计算机的发展历程

根据采用的电子器件的不同，通常把计算机的发展分为以下4代。

1．第一代计算机（1946——1958年）

第一代计算机所处的时代称为电子管时代。第一代计算机的特征是采用电子管作为主要逻辑元件，用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备，用阴极射线管或容量小的声汞延迟线作为主存储器，用磁带作为外存储器。数据表示的主要方式是定点方式，用机器语言或汇编语言编写程序。这个时期的计算机主要用于科学计算，以及军事和科学研究方面的工作。

其代表计算机有ENIAC、IBM 650（小型机）、IBM 709（大型机）等。

典型事件：①1946年，第一台电子数字积分计算机ENIAC在宾夕法尼亚大学诞生，如图1-1所示；②1950年，电子离散变量自动计算机EDVAC出现，实现了冯诺依曼的二进制和存储程序的思想。

图1-1　ENIAC计算机

2．第二代计算机（1959——1964年）

第二代计算机所处的时代称为晶体管时代。第二代计算机的特征是用晶体管代替了电子管，用磁芯体作为主存储器，用磁带、磁鼓和磁芯作为外存储器，引入了变址寄存器和浮点运算部件，利用I/O（Input/Output，输入/输出）处理器提高了输入/输出操作能力。在软件方面建立了子程序库和批处理管理程序，开始使用管理程序，后期使用了操作系统，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。计算机的应用扩展到了数据处理和自动控制等方面。

其代表计算机有IBM 7090、IBM 7094、CDC 7600等。

典型事件：①1954年，IBM公司制造了第一台晶体管数字计算机TRADIC，增加了浮点运算；②1958年，IBM 1401成为第二代计算机的代表。

3．第三代计算机（1965——1970年）

第三代计算机所处的时代称为集成电路时代。第三代计算机的特征是用小规模集成电路（Small Scale Integration，SSI）或中规模集成电路（Middle Scale Integration，MSI）来代替晶体管等分离元件，用半导体存储器代替磁芯存储器，用磁盘作为外存储器。其运用微程序设计技术简化处理机结构，提高其灵活性。在软件方面，其广泛引入多道程序、并行处理、虚拟存储系统和功能完备的操作系统，同时还提供了大量面向用户的应用软件。为了充分利用已有的软件资源，解决软件兼容性问题，人们发展了多种系列机。此时计算机和通信技术紧密结合起来，广泛地应用于科学计算、数据处理、事务管理、工业控制等各个领域。

其代表计算机有IBM 360系列、富士通F 230系列等。

典型事件：1964年，IBM S/360诞生，它开创了计算机兼容性的时代―有史以来第一次允许产品线中以及其他公司的各个产品型号协同运行，它是计算机史上最成功的机型之一，具有极强的通用性。

4．第四代计算机（1971年以后）

第四代计算机所处的时代称为大规模和超大规模集成电路时代。第四代计算机的特征是以大规模集成电路（Large Scale Integration，LSI）和超大规模集成电路（Very Large Scale Integration，VLSI）为计算机的主要功能部件，用16KB、64KB或集成度更高的半导体存储器部件作为主存储器，用大容量的软、硬磁盘作为外存储器，并引入了光盘。在系统结构方面，人们发展了并行处理技术、多机系统、分布式计算机系统和计算机网络等。在软件方面，人们发展了数据库系统、分布式操作系统、高效可靠的高级语言及软件工程标准化等，并逐渐形成软件产业部门。此外，人们还进行了模式识别和智能模拟以及计算机科学理论的研究。完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商业化的应用程序大量涌现。通信技术、计算机网络和多媒体技术的飞速发展，标志着计算机迈入了网络时代。

典型事件：北京时间2016年6月20日下午3点，在法兰克福世界超算大会（ISC）上，由中国国家并行计算机工程技术研究中心研制的超级计算机——“神威·太湖之光”登榜单之首，成为世界上首台运算速度超过十亿亿次的超级计算机，超越六次蝉联冠军的我国“天河二号”计算机，成为世界超算新霸主，如图1-2所示。

图1-2 “神威·太湖之光”超级计算机

其上榜原因，一是“神威·太湖之光”的浮点运算速度为每秒9.3亿亿次，不仅比第二名“天河二号”快出近两倍，其效率也提高3倍；二是与“天河二号”使用英特尔芯片不一样，“神威·太湖之光”使用的是拥有中国自主知识产权的芯片。

“神威·太湖之光”超级计算机由40个运算机柜和8个网络机柜组成。每个运算机柜比家用的双门冰箱略大，打开柜门，4块由32块运算插件组成的超节点分布其中。每个插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又含2块“申威26010”高性能处理器。一台机柜就有1 024块处理器，整台“神威·太湖之光”共有40 960块处理器。