ManualtoAutomaticinCalculation第1章從手工計算到自動計算2035主講：王紅梅目錄CONTENTS1.11.21.3身邊的計算手工計算與工具輔助計算自動計算探索1.4自動計算實現(xiàn)與發(fā)展1.4.1運算器

運算器是馮·諾依曼計算機的重要組成部分，承擔著計算機的計算任務(wù)。而使用若干個前面介紹的邏輯門就可以構(gòu)造出運算器。下面以加法器為例說明運算器組成和工作原理。加法器（*可選學）

和進位AB&≥1=1=1&進位這個全加法器由2個異或門，2個與門，1個或門組成。加法器真值表輸入輸出進位AB進位和0000010001001011011001001110100111011111加法器（*可選學）

和進位AB&≥1=1=1&進位進位AB和進位輸

出輸

入0110100001101000100010100010111010111111

加法器真值表

這個全加法器由2個異或門，2個與門，1個或門組成。011異或異或與與10101或加法器（*可選學）

和進位AB&≥1=1=1&進位這個全加法器由2個異或門，2個與門，1個或門組成。011異或異或與與10101或加法器真值表輸入輸出進位入AB進位出和0000010001001011011001001110100111011111和進位AB&≥1=1=1&進位這個全加法器由2個異或門，2個與門，1個或門組成。全加器電路符合右圖的運算器是個全加器加法器（*可選學）

8個全加器連起來，可以組成8位加法器就可以計算0-255（28）之間的和那16個呢？那32個呢？CPU就是這樣工作的啊加法器（*可選學）

大多數(shù)其他數(shù)學運算都可以加法完成。乘法只是重復(fù)加法，減法可以通過一些特別的位反轉(zhuǎn)來完成，而除法只是重復(fù)減法。加法器（*可選學）

1.電子管計算機1946年，世界上第一臺通用計算機-電子數(shù)字積分計算機(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，ENIAC)在美國賓夕法尼亞大學研制成功，開創(chuàng)了計算機發(fā)展新紀元，標志著自動計算時代的到來。1.4.2通用數(shù)字電子計算機18000個?電子管，占地170平方米，重達30噸，耗電功率約150千瓦，運算5000次/秒。晶體管具有尺寸小、重量輕、壽命長、效率高、功耗低、易集成等優(yōu)點，逐漸成為計算機芯片首選。2.晶體管代替電子管電子管晶體管1.4.2通用數(shù)字電子計算機1955年，貝爾實驗室研制出世界上第一臺全晶體管計算機。它裝有800只晶體管，只有100瓦功率，占地3立方英尺（1英尺=0.3048米）。1.4.2通用數(shù)字電子計算機2.晶體管代替電子管國內(nèi)最早的晶體管計算機—1965年“哈軍工”研制成功?441-B計算機的設(shè)計師慈云桂教授柳克俊教授2.晶體管代替電子管1.4.2通用數(shù)字電子計算機

與分離元件（電子管、晶體管）相比，集成電路具有可靠性強、功耗低、性價比高、電路簡單等優(yōu)點，一經(jīng)出現(xiàn)就成為自動計算機芯片首選，并逐漸取代了分離元件。3.集成電路代替分離元件晶體管集成電路1.4.2通用數(shù)字電子計算機集成電路的發(fā)展經(jīng)歷了五代發(fā)展：?第一代集成電路（1959-1964年）：將多個晶體管封裝第二代集成電路（1965-1971年）：小規(guī)模集成電路，幾十個晶體管第三代集成電路（1972-1978年）：中規(guī)模集成電路，幾百個晶體管?第四代集成電路（1979-1984年）：大規(guī)模集成電路，幾千個晶體管?第五代集成電路（1985年至今）：超大規(guī)模集成電路，百萬級晶體管3.集成電路代替分離元件1.4.2通用數(shù)字電子計算機英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾曾經(jīng)對計算機CPU的發(fā)展進行預(yù)測，大概內(nèi)容：隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，計算機的集成度和性能不斷提高，微處理器的性能大約每隔18個月提高一倍而價格下降一半。隨后幾十年計算機硬件的發(fā)展基本印證了摩爾的預(yù)言，后人稱之為“摩爾定律”。

4摩爾定律1.4.2通用數(shù)字電子計算機后摩爾時代，摩爾定律還管用嗎？黃氏定律又指什么？5.黃氏定律

黃氏定律，是以英偉達首席執(zhí)行官黃仁勛（JensenHuang）名字命名的定律，其預(yù)測GPU將推動AI性能實現(xiàn)逐年翻倍。1.4.2通用數(shù)字電子計算機6.計算機系統(tǒng)馮·諾依曼結(jié)構(gòu)通用電子計算機種類繁多，產(chǎn)品豐富，可以滿足不同人群的各種應(yīng)用需求，常見的有智能手機、平板電腦、筆記本電腦、臺式機，不常見但是非常重要的有服務(wù)器、超級計算機。1.4.3計算機類型1.通用數(shù)字電子計算機

智能手機、臺式機、筆記本電腦、平板電腦、嵌入式計算機等。1.4.3計算機類型2.高性能計算

服務(wù)器(Server)，超級計算機(SuperComputer)1.4.3計算機類型3.網(wǎng)絡(luò)計算

網(wǎng)絡(luò)計算(Networkcomputing)是指用戶通過專用計算機網(wǎng)絡(luò)或者共用計算機網(wǎng)絡(luò)進行信息傳輸和處理，它可將一組通過廣域網(wǎng)連接起來的性質(zhì)不同的計算資源集合起來，作為一個單獨的計算環(huán)境向用戶提供計算服務(wù)。優(yōu)點：方便、可靠、便宜代表：云計算1.4.3計算機類型本章小結(jié):

自動計算是應(yīng)用需求推動技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。我們應(yīng)牢記圖靈、馮諾依曼等科