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计算机的发展历史简介

电脑教程 2016-06-24

1946年2月,在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台"电子数值积分计算机"(Electronic Numerical Integrator And Calculator),简称ENIAC,从而开创了现代计算机阶段的新纪元。

世界上第一台计算机ENIAC使用了1.8万个电子管、1万个电容、7万个电阻和500个继电器,总重达30t,功率150kW,占地167m2,是用了近三年时间完成的一项庞大工程。其设计目的是为美国陆军弹道实验室计算弹道特性表。ENIAC是世界上第一台电子计算机,但它还不具备现代计算机"在机内存储程序"的主要特征。在此基础上,各国科学家进行了大量的研究,同时在计算机理论模型、设计思想和基本结构等方面取得了重大进展,由此开创了一个新的时代--计算机时代。

现代计算机经历了半个世纪的发展,英国科学家tu灵(Alan Matheson Turing)和美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(John von Neumann)是这个时期的杰出代表。

tu灵对现代计算机的贡献主要是建立了tu灵机的理论模型,发展了可计算理论,并提出了定义机器智能的tu灵测试。

冯·诺依曼的贡献主要是确立了现代计算机的基本结构,即冯,诺依曼结构。其特点可概括为:使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作;存储单元是定长的线性组织;存储空间的单元是直接寻址的;使用机器语言、指令,通过操作码来完成简单的操作;对计算机进行集中的顺序控制。

现代计算机的划代原则是依据计算机硬件所采用的电子器件来划分,据此,现代计算机划分为电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路等四代。当然,不同阶段的计算机除逻辑开关元件、存储器等电子器件不同而表现出明显的性能差异外,外部设备、系统软件、编程语言也都各具其时代特征。

 (1)第一代计算机(1946年--1956年) 第一代计算机指1946年一1956年间,以电子管为逻辑开关元件特征的计算机。这一代计算机主要用于军事目的和科学研究,具有代表性的计算机有:电子数值积分计算机ENIAC、电子离散变量计算机EDVAC(The Electronic Discrete Variable Computer)、电子延迟存储自动计算器EDSAC(The Electronic Delay Storage Automatic Calculator)和通用自动计算机UNIVAC-I型(Universal Automatic Computer)。第一代商品计算机起源于美国国际商业机器公司(International Business Machine Corporation,缩写为IBM公司)。从1952年--1954年,IBM公司先后推出了用于科学计算的IBM 701(1952年),用于数据处理的IBM 702(1953年),以及它们的后继产品IBM 703(1954年)。这些计算机后来被称为IBM 700系列。这一代计算机除ENIAC外,一般都是按存储程序模式工作的。

(2)第二代计算机(1955年--1964年) 第二代计算机指1955年--1964年间,以晶体管作为逻辑开关元件特征的计算机。 1955年世界上第一台全晶体管UNIVAC-Ⅱ问世。从1958年起,IBM陆续开发了晶体管化的7090,7094等大型科学计算机和7040,7044,等大型数据处理机,从而以7000系列全面替代了早期的700系列,成为第二代计算机的主流产品。

(3)第三代计算机(1964年一1970年) 20世纪60年代初,中、小规模集成电路问世。以集成电路(Integrated Circuit,缩写为IC)为器件特征的计算机称为第三代计算机,其主要特点是:

  ①使用中、小规模集成电路作为逻辑开关元件。与晶体管分立元件相比,集成电路不仅体积更小、耗电更省,而且寿命长,可靠性高。

  ②采用半导体存储器,辅助存储器仍以磁盘、磁带为主。

  ③计算机设计开始,走向系列化、通用化和标准化,如在硬件设计中提倡采用标准的半导体存储芯片和输入/输出接口部件;将系列机扩展到大、中、小型以适应不同层次的需要;在软件设计中开发通用的操作系统,推广模块化设计与结构化程序设计等。

  ④操作系统进一步完善,高级语言数量增多。 这一时期的计算机主要用于科学计算、数据处理以及过程控制。其代表性机型为IBM公司的System/360系列机,该系列机采用OS/360通用操作系统,实现了软件的"向上兼容(Upward Compatibility)"。

(4)第四代计算机(1971年-- ) 1971年,英特尔(Intel)公司采用大规模集成电路(LSl)制成了第一代微处理器4004。人们通常把从1971年开始,至今仍在继续发展的第四代计算机称为大规模、超大规模集成电路(VLSl)计算机。第四代计算机的主要特点为:

 ①以LSI,VLSI作为逻辑开关元件。随着IC集成度的增加,计算机的运算速度不断提高,当代巨型机的运算速度已超过每秒1万亿次,PentiumⅢ(奔腾Ⅲ)微处理器的时钟频率可达450MHz以上。

 ②主存储器采用半导体存储器,现在内存容量为128MB的微机已不鲜见。辅助存储器采用大容量的软、硬磁盘和光盘,一张普通光盘的存储容量可达650MB.以上。

 ③外部设备有了很大发展,广泛采用光字符阅读器(OCR)、扫描仪、激光打印机和绘tu仪等。

 ④除操作系统不断发展和完善外,第四代计算机系统还经常配置了用于管理大量数据的数据库管理系统、帮助开发软件的各类实用程序(如编辑器、调试程序等)和开发工具,以及服务于不同目的的大量应用程序。 UNIX操作系统、DOS操作系统和windows操作系统都是在这一时期诞生的。在高级语言方面,随着结构化程序设计、面向对象程序设计等新方法的出现,又推出了许多相应的编程语言,例如C,Smalltalk,C++,用户编程时可按照需要-,有更多的选择。 在第四代计算机发展过程中,微衪u扑慊玫狡占埃萃ㄐ拧⒓扑慊纭⒍嗝教宓燃际醵嫉玫焦惴旱挠τ糜敕⒄梗庑┐蟠蠹涌炝松缁嵝畔⒒牟椒ィ怀晌畔⒋砹煊虻挠忠淮胃锩H嗣峭ǔ0颜庖皇逼诔鱿值拇笮椭骰莆谒拇扑慊>哂写硇缘幕钟蠭BM 3080系列、3090系列以及最新的IBM9000系列。

 (5)新一代计算机 从20世纪80年代开始,日本、美国以及欧洲共同体都相继开展了新一代计算机的研究。新一代计算机是把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合在一起的计算机系统,它不仅能进行一般信息处理,而且能面向知识处理,具有形式推理、联想、学习和解释能力,能帮助人类开拓未知领域和获取新的知识。 新一代计算机的研究领域大体包括人工智能、系统结构、软件工程和支援设备,以及对社会的影响。新一代计算机的典型研究方向有:根本改变四代计算机依据事先安排的既定程序处理问题的模式,而根据用户提出的问题,自动选择内置在知识库机中的规则,通过推理来处理问题的"知识信息处理系统(KIPS)"智能计算机;用简单的数据处理单元模拟人脑的神经元,并利用神经元结点的分布式存储和关联,模拟人脑活动的"神经网络计算机(Neural Network Computer,NNC)";使用由生物工程技术产生的蛋白质分子为主要原料的生物芯片,使之具有生物体自调节能力、自修复能力以及再生能力,更易于模拟人脑机制的"生物计算机(Biological Computer)"。新一代计算机.的系统结构将突破传统的冯,诺依曼机器的结构和概念,实现高度并行处理。但新一代计算机的研究至今仍未有突破性进展


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