电脑的发展史

news/2024/11/23 3:28:05/

1、什么是电脑。

            电脑的学名叫计算机(computer),由美籍-匈利亚人约翰·冯·诺伊曼发明,是现代一种用于高速计算的电子计算机器,可以进行数值计算,又可以进行逻辑计算,还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。涉及到社会的各个领域对人类的生活产生及其重要的影响,是20世纪最先进的科学发明之一。

2、电脑的发展过程。

 第一代电子计算机(1946~1958):

       阿塔纳索夫-贝瑞计算机(Atanasoff–Berry Computer,通常简称ABC计算机)在1937年设计,不可编程,仅仅设计用于求解线性方程组,并在1942年成功进行了测试。然而,这台计算机用纸卡片读写器实现的中间结果存储机制是不可靠的。而且,在发明者约翰·文森特·阿塔纳索夫因为二战任务而离开爱荷华州立大学之后,这台计算机的工作就没有继续进行下去[2]。ABC计算机开创了现代计算机的重要元素,包括二进制算术和电子开关[3]。但是因为缺乏通用性、可变性与存储程序的机制,将其与现代计算机区分开来。这台计算机在1990年被认定为IEEE里程碑之一。

阿塔纳索夫和克利福德·贝瑞的计算机工作直到1960年才被发现和广为人知,并且陷入了谁才是第一台计算机的冲突中。那时候,ENIAC普遍被认为是第一台现代意义上的计算机,但是在1973年,美国联邦地方法院注销了ENIAC的专利,并得出结论:ENIAC的发明者从阿塔纳索夫那里继承了电子数字计算机的主要构件思想。因此,ABC被认定为世界上第一台计算机。

 

特点: 操作指令是为特定任务而编制的,每种机器有各自不同的机器语言,功能受到限制,速度也慢。另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓储存数据。

第二代晶体管计算机(1956-1963):

          1958年,美国的IBM公司制成了第一台全部使用晶体管的计算机RCA501型。由于第二代计算机采用晶体管逻辑元件,及快速磁芯存储器,计算速度从每秒几千次提高到几十万次,主存储器的存贮量,从几千提高到10万以上。1959年,IBM公司又生产出全部晶体管化的电子计算机IBM7090。1958~1964,,晶体管电子计算机经历了大范围的发展过程。从印刷电路板到单元电路和随机存储器,从运算理论到程序设计语言,不断的革新使晶体管电子计算机日臻完善。

 特点: 晶体管代替了体积庞大电子管,使用磁芯存储器。体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。还有现代计算机的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等。在这一时期出现了更高级的COBOL和FORTRAN等编程语言,使计算机编程更容易。新的职业(程序员、分析员和计算机系统专家)和整个软件产业由此诞生。

第三代集成电路计算机 (1964-1971):

           1958年,美国德州仪器的工程师Jack Kilby发明了集成电路(IC),将三种电子元件结合到一片小小的硅片上。更多的元件集成到单一的半导体芯片上,计算机变得更小,功耗更低,速度更快。这一时期的发展还包括使用了操作系统,使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。1964年—1972年的计算机叫集成电路计算机。

         特点:是以中小规模集成电路,来构成计算机的主要功能部件。主存储器采用半导体存储器。运算速度可达每秒几十万次至几百万次基本运算。在软件方面,操作系统日趋完善。

 

第四代大规模集成电路计算机 (1971-至今):

            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。

大规模集成电路 (LSI) 可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了20世纪80 年代,超大规模集成电路 (VLSI) 在芯片上容纳了几十万个元件,后来的甚大规模集成电路(ULSI) 上将数量扩充到百万级。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元件使得计算机的体积和价格不断下降,而功能和可靠性不断增强。

特点:采用大面积集成电路(每个电路片有l,000个门以上),毫微秒操作速度及10亿位存贮容量。硬设备和软设备融合时代。

 

         

第五代 智能计算机:

         第五代计算机是把信息采集、存储、处理、通信同人工智能结合在一起的智能计算机系统。它能进行数值计算或处理一般的信息,主要能面向知识处理,具有形式化推理、联想、学习和解释的能力,能够帮助人们进行判断、决策、开拓未知领域和获得新的知识。人-机之间可以直接通过自然语言(声音、文字)或图形图象交换信息。第五代计算机又称新一代计算机。

        特点:模拟人类视神经控制系扰。称为“视感控器”或“空间电路计算机”。

 

第六代生物计算机:

            第六代计算机,又称为生物计算机,其主要原材料是借助生物工程技术(特别是蛋白质工程)生产的蛋白质分子,以它作为生物集成电路――生物芯片。在生物芯片中,信息以波的形式传递。当波沿着蛋白质分子链传播时,会引起蛋白质分子链子单键、双键结构顺序的改变。它的功能模仿人的大脑判断能力和适应能力,并具有可并行处理多种数据功能的神经网络计算机。与以逻辑处理为主的第五代计算机不同,它本身可以判断对象的性质与状态,并能采取相应的行动,而且它可同时并行处理实时变化的大量数据,并引出结论。以往的信息处理系统只能处理条理清晰、经络分明的数据。而人的大脑活动具有能处理零碎、含糊不清信息的灵活性,第六代电子计算机将类似人脑的智慧和灵活性。

特点:与普通计算机不同的是,由于生物芯片的原材料是蛋白质分子,所以,生物计算机芯片既有自我修复的功能,又可直接与生物活体结合。同时,生物芯片具有发热少、功能低、电路间无信号干扰等优点。

                   六代 实现原理:第六代电脑核心是十进制,它和二进制区分十分明显就是能识别自然语言的0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,的十进制;计算方式可兼容二进制的方式,中国的珠算等多种算法。二进制电脑用的是狭义控制论;二十进制则用的是“广义控制原理”;

                芯片陈列与二进制刚好正负极端,不超过一万个晶体管的计算范围就超过二进制几百万个的晶体管,无需寄存器,它使用“分差乘法”的技术可实现小数无数位限制,也就没有浮点计算的概念了。

 

 

 

注:从第一代到第四代,计算机的体系结构都是相同的,都是由控制器、存储器、运算器、输入输出设备组成,称冯·诺依曼体系结构。

           

 

            


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