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計算機發(fā)展史

計算機發(fā)展史,是介紹計算機發(fā)展的歷史。計算機發(fā)展歷史可分為1854年-1890年、1890年-20世紀早期、20世紀中期、20世紀晚期-現(xiàn)在,四個階段。

計算機發(fā)展史計算機發(fā)展史

1946年2月14日,在美國賓夕法尼亞大學(xué),世界上第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC

目錄

概述介紹 編輯本段

計算機(Computer)是一種具有圖形、語言、程序設(shè)計、編碼等多種功能的計算機。最早出現(xiàn)于公元前1000多年的希臘,后經(jīng)美國傳入歐洲。至20世紀初,隨著大規(guī)模集成電路和計算能力的提高,又出現(xiàn)了新的芯片組。而今天的計算機更是具有劃時代意義和革命性。它從最初由微型 CPU發(fā)展而來的微處理器和存儲器,再發(fā)展為數(shù)字信號處理和控制系統(tǒng)。從簡單數(shù)字芯片發(fā)展到并行集成電路;計算機從處理器延伸出微型電腦(微型)、移動終端等新型計算機;而計算機產(chǎn)業(yè)在20世紀90年代開始蓬勃發(fā)展,涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀人才和新型器件廠商?,F(xiàn)在全球90%以上的信息是由電腦組成的。

組成結(jié)構(gòu) 編輯本段

1.微處理器

微處理器(Intel Power Machine),是微處理器,由微控制器(MCU)和執(zhí)行單元(FPU)組成。微處理器(Micro-Machine)是指一種尺寸不超過2 MB的半導(dǎo)體集成電路,是以晶體管為核心而設(shè)計的微處理器。微處理器是一種微處理器由高速內(nèi)核、高速緩存、存儲器、邏輯控制器和外圍接口等部分組成。CPU的工作過程可以看成是對集成電路完成功能單元(晶體管)進行處理的過程。芯片組)是由很多個邏輯元件按照一定形式排列組成的芯片板基片(一般是一個或多個)。每個邏輯元件根據(jù)其組合進行各種運算(稱為指令)時所需要的硬件單元就像一個小盒子樣的單元構(gòu)成了電路中的每一部分??梢杂脕砜刂撇煌布g相互進行通信而不發(fā)生相互干擾等問題。所以微處理器是有嚴格規(guī)定的尺寸和數(shù)量有限的芯片單元結(jié)合在一起構(gòu)成計算機集成電路(包括微處理器和存儲器)中所使用的集成電路一般也稱為集成電路【design集成電路/芯片】是指在半導(dǎo)體(化合物)晶體管、功能控制器(MCU)、邏輯控制器與驅(qū)動電路(驅(qū)動器)之間形成一個有機整體的集成電路產(chǎn)品。它可按需要將各種功能單元整合成一個大的系統(tǒng)芯片。芯片組又稱微系統(tǒng)或微控制器;其主要作用是通過設(shè)計制造集成電路中元件來實現(xiàn)某種功能;微處理器是以微小的集成電路為核心元件而構(gòu)成一個計算機系統(tǒng)中微處理器部分單元或器件系統(tǒng)模塊)以構(gòu)成集成電路組件等組成。微系統(tǒng)可以分成兩大類:以電路為單元構(gòu)成的微電子系統(tǒng);以計算機為核心實現(xiàn)處理功能的系統(tǒng);以微處理器為基礎(chǔ)形成的具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的芯片組與整機分開的產(chǎn)業(yè)形態(tài)。主要產(chǎn)品有微型計算機、微處理器、數(shù)據(jù)接口系統(tǒng)以及通信器件等。微處理器是計算機產(chǎn)業(yè)一個重要組成部分。其性能明顯優(yōu)于 PC和其他傳統(tǒng)系統(tǒng)產(chǎn)品。今天微芯片廣泛應(yīng)用于計算機、微電子產(chǎn)品、通訊電源、消費電子、汽車、航空航天、生物制藥

2.存儲器

上世紀80年代末, IBM開始采用 CMOS存儲器,是當今計算機中最主流的存儲器之一,它的存取速度快、成本低、可靠性高。此外還有許多其他方面的優(yōu)勢:體積小、重量輕、易攜帶等。存儲器也是目前全世界最流行的電子產(chǎn)品之一,是電子產(chǎn)品的主要載體之一。而早期存儲介質(zhì)是晶體管。它的原理是晶體管按二進制依次排列起來,每一個晶體管對應(yīng)一個“單元”,由一個二進制單位(英文)表示成1個位。每一位二進制一位等于兩位。在芯片的一面刻有該二進制位碼字符(或字符),表示該二進制位數(shù)的字符組(或符號)或組;或者一個字母、數(shù)字或符號組成。例如1和0代表一個0或1,2代表兩個單位等符號,1-10代表多個字符等價于0或1這些符號是0到1這樣兩個數(shù)字1后面就是0后面數(shù)字“0”和一個空。同時它又有很多符號組成表示這一個字符就是1?,F(xiàn)在存儲介質(zhì)主要有: SD卡、 DVD、 CD、電腦內(nèi)存、打印機等;而現(xiàn)在使用的電腦就是存儲介質(zhì)之一——存儲器。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進步、集成電路的廣泛應(yīng)用、存儲器密度越來越高等因素的影響,現(xiàn)在所有大型存儲器(比如64位主機及其相關(guān)設(shè)備等)都采用 NOR存儲技術(shù)和 QLC技術(shù)制造而成;存儲介質(zhì)容量越來越大更高(如 DRAM、 NAND Flash等)、內(nèi)存(megaNRAID2閃存)也應(yīng)運而生!而集成電路在未來將取代所有的傳統(tǒng)電子產(chǎn)品和計算機中存儲器的應(yīng)用趨勢是:數(shù)字存儲和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理及管理處理與軟件定義存儲等多種新技術(shù)的融合成為一種趨勢。存儲器也逐漸發(fā)展起來并進入了消費電子市場(目前在中國智能手機中應(yīng)用相對較多了),而隨著信息設(shè)備和軟件技術(shù)更迭速度的加快讓人們已經(jīng)意識到存儲已成為計算機中不可或缺的一部分。

3.模擬電子計算機

模擬電子計算機是利用電學(xué)原理,模擬電子元器件發(fā)出的電信號,利用電路原理和數(shù)字處理技術(shù),對信號進行處理,完成信息處理、信息存儲和傳遞,并能處理語言編寫和數(shù)字處理軟件編程等功能,還可用于控制計算機軟件系統(tǒng)。模擬電子計算機,是一種采用信號處理方法進行處理的電子儀器,主要包括有電子管、晶體管、電容、電感、電阻、電容器、晶體管等電子元件。模擬器件主要有電容式、電感、二極管、電阻、三極管、熱敏電阻、電容、電阻器等類型,常用材料有金、銀等。其中電阻和電容是最常用的元件之一。這些器件可分為單極性電容和雙極性電容兩種(有些不存在)。雙極性電容又稱電容式芯片(Electromagnetic electronics)或半導(dǎo)體硅材料(SiC)傳感器,由表面和極性電容(microchannel-eincholic)構(gòu)成,用于對電源等外界信號進行處理,它是一種器件結(jié)構(gòu)式集成芯片,一般是指兩個或多個硅晶體(SiC)芯片。由于半導(dǎo)體材料的不斷發(fā)展,集成電路從微不足道發(fā)展到現(xiàn)在也就是1-5千克到十幾萬甚至幾百萬到幾十億這樣巨大的規(guī)模了。

發(fā)展方向 編輯本段

隨著芯片技術(shù)的不斷進步,人們也逐漸意識到了這一點。例如在過去,我們需要依靠計算器來完成計算和存儲的任務(wù)。但在不久之后,它將成為現(xiàn)實:可以通過芯片來存儲、計算和通信數(shù)據(jù)。也就是說,未來計算機的基本功能就是把信息從物理世界轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)中來,這個網(wǎng)絡(luò)將與現(xiàn)實世界緊密相連。因此,未來計算機將以信息技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展重點,同時在設(shè)計上又能滿足未來工作和生活需求的專用設(shè)備也是有很大的發(fā)展空間的。同時我們還需要在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面也能有所突破。這意味著人類正在逐步實現(xiàn)信息數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。當然,計算機畢竟只是計算機。只有適應(yīng)了科技進步才有可能實現(xiàn)它所要達到的目標;而我們需要根據(jù)現(xiàn)代的社會發(fā)展和對計算機技術(shù)發(fā)展來不斷實現(xiàn)這個目標。

發(fā)展歷史 編輯本段

 第一臺計算機

ENIAC
第一臺計算機是美國軍方定制,專門為了計算彈道和射擊特性表面而研制的,承擔開發(fā)任務(wù)的“莫爾小組”由四位科學(xué)家和工程師埃克特、莫克利、戈爾斯坦、博克斯組成。1946年這臺計算機主要元器件采用的是電子管。該機使用了1500個繼電器,18800個電子管,占地170m,重量達30多噸,耗電150KW,造價48萬美元。這臺計算機每秒能完成5000次加法運算,400次乘法運算,比當時最快的計算工具快300倍,是繼電器計算機的1000倍、手工計算的20萬倍。用今天的標準看,它是那樣的“笨拙”和“低級”,其功能遠不如一只掌上可編程計算器,但它使科學(xué)家們從復(fù)雜的計算中解脫出來,它的誕生標志著人類進入了一個嶄新的信息革命時代。

第一代

電子管計算機
電子管計算機(1946-1957)這一階段計算機的主要特征是采用電子管元件作基本器件,用光屏管或汞延時

電路作存儲器,輸入域輸出主要采用穿孔卡片或紙帶,體積大、耗電量大、速度慢、存儲容量小、可靠性差、維護困難且價格昂貴。在軟件上,通常使用機器語言或者匯編語言;來編寫應(yīng)用程序,因此這一時代的計算機主要用于科學(xué)計算。

第二代

晶體管計算機
晶體管計算機(1958-1964)20世紀50年代中期,晶體管的出現(xiàn)使計算機生產(chǎn)技術(shù)得到了根本性的發(fā)展,由晶體管代替電子管作為計算機的基礎(chǔ)器件,用磁芯或磁鼓作存儲器,在整體性能上,比第一代計算機有了很大的提高。同時程序語言也相應(yīng)的出現(xiàn)了,如Fortran,Cobol,Algo160等計算機高級語言。晶體管計算機被用于科學(xué)計算的同時,也開始在數(shù)據(jù)處理、過程控制方面得到應(yīng)用。

第三代

中小規(guī)模集成電路計算機
中小規(guī)模集成電路計算機(1965-1971)20世紀60年代中期,隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展,成功制造了集成電路。中小規(guī)模集成電路成為計算機的主要部件,主存儲器也漸漸過渡到半導(dǎo)體存儲器,使計算機的體積更小,大大降低了計算機計算時的功耗,由于減少了焊點和接插件,進一步提高了計算機的可靠性。在軟件方面,有了標準化的程序設(shè)計語言和人機會話式的Basic語言,其應(yīng)用領(lǐng)域也進一步擴大。

第四代

大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機(1971-2014)隨著大規(guī)模集成電路的成功制作并用于計算機硬件生產(chǎn)過程,計算機的體積進一步縮小,性能進一步提高。集成更高的大容量半導(dǎo)體存儲器作為內(nèi)存儲器,發(fā)展了并行技術(shù)多機系統(tǒng),出現(xiàn)了精簡指令集計算機(RISC),軟件系統(tǒng)工程化、理論化,程序設(shè)計自動化。微型計算機在社會上的應(yīng)用范圍進一步擴大,幾乎所有領(lǐng)域都能看到計算機的“身影”。

第五代

第五代計算機指具有人工智能的新一代計算機,它具有推理、聯(lián)想、判斷、決策、學(xué)習(xí)等功能。計算機的發(fā)展將在什么時候進入第五代?什么是第五代計算機?對于這樣的問題,已經(jīng)有一個明確統(tǒng)一的說法了。IBM發(fā)表聲明稱,該公司已經(jīng)研制出一款能夠模擬人腦神經(jīng)元、突觸功能以及其他腦功能的微芯片,從而完成計算功能,這是模擬人腦芯片領(lǐng)域所取得的又一大進展。IBM表示,這款微芯片擅長完成模式識別和物體分類等繁瑣任務(wù),而且功耗還遠低于傳統(tǒng)硬件。

值得注意的是,它并非想要用新的芯片取代原有的計算機芯片。IBM在其網(wǎng)站上介紹,傳統(tǒng)的計算機關(guān)注語言和分析思考,而神經(jīng)突觸核心能夠解決感知和形狀識別的問題,它們分別像人類的左腦和右腦一樣;而IBM接下來想要做的,就是讓“左腦”和“右腦”連接起來合作,形成一種新的“整體計算智能”。從這個說法上來看,傳統(tǒng)的芯片擅長大量的符號運算和數(shù)字處理,而神經(jīng)突觸核心的優(yōu)勢在于多感官和實時傳感器數(shù)據(jù)處理。比如,Modha曾經(jīng)表示,團隊正在開發(fā)一種頭戴設(shè)備,能夠幫助盲人感知外部環(huán)境;而這一次IBM稱,經(jīng)過實驗測試,這種芯片可以在錄像片段中檢測人、汽車、卡車和公共汽車,并識別出了它們。這其實就是依靠神經(jīng)突觸核心來完成的。

但有一點可以肯定,在現(xiàn)在的智能社會中,計算機、網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)會三位一體化。新世紀的計算機將把人從重復(fù)、枯燥的信息處理中解脫出來,從而改變我們的工作、生活和學(xué)習(xí)方式,給人類和社會拓展了更大的生存和發(fā)展空間。當歷史的車輪駛?cè)攵皇兰o時,我們會面對各種各樣的未來計算機。

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