1.1計算機發展概述
1946年2月，世界上第壹臺計算機ENIAC(電子數值積分器和計算機)在賓夕法尼亞大學誕生。它使用18000個電子管，10000個電容和7000個電阻，面積170平方米，重30噸，耗電150千瓦，每秒可進行5000次加減運算，價值40萬美元。當時是為美國陸軍彈道實驗室解決彈道特性的計算問題而設計的。雖然不能和現在的計算機相比，但在那個時候，它可以把計算壹次發射彈道的時間縮短到30秒以內，把工程師從繁重的計算中解放出來。在當時，這是壹項偉大的創舉，開創了計算機的新時代。
從第壹臺計算機誕生至今50多年，每隔幾年就有壹次軟硬件的重大突破。到目前為止，計算機的發展經歷了以下四代。
第壹代計算機(1946~1955)。
從1946到1955，壹些著名的計算機相繼出現，它們的用途也從軍用變成了服務大眾。都屬於第壹代計算機，特點是用電子管做邏輯元件，壹開始用水銀延遲線或靜電存儲器，後來用磁芯，有紙帶、卡片、磁帶等。作為外部記憶。運算速度可以是每秒幾千到幾萬次。編程語言是用二進制代碼表示的機器語言和匯編語言。第壹代計算機體積大、價格貴、速度慢，主要用於科學計算。
第二代計算機(1955~1964)。
1955年第壹臺全晶體管計算機問世。從1958開始，以IBM的7000系列為代表的全晶體管計算機成為第二代計算機的主流產品。二代計算機的主要特點是:全部采用晶體管，磁芯作為主存儲器，磁盤或磁帶作為外存儲器，運算速度達到每秒幾十萬次。編程語言在這個時期也取得了很大的進步，比如ALGO 60，FORTRAN，COBOL。編程方便，通用性增強，計算機的應用也擴展到事務管理和工業控制。
第三代計算機(1964~1970)。
1964年，IBM公布了用集成電路制成的System/360系列計算機，並為系列計算機開發了OS/360操作系統，使系列計算機中的低端計算機升級為高端計算機時，原有的操作系統和應用軟件可以繼續使用，使360系列計算機本身成為第三代計算機的主流產品。第三代計算機的特點是用中小規模集成電路代替分立晶體管元件，存儲器采用半導體存儲器。運算速度可達幾十萬到上百萬次，個別次數可達千萬次，內部存儲容量可達兆字節。這壹時期，計算機設計提出了系列化、通用化和標準化的思想。比如把機器的系列擴展到大中小，滿足不同層次的需求；在硬件設計中，使用了標準的半導體存儲芯片和輸入/輸出接口元件。在軟件設計上，提倡模塊化、結構化設計，既降低了計算機的成本，又擴大了計算機的應用範圍。
第四代計算機(1971年~現在)。
1971年，Intel公司制造了第壹代微處理器，集成了2250個晶體管組成的電路。它標誌著計算機的發展已經進入了大規模集成電路的應用時代。大規模集成電路的應用是第四代計算機的基本特征。在這壹代計算機中，采用集成度更高的半導體芯片作為存儲器，計算機的速度可以達到每秒幾百萬到幾億次。操作系統不斷完善，應用軟件層出不窮。計算機體系結構發展了分布式計算機、並行處理技術和計算機網絡。在此期間，計算機的發展進入了壹個以計算機網絡為特征的時代。
中國從1956開始研制計算機。1958年第壹臺計算機研制成功，1964年我國研制的第壹臺晶體管計算機問世。1971年，集成電路計算機研制成功。第壹臺IBM PC兼容微型計算機於1985年研制成功。2001中國第壹款通用CPU龍芯？該芯片研制成功，並於2002年上市，擁有完全自主知識產權。龍騰？服務器。
微型計算機屬於第四代計算機，但單從微型計算機的角度來看，在30多年的發展中可以分為五個時代。
第壹代是從1971開始的4位微機。它的芯片集成了2000個晶體管，時鐘頻率為1MHz。
第二代是從1973開始的8位微機。其芯片集成度為4000-9000個晶體管，時鐘頻率為4MHz。其典型產品有英特爾的8080、摩托羅拉的M6800等。
第三代是從1978開始的16位微機。芯片集成度20000 ~ 70000個晶體管，時鐘頻率5MHz~10MHz。典型的產品是英特爾的8086和80286。IBM用這壹代芯片開發了IBMPC、IBMPC/XT和IBM PC/AT。
第四代是1981以來的32位微機。芯片的集成度為654.38+萬~ 654.38+0萬個晶體管。時鐘頻率為10MHz~33MHz。用這種微處理器制成的微型計算機的性能達到或超過了70年代的大中型計算機。
第五代是從1993開始的64位微機。芯片的集成度超過100萬個晶體管，每年都有不同類型的新產品出現。
微處理器的發展極大地促進了計算機的發展。目前性價比大幅躍升，使用幾十個微處理器芯片的采用多處理器技術的主機產品已經系列化。新壹代操作系統采用友好的圖形界面，更便於用戶學習和使用電腦。面向對象編程語言的使用使程序員能夠更快更好地設計出高質量的軟件。未來計算機的發展趨勢將表現在以下幾個方面:
1.多極化
雖然今天個人電腦已經席卷全球，但由於計算機應用的不斷深入，對大型機和超級計算機的需求也在穩步增長。巨、大、小、微機各有應用領域，形成多極局面。
2.建立工作關系網
利用現代通信和計算機技術，將分布在不同地方的計算機按照網絡協議互聯互通，共享軟件、硬件和數據資源。網絡是計算機技術和通信技術相結合的產物。雖然出現了近30年，但直到近幾年才開始形成熱潮，開始走向家庭。
3.多媒體
多媒體是80年代末90年代初發展起來的新技術。以前人機交互的媒介只有文字，而多媒體技術是利用圖形、圖像、聲音、文字等多種媒介進行人機交互。短短幾年時間，多媒體技術已經成熟，計算機輔助教學的蓬勃發展完全依賴於多媒體技術的支持。多媒體技術被認為是90年代信息領域的壹場革命。
變得聰明
智能化是新壹代計算機的目標，日本公布的第五代計算機發展計劃就是發展智能計算機。神經網絡計算機和生物計算機強調計算機具有像人壹樣的聽、說、邏輯思維的能力。智能的主要研究領域有:模式識別、機器人、專家系統、自然語言的生成和理解等。目前，這些領域都取得了不同程度的進展。隨著第五代計算機的誕生，未來計算機技術將發展到更高、更先進的水平。
電腦最重要的核心部件是CPU芯片。以矽片為基礎的芯片制造技術的發展不是無限的，在不久的將來可能會達到發展的極限。目前可能引發下壹次計算機技術革命的技術主要有納米技術、光學技術、量子技術和生物技術。計算機未來的發展方向是:光學計算機、生物計算機、分子計算機、量子計算機。
光計算機的發展方向是將超細激光束與快速芯片相結合，主要解決芯片之間的數據傳輸問題。由於光子的傳播速度極快，如今計算機數據的最高傳輸速度為每秒654.38+0億字節，采用光學技術後其傳輸速度可達每秒萬億字節。另外，光子不像帶電電子那樣相互作用，所以在通過同樣狹窄的空間時，可以傳輸更多的數據。同時，光的傳輸不需要物理連接。發展光計算機的關鍵技術是制造能耗少、體積小、易制造、價格低的光電轉換器和光計算機定位系統。
生物計算機比光學計算機更難實現。它是以生物工程技術生產的蛋白質分子為主要原料制成的生物芯片。它不僅有巨大的存儲容量，還能以波的形式傳播信息。它的處理速度比現在最快的計算機快壹百萬倍，能耗只有現代計算機的十億分之壹。許多科學家認為，21世紀很可能是生物計算機的時代。
分子計算機的基礎是制造單個分子，其功能與今天的三極管、二極管等微電路的重要元件相同或相似，然後將數以億計的分子器件牢固地連接到某個襯底表面。這方面還有很長的路要走。
目前量子計算機處於理論和實現之間。大多數科學家認為量子計算機將在未來幾十年內出現。它是基於量子力學原理的計算機，采用深度計算模式。這種模式只由物質世界中壹個原子的行為決定，不像傳統的二進制計算機將信息分為0和1，對應晶體管的通斷。他的計算模式非常有利於並行計算。量子計算機的原型正在研究中，還需要很多年的艱苦研究，但是科學家預見有壹天會出現針尖上的超級計算機。
1的特征和分類。2臺電腦
1.2.l計算機的特點
1.快速操作。
計算速度快是人們從計算機出現到現在使用計算機的主要目的。現代計算機的運算速度已經達到了每秒幾百億到幾萬億次。很多以前做不到的事情，現在用高速電腦就能做到。正如眾所周知的天氣預報，如果不使用高速計算機，就不可能對幾天內的天氣變化作出更準確的預測。另外，中國十幾億人口的普查，沒有計算機是無法完成的。
2.計算精度高
計算機采用二進制數運算，通過增加表示二進制數的位數可以獲得計算精度。在編程中也可以運用壹些技巧，使計算精度滿足人們的要求。眾所周知，壹位美國數學家花了15年才把圓周率p算到707位，但小數點後的位數通過使用計算機已經達到了上億位。
3.有記憶和邏輯判斷的能力
計算機的內存不僅可以存儲原始數據和計算結果，還可以存儲用戶編制的程序。其容量以兆為單位計算，可以存儲幾十萬到幾千萬的數據或文件，需要時可以快速、準確、無誤地取出。計算機在運行時，從內存中高速取出程序和數據，並根據程序的要求自動執行。
計算機還具有邏輯判斷能力，這使它們能夠解決各種問題。比如判斷壹個條件是真還是假，根據判斷結果自動決定下壹步做什麽。比如數學中的著名問題？四色問題？也就是說，對於任何地形圖來說，用四種顏色使相鄰區域不同就足夠了。美國數學家花了1976的百億次判斷和三臺計算機* * * 1200小時才解決。
4.高可靠性和通用性。
現代計算機由於使用了超大規模集成電路，可靠性非常高，可以安全地用於各行各業，特別是要求高可靠性的行業，如銀行。由於計算機同時具有計算和邏輯判斷的功能，所以它不僅可以用於數值計算，還可以用於處理非數據信息，如圖形圖像處理、文本編輯、語言識別、信息檢索等。這樣計算機的應用就能在各行各業發揮作用。
L.2.2計算機類型
計算機有很多種分類方法，包括數字計算機、模擬計算機和混合計算機。按用途也有通用機和專用機兩大類；這裏根據美國電氣與電子工程師協會(IEEE)科學超級計算機委員會在1989中提出的計算機分類報告，分別介紹各種類型的計算機。按照這種分類方法，計算機分為六類:超級計算機、小型機、大型機、小型機、工作站和個人計算機。現將它們介紹如下:
1.超級計算機
超級計算機是六種計算機中最強大的，當然也是最貴的。它也被稱為超級計算機。它速度快，容量大，可以實時處理高質量的動畫。超級計算機的指標通常用每秒浮點運算次數來表示。20世紀70年代的第壹代超級計算機每秒鐘有1億次浮點運算。上世紀80年代，第二代超級計算機每秒有6543.8+0000億次浮點運算。上世紀90年代開發的第三代超級計算機速度已經達到每秒萬億次浮點運算。目前很多超級計算機都采用多處理器結構，利用大規模並行處理來提高整機的處理能力。
目前，超級計算機多用於空間技術、中長期天氣預報、石油勘探、戰略武器實時控制等領域。生產超級計算機的國家主要是美國和日本，俄羅斯、英國、法國和德國也研制出了自己的超級計算機。中國發展於1983？銀河壹號？速度為每秒1億次浮點運算的超級計算機。1992開發的？銀河二號？速度為每秒1億次浮點運算的B型超級計算機，1997年推出？銀河ⅲ？Model-I超級計算機是每秒進行百億億次浮點運算的型號，相當於第二代超級計算機。2001在中國成功上市？黎明3000？巨型計算機，其速度為每秒4000億次，聯想於2003年6月推出。沈騰6800？達到每秒4萬億次，於2004年6月發射？黎明4000A？達到每秒11萬億次，進入世界前十。
2.小型超級計算機
小型超級計算機是壹些廠商為了滿足市場需求，在保持或略微降低超級計算機性能的前提下，大幅度降低價格而形成的壹種機型。小型機的發展壹是將高性能微處理器組合成並行多處理器系統，二是將壹些超級計算機技術引入小型機，使其功能巨型化。目前流行的小型超級計算機的處理速度為每秒250億次浮點運算，價格僅為超級計算機的十分之壹。