1.1　概述

1.1.1　计算机的诞生和发展

1.计算机的诞生

1946年2月，美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电子计算机——ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，电子数字积分计算机）。这台计算机使用约18000个电子管和1500个继电器，每秒可以完成约5000次加法运算，功率为150kW，重30t，占地170m2。它是20世纪最重大的发明，有划时代的意义。它用于解决大量的数值计算问题。

1946年6月，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（John von Neumann，1903—1957）在他的“电子计算机装置逻辑结构初探”报告中首次提出了顺序存储程序通用电子计算机的方案，从而奠定了电子计算机结构的基本框架。时至今日，计算机技术日新月异，但其结构还是冯·诺依曼结构。

2.计算机的发展

从1946年第一台计算机诞生到现在70多年的过程中，计算机以迅猛的速度发展。科学技术水平不断进步，使计算机采用的基本元件不断发展更新，从最初的电子管更新为晶体管、集成电路和超大规模集成电路，计算机体系结构越来越复杂，处理速度越来越快，功能越来越强，应用领域越来越广。从采用的基本元件这一方面可以将计算机的发展划分为四个阶段。

第一代（1946—20世纪50年代中期）：电子管计算机，主要以电子管为基本元件，由于电子管的体积大、功耗高，容易烧坏。以水银延迟线、磁鼓、磁心为存储器，存储容量小，存储速度低。因此，这一阶段的计算机性能低、造价高、体积庞大、可靠性差。在这一阶段，采用机器语言和汇编语言编写程序，主要用于完成数值计算。典型计算机有：ENIAC、EDVAC、UNIVAC和IBM650等。

第二代（20世纪50年代中期—20世纪60年代中后期）：晶体管计算机，采用晶体管代替电子管组成计算机，使计算机体积缩小，功耗降低，不容易烧坏，提高了处理速度。在这一阶段，已经开始采用高级语言编写程序，如FORTRON、COBOL、LISP等，操作系统也已逐渐形成，计算机已经可以进行数据处理。典型计算机有：IBM7090、IBM7094和CDC6600等。

第三代（20世纪60年代中后期—20世纪80年代初）：晶体管集成电路计算机，采用晶体管集成电路组成计算机，使计算机体积减小，功耗大幅度降低，处理速度大幅度提高。采用半导体存储器和磁盘使计算机的存储容量大幅提高。在这一阶段，操作系统进一步完善，出现了编译系统和结构化程序设计语言。典型计算机有：IBM360、IBM370和PDP-11等。

第四代（20世纪80年代初至今）：超大规模集成电路计算机，随着科学技术的进一步发展，使集成电路的集成度越来越高。采用超大规模集成电路组成计算机后，使计算机体积显著减小，功耗显著降低，出现了微型计算机。计算机的体系结构越来越复杂，出现了多处理机系统、分布式计算机系统、并行计算机系统等，达到亿次级每秒的处理速度；采用光盘、U盘和大容量的硬盘。软件方面有更进一步的发展，软件越来越庞大，出现了软件工程。计算机网络和网络软件越来越完善。在这一阶段，已经可以使用计算机进行知识处理和智能处理。典型计算机有：IBM308X、CRAY_2和CRAY_3等。