計(jì)算機(jī)發(fā)展史課件1目錄計(jì)算機(jī)的起源與早期發(fā)展計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的進(jìn)步計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的演進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛躍計(jì)算機(jī)在各領(lǐng)域的應(yīng)用拓展201計(jì)算機(jī)的起源與早期發(fā)展3機(jī)械計(jì)算機(jī)起源于17世紀(jì)，由齒輪、杠桿等機(jī)械部件構(gòu)成，用于解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)和工程問題。起源代表作品局限性帕斯卡爾的計(jì)算器、巴貝奇的差分機(jī)等。機(jī)械計(jì)算機(jī)體積龐大、速度緩慢、精度有限，無法滿足日益增長(zhǎng)的計(jì)算需求。030201機(jī)械計(jì)算機(jī)時(shí)代420世紀(jì)30年代，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)逐漸興起。起源1946年，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制出世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)——ENIAC（電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)）。第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路等發(fā)展階段，不斷縮小體積、提高速度和精度。發(fā)展階段電子計(jì)算機(jī)時(shí)代5特點(diǎn)采用真空管或晶體管等電子元件。使用機(jī)器語言或匯編語言編程。早期計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與局限6體積龐大、功耗高、價(jià)格昂貴。早期計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與局限7早期計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與局限局限性可靠性差，易出現(xiàn)故障。計(jì)算能力有限，無法滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜計(jì)算的需求。編程困難，需要專業(yè)的編程人員。802計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展9存儲(chǔ)程序控制馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的核心思想是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器中，通過控制器按照程序指令的順序來執(zhí)行操作。運(yùn)算器與控制器馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)中，運(yùn)算器負(fù)責(zé)執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，控制器則負(fù)責(zé)指令的讀取、解析和執(zhí)行。輸入/輸出設(shè)備馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)通過輸入設(shè)備接收數(shù)據(jù)和指令，通過輸出設(shè)備將處理結(jié)果輸出。馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)10哈佛體系結(jié)構(gòu)將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在兩個(gè)不同的存儲(chǔ)器中，分別對(duì)應(yīng)于指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。程序與數(shù)據(jù)分離哈佛體系結(jié)構(gòu)支持并行處理，即可以同時(shí)讀取指令和數(shù)據(jù)，提高了處理速度。并行處理哈佛體系結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的輸入/輸出接口，可以直接與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。獨(dú)立的I/O接口哈佛體系結(jié)構(gòu)11指令執(zhí)行速度馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)采用存儲(chǔ)程序控制，指令執(zhí)行速度相對(duì)較慢；而哈佛體系結(jié)構(gòu)支持并行處理，指令執(zhí)行速度更快。適用范圍馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)適用于通用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，而哈佛體系結(jié)構(gòu)則更適用于專用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，如數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）等。對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)展的影響馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)，而哈佛體系結(jié)構(gòu)則為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的多樣化發(fā)展提供了思路。存儲(chǔ)器訪問方式馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)中，程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器中，訪問方式相對(duì)簡(jiǎn)單；而哈佛體系結(jié)構(gòu)中，程序和數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)器中，訪問方式更為復(fù)雜。不同體系結(jié)構(gòu)的比較與影響1203計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的進(jìn)步13集成電路的概念及原理01集成電路是將多個(gè)電子元件集成在一塊襯底上，實(shí)現(xiàn)一定電路功能的微型電子部件。它的出現(xiàn)極大地提高了電路的集成度和性能。集成電路的發(fā)展歷程02從最初的小規(guī)模集成電路，到中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，再到現(xiàn)在的甚大規(guī)模集成電路，集成電路的技術(shù)不斷革新，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)硬件的飛速發(fā)展。集成電路在計(jì)算機(jī)硬件中的應(yīng)用03集成電路在計(jì)算機(jī)硬件中廣泛應(yīng)用，包括CPU、內(nèi)存、硬盤、顯卡等核心部件，以及各種接口電路和輔助電路。集成電路的出現(xiàn)與發(fā)展14微處理器的概念及原理微處理器是一種將運(yùn)算器、控制器等集成在一塊芯片上的超大規(guī)模集成電路，具有強(qiáng)大的運(yùn)算和處理能力。微處理器的發(fā)展歷程自Intel推出第一款微處理器4004以來，微處理器技術(shù)不斷發(fā)展，經(jīng)歷了8位、16位、32位、64位等多個(gè)階段，性能不斷提升，功能不斷豐富。微處理器在計(jì)算機(jī)硬件中的應(yīng)用微處理器是計(jì)算機(jī)的核心部件，廣泛應(yīng)用于個(gè)人電腦、服務(wù)器、智能手機(jī)、平板電腦等設(shè)備中，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和發(fā)展。微處理器的崛起與應(yīng)用15存儲(chǔ)技術(shù)的概念及原理存儲(chǔ)技術(shù)是指用于保存和訪問數(shù)據(jù)的各種技術(shù)手段，包括內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器兩大類。內(nèi)存儲(chǔ)器用于暫時(shí)存儲(chǔ)CPU中的運(yùn)算數(shù)據(jù)，而外存儲(chǔ)器用于長(zhǎng)期保存大量數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展歷程從最初的磁帶、軟盤等磁存儲(chǔ)技術(shù)，到后來的光盤、U盤等光存儲(chǔ)技術(shù)和閃存技術(shù)，再到現(xiàn)在的云存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)等新型存儲(chǔ)技術(shù)，存儲(chǔ)技術(shù)的不斷革新為計(jì)算機(jī)發(fā)展提供了有力支持。存儲(chǔ)技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的影響隨著存儲(chǔ)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬件的存儲(chǔ)容量不斷增大，讀寫速度不斷提升，使得計(jì)算機(jī)能夠處理更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)和任務(wù)。同時(shí)，新型存儲(chǔ)技術(shù)的不斷涌現(xiàn)也為計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。存儲(chǔ)技術(shù)的革新與影響1604計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的演進(jìn)17現(xiàn)代操作系統(tǒng)具有圖形用戶界面、多任務(wù)處理、多媒體支持等特點(diǎn)，如Windows10、macOS和Linux。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)支持計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，提供文件共享、打印服務(wù)等功能，如NovellNetWare。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)用于需要快速響應(yīng)的場(chǎng)合，如工業(yè)控制、航空航天等。早期操作系統(tǒng)批處理系統(tǒng)如IBM的JCL，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)的自動(dòng)順序處理。分時(shí)操作系統(tǒng)允許多個(gè)用戶同時(shí)與計(jì)算機(jī)交互，例如UNIX和早期的Windows。操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程18匯編語言使用助記符代替二進(jìn)制代碼，提高了可讀性，但仍需關(guān)注底層細(xì)節(jié)。機(jī)器語言直接使用二進(jìn)制代碼編寫程序，難以理解和維護(hù)。高級(jí)語言更加抽象和易于理解，如Fortran、Cobol、C、Java、Python等。函數(shù)式語言以函數(shù)為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)無副作用和不變性，如Haskell、Erlang等。面向?qū)ο笳Z言以對(duì)象為基礎(chǔ)，封裝數(shù)據(jù)和操作，提高了代碼重用性和可維護(hù)性，如C、Java、Python等。編程語言的演變與特點(diǎn)19結(jié)構(gòu)化方法面向?qū)ο蠓椒艚蓍_發(fā)方法DevOps方法軟件工程方法的提出與實(shí)踐01020304強(qiáng)調(diào)自頂向下、逐步細(xì)化的開發(fā)過程，包括瀑布模型、螺旋模型等。以對(duì)象為基礎(chǔ)進(jìn)行軟件開發(fā)，包括統(tǒng)一建模語言（UML）等。強(qiáng)調(diào)快速響應(yīng)變化和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，包括Scrum、極限編程（XP）等。強(qiáng)調(diào)開發(fā)、運(yùn)維和測(cè)試之間的緊密協(xié)作和自動(dòng)化，以提高軟件交付速度和質(zhì)量。2005計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛躍21ARPANET的誕生與影響1960年代，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（ARPA）為了應(yīng)對(duì)核戰(zhàn)爭(zhēng)威脅，啟動(dòng)了一個(gè)名為ARPANET的項(xiàng)目，旨在建立一個(gè)分布式的、能夠自我修復(fù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。分組交換技術(shù)ARPANET采用了分組交換技術(shù)，將數(shù)據(jù)分割成小的數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸，每個(gè)數(shù)據(jù)包都包含發(fā)送和接收地址，使得數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立地、異步地傳輸。TCP/IP協(xié)議棧ARPANET的發(fā)展催生了TCP/IP協(xié)議棧的形成，該協(xié)議棧成為了互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了不同網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通。ARPANET的起源22互聯(lián)網(wǎng)的形成與發(fā)展隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，社交媒體如Facebook、Twitter等逐漸興起，改變了人們的信息傳播和交流方式。社交媒體的興起1980年代，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）建立了NSFNET，這是一個(gè)基于TCP/IP協(xié)議的高速網(wǎng)絡(luò)，連接了美國(guó)各大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，為互聯(lián)網(wǎng)的普及奠定了基礎(chǔ)。NSFNET的建立1990年代，蒂姆·伯納斯-李發(fā)明了萬維網(wǎng)（WorldWideWeb），使得人們可以通過簡(jiǎn)單的圖形界面訪問互聯(lián)網(wǎng)上的信息，極大地推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)的普及和發(fā)展。萬維網(wǎng)的誕生23

網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，網(wǎng)絡(luò)安全威脅也日益嚴(yán)重，如黑客攻擊、病毒傳播、網(wǎng)絡(luò)釣魚等，給個(gè)人和企業(yè)帶來了巨大的損失。防火墻技術(shù)為了應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅，防火墻技術(shù)被廣泛應(yīng)用，它能夠監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量并阻止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)泄露。加密技術(shù)加密技術(shù)是保障網(wǎng)絡(luò)安全的重要手段之一，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，可以確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過程中的機(jī)密性和完整性。2406計(jì)算機(jī)在各領(lǐng)域的應(yīng)用拓展25模擬仿真通過計(jì)算機(jī)模擬物理現(xiàn)象或系統(tǒng)行為，以預(yù)測(cè)或理解其本質(zhì)規(guī)律，如氣候模擬、核爆炸模擬等。高性能計(jì)算利用超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行大規(guī)模并行計(jì)算，以解決復(fù)雜科學(xué)問題，如基因測(cè)序、宇宙模擬等。數(shù)值計(jì)算計(jì)算機(jī)在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在數(shù)值計(jì)算方面，如求解數(shù)學(xué)方程、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析等?？茖W(xué)計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用26123計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的應(yīng)用涉及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、檢索等方面，如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、挖掘和可視化展示，以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的規(guī)律和趨勢(shì)，如商業(yè)智能、數(shù)據(jù)科學(xué)等。數(shù)據(jù)分析與可視化針對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)爆炸式增長(zhǎng)帶來的挑戰(zhàn)，如分布式計(jì)算、云計(jì)算等。大數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的應(yīng)用27機(jī)器學(xué)習(xí)深度學(xué)習(xí)強(qiáng)化學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)與問題人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用與挑戰(zhàn)通過訓(xùn)練