了解计算机的发展过程是如何发展的?

Calculator的缩写。电子计算机的产生和迅速发展是当代科学技术最伟大的成就之一。自1946年美国研制的第一台电子计算机ENIAC以来,在半个世纪的时间里,计算机的发展取得了令人瞩目的成就。

        电子计算机的发展阶段通常以构成计算机的电子器件来划分,至今已经历了四代,目前正在向第五代过渡。每一个发展阶段在技术上都是一次新的突破,在性能上都是一次质的飞跃。

1.第一代(19461957年),电子管计算机

它是一台电子数字积分计算机,取名为ENIAC。这台计算机是个庞然大物,共用了18 000多个电子管、1500个继电器,重达30吨,占地170平方米,每小时耗电140千瓦,计算速度为每秒5000次加法运算。尽管它的功能远不如今天的计算机,但ENIAC作为计算机大家族的鼻祖,开辟了人类科学技术领域的先河,使信息处理技术进入了一个崭新的时代。其主要特征如下:

1)电子管元件,体积庞大、耗电量高、可靠性差、维护困难。

2)运算速度慢,一般为每秒钟1千次到1万次。

3)使用机器语言,没有系统软件。

4)采用磁鼓、小磁芯作为存储器,存储空间有限。

5)输入/输出设备简单,采用穿孔纸带或卡片。

6)主要用于科学计算。

2.第二代(19581964年),晶体管计算机

       晶体管的发明给计算机技术带来了革命性的变化。第二代计算机采用的主要元件是晶体管,称为晶体管计算机。计算机软件有了较大发展,采用了监控程序,这是操作系统的雏形。第二代计算机有如下特征:

1)采用晶体管元件作为计算机的器件,体积大大缩小,可靠性增强,寿命延长。

2)运算速度加快,达到每秒几万次到几十万次。

3)提出了操作系统的概念,开始出现了汇编语言,产生了如FORTRANCOBOL等高级程序设计语言和批处理系统。

4)普遍采用磁芯作为内存储器,磁盘、磁带作为外存储器,容量大大提高。

5)计算机应用领域扩大,从军事研究、科学计算扩大到数据处理和实时过程控制等领域,并开始进入商业市场。

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  互联网时代已经到来了,小编推荐你不可不知的计算机发展历史的四个阶段,让你更加了解计算机。

Computer)的缩写。它使用了17468个真空电子管,耗电174千瓦,占地170平方米,重达30吨,每秒钟可进行5000次加法运算。虽然它还比不上今天最普通的一台微型计算机,但在当时它已是运算速度的绝对冠军,并且其运算的精确度和准确度也是史无前例的。以圆周率(π)的计算为例,中国的古代科学家祖冲之利用算筹,耗费15年心血,才把圆周率计算到小数点后7位数。一千多年后,英国人香克斯以毕生精力计算圆周率,才计算到小数点后707位。而使用ENIAC进行计算,仅用了40秒就达到了这个记录,还发现香克斯的计算中,第528位是错误的。

  ENIAC奠定了电子计算机的发展基础,在计算机发展史上具有划时代的意义,它的问世标志着电子计算机时代的到来。 ENIAC诞生后,数学家冯·诺依曼提出了重大的改进理论,主要有两点:其一是电子计算机应该以二进制为运算基础,其二是电子计算机应采用"存储程序"方式工作,并且进一步明确指出了整个计算机的结构应由五个部分组成:运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。冯·诺依曼的这些理论的提出,解决了计算机的运算自动化的问题和速度配合问题,对后来计算机的发展起到了决定性的作用。直至今天,绝大部分的计算机还是采用冯·诺依曼方式工作。

  ENIAC诞生后短短的几十年间,计算机的发展突飞猛进。主要电子器件相继使用了真空电子管,晶体管,中、小规模集成电路和大规模、超大规模集成电路,引起计算机的几次更新换代。每一次更新换代都使计算机的体积和耗电量大大减小,功能大大增强,应用领域进一步拓宽。特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现,使得计算机迅速普及,进入了办公室和家庭,在办公室自动化和多媒体应用方面发挥了很大的作用。目前,计算机的应用已扩展到社会的各个领域。可将计算机的发展过程分成以下几个阶段:

  第一代(年)是电子计算机,它的基本电子元件是电子管,内存储器采用水银延迟线,外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等。由于当时电子技术的限制,运算速度只是每秒几千次~几万次基本运算,内存容量仅几千个字。因此,第一代计算机体积大,耗电多,速度低,造价高,使用不便;主要局限于一些军事和科研部门进行科学计算。软件上采用机器语言,后期采用汇编语言。

  第二代(年)是晶体管计算机。1948年,美国贝尔实验室发明了晶体管,10年后晶体管取代了计算机中的电子管,诞生了晶体管计算机。晶体管计算机的基本电子元件是晶体管,内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器。与第一代电子管计算机相比,晶体管计算机体积小,耗电少,成本低,逻辑功能强,使用方便,可靠性高。软件上广泛采用高级语言,并出现了早期的。

  第三代(年)是集成电路计算机。随着半导体技术的发展,1958年夏,美国德克萨斯公司制成了第一个半导体集成电路。集成电路是在几平方毫米的基片,集中了几十个或上百个电子元件组成的逻辑电路。第三代集成电路计算机的基本电子元件是小规模集成电路和中规模集成电路,磁芯存储器进一步发展,并开始采用性能更好的半导体存储器,运算速度提高到每秒几十万次基本运算。由于采用了集成电路,第三代计算机各方面性能都有了极大提高:体积缩小,价格降低,功能增强,可靠性大大提高。软件上广泛使用操作系统,产生了分时、实时等操作系统和计算机网络。

  第四代(1971年~日前)是大规模集成电路计算机。随着集成了上千甚至上万个电子元件的大规模集成电路和超大规模集成电路的出现,电子计算机发展进入了第四代。第四代计算机的基本元件是大规模集成电路,甚至超大规模集成电路,集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器,运算速度可达每秒几百万次,甚至上亿次基本运算。在软件上产生了结构化程序设计和面向对象程序设计的思想。另外,网络操作系统、数据库管理系统得到广泛应用。微处理器和微型计算机也在这一阶段诞生并获得飞速发展。

  微型计算机的发展主要表现在其核心部件——微处理器的发展上,每当一款新型的微处理器出现时,就会带动微机系统的部件的相应发展,如微机体系结构的进一步优化,存储器存取容量的不断增大、存取速度的不断提高,外围设备性能的不断改进以及新设备的不断出现等。

  根据微处理器的字长和功能,可将微型计算机的功能划分为以下几个阶段:

  第一阶段( 1971 ~ 1973 年)是 4 位和 8 位低档微处理器时代。通常称为第一代,其典型产品是 Intel4004 和 Intel8008 微处理器和分别由它们组成的 MCS-4 和 MCS-8 微机。基本特点是采用 PMOS 工艺,集成度低( £ 4000 个晶体管 / 片),系统结构和指令系统都比较简单,主要采用机器语言或简单的汇编语言,指令数目较少( 20 多条指令),基本指令周期为 20 ~ 50 μ s ,用于家电和简单的控制场合。

工艺,集成度提高约 4 倍,运算速度提高约 10~15 倍(基本指令执行时间 1 ~ 2 μ s ),指令系统比较完善,具有典型的计算机体系结构和中断、 DMA 等控制功能。软件方面除了汇编语言外,还有 BASIC 、 FORTRAN 等高级语言和相应的解释程序和编译程序,在后期还出现了操作系统,如 CM/P 就是当时流行的操作系统。

)都比第二代提高了一个数量级。指令系统更加丰富、完善,采用多级中断、多种寻址方式、段式存储机构、硬件乘除部件,并配置了软件系统。

PC/AT 。由于 IBM 公司在发展 PC 机时采用了技术开放的策略,使 PC 机风靡世界。

Instructions Per Second )。微机的功能已经达到甚至超过超级小型计算机,完全可以胜任多任务、多用户的作业。同期,其他一些微处理器生产厂商(如 AMD 、 TEXAS 等)也推出了 系列的芯片。

  第五阶段( 1993 年以后)是奔腾( Pentium )系列微处理器时代,通常称为第五代。典型产品是 Intel 公司的奔腾系列芯片及与之兼容的 AMD 的 K6 系列微处理器芯片。内部采用了超标量指令流水线结构,并具有相互独立的指令和数据高速缓存。随着 MMX ( Multi Media eXtended SSE 2 指令集。 2002 年 11 月, Intel 推出的 Pentium Ⅳ微处理器的时钟频率达到 3.06GHz ,而且微处理器还在不断地发展,性能也在不断提升。


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