计算机的发展历史

5.1.1　计算机的发展历史

世界上第一台计算机是1946年2月15日由美国宾夕法尼亚大学研制的，该机命名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator），意思是“电子数字积分计算机”（如图5-1所示）。最初用于美国军方的导弹弹道计算，其每秒钟能完成5000次加法运算。ENIAC计算机的问世，在人类文明史上具有划时代的意义，从此开辟了人类使用电子计算机的新纪元。

图5-1　世界上第一台计算机

从第一台电子计算机研制成功到现今的短短50多年的时间，计算机技术以前所未有的速度迅猛发展着，历经了五个阶段。

对于早期的大型机来说，通常根据计算机所采用的主要电子元件划分为四代——电子管、晶体管、集成电路和大规模、超大规模集成电路电脑。

1.第一代——电子管计算机（1946～1957年）

第一代计算机是电子管计算机（如图5-2所示）。这个时期的电脑主要采用电子管作为逻辑元件，并已经有了采用汞延迟、磁鼓、磁芯的内存储器，以及采用穿孔纸带、卡片和磁带作为外存储器。此时的电脑软件主要采用机器语言、汇编语言，并以科学计算为主，其特点如下：

●采用电子管作为基本逻辑部件，体积大，耗电量大，寿命短，可靠性大，成本高。

●采用汞延迟线、磁鼓、磁芯作为存储部件，容量很小，后来外存储器使用了磁带存储信息，扩充了容量。

●输入输出装置落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易错位，使用十分不便。

●没有系统软件，只能用机器语言和汇编语言编程，并以科学计算为主。

图5-2　第一代电子管计算机

2.第二代——晶体管计算机（1958～1964年）

经历了十余年的发展，电子管计算机已经过时了，这时的计算机逐渐由晶体管取代电子管作为主要的逻辑元件，即晶体管计算机。内存储器采用了磁芯器，外存储器采用了先进的磁盘。并提出了操作系统的概念，出现了汇编语言，并产生了一些高级语言。这个时期的计算机其特点如下：

●采用了晶体管作为基本逻辑部件（如图5-3所示），体积变小、重量减轻、能耗也降低了，计算机的可靠性和运算速度均得到提高。

图5-3　晶体管

●开始有了系统软件，提出了操作系统概念，出现了一些高级语言。

3.第三代——集成电路计算机（1965～1969年）

计算机的第三代，在计算机的装置方面和利用方面均有高度的发展。第三代计算机的逻辑元件采用集成电路。这种器件把几十个或几百个分立的电子元件集中做在一块几平方毫米的硅片上，计算机的内存储器也采用了半导体，逐步取代了原来的磁芯存储器。这个时期的电脑其特点如下：

●采用集成电路作为计算机的逻辑部件，从而使计算机的体积和耗电量大大减小，运算速度却大大提高。

●采用半导体存储器，使得存储器的容量有了大幅度的提高，增加了系统的处理能力。

●系统出现了分时操作和会话式编程语言，采用结构化程序设计方法，为研制复杂的软件提供了技术上的保证。

4.第四代——大规模、超大规模集成电路计算机（1971～现在）

制造微型电子计算器的构想，是1969年8月由一位年轻的设计人员提出来的。他设想，在中规模逻辑集成电路的基础上，研制一种标准化的大规模集成电路，这样就能把计算机的体积再次缩小，成微型机。第四代计算机采用大规模的集成电路作为逻辑元件，这种器件可以容纳相当于2000个晶体管的电子元件。同时计算机的内部结构也有很大的改进，采取了“模块化”的设计思想，即按执行的功能分成比较小的处理部件，更加便于维护。其特点如下：

●基本逻辑部件采用了大规模、超大规模集成电路，使计算机体积、重量、成本均大幅度降低。

●内存储器使用半导体存储器，其集成度越来越高，容量越来越大。而外存储器则广泛使用软、硬磁盘，以及后来引进的光盘。

5.微型计算机的发展

微型电脑（Microcomputer）简称微机，是对大型主机进行的第二次体积改革。一台微型计算机通常由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。其中运算器和控制器被集成在一个芯片上，这样的芯片称为微处理器。微型计算机的核心部件是微处理器，它是微型计算机中技术含量最高，对性能影响最大的部件，它的性能决定着微型计算机的性能，因而微型计算机的发展与微处理器的发展紧密相关。通常人们以微处理器（CPU芯片）为标志来划分微型计算机，如286机、386机、486机、Pentium、Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ 以及P4机等。

微机具有体积小、重量轻、耗能少、可靠性高、对使用环境要求低、价格低廉、易于成批生产等特点。所以，微机一出现，就显示出它强大的生命力。