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计算机概述

计算机技术的迅猛发展，促使人类走向丰富多彩的信息社会。信息时代的生产方式和生活方式具有数字化、集成化、智能化、移动化、个性化等特点。

计算机的发展

世界上第一台电子数字式计算机ENIAC于1946年2月15日诞生在美国宾夕法尼亚大学。它奠定了电子计算机的发展基础，开辟了一个计算机科学技术的新纪元，标志着人类第三次产业革命的开始。

ENIAC诞生后短短的几十年间，计算机的发展突飞猛进。主要电子器件相继使用了真空电子管，晶体管，中、小规模集成电路和大规模、超大规模集成电路，引起计算机的几次更新换代。每一次更新换代都使计算机的体积和耗电量大大减小，功能大大增强，应用领域进一步拓宽。特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现，使得计算机迅速普及，进入了办公室和家庭，在办公自动化和多媒体应用方面发挥了很大的作用。目前，计算机的应用已扩展到社会的各个领域。

在推动计算机发展的众多因素中，电子元器件的发展起着决定性的作用，计算机系统结构和计算机软件技术的发展也起了重大的作用。从生产计算机的主要技术来看，计算机的发展过程可以划分为四个阶段，如表1-1所示。

表1-1 计算机发展历程 发展阶段 时间

电子元器件 存储器 内存容量 运算速度 第一代

1946年—1958年 电子管

内存采用水银延迟线；外存采用磁鼓、纸带、卡片等 几千字节

每秒几千次到几万次基本运算 第二代

1958年—1964年 晶体管

磁芯、磁盘、磁带等 几十万字节

每秒几十万次基本运算 第三代

1964年—1975年 集成电路 半导体存储器 几百K字节

每秒几十万到几百万次基本运算 第四代

1975年至今 大规模集成电路

集成度很高的半导体存储器 几百兆字节

每秒几百万次甚至上亿次基本运算

随着计算机应用的广泛深入，又向计算机技术本身提出了更高的要求。当前，计算机的发展表现为4种趋向：巨型化、微型化、网络化和智能化。

计算机的分类

按照1989年由IEEE科学巨型机委员会提出的运算速度分类法，计算机可分为巨型机、大型机、小型机、工作站、微型计算机和网络计算机。

巨型机

巨型机又称超级计算机，是所有计算机类型中价格最贵、功能最强的一类计算机，其浮点运算速度已达每秒万亿次。用于国防尖端技术、空间技术、大范围长期性天气预报、石油勘探等方面。这类计算机在技术上朝两个方向发展：一是开发高性能器件，特别是缩短时钟周期，提高单机性能；二是采用多处理器结构，构成超并行计算机，通常由100台以上的处理器组成超并行巨型计算机系统，它们同时解算一个课题，来达到高速运算的目的。美国、日本是生产巨型机的主要国家，俄罗斯及英国、法国、德国次之。我国在1983年、1992年、1997年分别推出了银河Ⅰ、银河Ⅱ和银河Ⅲ，进入了生产巨型机的行列。

大型通用机

大型通用机相当于国内常说的大型机和中型机，国外习惯上称为主机。近年来大型机采用了多处理、并行处理等技术，其内存一般为1GB以上，运行速度可达300～750MIPC（每秒执行3亿至7.5亿条指令）。大型机具有很强的管理和处理数据的能力，一般在大企业、银行、高校和科研院所等单位使用。

小型机

小型机的机器规模小、结构简单、设计试制周期短，便于及时采用先进工艺技术，软件开发成本低，易于操作维护。它们已广泛应用于工业自动控制、大型分析仪器、测量设备、企业管理、大学和科研机构等，也可以作为大型与巨型计算机系统的辅助计算机。近年来，小型机的发展也引人注目，特别是出现了RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令系统计算机）体系结构。

RISC的思想是把那些很少使用的复杂指令用子程序来取代，将整个指令系统限制在数量甚少的基本指令范围内，并且绝大多数指令的执行都只占一个时钟周期，甚至更少，优化编译器，从而提高机器的整体性能。

微型机

微型机技术在近十年内发展迅猛，更新换代快。微型机已经应用于办公自动化、数据库管理、图像识别、语音识别、专家系统，多媒体技术等领域，并且开始成为城镇家庭的一种常规电器。现在除了台式微型机外，还有膝上型、笔记本、掌上型、手表型等微型机。

工作站

工作站是一种高档微型机系统。它具有较高的运算速度，具有大型机或小型机的多任务、多用户能力，且兼有微型机的操作便利和良好的人机界面。其最突出的特点是具有很强的图形交互能力，因此在工程领域特别是计算机辅助设计领域得到迅速应用。典型产品有美国Sun公司的Sun系列工作站。

网络计算机

专为计算机网络作为客户机使用的计算机，简称NC，它是在互联网充分普及和Java语言推出的情况下提出的一种全新概念的计算机。根据IBM、Oracle和Sun公司共同制定的网络计算机参考标准，NC是一种使用基于Java技术的瘦客户机系统，它提供了一个混合系统，在这个混合系统中，根据不同的应用建立方式，某些应用在服务器上执行，某些应用在客户机上执行。

计算机发展史中具有里程碑意义的事件

1946年，第一台电子计算机“埃尼阿克”问世。第一台电子计算机叫“埃尼阿克”（ENIAC），它于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学宣告诞生。承担开发任务的“莫尔小组”由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦和博克斯组成，总工程师埃克特当时只有24岁。这台计算机研制的初衷是将其用于二战中，但直到二战争结束一年后才完成。它长30.48米，宽1米，占地面积为70平方米，有30个操作台，约相当于10件普通房间的大小，重达30吨，耗电量为150千瓦，造价是48万美元。“埃尼阿克”使用18000个电子管、70000个电阻、10000个电容、1500个继电器和6000多个开关，每秒执行5000次加法或400次乘法运算，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。

1954年，防空用的计算机“赛其”诞生。1954年，防空用的计算机“赛其”在美国诞生。“赛其”（SAGE）半自动地面防空系统（Semi-Automatic Ground Environment）是用来帮助美空军追踪雷达信号的。它是最早由人工操作的实时控制计算机系统，能够接收各侦察站雷达传来的信息，识别出来袭飞行物，然后由操作者指挥地面防御武器瞄准敌方飞行器。它重达 300 吨，放置在一个水泥堡垒中。它配备了诸如调制解调器和图形显示技术，而且它的处理器还是“双核”的。“赛其”是冷战时期的产物。当时，苏联爆炸了第一颗原子弹，冷战日渐加剧，美国政府希望把电脑的优势用于军事目的上，由此建立了一个能使国家边境免遭空袭的半自动地面防御系统“赛其”。

1960年，日本电气公司生产出NEAC 2203。1960年，日本电气公司（ Nippon Electric Company ）制造计算机NEAC 2203。它是日本最早的晶体管计算机，使用磁芯内存，这在当时还是很昂贵的。NEAC 2203主要应用在商业、科学和工程领域。

1964年，IBM System/360 大型机问世1964年，IBM的System/360 大型机问世。作为IBM可互换计算机系列的家庭成员中的一员，IBM System/360 大型机是第一个可涵盖全范围应用软件的计算机，大大小小的软件，从商业到科学，都可以进行安装应用。高端的System/360大型机曾在NASA的阿波罗登月计划以及空中交通控制系统中得到应用。IBM重金研制IBM System/360 大型机并大获成功，一举确立了其市场上的统治地位。而且几乎没有什么计算机能像IBMSystem/360 大型机那样长命了，甚至有些360大型机至今仍在运行。

1964年，世界上首台超级计算机“CDC 6600”诞生。1964年，西摩·克雷(Seymour Cray)为美国一家叫做数据控制公司(Control Data Corporation)设计了第一台正式命名为“CDC 6600”

的超级计算机。“CDC 6600”采用管线标量架构，使用西摩·克雷的小组开发的RISC指令集。在这种架构中，一个CPU交替处理指令的读取、解码和执行，每个时钟周期处理一条指令。它在诞生起至1969年，在西摩·克雷设计出第二台超级计算机之前，一直是世界上最快的计算机。西摩·克雷也因此被称为超级计算机之父以及世界上最伟大的程序师之一。

1965年，世界上第一台真正意义的小型计算机PDP-8问世。1965年，美国数字设备公司（DEC)推出了世界上第一台真正意义的小型计算机PDP-8,标志着小型机时代的到来。由于性能完全可以媲美于大型机，且价格低廉，远远低于其他公司的同类产品的价格。PDP-8一上市便赢得了市场的追捧，数以千记的PDP-8被销售给了小型企业，大学，中学和报社等，PDP-8取得了巨大的成功。在以后的15年里，DEC公司共计卖出了5万多台PDP-8。

1969年，通信处理机IMP诞生。1969年，通信处理机IMP诞生。通信处理机IMP(Interface Message Processor)是一种专用小型机，它是插在计算机主机和电话线之间处理信息路由的。在冷战高峰期时，美国就已经对其进行构思了。当时美国政府极力寻求一种方法，确保其计算机网络在某些意外情况下仍然能够发挥作用，比如受到核攻击或其他敌对行为的摧毁。IMP显现出了第一代网关（即今天人们所知的路由器）的特征。IMP的创意是由“互联网之父”雷纳德?克兰罗克(Leonard Kleinrock)代表华盛顿大学参加美国远景研究规划局组织的“通信小组”(Communication Group)讨论阿帕网（ARPANET）方案时提出的。它在阿帕网的发展中扮演了举足轻重的作用，而阿帕网就是现代互联网的先驱。

1971年，世界上首款个人计算机Kenbak-1产生。1971年，世界上首款个人计算机Kenbak-1产生。它由约翰·布兰肯巴克(John V. Blankenbaker)使用标准的中规模和小规模集成电路设计而成，生产商把它吹捧为一种易于使用的教育工具，enbak-1计算机当时的售价为750美元，但是却只售出了几十台。由于缺少一个微处理器，存储容量为256字节，而它唯一的输出就是一系列闪烁的灯光。据当时的编程人员介绍，由于可用的内存实在太少，用户在玩完游戏时，计算机根本无法显示玩家的输赢状况，用户只有通过自己才能辨认。

1976年，第一台超级计算机Cray-1问世。1976年，第一台超级计算机Cray-1问世，它在当时也是世界上运行速度最快的计算机。尽管价格不菲，每台售价在五百万到一千万美元之间，它仍然相当畅销。它是计算机设计师西摩·克雷(Seymour Cray) 设计出的众多超级计算机之一，西摩·克雷终身致力于超级计算机的研制，被被誉为超级计算机之父。它有一个由氟利昂散热的64位系统，运行的速度为80MHz，带有8MB的RAM。和它的散热系统一起计算，Cray-1的第一个模型重达5.5吨。

1976年，苹果电脑Apple I现世 Apple I是一种早期个人计算机，它由史蒂夫?沃兹尼克（Steve Wozniak）设计并手工打造。它的硬件放在木盒子里边，外观上看上去跟一台打字机差不多。它并没有配备显示器，需外接电视机来作为显示设备。尽管 Apple I的设计很简单，但它仍是一件杰作，而且比其他同级的主机所需用的零件更少。它为史蒂夫?沃兹尼克赢得了设计大师的名誉。沃兹尼克的朋友史蒂夫?贾伯斯则提出销售这台计算机的建议。作为苹果公司的第一款产品，于1976年4月在加州一次展会上展示。它在1976年7月以666美元的价格进行零售，消费者仍需自己购买相应键盘、显示器等配套设备。尽管价格低廉，不过它为Apple II的巨大成功打下了基础。Apple I总共生产了200台，目前Apple I价格已涨到数万美元，成为古董收藏家们最为青睐的收藏对象之一。

1981年，IBM个人电脑产生。它拥有独立的键盘、打印机以及显示器，光滑而完整的前瞻性包装，立即吸引住了消费者的目光。它的产生使得个人手工制造电脑成为历史，电脑的生产开始进入公司化生产。它取得了巨大的商业成功，诞生之日起后的许多年来一直是个人电脑的标志，并在后来吸引其他电脑制造生产加入这场竞争，争相推出类似的台式机人电脑。

1981年，第一款便携电脑Osborne 1诞生。1981年4月，奥斯本（Osborne）公司发布了一款名叫Osborne 1的便携电脑，它之所以被称作便携式电脑是因为设计了一个超袖珍的内置显示屏，当然这个显示屏是显像管技术的而非LCD的，而且它的键盘外设计一应俱全，

因此被称为世界上首款真正的便携式电脑。电脑重24磅，价格不到2000美元。它采用的是Ziolog Z80A(4MHz)微处理器，配备了64K的大容量内存，5寸的黑白显示器。值得一提的是，它所随机附带的软件在当时来说是非常的齐全。

1983年，惠普发布首款超越时代的触摸屏电脑HP-150。1983年，惠普推出了首款超越时代触摸屏个人电脑HP-150，这种9英寸的计算机屏幕里放置红外线发射器和接收器，能够检测到用户手指的位置。使用户仅需触摸屏幕即可激活其电脑的功能，HP-150的问世标志着惠普开启了人性化个人电脑的先河。

1997年，IBM“深蓝”超级计算机问世。上个世纪80年代末，IBM启动“深蓝”超级计算

机项目计划，试图运用并行数据处理技术解决一些难题。1997年，IBM“深蓝”超级计算机问世它是最厉害的计算机下棋高手， 在全球十亿人的面前，经过六轮较量后，击败了世界冠军的卡斯帕葛斯纳夫(Garry Kasparsov)，“深蓝”是一款32节点的IBM RS/6000 SP计算机，处理器采用32位P2SC，运行AIX操作系统。在比赛期间，“深蓝”的平均运算速度是每秒1亿2600万步。目前，这台超级计算机被安放在美国华盛顿特区的史密森国家博物馆里。

2007年，苹果iPhone问世。2007年，苹果首席执行官史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）推出了iPhone这种方便的小装置，它将因特网、常规手机、相机、媒体播放器汇集在了一起，它支持各种各样的第三方应用程序或应用软件，从食谱到夜空地区等等。将一切功能都都包装在这个光滑，有光泽外观的iPhone中，它本质上就是一种微型个人便携式电脑。而针对对苹果的最新项目：苹果平板电脑，有人称这种便携式电脑看上去就像一个大的iPhone。虽然人们一还不知道它的名字，但它应该有有无线上网功能，7至10英寸的触摸屏。它的问世又将改变个人电脑的面貌。

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