第1章课程1-计算机发展史第一台机械计算机v1623年，德国科学家契克卡德（W. Schickard）制造了人类有史以来第一台机械计算机，这台机器能够进行六位数的加减乘除运算 帕斯卡与莱布尼茨v1642年，法国科学家帕斯卡讲义发明了著名的帕斯卡机械计算机，首次确立了计算机器的概念。v 1674年：莱布尼茨改进了帕斯卡的计算机，使之成为一种能够进行连续运算的机器，并且提出了“二进制”数的概念。（据说这个概念来源于中国的八卦） 穿孔纸带v1725年，法国纺织机械师布乔（B.Bouchon）发明了“穿孔纸带”的构想。 v1805年： 法国机械师杰卡德讲义根据布乔“穿孔纸带”的构想完成了“自动提花编织机”的设计制作，在后来电子计算机开始发展的最初几年中，在多款著名计算机中我们均能找到自动提花机的身影。 第一台差分机v1822年：英国科学家巴贝奇（C.Babbage）制造出了第一台差分机， 它可以处理3个不同的5位数，计算精度达到6位小数。v1834年：巴贝奇提出了分析机的概念，机器共分为三个部分：堆栈，运算器，控制器。他的助手， 英国著名诗人拜伦的独生女阿达奥古斯塔（Ada Augusta）为分析机编制了人类历史上第一批计算机程序。 巴贝奇和他的差分机布尔（BOOlE）v1847年：英国数学家布尔讲义发表著作逻辑的数学分析。 1854年：布尔发表思维规律的研究逻辑与概率的数学理论基础，并综合自己的另一篇文章逻辑的数学分析，从而创立了一门全新的学科布尔代数，为百年后出现的数字计算机的开关电路设计提供了重要的数学方法和理论基础。键盘发明v1868年：美国新闻工作者克里斯托夫肖尔斯讲义 发明了沿用至今的QWERTY键盘。 计算器v1873年：美国人鲍德温（F. Baldwin）利用自己过去发明的齿数可变齿轮制造了第一台手摇式计算机。v1886年：美国人Dorr E. Felt (1862-1930), 制造了第一台用按键操作的计算器。 制表机与IBMv1890年：美国在第12次人口普查中使用了由统计学家霍列瑞斯讲义博士发明的制表机，从而完成了人类历史上第一次大规模数据处理。此后霍列瑞斯根据自己的发明成立了自己的制表机公司，并最终演变成为IBM公司。 v1891年：利兰斯坦福与其妻子一道在靠近帕洛阿尔托（Palo Alto）的地方开办了面积达8，000英亩的斯坦福大学，从而为日后硅谷的诞生埋下了伏笔。v1893年：德国人施泰格尔研制出一种名为“大富豪”的计算机，该计算机是在手摇式计算机的基础上改进而来，并依靠良好的运算速度和可靠性而占领了当时的市场，直到1914年第一次世界大战爆发之前，这种“大富豪”计算机一直畅销不衰。 电子管v1895年： 英国青年工程师弗莱明（J.Fleming）通过“爱迪生效应”发明了人类第一只电子管。v1911年：6月15日，美国华尔街金融投资家弗林特讲义投资霍列瑞斯的制表机公司，成立了全新的CTR公司，但公司创立之初并没有涉足任何电子领域，反而生产诸如碎纸机或者土豆削皮机之类的产品。 v1912年：美国青年发明家德福雷斯特（L.De Forest）在帕洛阿托小镇首次发现了电子管的放大作用，为电子工业奠定了基础，而今日的帕洛阿托小镇也已成为硅谷的中心地带。v1913年：美国麻省理工学院教授万布什讲义领导制造了模拟计算机“微分分析仪”。机器采用一系列电机驱动，利用齿轮转动的角度来模拟计算结果。 v1924年：硅谷之父特曼担任斯坦福大学教授，对创建HP、成立斯坦福工业园区起到决定性作用v2月，由霍列瑞斯创办的制表机公司几经演变，最终更名为国际商用机器公司，即我们今天看到的IBM。v1935年：IBM制造了IBM601穿孔卡片式计算机，该计算机能够在一秒钟内计算出乘法运算。 图灵机v1936年：阿兰.图灵发表论文论可计算数及其在判定问题中的应用，首次阐明了现代电脑原理，从理论上证明了现代通用计算机存在的可能性，图灵把人在计算时所做的工作分解成简单的动作，与人的计算类似，机器需要：（1）存储器，用于贮存计算结果；（2）一种语言，表示运算和数字；(3)扫描；（4）计算意向，即在计算过程中下一步打算做什么；（5）执行下一步计算。具体到一步计算，则分成：（1）改变数字可符号；（2）扫描区改变，如往左进位和往右添位等；（3）改变计算意向等。整个计算过程采用了二进位制，这就是后来人们所称的“图灵机”。 可编程计算机v20多岁的德国工程师楚泽讲义研制出了机械可编程计算机Z1，并采用了二进制形式，其理论基础即来源于布尔代数。 v 1937年：11月，美国AT&T贝尔实验室研究人员斯蒂比兹（G. Stibitz）制造了电磁式数字计算机“Model-K”。 v 1938年：克劳德艾尔伍德香农（Claude Elwood Shannon）发表了著名论文继电器和开关电路的符号分析，首次用布尔代数对开关电路进行了相关的分析，并证明了可以通过继电器电路来实现布尔代数的逻辑运算，同时明确地给出了实现加，减，乘，除等运算的电子电路的设计方法。这篇论文成为开关电路理论的开端。 HPv1939年：元旦，美国斯坦福大学研究生比尔休利特讲义 和戴维帕卡德讲义正式签署企业合伙协议，创办了Hewllet-Packard（HP)公司，即国内通称的惠普公司。 计算机三原则v1939年9月，贝尔实验室研制出M1型计算机。v10月，约翰.阿塔纳索夫（John Vincent Atanasoff(1903-202X)）制造了后来举世闻名的ABC计算机的第一台样机，并提出了计算机的三条原则，（1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度； （2）利用电子技术来实现控制，逻辑运算和算术运算，以保证计算速度； （3）采用把计算功能和二进制数更新存贮的功能相分离的结构。这就是著名的计算机三原则。 v 1940年：9月，贝尔实验室在美国达特默思大学演示M-1型机。他们用电报线把安置在校园内的M-1型机和相连，当场把一个数学问题打印出来并传输到纽约，M-1型机在达特默思大学的成功表演，首次实现了人类对计算机进行的远距离控制的梦想。v 控制论之父维纳提出了计算机五原则，（1）不是模拟式，而是数字式；（2）由电子元件构成，尽量减少机械部件；（3）采用二进制，而不是十进制；（4）内部存放计算表；（5）在计算机内部存贮数据。v 1941年：楚泽完成了Z3计算机的研制工作，这是第一台可编程的电子计算机。可处理7位指数、14位小数。使用了大量的真空管。每秒种能作3到4次加法运算，一次乘法需要3到5秒。v 1942年：时任美国依阿华州立大学数学物理教授的阿塔纳索夫（John V. Atanasoff）与研究生贝瑞（Clifford Berry）组装了著名的ABC（Atanasoff-Berry Computer）计算机，共使用了300多个电子管，这也是世界上第一台具有现代计算机雏形的计算机。但是由于美国政府正式参加第二次世界大战，致使该计算机并没有真正投入运行。 巨人计算机v1943年10月，绰号为“巨人”的用来破译德军密码的计算机在英国布雷契莱庄园制造成功，此后又制造多台，为第二次世界大战的胜利立下了汗马功劳。 马克1号计算机v1944年：8月7日，由IBM出资，美国人霍德华艾肯讲义 负责研制的马克1号计算机在哈佛大学正式运行，它装备了15万个元件和长达800公里的电线， 每分钟能够进行200次以上运算。女数学家格雷斯霍波（G.Hopper）为它编制了计算程序，并声明该计算机可以进行微分方程的求解。马克1号计算机的问世不但实现了巴贝奇的夙愿，而且也代表着自帕斯卡计算机问世以来机械计算机和电动计算机的最高水平。 ENIACv1946年：2月14日，美国宾西法尼亚大学摩尔学院教授莫契利（J. Mauchiy）和埃克特讲义共同研制成功了ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer):计算机。这台计算机总共安装了17468只电子管，7200个二极管，70000多电阻器，10000多 只电容器和6000只继电器，电路的焊接点多达50万个,机器被安装在一排米高的金属柜里，占地面积为170平方米左右，总重量达 到30吨，其运算速度达到每秒钟5000次加法，可以在3/1000秒时间内做完两个10位数乘法。 晶体管发明v1947年：12月23号，贝尔实验室的肖克利(William B. Shockley)，布拉顿(John Bardeen)，巴丁(Walter H. Brattain)创造出了世界上第一只半导体放大器件，他们将这种器件重新命名为“晶体管” 半导体v1959年：2月6日， 来自曾开发出第一台晶体管收音机的美国德克萨斯州仪器公司的工程师基尔比(Jack Kilby)在一块半导体硅晶片上将电阻、电容等分立元件集成在里面，制成世界上第一片集成电路。并向美国专利局申报专利“半导体集成电路”。也正因为这件事，202X年的诺贝尔物理奖颁发给了已退休的基尔比。 v1959年，美国仙童公司的诺伊斯用一种平面工艺制成半导体集成电路。7月30日，仙童公司向美国专利局申请专利“半导体集成电路”，从此开启了集成电路比黄金还诱人的时代。其后，摩尔、诺宜斯、葛洛夫这三个“伙伴”离开原来的仙童公司，一起开创事业筹建一家他们自已的公司。三人一致认为，最有发展潜力的半导体市场是计算机存储器芯片市场。 微处理器发展第第一一代代19711971年年Intel 4004Intel 40044 4位位23002300108KHz 108KHz 每秒每秒6 6万次万次19721972年年Intel 8008Intel 80088 8位位35003500基本指令周期为基本指令周期为202050s50s第第二二代代19741974年年Intel 8080Intel 80808 8位位600060002MHz2MHzMC6800MC68008 8位位6800680019761976年年Z80Z808 8位位10000100002.5MHz2.5MHz第第三三代代19781978年年Intel 8086Intel 80861616位位29000290005MHz5MHz基本指令周期基本指令周期0.5 0.5 s s19821982年年Intel 80286Intel 802861616位位13.413.4万万基本指令周期基本指令周期0.2 s0.2 s第第四四代代19851985年年 10 10月月80386803863232位位27.527.5万万 16-33MHz16-33MHz3-4 MIPS3-4 MIPS 19891989年年4 4月月 80486804863232位位120120万万33-120MHz /41-54 MIPS33-120MHz /41-54 MIPS第第五五代代1993.3.221993.3.22PentiumPentium3232位位310310万万 75-133M Hz 0.6 m75-133M Hz 0.6 m1995.11.81995.11.8Pentium proPentium pro3232位位550550万万200MHz/400 MIPS 200MHz/400 MIPS 第第六六代代19971997年年Pentium Pentium 3232位位700700万万 266MHz/400 MIPS 266MHz/400 MIPS 1999.2.261999.2.26Pentium Pentium 3232位位28002800万万450MHz450MHz1999.2.241999.2.24AMD-K6-AMD-K6-3232位位21302130万万450MHz 0.25 m450MHz 0.25 m第第七七代代2000.11.242000.11.24Pentium 4Pentium 43232位位42004200万万1.4GHz 0.18 m1.4GHz 0.18 mCPU性能每18个月增加一倍晶体管数目每两年增加一倍摩尔定律后面是什么?I