1.1计算机的发展与应用
1.1.1计算机的历史与发展
(简化)
20世纪40年代 无线电技术和无线电工业的发展为计算机的研制奠定了物质基础。1946.2.15,美国 宾夕法尼亚大学 研制世上第1台电子数字计算机ENIAC—电子数字积分计算机,庞大,用18000多个电子管,耗电150kw,重30T,占地170平方米,运算速度5000次、秒左右。计算机发展史上一重要里程碑,现代计算机的始祖。
研制ENIAC同时,以美籍匈牙利数学家冯诺依曼为首的研究小组正研制电子离散变量自动计算机EDVAC,其采用 存储程序 方案。
计算机发展迅速,主要是计算机电子器件的发展,因此
按计算机使用的 电子器件 分成4个发展时代:
第一代,电子管计算机时代(1946第一台计算机研制成功—20世纪50年代后期),采用电子管作为基本器件。用途:军事与国防尖端技术需要。研究成果扩展到民用,又转为工业产品。这代主要贡献:
确立模拟量可以变换成数字量进行计算,开创数字化技术的新时代;确立计算机基本结构;确定程序设计的基本方法;首次使用 阴极射线管 CRT 作为计算机的字符显示器。
第2代,晶体管计算机时代(20C 50S中期—20C 60S 后期),主要器件逐渐改为晶体管,缩小了体积,降低功耗,提高速度、可靠性。后来采用 磁芯存储器,速度提高。军事、尖端技术上应用扩大,也在气象、工程设计、数据除以等获得应用。继承性、族……主要贡献:
计算机开始用到图形处理领域,开创处理文字和图形的新阶段;鼠标器问世,输入方式重大变化;有通用机和专用机之分,通用机强势发展;多种高级语言投入使用。
第3代,集成电路计算机时代(20C60S中-20C70S初),集成电路作为基本器件,产生小型计算机供应市场,成本低功能不太强。主要贡献:
运算速度至百万次、秒;更完善的操作系统推向使用;“系列机”,解决了硬件不断更新而软件相对稳定的矛盾;根据计算机主要性能(字长、速度、容量)分成巨型机、大型机、中型机、小型机等型号。
第4代,大规模集成电路计算机时代(20C70S初开始),半导体存储器取代磁芯存储器,大容量、高速。此后,存储器芯片集成度每三年翻两番(摩尔定律)。从1971年内,含2300个晶体管的INTEL4004芯片问世,到1999年 含750万个晶体管的 PentiumII处理器,证实摩尔定律。
20C90S以来 计算机具有了集文字、图形、声音、图像于一体的能力,1993年提出 信息高速公路 概念,计算机与通信结合形成各种规模的网络,从局域网、城域网、广域网到国际互联网(可称多媒体计算机时代、网络计算机时代或超级规模集成电路时代)。半导体集成度已接近极限,出现了 极大、甚大规模集成电路(ULSI,ELSI)。出现了大规模并行计算、高性能集群计算技术的计算机,如IBM的“深蓝”,RS/6000SP2超级并行计算机,256块处理器芯片。