‘壹’ 计算机的发展史是什么样的
一、计算机发展史简介 人类所使用的计算工具是随着生产的发展和社会的进步,从简单到复杂、从低级到高级的发展过程,计算工具相继出现了如算盘、计算尺、手摇机械计算机、电动机械计算机等。 1946年,世界上第一台电子数字计算机(ENIAC)在美国诞生。这台计算机共用了18000多个电于管组成,占地170m2,总重量为30t,耗电140kw,运算速度达到每秒能进行5000次加法、 300次乘法。 电子计算机在短短的50多年里经过了电子管、晶体管、集成电路(IC)和超大规模集成电路(VLSI)四个阶段的发展,使计算机的体积越来越小,功能越来越强,价格越来越低,应用越来越广泛,目前正朝智能化(第五代)计算机方向发展。 1.第一代电子计算机 第一代电于计算机是从1946年至1958年。它们体积较大,运算速度较低,存储容量不大,而且价格昂贵。使用也不方便,为了解决一个问题,所编制的程序的复杂程度难以表述。这一代计算机主要用于科学计算,只在重要部门或科学研究部门使用。 2.第二代电子计算机 第二代计算机是从1958年到1965年,它们全部采用晶体管作为电子器件,其运算速度比第一代计算机的速度提高了近百倍,体积为原来的几十分之一。在软件方面开始使用计算机算法语言。这一代计算机不仅用于科学计算,还用于数据处理和事务处理及工业控制。 3.第三代电子计算机 第三代计算机是从1965年到1970年。这一时期的主要特征是以中、小规模集成电路为电子器件,并且出现操作系统,使计算机的功能越来越强,应用范围越来越广。它们不仅用于科学计算,还用于文字处理、企业管理、自动控制等领域,出现了计算机技术与通信技术相结合的信息管理系统,可用于生产管理、交通管理、情报检索等领域。 4.第四代电子计算机 第四代计算机是指从1970年以后采用大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)为主要电子器件制成的计算机。例如80386微处理器,在面积约为10mm X l0mm的单个芯片上,可以集成大约32万个晶体管。 第四代计算机的另一个重要分支是以大规模、超大规模集成电路为基础发展起来的微处理器和微型计算机。 微型计算机大致经历了四个阶段: 第一阶段是1971~1973年,微处理器有4004、4040、8008。 1971年Intel公司研制出MCS4微型计算机(CPU为4040,四位机)。后来又推出以8008为核心的MCS-8型。 第二阶段是1973~1977年,微型计算机的发展和改进阶段。微处理器有8080、8085、M6800、Z80。初期产品有Intel公司的MCS一80型(CPU为8080,八位机)。后期有TRS-80型(CPU为Z80)和APPLE-II型(CPU为6502),在八十年代初期曾一度风靡世界。 第三阶段是1978~1983年,十六位微型计算机的发展阶段,微处理器有8086、808880186、80286、M68000、Z8000。微型计算机代表产品是IBM-PC(CPU为8086)。本阶段的顶峰产品是APPLE公司的Macintosh(1984年)和IBM公司的PC/AT286(1986年)微型计算机。 第四阶段便是从1983年开始为32位微型计算机的发展阶段。微处理器相继推出80386、80486。386、486微型计算机是初期产品。 1993年, Intel公司推出了Pentium或称P5(中文译名为“奔腾”)的微处理器,它具有64位的内部数据通道。现在Pentium III(也有人称P7)微处理器己成为了主流产品,预计Pentium IV 将在2000年10月推出。 由此可见,微型计算机的性能主要取决于它的核心器件——微处理器(CPU)的性能。 5.第五代计算机 第五代计算机将把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合一起具有形式推理、联想、学习和解释能力。它的系统结构将突破传统的冯·诺依曼机器的概念,实现高度的并行处理。 二、计算机的特点 计算机的基本特点如下: 1、记忆能力强 在计算机中有容量很大的存储装置,它不仅可以长久性地存储大量的文字、图形、图像、声音等信息资料,还可以存储指挥计算机工作的程序。 2、计算精度高与逻辑判断准确 它具有人类无能为力的高精度控制或高速操作任务。也具有可靠的判断能力,以实现计算机工作的自动化,从而保证计算机控制的判断可靠、反应迅速、控制灵敏。 3、高速的处理能力 它具有神奇的运算速度,其速度以达到每秒几十亿次乃至上百亿次。例如,为了将圆周率兀的近似值计算到707位,一位数学家曾为此花十几年的时间,而如果用现代的计算机来计算,可能瞬间就能完成,同时可达到小数点后200万位。 4、能自动完成各种操作 计算机是由内部控制和操作的,只要将事先编制好的应用程序输入计算机,计算机就能自动按照程序规定的步骤完成预定的处理任务。 1.3 计算机应用领域和发展方向 一、计算机应用领域 目前,计算机的应用可概括为以下几个方面。 1.科学计算(或称为数值计算) 早期的计算机主要用于科学计算。目前,科学计算仍然是计算机应用的一个重要领域。如高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术等。由于计算机具有高运算速度和精度以及逻辑判断能力,因此出现了计算力学、计算物理、计算化学、生物控制论等新的学科。 2.过程检测与控制 利用计算机对工业生产过程中的某些信号自动进行检测,并把检测到的数据存入计算机,再根据需要对这些数据进行处理,这样的系统称为计算机检测系统。特别是仪器仪表引进计算机技术后所构成的智能化仪器仪表,将工业自动化推向了一个更高的水平。 3.信息管理(数据处理) 信息管理是目前计算机应用最广泛的一个领域。利用计算机来加工、管理与操作任何形式的数据资料,如企业管理、物资管理、报表统计、帐目计算、信息情报检索等。近年来,国内许多机构纷纷建设自己的管理信息系统(MIS);生产企业也开始采用制造资源规划软件(MRP),商业流通领域则逐步使用电子信息交换系统(EDI),即所谓无纸贸易。 4.计算机辅助系统 1)计算机辅助设计(CAD)是指利用计算机来帮助设计人员进行工程设计,以提高设计工作的自动化程度,节省人力和物力。目前,此技术已经在电路、机械、土木建筑、服装等设计中得到了广泛的应用。 2)计算机辅助制造(CAM)是指利用计算机进行生产设备的管理、控制与操作,从而提高产品质量、降低生产成本。缩短生产周期,并且还大大改善了制造人员的工作条件。 3)计算机辅助测试(CAT)是指利用计算机进行复杂而大量的测试工作。 4)计算机辅助教学(CAI)指利用计算机帮助教师讲授和帮助学生学习的自动化系统,使学生能够轻松自如地从中学到所需要的知识。 二、计算机的发展方向 未来的计算机将以超大规模集成电路为基础,向巨型化、微型化、网络化与智能化的方向发展。 1.巨型化 巨型化是指计算机的运算速度更高、存储容量更大、功能更强。目前正在研制的巨型计算机其运算速度可达每秒百亿次。 2.微型化 微型计算机已进入仪器、仪表、家用电器等小型仪器设备中,同时也作为工业控制过程的心脏,使仪器设备实现“智能化”。随着微电子技术的进一步发展,笔记本型、掌上型等微型计算机必将以更优的性能价格比受到人们的欢迎。 3.网络化 随着计算机应用的深入,特别是家用计算机越来越普及,一方面希望众多用户能共享信息资源,另一方面也希望各计算机之间能互相传递信息进行通信。 计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。计算机网络己在现代企业的管理中发挥着越来越重要的作用,如银行系统、商业系统、交通运输系统等。 4.智能化 计算机人工智能的研究是建立在现代科学基础之上。智能化是计算机发展的一个重要方向,新一代计算机,将可以模拟人的感觉行为和思维过程的机理,进行“看”、“听”、“说”、“想”、“做”,具有逻辑推理、学习与证明的能力。
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‘贰’ 早期时候的电子计算机是怎样的
在人们致力于发展电子计算机的同时,电子技术也在迅速地发展。1904年,英国工程师约翰·安布罗斯·弗莱明研制成功了二极管。为了进一步增加阴极电子发射能力,1906年,美国的德福雷斯特在二极管的两个电极加了一栅状的金属网,做成了第一只电子三极管。它比继电器开关速度快1万倍。1919年,爱克尔斯和约尔丹把一对三极管连接起来,制成了一个电子管触发器,出现了脉冲电路技术,使电子技术的发展和应用更加迅速而广泛。到20世纪40年代初,设计和制造电子计算机的主要技术条件已经成熟。
军事上的迫切需要是加速计算机研制的巨大推动力。1942年,美国宾夕法尼亚大学莫尔学院电子系与美国陆军设在附近的阿贝丁弹道研究试验室合作,负责为陆军计算火力表。这项任务紧迫而又困难,每张表都要计算几百条弹道,而一个熟练的计算员用台式计算机计算一条飞行时间为60秒的弹道要花20小时,用大型的微分分析仪也需要15分钟。这与当时的战争需要极不相称。从战争一开始,阿贝了试验室就不断地对微分分析仪作技术上的改造以满足战争的紧迫需要。要解决这一严峻问题,就必须研制新的高速计算工具。
当莫奇利提出了一份题为《高速电子计算装置》的报告后,立即受到了协作组军方代表戈德斯泰因的高度重视,并在1943年4月9日的方案讨论会上取得了陆军的支持。当时估计,大约需要17万个电子管,7万个电阻,1万个电容,经费15万美元,这确实是一项巨大的风险计划。这台被命名为“电子数值积分计算机”,简称ENIAC的第一台高速计算机,于1943年6月开始试制。
承担研制工作的莫尔小组包括戈德斯泰因、莫奇利及24岁的工程师艾克特等人。整个研制过程曲折而又艰辛,但他们齐心协力,克服了重重困难。1945年底,这台标志人类计算工具历史性变革的巨型机宣告竣工。该机共用了18000多个电子管,重达30多吨,运算速度为每秒5000次,用它进行弹道计算,速度比人工计算提高了数千倍。电子计算机的初露头角就显示了巨大的威力。
埃妮娅卡的计算机历史上开创了一个新的纪元。它采用电子线路来执行算术运算、逻辑运算和存贮信息,为高速计算机的研制展示了一个广阔的天地,使电子计算机真正进入了现代发展的新时期。自此,人们倾注了巨大的热情来研究和发展这一崭新的计算工具。
埃妮娅卡的诞生也存在许多缺点。首先,它是个庞然大物,重30多吨,占地面积167平方米,耗电高达150千瓦。其次,它的存贮容量很小,由于计算结果无处可存。只能穿在卡片上再次输入,这就使得电子计算机的快速特点无法发挥(输入卡片是机械操作)。第三,埃妮娅卡也没有真正的控制器(它的程序是外插型的),每算一题,须事先把大量的运算部件像积木一样重新插接,组成新的解题布局,这样,为了进行几分钟的数学计算,准备工作要几小时甚至一两天的时间,这种情况犹如慢牛配快马,极不适应。
从历史上看,计算机作为科学计算用的机器而诞生的,当时软件很简单,用户又是专家,因而如何降低造价便成了主要矛盾,早期的计算机设计人员便以降低造价为宗旨,追求计算机硬件设计的简洁性,而把大量的功能扩展工作留给了软件,几十年过去了,计算机的硬件结构几乎未变,但是软件却由几百条指令发展到几万条、几十万条指令,使得软件设计、检查、维护、修改都十分困难,成为计算机设计的主要矛盾。
50年代后期,随着晶体管制造工艺逐步成熟及其实用化和大批量的生产,为计算机过渡到第二代准备了条件。同时,美籍华人王安提出了利用磁性材料进行存贮的原理,麻省理工学院的德福雷斯特提出了用圆环小磁芯存贮数据的观点,并于1956年制成了磁芯存贮器。这样,第二代计算机的制造指日可待。
最初的第二代计算机采用的是分立的晶体管器件,由于成本价格等因素,当时制成的只是供军用的小型机。1958年以后,美国才开始生产第一批非军用的通用晶体管计算机。
1958年4月,IBM公司经过认真细致的反复比较,最终决定生产晶体管计算机,以取代电子管计算机。同年11月,美国费尔克公司生产的大型通用晶体管计算机,其性能远远超过了以往的电子计算机。此后,原联邦德国、法国、意大利、前苏联,也都先后开始批量生产晶体管计算机。这样,计算机开始大踏步进入了第二代。
随着集成电路的问世,计算机的研究也进入了新的发展时期。1961年,得克萨斯仪器公司与美国空军共同研制成功第一批试验性的装载在飞机或导弹上的集成电路计算机。1962年,美国出现了许多集成电路机载火箭用计算机。1964年4月7日,IBM公司宣布研制成功360系列计算机,该系统机成为第三代计算机的代表。随后,原联邦德国、英国、前苏联、日本等相继研制了自己的计算机。我国从1971年起开始生产集成电路计算机。
第三代计算机的发展重点是小型机。集成电路的应用,使计算机体积减小,功能增强,体积、重量和功能之间的矛盾得以缓解。第三代计算机的重要标志是集成电路。集成电路使计算机的可靠性、体积、速度、功能、成本等方面有了大幅度的改善。第三代计算机的运算速度和内存容量比第二代计算机提高了一个多数量级,价格性能比大幅度下降,通用性提高,软件支持成倍增加,有力地推动了计算机的普及。
‘叁’ 世界上第一台计算机叫什么
世界上第一台通用计算机“ENIAC”于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学诞生。发明人是美国人莫克利(JohnW.Mauchly)和艾克特(J.PresperEckert)。
美国国防部用它来进行弹道计算。它是一个庞然大物,用了18000个电子管,占地150平方米,重达30吨,耗电功率约150千瓦,每秒钟可进行5000次运算,这在现在看来微不足道,但在当时却是破天荒的。
ENIAC以电子管作为元器件,所以又被称为电子管计算机,是计算机的第一代。电子管计算机由于使用的电子管体积很大,耗电量大,易发热,因而工作的时间不能太长。
(3)早期经典计算机是什么扩展阅读:
计算机的主要特点:
运算速度快:计算机内部电路组成,可以高速准确地完成各种算术运算。当今计算机系统的运算速度已达到每秒万亿次,微机也可达每秒亿次以上,使大量复杂的科学计算问题得以解决。
例如:卫星轨道的计算、大型水坝的计算、24小时天气算需要几年甚至几十年,而在现代社会里,用计算机只需几分钟就可完成。
计算精确度高:科学技术的发展特别是尖端科学技术的发展,需要高度精确的计算。计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标,是与计算机的精确计算分不开的。一般计算机可以有十几位甚至几十位(二进制)有效数字,计算精度可由千分之几到百万分之几,是任何计算工具所望尘莫及的。
逻辑运算能力强:计算机不仅能进行精确计算,还具有逻辑运算功能,能对信息进行比较和判断。计算机能把参加运算的数据、程序以及中间结果和最后结果保存起来,并能根据判断的结果自动执行下一条指令以供用户随时调用。
存储容量大:计算机内部的存储器具有记忆特性,可以存储大量的信息,这些信息,不仅包括各类数据信息,还包括加工这些数据的程序。
自动化程度高:由于计算机具有存储记忆能力和逻辑判断能力,所以人们可以将预先编好的程序组纳入计算机内存,在程序控制下,计算机可以连续、自动地工作,不需要人的干预。
性价比高:几乎每家每户都会有电脑,越来越普遍化、大众化,21世纪电脑必将成为每家每户不可缺少的电器之一。计算机发展很迅速,有台式的还有笔记本。
‘肆’ 最早的计算机是用来做什么的
是用于军事上枪炮的弹道计算和火力表的测试。
ENIAC埃尼阿克
世界上的第一台计算机。
第一台计算机的诞生 第二次世界大战期间,美国军方为了解决计算大量军用数据的难题,成立了由宾夕法尼亚大学莫奇利和埃克特领导的研究小组,开始研制世界上第一台电子计算机。
经过三年紧张的工作,第一台电子计算机终于在1946年2 月14日问世了。它由17468个电子管、6万个电阻器、1万个电容器和6千个开关组成,重达30吨,占地160平方米,耗电174千 瓦,耗资45万美元。这台计算机每秒只能运行5千次加法运算,仅相当于一个电子数字积分计算机(ENIAC即"埃尼阿克")。
第一台计算机诞生至今已过去50多年了,在这期间,计算机以惊人的速度发展着,首先是晶体管取代了电子管,继而是微电子技术的发展,使得计算机处理器和存贮器上的元件越做越小,数量越来越多,计算机的运算速度和存贮容量迅速增加。1994年12月,美国Intel公司宣布研制成功世界上最快的超级计算机,它每秒可进行3280亿次加法运算(是第一台电子计算机的6600万倍)。如果让人完成它一秒钟进行的运算量的话,需要一个人昼夜不停地计算一万多年。
‘伍’ 电脑进化史
电脑从产生到现在,一共经历了四代:
第一代电脑(1946-1958年第一代电脑的主要特点是采用电子管作为逻辑元件,因此,通常人们又称第一代电脑为电子管电脑。
第二代电脑(1959-1964年第二代电脑的硬件部分采用了晶体管作为逻辑元件,体积减小,但功能增强,这一代电脑又被人们称为晶体管电脑。
第三代电脑(1965-1970年第三代电脑的硬件部分使用中、小规模集成电路代替了分立元件晶体管,因此又被称为中、小规模集成电路电脑。
第四代电脑(1971年至今第四代电脑的硬件部分采用了大规模和超大规模的集成电路作为逻辑元件,采用半导体存储器作为主存储器,辅助存储器采用大容量的软、硬磁盘,并开始引入光盘。
(5)早期经典计算机是什么扩展阅读:
随着物理元、器件的变化,不仅计算机主机经历了更新换代,它的外部设备也在不断地变革。比如外存储器,由最初的阴极射线显示管发展到磁芯、磁鼓,以后又发展为通用的磁盘,现又出现了体积更小、容量更大、速度更快的只读光盘(CD—ROM)。
从2008年起,云计算(Cloud Computing)概念逐渐流行起来,它正在成为一个通俗和大众化(Popular)的词语。云计算被视为“革命性的计算模型”,因为它使得超级计算能力通过互联网自由流通成为了可能。
‘陆’ 最早期的计算机算法是怎样计算的
早期的计算机要追溯到19世纪的法国。1801年法国发明家发明了雅卡尔织布机,使用穿孔卡片向织布机发出指令,编制具有图案的织布。这时,穿孔卡片就可以看做是程序,制作穿孔卡片可以看做是编程。织布机纺织出带有图案的布料,就是输出的结果。
1836年,英国数学家利用雅卡尔织布机工作原理制造了一台计算机,用于计算数学公式。
1889年,美国统计学家霍尔曼利用雅卡尔织布机工作原理,开发穿孔卡片制表系统用于美国人口普查,但只能用于做加法的数据汇总。
在20世纪40年代开始,穿孔制表机不断发展,能力变强,增加了减法、乘法、除法。但是需要使用一个满是插孔的控制面板。每做一个程序运算,需要使用一个新的穿孔卡片和变换新的插线位置。这时的计算机数据和指令通过穿孔卡片机输入,用电传打字机实现输出。
后面随着电子元件的发展和成本降低,计算机越发进步。
不过穿孔卡片机输入数据和获取计算机输出结果的方法一直沿用到20世纪70年代。
‘柒’ 未来计算机主要有哪几种,它与目前计算机主要区别是什么
未来计算机主要有以下三种:
1.光子计算机:
光子计算机是由光导纤维与各种光学元件制成的计算机。它不像普通电脑靠电子在线路中的流动来处理信息,而是靠一小束低功率激光进入由反射镜和透镜组成的光回路来进行“思维”的,但同样具有存储、运算和控制等功能。
2 量子计算机:
量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。
3. 纳米计算机:
世界上最强大的“计算机”应当是人类大脑,日前。科学家设计一种仅由十几个微型纳米级分子构成的微型电脑模仿大脑是如何工作的。
区别只有体现在:采用的技术、主要元件、运算速度、体积大小、能源消耗。
‘捌’ 世界上最早的计算机是什么
埃尼阿克计算机:1946年2月,在美国诞生。提出程序存储的是美国的数学家 冯诺依曼, 在美国陆军部的资助