计算机基础知识:第一章计算机的基本概念3

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　　1．3计算机的发展
5 i: b$ \# T. p0 ^6 E! P　　电子计算机的发展，像任何新生事物一样，也经历了一个不断完善的过程。1938年J．阿诺索夫首先制成了电子计算机的运算部件。1943年，英国外交部通讯处制成了“巨人”计算机专门用于密码分析。1946年2月美国宾夕法尼亚大学制成的ENIAC最初也专门用于火炮弹道计算，后经多次改进才成为能进行各种科学计算的通用计算机，这就是人们常常提到的世界上第一台电子计算机。但是，这种计算机的程序仍然是外加式的，存储容量也太小，尚未完全具备现代计算机的主要特征。在计算机发展上再一次重大突破是由数学家冯·诺依曼领导的设计小组完成的。他们提出的存储程序原理，即程序由指令组成，并和数据一起放在存储器中，机器一经开动，就能按照程序指令的逻辑顺序．把指令从存储器中读出来，逐条执行，自动完成由程序所描述的处理工作，这是计算机发展史上的一个里程碑，也是计算机与—切其它计算工具的根本区别。真正实现内存储程序式原理的第一台计算机EDSAC于1949年5月在英国制成。
　　根据计算机所采用的物理器件，一般把电子计算机的发展分成几个时期，也称为几代，分别代表了时间顺序发展过程。
3 Q- t) o7 K5 z# S) c　　第一代计算机是采用电子管作为逻辑元件，用阴极射线管或汞延迟线作主存储器，外存主要使用纸带、卡片等，程序设计主要使用机器指令或符号指令，应用领域主要是科学计算。
# B  \8 R- A2 @7 u, K* `  d　　第二代计算机用晶体管代替了电子管，主存储器均采用磁芯存储器，磁鼓和磁盘开始用作主要的外存储器，程序设计使用了更接近于人类自然语言的高级程序设计语言，计算机的应用领域也从科学计算扩展到了事务处理、工程设计等多个方面。
7 I) i2 ^% w6 H% }. p* {% _　　第三代计算机采用中小规模的集成电路块代替了晶体管等分立元件，半导体存储器逐步取代了磁芯存储器的主存储器地位，磁盘成了不可缺少的辅助存储器，计算机也进入了产品标准化、模块化、系列化的发展时期，计算机的管理、使用方式也由手工操作完全改变为自动管理，使计算机的使用效率显着提高。
　　第四代计算机采用大规模和超大规模集成电路。70年代以后，计算机使用的集成电路迅速从中、小规模发展到大规模、超大规模的水平，大规模、超大规模集成电路应用的一个直接结果是微处理器和微型计算机的诞生。微处理器是将传统的运算器和控制器集成在一块大规模或超大规模集成电路芯片上，作为中央处理单元(CPU)。以微处理器为核心，再加上存储器和接口等芯片以及输入输出设备便构成了微型计算机。微处理器自1971年诞生以来几乎每隔二至三年就要更新换代，以高档微处理器为核心构成的高档微型计算机系统已达到和超过了传统超级小型计算机水平，其运算速度可以达到每秒数亿次。由于微型计算机体积小、功耗低、成本低，其性能价格比占有很大优势，因而得到了广泛的应用。微处理器和微型计算机的出现不仅深刻地影响着计算机技术本身的发展，同时也使计算机技术渗透到了社会生活的各个方面，极大地推动了计算机的普及。随着微电子、计算机和数字化声像技术的发展，多媒体技术也得到了迅速发展。这里所说的媒体是指表示和传播信息的载体，例如文字、声音、图像都是媒体。在80年代以前人们使用计算机处理的主要是文字信息，80年代开始用于处理图形和图像。随着数字化音频和视频技术的突破，逐步形成了集声、文、图、像一体化的多媒体计算机系统。它不仅使计算机应用更接近人类习惯的信息交流方式，而且将开拓许多新的应用领域。计算机与通讯技术的结合使计算机应用从单机走向网络，由独立网络走向互联网络。
　　总之，计算机从第一代发展到第四代，已由仅仅包含硬件的系统发展到包括硬件和软件两大部分的计算机系统。计算机的种类也一再分化，发展成微型计算机、小型计算机、通用计算机(包括巨型、大型、中型计算机)以及各种专用机等。由于技术的更新和应用的推动，计算机一直处在飞速发展之中。依据信息技术发展功能价格比的莫尔定律（Moore’Law）,计算机芯片的功能每18个月翻一番，而价格减一半。该定律的作用从60年代以来，已持续30多年，预计还会持续近20年。集处理文字、图形、图像、声音为一体的多媒体计算机的发展正方兴未艾。各国都在计划建设自己的“信息高速公路”。通过各种通信渠道，包括有线网和无线网，把各种计算机互联起来，已经实现了信息在全球范围内的传递。用计算机来模仿人的智能，包括听觉、视觉和触觉以及自学习和推理能力是当前计算机科学研究的一个重要方向。与此同时，计算机体系结构将会突破传统的冯.诺依曼提出的原理，实现高度的并行处理。为了解决软件发展方面出现的复杂程度高、研制周期长和正确性难于保证的“软件危机”而产生的软件工程也出现新的突破。新一代计算机的发展将与人工智能、知识工程和专家系统等研究紧密相联，并为其发展提供新的基础。
6 N" f8 h/ M7 x* D9 |' r; {7 `9 A　　表1-1 计算机发展阶段示意表
　　年代
　　器件
　　第一代
, O% q% c; `$ P+ j: _! b/ F4 g　　1946-1957
9 n* O  l: W# @3 @' Y　　第二代
! J; F- A/ j9 g7 c; e　　1958-1964
6 M/ d* D! T9 \+ `9 J+ l　　第三代
5 e# \8 M8 a0 p3 U& H( c8 D　　1965-1969
　　第四代
　　1970-至今
- t% S+ x4 ^. W/ J; [　　电子器件
　　电子管
1 Q* Z" f9 i; _　　晶体管
　　中、小规模集成电路
　　大规模和超大
8 n$ S5 s! e) S2 j　　规模集成电路

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　　主存储器
　　磁芯、磁鼓
! o/ z9 r8 K$ `( I+ }3 H& o' F　　磁芯、磁鼓
　　磁芯、磁鼓、
: J/ V) S0 l0 K3 F" v. I　　半导体存储器
　　半导体存储器
: M& D% K9 P" W/ t　　外部辅助存储器
　　磁带、磁鼓
　　磁带、磁鼓
　　磁带、磁鼓、磁盘
' d0 N' p; F4 ~/ E: \+ s　　磁带、磁盘、光盘
0 }+ N, ], k5 k0 [7 H! Z) _1 \' t　　处理方式
3 l$ i' b* Q5 b$ d8 u9 {　　机器语言
　　汇编语言
　　监控程序
　　连续处理作业
3 ]# o) N  E/ g0 O　　高级语言编译
　　多道程序
& K0 ?* w* ^% J6 [) F: ]　　实时处理
0 ]. `7 R% I  h3 w* y　　实时、分时处理
; H7 I* }% ], y5 W8 i' @* [　　网络操作系统
　　运算速度
　　5千-3万次/秒
9 h2 j4 T1 {6 V& B# `7 R& W0 o　　几十万-百万次/秒
3 T* h# f! }+ [2 G1 o% |/ S- _( D: s　　百万-几百万次/秒
　　几百万-千亿次/秒