今日的电脑幻灯片(第1-50)
!!!本幻灯片编辑于1984年,文中指的今日不是2020!!!
清华大学图片社 1984年1月
前言
当今人类社会已进入信息化时代,电子计算机打开了通向信息化时代的大门。
在人类征服大自然的斗争中,能够模拟和代替部分脑力劳动的机器―电子计算机的出现,标志着科学技术发展史上的一个新的里程碑。电子计算机的出现和发展,使人类面临着一个新的科学技术和工业革命的前夕。
电子计算机是人类脑力劳动的工具,因此它又有电脑之称,并且成为世界上广为流行的术语。
实践表明,在我国向四个现代化进军的过程中,电脑的地位和作用日趋显著。为了满足教学和普及电脑知识方面的需要,编辑了这一套《今日的电脑》图片。这里汇集了我在从事计算机科学研究工作中积累和在国外工作期间所搜集的材料,材料主要来源是国外文献、技术说明书和产品介绍,内容较为丰富,图片新怡,取材广泛。搜集材料是一项细微和日积月累的工作其中有的图片是较为珍贵的。无疑,这些图片对于教学和普及电脑知识方面均有一定的参考价值。
这一套《今日的电脑》图片,较系统地介绍了电脑系统的构成及其在各个领域方面的应用。由于图片本身所具有的特点,它可以给人们以清楚的了解和深刻的印象,有助于对电脑的进一步认识和了解。
应该指出,当前我国的电脑事业正在迅速发展之中,每秒运算亿次的巨型电脑“银河"已诞生,微型电脑巳大量生产并应用到很多领域,取得了显著的成效。我希望在大家的共同努力下,能够早日编辑一套《中国的电脑》图片,来介绍中国在电脑方面取得的成就和进展。无疑,这是一项很有意义的工作。
《今日的电脑》可作为计算机专业的教学参考材料,对于工程技术人员、科学工作者、各级领导干部和具有中等文化水平的广大读者来说,是学习电脑知识的较好材料。
在此,我谨对清华大学无线电电子学系黄云森老师在编辑图片过程中给予的热情协助表示衷心的感谢。
中国科学院应用数学研究所
刘尊 全编
1984 年1 月20 日

幻灯片

一、电脑的装置及其系统
1.1 历史的回顾

002 古代秘鲁人的结绳记事
在智力解放的征途中,人类经历了漫长的道路。早在远古时代,人类就开始用石子计数,事实上,拉丁文中计算心(CALCULUS)一词的原意,就是计算用的石子。
人类还曾以各种颜色与形式的绳结来记事和记数。这是保存在美国自然历史博物馆中的古代秘鲁人记事用的绳结也即印加人的文字。这种文字隐含在一种以复杂的数理逻辑概念为基础的通用的记录方式之中,各种各样的信息都靠系在一根主绳上的第二、第三级细绳的位置和颜色,以及这些细绳上绳结的排列记录下来。因此,印加人的“文字”是一个三维体系,信息记录在由细绳构成的立体图案中。

003 最早的计算工具一一算盘
早在二千五百年前,中国就已经使用算盘。它具有制作简单,使用方便的特点,至今仍
被广泛使用治。
比较早期的计算工具,还有计算板(一种刻在大理石上的各种条纹,以此表示数目)和罗马人的筹码。
日本在十六世纪才开始广泛使用算盘,它被叫做苏鲁班。

004 早期的计算机设计家查理· 巴贝奇(Charles Babbage)
1820 年英国剑桥大学数学教授查理· 巴贝奇设计了一台机械计算机,叫“差分机”,并于1922年成功地制出了一个小的模型(如图)1930年他又设计了它具有存贮、资料处理和控制部件的“分析机”,与现代计算机的设计思想十分相近,这是一件了不起的工作。可是,限于当时的条件,这部分析机始终没有能够完成。世人曾讽刺他的这一工作为“巴贝奇”的愚笨。

005 查理·巴贝奇设计的计算机部件
巴贝奇之后将近一个世纪,计算机的发展停滞不前,直至本世纪四十年代,当美国哈佛大学和国际商业机器公司的工程师和科学家,在研制“马克(Mayk)I"机电式计算机的时候,才又重新发现了查理·巴贝奇的设计,并被他的先进设计思想所震惊。

006 机电式计算机马克(Mark) l
它是美国哈佛大学和IBM公司共同研制的,于1944年8月交付使用,共运行了十五年之久.这台机器使用了机械齿轮传动装置和继电器,所有的运算是十进制的,一次加法运算为0.3秒,乘法为5.7秒,除法为15.3秒。

007 世界上第一台电子数字计算机埃尼阿克(ENIAC)
1946 年世界上第一台电子数字计算机ENIAC问世了(ENIAC 是一个缩写词,中文意思是电子数字积分机和计算机),它是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道的需要而研制的。这台机器每秒能完成五千次运算,用了18,800个电子管,体积3, 000立方英尺,耗电150千瓦,重量30吨,占地170平方米。在今天看来,可算是一个庞然大物了。

008 约翰· 冯·诺依曼(John von Neumann) 和第一台异步控制计算机IAS
第一台电子计算机虽然运算速度很快,但还不是通用计算机,不能用今天编程序的方法使用它,当运算题目改变时需要改变连线。这就降低了速度。
John von Neumann 是一位才华出众和有远见的数学家。他研究了ENIAC弱点,提出了“存贮程序计算机”设想,并与ENIAC小组合作,研制成功离散变量自动电子计算机EDVAC。这台采用二进制的电子元件的机器,实现了存贮程序的思想,所以又被称为John Von Neumann所谓“存贮程序”就是将描述运算步骤的一条条指令也和数一样,事先存入计算机存贮器内,机器开动后就直接取出指令,经译码后执行相应的操作,这就能实现真正的自动计算。这种设计思想对现代计算机的发展产生了巨大的影响。图中那个人即约翰· 冯·诺依曼,这是在1952年为美国普林斯顿远景研究学院研制IAS计算机时拍摄的。

009 阅磁芯存贮器的发明者王安博士
王安博士,原籍上海,1920 年出生,1940 年毕业于上海交通大学,1944 年赴美国深造,在哈佛大学研究磁芯存贮器,到哈佛研究所后继续研究,取得了磁芯记忆系统的多项发明专利,使电脑体积大大缩减,后来创建了王安电脑公司和王安学院。


011 磁芯记忆的原理
磁芯是一个比芝麻粒还小的铁环,它是用铁磁性材料制成的。它很容易被磁化,磁芯被磁化以后能长期保留磁性。只有通过反方向的电流,才能改变磁芯的磁场方向。磁芯的两种不同状态可用来做二进制的存贮器。

012 早期的磁芯存贮器
存贮器是电脑的关键性部件,它决定了存贮信息的能力.。磁芯存贮器在电脑发展中起过重要的作用。
1.2 固体组件及其剖析

013 电子管、晶体管和固体组件的比较
最早的电子计算机用电子管作元件,称为第一代电子计算机。它体积大、耗电大、可靠性差。1948 年,半导体晶体管在贝尔实验室研制成功1956年,第一台晶体管计算机就被制造出来,人们称之为第二代电子计算机。它体积小了,功耗低了,可靠性提高了。六十年代,人们把许多个电子元件做在同一块很小的半导体硅片上,称为集成电路,也称固体组件。集成电路的使用,使计算机进入了第三代。


它是电脑工业的基础,已从小规模、中规模集成电路发展到大规模、超大规模集成电路。

016 集成电路
每个集成电路都相当千成百上千个分立电子元件,可是它的尺寸却在蚂蚁之下。


018 64K(即64千位)的半导体动态随机存贮器
随着大规模集成电路的发展,半导体存贮器逐渐取代了磁芯存贮器。1K=1024,半导体存贮器的容量是65, 536个二进位,而大小只有四分之一吋。


020 固体组件
这是一个具有微处理机功能的固体组件。

021 大规模集成电路
电路尺寸为3.9X4.6毫米,其功能已大大超过世界第一台电子计算机ENIAC。现代电子技术的发展,大约每五至八年,电子器件的尺寸要缩小十倍。

022 显微镜下的集成电路
在面积只有几平方毫米的硅片上,纵横交织着密密麻麻的线路,只有在显微镜下才能窥视其中的奥妙,这就是大规模集成电路。大规模渠成电路是当代人类智慧和技术的结晶。日本电气公司用全电子束直接蚀刻方式,在8.9X6.6毫米的硅片上集成了约60万个晶体管。
1.3 半导体器件的研制和生产


024 电子显微镜下的金属焊接
这是两根金丝用热压法焊接在铝接触面上。

025 电子显微镜下的粘附在铝面上的焊料
用电子显微镜来研究半导体元件的缺陷及其产生的原因,以提高半导体器件的质量和可靠性。

026 大规模集成电路的测试系统
中间是被测试的固体组件,整个测试系统是在电脑控制下进行的。



029 PDP-11 型电脑的生产车间
电脑生产车间有净化的要求,防尘是必须保证的条件,并有着严格的操作规程。
1.4 插件板

030 插件板
每一块插件板是由若干个元、器件构成的功能部件,可以按规定的接口插在机柜上,从而组成计算机。本图是Intel-8080插件板。




034 磁泡存贮器插件板
磁泡是在一种特殊暗红色晶体上产生的, 1至5微米大小直径的圆柱体,利用其产生和消抹来做存贮单位。磁泡的存在代表"1" ,不存在代表"0",
磁泡存贮器的特点是密度高。图中是由四个254, 688单位的存贮部件连接在同一印刷电路板上而制成的具有百万位存贮能力的存贮板。


036 把插件板安放在指定位置上
请注意机柜上每块插件板的编号,这样装配电脑大大节省了时间,并提高了机器的可靠性。




040 大型电脑的插件组装阵列
这排列整齐的阵列构成了电脑的核心部分—中央处理机,包括存贮器、运算器和控制器这三个主要部分。

041 一个电脑终端—HP-2640A的内部结构
这是一台智能终端,有采用微处理机进行控制的键盘和显示器。它可以独立使用,也可和大型电脑连接起来使用。
1.5 输入和输出装置

042 穿孔纸带输入机
这是八单位穿孔纸带,早期的电脑广泛采用纸带来输入程序和数据。

043 卡片
这是80列的卡片,一张卡片最多可以表示80个字符。


045 卡片读出器,也称读卡机。
它可以将一叠卡片上的信息,输入到机器里去。图为FACOM 671D读卡机。



048 磁带机
它可以将已记录在磁带上的信息读入到机器中去,也可以将机器里面的信息记录到磁带上面。


050 软磁盘
软磁盘是一种聚脂薄膜盘,样子类似塑料薄膜唱片,可以弯曲,携带起来方便,甚至可
以邮寄,价格也很便宜。
特别是,软盘具有可擦除性,即可以根据需要来更换盘上存放的信息。目前在国际上,
软盘已逐渐代替并淘汰穿孔卡片。

未完待续。。。。