组成原理04-06班第1章.ppt

第一章、计算机系统概述 本章主要内容 计算机发展简史 计算机分类、应用 计算机硬件系统 计算机软件系统 计算机系统层次结构 计算机发展简史 17世纪之前，中国人的智慧之光 16世纪-17世纪初期，西方人的灵感 17世纪中期-19世纪中期 先驱的探索 机械式计算机 19世纪后期 机械到电的飞跃 机电式计算机 20世纪 电子文明的曙光 电子计算机 17世纪以前 最古老的计算工具 算筹春秋时期出现。纵式和横式表示自然数，可进行加减乘除、开方及其它的代数计算。 一纵十横，百立千僵 ，“运筹帷幄” 负数出现后，算筹分红黑两种，红筹表示正数，黑筹表示负数。这种运算工具和运算方法，在当时世界上是独一无二的。 祖冲之用15年时间计算圆周率，精确到小数点后7位 最古老的计算器 算盘被誉作中国“第五大发明”， 陕西歧山西周宫室遗址中出土了90粒青黄两色陶丸，青色20粒，黄色70粒，将算盘的发明时间已经提前到二千多年前的西周时期。 “价格低廉，绝无故障，节约能源，十年中无需任何保养” 16世纪-17世纪初期 1621年冈特计算尺 在发明计算机之前，计算尺是科学研究、工程设计和生产实践中使用最广泛、应用最便捷、最有价值的计算工具。 在三百余年的辉煌历史时间内，计算尺为人类进步、世界文明作出了无法估量的伟大贡献。 达芬奇机械式计算机 1500年达芬奇手稿关于机械式计算工具的描述 后人根据达芬奇手稿仿制的机械式计算机 17世纪中期-19世纪中期 1642年PASCAL(1623)加法机 法国数学家、物理学家和思想家 人类史上第一台机械式计算机，其原理对后续计算机产生了持久的影响。 采用齿轮传动设备完成运算，穿孔卡存储数据。 pascal从加法机的成功中得出结论：人的某些思维过程与机械过程没有差别，因此可以设想用机械模拟人的思维。 1971年瑞典人沃斯发明PASCAL高级语言向其表示敬意 1673年G.Leibnitz乘法机器 1673年，德国数学家莱布尼兹发明乘法机， 步进轮可利用多次加法完成乘法 可以运行完整的四则运算的计算机。 莱布尼兹同时还提出了“可以用机械代替人进行繁琐重复的计算工作”的伟大思想，这一思想至今鼓舞着人们探求新的计算机。 1805 Jacquard 程序控制思想的萌芽 如何将人的思想传送给机器，让机器按人的意志自动执行。 1725年，法国纺织机械师B.Bouchon发明利用穿孔纸带控制印花的方法 1805 J.Jacquard 发明采用穿孔卡片的自动提花机 编程序＝编织花布 1805 Jacquard 1821年Babbage差分机 1821年，英国数学家巴贝奇发明差分机，专门用于航海和天文计算。可处理3个5位数，计算精度达到6位小数。 “差分”是把函数表的复杂算式转化为差分运算，用简单的加法代替平方运算。 20岁的巴贝奇从法国人杰卡德发明的提花编织机上获得了灵感，差分机设计闪烁出了程序控制的灵光──它能够按照设计者的旨意，自动处理不同函数的计算过程。 Difference Engine 三个具有现代意义的装置 保存数据的寄存器（齿轮式装置）； 从寄存器取出数据进行运算的装置， 机器的乘法以累次加法来实现； 控制操作顺序、选择所需处理的数据以及输出结果的装置； 最早采用寄存器来存储数据的计算机，体现了早期程序设计思想的萌芽。 The first programmer Ada Augusta ada描述了分析机如何进行编程，最早给出计算机程序设计的许多想法。 讨论预言了通用计算机的作用，控制卡、数据卡、操作卡 提出了存储位置或地址的想法 “循环”(looping)的概念 三角函数和级数相乘程序、伯努利函数程序 Analytical Engine Analytical Engine Analytical Engine 1940 Mechanical analog machines designed by Lord Kelvin 机电式计算机 赫尔曼·霍勒斯制表机 赫尔曼·霍勒斯博士发明穿孔卡片，是电脑软件的雏形 1888年赫尔曼发明了制表机，它采用穿孔卡片进行数据处理，并用电气控制技术取代了纯机械装置。 Punched tape/card Punched cards accelerated the development of twentieth century commerce and industry. Punched card Punched card Process 赫尔曼·霍勒斯制表机 1890年，美国人口普查全部采用了霍勒斯制表机。1900年美国人口普查由于采用了制表机，全部统计处理工作只用了1年零7个月时间。 霍勒斯于1896年创立了制表机公司，19