思维和记忆”。开辟了自动计算的道路。 莱布尼茨 Gottfried Wilhelm Leibniz (1646～1716)，德国数学家。 莱布尼茨机的意义：连续重复自动执行。 提出了二进制数及其计算规则； 数理逻辑的创始人 是基于十进制设计机器，还是基于二进制设计机器？ 如果基于二进制设计机器，那其处理规则又是怎样的呢？ 其他重要工作 1805年： 杰卡德(J.Jacquard)，打孔卡，实践了输入手段问题。 1834年：巴贝奇(Charles Babbage)，分析机的概念----可执行程序的机器。 1854年：布尔创立布尔代数，为数字计算机的电路设计提供了理论基础。 巴贝奇差分机与分析机 计算辅助工具 Pascal机械计算机: 自动计算 Babbage机械计算机: (特定)程序 现代计算机：一般程序 机械计算的简要发展历程 从表示-自动存储-自动执行的角度 电子管时代的计算机器 人类第一只电子管(真空二极管),1895 电子管计算机ENIAC,1946年,17468只电子管 电子自动计算的突破在哪里？ 存储0和1的元器件 电子管时代的计算机器 冯.诺伊曼(Von Neumann)电子计算机EDVAC问世 将运算和存储分离，运算速度却比拥有18000个电子管的“ENIAC”提高了10倍 结构上的创新：“冯.诺伊曼计算机”。 运算规则和数据是否可事先存储于存储器中，以便机器连续的执行呢？ 运算和存储怎样分离呢？ 晶体管时代的计算机器 人类第一只晶体管(真空二极管),1947 第一台晶体管计算机TRADIC，1953 晶体管发现的价值在哪里呢？ 怎样使体积更小? 可靠性更高? 可控性更灵活呢? 集成电路时代的计算机器 集成电路的发明,1959 第三代计算机IBM360,1964 J.Kilby，集成电路发明者 封装后的集成电路芯片 什么是集成电路，其价值又在哪里呢？ 能否将复杂的电路封装后作为新电路设计的元件呢？ 复杂的电路 ? 集成 ? 封装 ? 应用？ 超大规模集成电路(VLSI)时代的计算机器 第四代计算机—个人计算机,1981 VLSI芯片及其封装的内部电路 电子管: 可自动控制0和1变化的元件 晶体管 集成电路: 可自动实现一定变换的元件 超大规模集成电路(VLSI) 自动计算中的元器件的发展 从表示-自动存储-自动执行的角度 体积越来越小； 可靠性越来越高； 电路规模越来越大； 速度越来越快； 功能越来越强大； 元器件发展的轨迹是怎样的，每个阶段要解决什么问题？ 自动计算中的元器件的发展启示 Input Output Transform Input1 Output1 Transform1 Input2 Output2 Transform2 Input3 Output3 Transform3 Input1 Output1 Transform1 Input2 Output2 Transform2 Input3 Output3 Transform3 A B Transform4 元器件发展的轨迹是