計(jì)算機(jī)的發(fā)展

計(jì)算機(jī)開(kāi)展與運(yùn)用一、計(jì)算機(jī)的含義計(jì)算機(jī)(Computer)俗稱(chēng)電腦，是一種可以按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速地進(jìn)展大量數(shù)值計(jì)算和各種信息處置的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。二、計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的背景第二次世界大戰(zhàn)中，美國(guó)作為同盟國(guó)，參與了戰(zhàn)爭(zhēng)。美國(guó)陸軍要求賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院電工系和阿伯丁彈道研討實(shí)驗(yàn)室，每天共同提供六張火力表。每張表都要計(jì)算出幾百條彈道，這項(xiàng)任務(wù)既繁重又緊迫。用臺(tái)式計(jì)算器計(jì)算一道飛行時(shí)間為60秒的彈道，最快也得20個(gè)小時(shí)，假設(shè)用大型微積分分析儀計(jì)算也要15分鐘。阿伯丁實(shí)驗(yàn)室當(dāng)時(shí)聘用了200多名計(jì)算能手，即使這樣，一張火力表也往往要算兩三個(gè)月，根本無(wú)法滿足作戰(zhàn)要求。

二、計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的背景為了擺脫這種被動(dòng)局面，迅速研討出一種能提高計(jì)算才干、速度的方法和工具是當(dāng)務(wù)之急。當(dāng)時(shí)指點(diǎn)這項(xiàng)研制任務(wù)的總工程師是年僅23歲的?？颂?，他與多位科學(xué)家協(xié)作，經(jīng)過(guò)兩年多努力，終于在1946年，制呵斥功了世界第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，命名為“電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)〞，簡(jiǎn)稱(chēng)ENIAC。

三、第一臺(tái)計(jì)算機(jī)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)名叫ENIAC(埃尼阿克)，長(zhǎng)30.48米，寬1米，占地面積170平方米，30個(gè)操作臺(tái)，約相當(dāng)于10間普通房間的大小，重達(dá)30噸，耗電量150千瓦，造價(jià)48萬(wàn)美圓。它包含了18000個(gè)電子管、7200個(gè)二極管、70000個(gè)電阻器、10000電容器、1500個(gè)繼電器、6000多個(gè)開(kāi)關(guān)，每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法，是手工計(jì)算的20萬(wàn)倍。四、計(jì)算機(jī)開(kāi)展史第一代計(jì)算機(jī)〔1946-1958〕是采用電子管作為邏輯元件，用陰極射線管或汞延遲線作主存儲(chǔ)器，外存主要運(yùn)用紙帶、卡片等，程序設(shè)計(jì)主要運(yùn)用機(jī)器指令或符號(hào)指令，運(yùn)用領(lǐng)域主要是科學(xué)計(jì)算。當(dāng)時(shí)的運(yùn)算速度為5千——3萬(wàn)次每秒。第一代計(jì)算機(jī)體積大，耗電多，速度低，造價(jià)高，運(yùn)用不便；主要局限于一些軍事和科研部門(mén)進(jìn)展科學(xué)計(jì)算。第一代計(jì)算機(jī)：四、計(jì)算機(jī)開(kāi)展史第二代計(jì)算機(jī)：第二代計(jì)算機(jī)〔1959-1964〕用晶體管替代了電子管，主存儲(chǔ)器均采用磁芯存儲(chǔ)器，磁鼓和磁盤(pán)開(kāi)場(chǎng)用作主要的外存儲(chǔ)器，程序設(shè)計(jì)運(yùn)用了更接近于人類(lèi)自然言語(yǔ)的高級(jí)程序設(shè)計(jì)言語(yǔ)，計(jì)算機(jī)的運(yùn)用領(lǐng)域也從科學(xué)計(jì)算擴(kuò)展到了事務(wù)處置、工程設(shè)計(jì)等多個(gè)方面。與第一代電子管計(jì)算機(jī)相比，晶體管計(jì)算機(jī)體積小，耗電少，本錢(qián)低，邏輯功能強(qiáng)，運(yùn)用方便，可靠性高。四、計(jì)算機(jī)開(kāi)展史第三代計(jì)算機(jī)：第三代計(jì)算機(jī)〔1965-1970〕采用中小規(guī)模的集成電路塊替代了晶體管等分立元件，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器逐漸取代了磁芯存儲(chǔ)器的主存儲(chǔ)器位置，磁盤(pán)成了不可短少的輔助存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)也進(jìn)入了產(chǎn)品規(guī)范化、模塊化、系列化的開(kāi)展時(shí)期，計(jì)算機(jī)的管理、運(yùn)用方式也由手工操作完全改動(dòng)為自動(dòng)管理，使計(jì)算機(jī)的運(yùn)用效率顯著提高。第三代計(jì)算機(jī)各方面性能都有了極大提高：體積減少，價(jià)錢(qián)降低，功能加強(qiáng)，可靠性大大提高。四、計(jì)算機(jī)開(kāi)展史第四代計(jì)算機(jī)：第四代計(jì)算機(jī)〔1971-至今〕運(yùn)用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，主存儲(chǔ)器均采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，主要的外存儲(chǔ)器是磁帶、磁盤(pán)、光盤(pán)，微處置器和微型計(jì)算機(jī)誕生。多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛運(yùn)用，讓計(jì)算機(jī)深化到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。第四代計(jì)算機(jī)的根本元件是大規(guī)模集成電路，甚至超大規(guī)模集成電路，集成度很高的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器替代了磁芯存儲(chǔ)器，運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百萬(wàn)次，甚至上億次根本運(yùn)算。五、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1、快速的運(yùn)算才干

如今高性能計(jì)算機(jī)每秒能進(jìn)展幾百億次以上的加法運(yùn)算。假設(shè)一個(gè)人在一秒鐘內(nèi)能作一次運(yùn)算，那么普通的電子計(jì)算機(jī)一小時(shí)的任務(wù)量，一個(gè)人得做100多年。很多場(chǎng)所下，運(yùn)算速度起決議作用。例如，計(jì)算機(jī)控制導(dǎo)航，要求“運(yùn)算速度比飛機(jī)飛的還快〞；氣候預(yù)告要分析大量資料，如用手工計(jì)算需求十天半月，失去了預(yù)告的意義。而用計(jì)算機(jī)，幾分鐘就能算出一個(gè)地域內(nèi)數(shù)天的氣候預(yù)告。五、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)2、足夠高的計(jì)算精度

電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算精度在實(shí)際上不受限制，普通的計(jì)算機(jī)均能到達(dá)15位有效數(shù)字，經(jīng)過(guò)一定的技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)任何精度要求。歷史上有個(gè)著名數(shù)學(xué)家挈依列，曾經(jīng)為計(jì)算圓周率π，整整花了15年時(shí)間，才算到第707位。如今將這件事交給計(jì)算機(jī)做，幾個(gè)小時(shí)內(nèi)就可計(jì)算到10萬(wàn)位。五、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)3、超強(qiáng)的記憶才干計(jì)算機(jī)中有許多存儲(chǔ)單元，用以記憶信息。內(nèi)部記憶才干，是電子計(jì)算機(jī)和其他計(jì)算工具的一個(gè)重要區(qū)別。由于具有內(nèi)部記憶信息的才干，在運(yùn)算過(guò)程中就可以不用每次都從外部去取數(shù)據(jù)，而只需事先將數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)部的存儲(chǔ)單元中，運(yùn)算時(shí)即可直接從存儲(chǔ)單元中獲得數(shù)據(jù)，從而大大提高了運(yùn)算速度。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的容量可以做得很大，而且它記憶力特別強(qiáng)。五、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)4、復(fù)雜的邏輯判別才干人是有思想才干的。思想才干本質(zhì)上是一種邏輯判別才干，也可以說(shuō)是因果關(guān)系分析才干。借助于邏輯運(yùn)算，可以讓計(jì)算機(jī)做出邏輯判別，分析命題能否成立，并可根據(jù)命題成立與否做出相應(yīng)的對(duì)策。五、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)5、按程序自開(kāi)任務(wù)的才干普通的機(jī)器是由人控制的，人給機(jī)器一個(gè)指令，機(jī)器就完，成一個(gè)操作。計(jì)算機(jī)的操作也是受人控制的，但由于計(jì)算機(jī)具有內(nèi)部存儲(chǔ)才干，可以將指令事先輸入到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)起來(lái)，在計(jì)算機(jī)開(kāi)場(chǎng)任務(wù)以后，從存儲(chǔ)單元中依次去取指令，用來(lái)控制計(jì)算機(jī)的操作，從而使人們可以不用干估計(jì)算機(jī)的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)操作的自動(dòng)化。這種任務(wù)方式稱(chēng)為程序控制方式。六、計(jì)算機(jī)的運(yùn)用1.科學(xué)計(jì)算(或數(shù)值計(jì)算)科學(xué)計(jì)算是指利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成科學(xué)研討和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)問(wèn)題的計(jì)算。2.數(shù)據(jù)處置(或信息處置)數(shù)據(jù)處置是指對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)展搜集、存儲(chǔ)、整理、分類(lèi)、統(tǒng)計(jì)、加工、利用、傳播等一系列活動(dòng)的統(tǒng)稱(chēng)。3.輔助技術(shù)(或計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)包括CAD、CAM和CAI等。⑴計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComputerAidedDesign,簡(jiǎn)稱(chēng)CAD)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)展工程或產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)最正確設(shè)計(jì)效果的一種技術(shù)。⑵計(jì)算機(jī)輔助制造(ComputerAidedManufacturing,簡(jiǎn)稱(chēng)CAM)計(jì)算機(jī)輔助制造是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)展消費(fèi)設(shè)備的管理、控制和操作的過(guò)程。⑶計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(ComputerAidedInstruction,簡(jiǎn)稱(chēng)CAI)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)用課件來(lái)進(jìn)展教學(xué)。六、計(jì)算機(jī)的運(yùn)用4.過(guò)程控制(或?qū)崟r(shí)控制)過(guò)程控制是利用計(jì)算機(jī)及時(shí)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，按最優(yōu)值迅速地對(duì)控制對(duì)象進(jìn)展自動(dòng)調(diào)理或自動(dòng)控制。5.人工智能(或智能模擬)人工智能(ArtificialIntelligence)是計(jì)算機(jī)模擬人類(lèi)的智能活動(dòng)，諸如感知、判別、了解、學(xué)習(xí)、問(wèn)題求解和圖像識(shí)別等。六、計(jì)算機(jī)的運(yùn)用6.網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用

計(jì)算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代通訊技術(shù)的結(jié)合構(gòu)成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建立，不僅處理了一個(gè)單位、一個(gè)地域、一個(gè)國(guó)家中計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通訊，各種軟、硬件資源的共享，也大大促進(jìn)了國(guó)際間的文字、圖像、視頻和聲音等各類(lèi)數(shù)據(jù)的傳輸與處置。六、計(jì)算機(jī)的運(yùn)用計(jì)算機(jī)的分類(lèi)很多，普通可以從下面幾個(gè)方面來(lái)劃分：1．從計(jì)算機(jī)規(guī)模來(lái)分：有巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)(PersonalComputer)。2．從信息表現(xiàn)方式和被處置的信息來(lái)分：有數(shù)字計(jì)算機(jī)〔數(shù)字量、離散的〕、模擬計(jì)算機(jī)〔模擬量、延續(xù)的〕、數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)。3．按照用途分來(lái)：分為通用計(jì)算機(jī)、公用計(jì)算機(jī)。

七、計(jì)算機(jī)的分類(lèi)1．巨型化巨型化是指計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度更高、存儲(chǔ)容量更大、功能更強(qiáng)。目前正在研制的巨型計(jì)算機(jī)其運(yùn)算速度可達(dá)每秒百億次。

2．微型化

微型計(jì)算機(jī)已進(jìn)入儀器、儀表、家用電器等小型儀器設(shè)備中，同時(shí)也作為工業(yè)控制過(guò)程的心臟，使儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)“智能化〞。隨著微電子技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)展，筆記本型、掌上型等微型計(jì)算機(jī)必將以更優(yōu)的性能價(jià)錢(qián)比遭到人們的歡迎。

八、未來(lái)計(jì)算機(jī)的開(kāi)展方向3．網(wǎng)絡(luò)化

隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)用的深化，特別是家用計(jì)算機(jī)越來(lái)越普及，一方面希望眾多用戶(hù)能共享信息資源，另一方面也希望各計(jì)算機(jī)之間能相互傳送信息進(jìn)展通訊。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通訊技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)己在現(xiàn)代企業(yè)的管理中發(fā)揚(yáng)著越來(lái)越重要的作用，如銀行系統(tǒng)、商業(yè)系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)等。

八、未來(lái)計(jì)算機(jī)的開(kāi)展方向4．智能化

計(jì)算機(jī)人工智能的研討是建立在現(xiàn)代科學(xué)根底之上。智能化是計(jì)算機(jī)開(kāi)展的一個(gè)重要方向，新一代計(jì)算機(jī)，將可以模擬人的覺(jué)得行為和思想過(guò)程的機(jī)理，進(jìn)展“看〞、“聽(tīng)〞、“說(shuō)〞、“想〞、“做〞，具有邏輯推理、學(xué)習(xí)與證明的才干。

八、未來(lái)計(jì)算機(jī)的開(kāi)展方向1、嵌入式技術(shù)“嵌入式〞一詞出自IT業(yè)內(nèi)行話，通俗解釋就是將箱子大小的電腦主機(jī)幾乎全部功能統(tǒng)統(tǒng)放在一個(gè)巴掌大小的主板上，便于廣泛、便利運(yùn)用到各種設(shè)備上的技術(shù)。如電子字典、可視、DVD、MP3、數(shù)碼相機(jī)、高清電視等設(shè)備都運(yùn)用了嵌入式技術(shù)九、計(jì)算機(jī)的新技術(shù)2、網(wǎng)格計(jì)算網(wǎng)格計(jì)算是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把分散在不同地理位置的計(jì)算機(jī)組成一臺(tái)虛擬超級(jí)計(jì)算機(jī)。每一臺(tái)參與的計(jì)算機(jī)就是其中的一個(gè)“節(jié)點(diǎn)〞，一切的計(jì)算機(jī)就組成了一張節(jié)點(diǎn)網(wǎng)－－網(wǎng)格。九、計(jì)算機(jī)的新技術(shù)3、中間件技術(shù)中間件〔Middleware〕是處于操作系統(tǒng)和運(yùn)用程序之間的系統(tǒng)軟件。九、計(jì)算機(jī)的新技術(shù)〔1〕高速大容量。速度和容量是嚴(yán)密聯(lián)絡(luò)的，隨著要傳送和處置的信息量越來(lái)越大，高速大容量是必然趨勢(shì)。因此從器件到系統(tǒng)，從處置、存儲(chǔ)到傳送，從傳輸