第二节计算机的发展21计算机的发展过程以使用电子管为特点的第

第二节计算机发展
2.1 计算机的发展过程
以使用电子管为特点的第一代电子计算机在20世纪40年末和50年代初获得重大发展第一代从1946年~1957年,计算机的逻辑元件采用电子管,通常称为电子管计算。它的内存容量仅有几千个字节,不仅运算速度低,且成本很高。
在这个时期,没有系统软件,用机器语言和汇编语言编程。计算机只能在少数尖端领域中得到应用,一般用于科学、军事和财务等方面的计算。尽管存在这些局限性,但它却奠定了计算机发展的基础。
(左图)这是在第一代电子计算机中使用的磁鼓。磁鼓被用来作为电子计算机中数据与指令的存储器,它的使用是计算机发展史上重大的技术进步。
(右图)英国剑桥大学1949年研制的电子数据存储计算机“埃迪萨克”(EDSAC)
(左图)美国于20 世纪50年代生产的IBM 704型采用电子管的第一代电子计算机。
宝黛体2.1  计算机的发展过程
第二代电子计算机于20世纪50年代中斯问世,以晶体管代替电子管,并增加浮点运算第二代从1958年~1964年,与第一代相比有很大改进,计算机的逻辑元件采用晶体管,即晶体管计算机。存储器采用磁芯和磁鼓,内存容量扩大到几十K字节。晶体管比电子管平均寿命提高100~1000倍,耗电却只有电子管的十分之一,体积比电子管小一个数量级,运算速度明显地提高,每秒可以执行几万次到几十万次的加法运算,机械强度较高。由于具备这些优点,所以很快地取代了电子管计算机,并开始成批生产。在这个时期,系统软件出现了监控程序,提出了操作系统概念,出现了高级语言,如FORTRAN、ALGOL 60等。
(图)美国IBM公司于1959年生产的IBM 7090型采用晶体管的第二代电子计算机。它的体积减小了,运算速度却更快。
2.1 计算机的发展过程
1964年4月IBM360系统问世。它成为使用集成电路的第三代电子计算机的著名代表第三代从1965年~1970年,计算机的逻辑元件采用集成电路。这种器件把几十个或几百个分立的电子元件集中做在一块几平方毫米的硅片上(称为集成电路芯片),使计算机的体积和耗电大大减小,运算速度却大大提高,每秒钟可以执行几十万次到一百万次的加法运算,性能和稳定性进一步提高。
在这个时期,系统软件有了很大发展,出现了分时操作系统和会话式语言,采用结构化程序设计方法,为研制复杂的软件提供了技术上的保证。
(上图)著名的IBM360型电子计算机系统带有一个中央存储器和几个外围存储器
(左图)IBM 370计算机系统中的终端设备
(右图)这是IBM 360系统的中央控制部分
使用超大规模集成电路的第四代计算机
第四代从1970年以后,计算机的逻辑元件采用大规模集成电路(LSI)。在一个4mm2 的硅片上,至少可以容纳相当于2000个晶体管的电子元件。金属氧化物半导体电路 (MOS:Metal Oxide Silicon)也在这
一时期出现。这两种电路的出现,进一步降低了计算机的成本,体积也进一步缩小,存储装置进一步改善,功能和可靠性却进一步得到提高。同时计算机内部的结构也有很大的改进,采取了"模块化"的设计思想,即按执行的功能划分成比较小的处理部件,更加便于维护。
从70年代末期开始出现超大规模集成电路(VLSI),在一个小硅片上容纳相当于几万个到几十万个晶体管的电子元件。这些以超大规模集成电路构成的计算机日益小型化和微型化,应用和发展的更新速度更加迅猛,产品覆盖巨型机、大/中型机、小型机、工作站和微型计算机等各种类型。
在这个时期,操作系统不断完善,应用软件已成为现代工业的一部分,计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代。
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目前使用的计算机都属于第四代计算机。从80年代开始,发达国家开始研制第五代计算机,研究的目标是能够打破以往计算机固有的体系结构,使计算机能够具有像人一样的思维、推理和判断能力,向智能化发展,实现接近人的思考方式
(图)在英国国家航空管理局的控制中心,空中交通管制用IBM计算机进行控制
第五代电子计算机被称为“智能计算机”jgdy
第五代电子计算机是智能电子计算机,它是一种有知识,会学习,能推理的计算机,具有能理解自然语言,声音,文字和图像的能力,并且具有说话的能力,使人机能够用自然语言直接对话,它可以利用已有的和不断学习到的知识,进行思维,联想,推理,并得出结论,能解决复杂问题,具有汇集,记忆,检索有关知识的能力。智能计算机突破了传统的诺伊曼式机器的概念,舍弃了二进制结构,把许多处理机并联起来,并行处理信息,速度大大提高。它的智能化人机接口使人们不必编写程序,只需发出命令或提出要求,电脑就会完成推理和判断,并且给出解释。1988年,世界上召开了第五代电脑国际会议。1991
年,美国加州理工学院推出了一种大容量并行处理系统,用528台处理器并行进行工作,其运算速度可达到每秒320亿次浮点运算。
(图)这是IBM公司制造的一种并行计算机试验床,可模拟各种并行计算机结构
nordost微型计算机的发展
元电荷
微型计算机,简称微机或PC机是1971年出现的,属于第四代计算机。它的一个突出特点是将运算器和控制器做在一块集成电路芯片上,一般称为微处理器(MPU:Micro Processor Unit)。根据微处理器的集成规模和功能,又形成了微机的不同发展阶段,如Intel 80486 、Pentium、PⅡ以及当前流行的P Ⅲ等。
世界上第一台微机是由美国Intel公司年轻的工程师马西安?霍夫(M.E.Hoff)于1971
年研制成功的。它把计算机的全部电路做在四个芯片上:4位微处理器Intel 4004、320位(40字节)的随机存取存储器、256字节的只读存储器和10位的寄存器,它们通过总线连接起来,于是就组成了世界上第一台4位微型电子计算机--MCS-4。从此揭开了微机发展的序幕。
第一代微处理器是在1972年由Intel公司研制的8位微处理器Intel 8008,主要采用工艺简单、速度较低的P沟道MOS电路,由它装备起来的计算机称为第一代微型计算机。
第二代微处理器是在1973年研制的,主要采用速度较快的N沟道MOS技术的8位微处理器。代表产品有Intel公司的Intel 8085、Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80等。第二代微处理器的功能比第一
代显著增强,以它为核心的微型计算机及其外部设备都得到相应的发展,由它装备起来的计算机称为第二代微型计算机。
第三代微处理器是在1978年研制的,主要采用H-MOS新工艺的16位微处理器。其典型产品是Intel公司的Intel 8086。Intel 8086比Intel 8085在性能上提高了十倍。由第三代微处理器装备起来的计算机称为第三代微型计算机。
从1985年起采用超大规模集成电路的32位微处理器,标志着第四代微处理器的诞生。典型产品有Intel公司的Intel 80386、Zilog公司的Z80000、惠普公司的HP-32等。由第四代微处理器装备起来的计算机称为第四代微型计算机。
1993年Intel公司推出第五代32位微处理器芯片Pentium(中文名为奔腾),它的外部数据总线为64位,工作频率为66 ~ 200 MHz。
1998年Intel公司推出PentiumⅡ、Celeron,后来又推出Pentium Ⅲ。第六代都是更先进的32位高档微处理器,工作频率为300 ~ 860 MHz,主要用于高档微机或服务器。
微机具有体积小、重量轻、功耗小、可靠性高、对使用环境要求低、价格低廉、易于成批生产等特点。所以,微机一出现,就显示出它强大的生命力。
目前,科学家们正在使计算机朝着巨型化、微型化、网络化、智能化和多功能化的方向发展。巨型机的研制、开发和利用,代表着一个国家的经济实力和科学水平;微型机的研制、开发和广泛应用,则标志着一个国家科学普及的程度。
2.2 计算机的发展趋势
巨型化
目前巨型化是指具有几百MB以上的存储容量,数万亿次每秒以上的运算速度,外设完备的计算机系统。巨型机主要用于尖端科学技术的研究开发及军事国防系统。
微型化
由于半导体技术的飞速发展,20世纪70年代以来,超大规模集成电路微处理器芯片连续更新换代,微型计算机连年降价,它又配有丰富的软件和外设,操作简单、使用方便,使微机很快普及到社会各个
领域并走进了千家万户。
网络化
网络化是指利用通信技术和计算机技术,把分散在不同地点的计算机互联起来,按照网络协议相互通信,以达到所有用户均可共享软、硬件和数据资源的目的。目前Internet(互联网)发展速度惊人,1994年Internet互联网用户有300万人,1998年底已有1.5亿台计算机连接在互联网上了,目前计算机网络已在交通、金融、企业管理、教育、通信、商业等各行业得到了广泛使用。

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