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计算机发展概述 计算机发展概述 计算机发展史计算机的发展方向计算机的分类计算机的特点计算机的应用领域 1 1 计算机发展史 计算作为人类社会生活 生产中总结发展起来的一门知识 已经历了漫长的发展阶段 1 1 计算机发展史 1946年2月14日世界上第一台数字电子计算机ENIAC TheElectronicNumericalIntegratorandComputer 电子数值积分计算机 在美国宾夕法尼亚大学研制成功 被公认为第一台使用电子线路来执行算术 逻辑运算和信息存储的真正工作的计算机器 奠定了电子计算机的发展基础 开辟了计算机科学技术的新纪元 2020 3 28 世界上第一台计算机的产生 2020 3 28 埃尼阿克ENIAC 是美国奥伯丁武器试验场为满足计算弹道需要而研制 主要发明人是电气工程师普雷斯波埃克特和物理学家约翰莫奇勒博士采用电子管作为计算机的基本元件 每秒可进行5000次加减运算 使用了18000只电子管 10000只电容 7000只电阻 体积3000立方英尺 占地170平方米 重量30吨 耗电140 150千瓦 机器被安装在一排2 75米高的金属柜里 是一个名副其实的 庞然大物 2020 3 28 世界上第一台数字电子计算机ENIAC 2020 3 28 计算机之父 冯 诺依曼 1946年6月美籍匈牙利数学家冯 诺依曼等提出关于电子计算装置逻辑结构设计的研究报告 电子计算机应该是 计算机中所有信息用二进制表示 采用存储程序方式工作 其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 至今绝大部分的计算机还是采用存储程序式计算机的组织结构思想及实现方法 2020 3 28 第四代计算机 大 超大规模集成电路时代 第三代计算机 中小规模集成电路时代 第二代计算机 晶体管时代 第一代计算机 电子管时代 计算机发展简史 1 2 3 4 根据电子元件来划分 2020 3 28 第一代计算机 1946年 1957年 逻辑器件使用电子管用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备用磁鼓或磁带作为外存储器要计算一个新的题目 就得将线路另外重新搭接一次 把成千上万的线重新焊一下 在1949出现了可以存储程序的计算机 这些计算机使用机器语言编程 可存储信息和自动处理信息 人类存储和处理信息的方法开始发生革命性的变化 第一代计算机 电子管时代 2020 3 28 第二代计算机 1958年 1964年 使用晶体管代替了电子管 内存储器采用了磁芯体 引入了变址寄存器和浮点运算硬件 利用I O处理机提高了输入输出能力 在软件方面配置了子程序库和批处理管理程序 并且推出了Fortran COBOL ALGOL等高级程序设计语言及相应的编译程序 第二代计算机 晶体管时代 2020 3 28 12 第三代计算机 1965年 1971年 用小规模或中规模集成电路 用半导体存储器代替磁芯存储器 使用微程序设计技术简化处理机的结构 在软件方面则广泛地引入多道程序 并行处理 虚拟存储系统和功能完备的操作系统 同时还提供了大量的面向用户的应用程序 三代机的典型机型是IBM360系列 第三代计算机 中小规模集成电路时代 2020 3 28 13 第四代计算机 1972年 现在 使用了大规模集成电路和超大规模集成电路 完善的系统软件 丰富的系统开发工具和商品化的应用程序的大量涌现 以及通信技术和计算机网络的飞速发展 使得计算机进入了一个大发展的阶段 第四代计算机 大 超大规模集成电路时代 电子管 晶体管 中小规模集成电路 大规模集成电路 1 2计算机的发展方向 当前计算机正朝着巨型化 微型化 网络化和智能化的方能够向发展 一 巨型化巨型化是指研制速度更快的 存储量更大的和功能强大的巨型计算机 运算能力一般在每秒一百亿以上 内容容量在几百兆字节以上 主要应用于天文 气象 地质和核技术 航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域 巨型计算机的技术水平是衡量一个国家技术和工业发展水平的重要标志 1 2计算机的发展方向 二 微型化微型化是指利用微电子技术和超大规模集成电路技术 把计算机的体积进一步缩小 价格进一步降低 计算机的微型化以成为计算机发展的重要方向 各种笔记本电脑和PDA的大量面世 既是计算微化的一个标志 三 网络化网络技术可以更好的管理网上的资源 它把整个互联网虚一台空前强大的一体化系统 犹如一台巨型机 在这个动态变化的网络环境中 实现计算资源 存储资源 数据资源 信息资源 知识资源 专家资源的全面共享 从而让用户享受可灵活控制的 智能的 协作式的信息服务 并获得前所未有的使用方便性 1 2计算机的发展方向 四 智化化计算机智能化是指计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力 智能化的研究包括模拟识别 物形分析 自然语言的生成和理解 博弈 定理自动证明 自动程序设计 专家系统 学习系统和智能机器人等 目前以研制出多种具有人的部分智能的机器人 可以代替在一些危险的工作岗位上工作 运算速度为每秒约是亿次的 深蓝 计算机在1997年战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫 有人预测 智能化的家庭机器人是继PC机之后下一个家庭普及的信息化产品 1 2计算机的发展方向 展望未来 计算机的发展必然要经历很多新的突破 从目前的发展趋势来看 未来的计算机将是微电子技术 光学技术 超导技术和电子仿生技术相互结合的产物 第一台超高速全光数字计算机 以由欧盟的英国 法国 德国 意大利和比利时等过的70多名科学家和工程师合作研制成功 光子运算机的速度比电子计算机的速度快1000倍 在不久的将来 超导计算机 神经网络计算机等全新的计算机也会诞生 届时计算机将发展到一个个更高 更先进的水平 1 3计算机的分类 根据计算机信息表示形式和处理方式的不同 可将计算机分为以下两大类 1 数字计算机 是通过电信号的有无来表示数 并利用算术和逻辑运算法则进行计算的 它具有运算速度快 精度高 灵活性大和便于存储等优点 因此适合于科学计算 信息处理 实时控制和人工智能等应用 我们通常所用的计算机 一般都是指的数字计算机 2 模拟计算机 是通过电压的大小来表示数 即通过电的物理变化过程来进行数值计算的 其优点是速度快 适合于解高阶的微分方程 在模拟计算和控制系统中应用较多 但通用性不强 信息不易存储 且计算机的精度受到了设备的限制 因此 不如数字计算机的应用普遍 1 3计算机的分类 按照计算机的用途可将其划分为专用计算机和通用计算机 1 专用计算机 具有单纯 使用面窄甚至专机专用的特点 它是为了解决一些专门的问题而设计制造的 因此 它可以增强某些特定的功能 而忽略一些次要功能 使得专用计算机能够达到高速度 高效率地解决某些特定的问题 一般地 模拟计算机通常都是专用计算机 在军事控制系统中 广泛地使用了专用计算机 2 通用计算机 具有功能多 配置全 用途广 通用性强等特点 我们通常所说的以及本书所介绍的就是指通用计算机 1 3计算机的分类 在通用计算机中 人们又按照计算机的规模和处理能力 性能 将计算机分为巨型机 大型机 小型机 工作站 微型机等几类 分类的标准只是粗略划分 只能就某一时期而言 下面仅举几例 1 巨型机 研制巨型机是现代科学技术 尤其是国防尖端技术发展的需要 巨型机的运算速度可达每秒几百亿次运算 这种巨型机一秒内所做的计算量相当于一个人用袖珍计算器工作31709年 这种计算机使研究人员可以研究以前无法研究的问题 例如研究更先进的国防尖端技术 估算100年以后的天气 更详尽地分析地震数据以及帮助科学家计算毒素对人体的作用等 1 3计算机的分类 2 大型机其特点表现在通用性强 具有很强的综合处理能力 性能覆盖面广等 主要应用在公司 银行 政府部门