单元电气工程技术与理论的发展教程.ppt

?2.3 电与新技术革命 第2章 电气工程技术与理论的发展 ?2.3.2 电子计算机技术 ? ENIAC (电子数字积分计算机的简称，英文全称为Electronic Numerical Integrator and Computer)是世界上第一台电子计算机，它于1946年2月15日在美国宣告诞生。第二次世界大战期间，宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学院的莫希利(John Mauchly)于1942年提出了试制第一台电子计算机的初始设想----高速电子管计算装置的使用，希望用电子管代替部分继电器以提高机器的计算速度。 ? 美国军方要求美国弹道研究实验室每天为陆军炮弹部队提供6张火力表以便对导弹的研制进行技术鉴定。每张火力表都要计算许多条弹道，而每条弹道的数学模型是一组复杂的非线性方程。这些方程组没有办法求出准确解，只能用数值方法近似地进行计算。按当时的计算工具，实验室即使雇用多名计算员加班加点工作也要很长时间才能算完一张火力表。在战争年代，这么慢的速度怎么能行呢? 美国军方得知这一设想，马上拨专款大力支持，成立了一个以莫希利、埃克特 ( Eckert)为首的研制小组开始研制工作。 ?2.3 电与新技术革命 第2章 电气工程技术与理论的发展 ?2.3.2 电子计算机技术 ? 美国军方得知这一设想，马上拨专款大力支持，成立了一个以莫希利、埃克特 ( Eckert)为首的研制小组开始研制工作。时任弹道研究所顾问、正在参加美国第一颗原子弹研制工作的数学家美籍匈牙利人冯·诺依曼( J. Von 飞eumann， 1903 - 1957 ）带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题，在研制过程中期加入了研制小组，他对计算机的许多关键性问题的解决作出了重要贡献，从而保证了计算机的顺利问世。 ENIAC体积庞大，耗电惊人。它使用了18800多个电子管和1500多个继电器等元件，占地170m2，重达30t，耗电140kW，运算速度不过每秒5000次加、减法运算(现在的超级计算机的速度最快每秒运算达数万亿次！)，但它比当时已有的计算装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的功能。ENIAC宣告了一个新时代的开始。从此计算机科学的大门也被打开。 ?2.3 电与新技术革命 第2章 电气工程技术与理论的发展 ?2.3.2 电子计算机技术 ? 冯·诺依曼是20世纪最伟大的科学家之一。电子计算机之父的桂冠，被戴在数学家冯·诺依曼头上，而不是ENIAC的两位实际研究者，这是因为冯·诺依曼提出了现代电脑的体系结构。在ENIAC尚未投入运行前， 冯·诺依曼就看出这台机器致命的缺陷，主要弊端是程序与计算机两者分离。程序指令存放主机器的外部电路里，需要计算某个题目，必须首先用人工接通数百条线路，需要几十人干好几天之后，才可进行几分钟运算。 1945年6月，冯·诺依曼与戈德斯坦、勃克斯等人，联名发表了一篇长达101页纸的报告，即计算机史上著名的“101报告”，报告明确规定出计算机的五大部件:①计算器、②逻辑控制装置、③存储器、④输入装置、⑤输出装置，并用二进制替代十进制运算。 该方案的革命意义在于存储程序，以便电脑自动依次执行指令。人们后来把这种存储程序体系结构的机器统称为诺依曼机。 ?2.3 电与新技术革命 第2章 电气工程技术与理论的发展 ?2.3.2 电子计算机技术 ? 1952年底，美国国际商用机器公司(IBM)的第一台IBM701在纽约问世。1946 -1958年生产的第一代计算机使用 真空电子管，其体积庞大，耗电量惊人。 1959 -1963年生产的第二代计算机使用了晶体管。1959年美国菲尔克公司研制的第一台晶体管计算机体积小、重量轻、耗电省，而运算速度提高到每秒几十万次。 第一代、第二代计算机主要使用在军事、科研、政府机关等机构，用于火箭、卫星、飞船等设计与发射、气象预报、飞机制造、航空业务管理等领域。 1964~1970年生产的第三代计算机使用了集成电路代替分立元件晶体管。1964年美国 IBM公司研制的第一台通用集成电路3690计算机，其运算速度达到每秒千万次，成本大规模降低，计算机开始进入普及时代。 1971年至今生产的第四代计算机使用大规模与超大规模集成电路元件。计算机开始进入社会化、个人化阶段。 未来计算机的发展趋势有高速超导计算机、光计算机、生物计算机、DNA计算机等更快速、智能化程度更高的计算机。 ?2.3 电与新技术革命 第2章 电气工