计算机应用领域与发展阶段

1、计算机发展简史n什么是计算机n计算机应用领域n计算机发展阶段n计算机的分类计算机是一种以电子器件为基础的，不需人的直接干顶，能够对各种数字化信息进行算术和逻辑运算的快速工具。 “电脑”计算机应用领域n科学计算 n数据处理n自动控制n计算机辅助设计（CAD/CAM，CAI)n人工智能 第一台电子计算机1946年 美国 ENIAC计算机发展阶段n第一代 电子管计算机 1946-1957 体积大 运算低 可靠性差n第二代 晶体管计算机 1958-1964 体积减少 速度 可靠性提高n第三代 集成电路计算机 1965-1971n第四代 LSI/VLSI计算机 1971-n电子管是一种在气密性封闭容器（

2、一般为玻璃管）中产生电流传导，以获得信号放大或振荡的电子器件。n电子管的第一个缺陷是使用寿命短，一般为几千小时到一万小时，用在电报、收音机、电视机上还凑合。可在电子计算机里情况就完全不同了，要用上成千上万个电子管，而且只要有一个电子管出了问题，机器就要“犯病”。电子管的第二个缺陷是耗电多，大量地使用电子管的计算机是一个“电老虎”，耗电多使电子管计算机难以离开家门一步，要想在野外使用电子计算机是很困难的事。电子管的第三个缺陷是它的体积和重量都太大，这就使得电子计算机身体庞大臃肿，笨重不堪，行动十分不便。第四个缺陷是它过于脆弱，一有大的冲击就会“稀里哗拉”散了架。电子计算机神机妙算的优势，不幸被它

3、的心脏部件电子管的缺陷大大削弱，它的进一步发展受到严重制约。那么，谁有资格取代电子管呢？这个新角色就是晶体管，而发明晶体管的人就是大名鼎鼎的贝尔实验室的三位著名科学家 肖克莱、巴丁、布拉顿。 n真空管时代的计算机尽管已经步入了现代计算机的范畴，但其体积之大、能耗之高、故障之多、价格之贵大大制约了它的普及应用。直到晶体管被发明出来，电子计算机才找到了腾飞的起点，一发而不可收n1949: “未来的计算机不会超过1.5吨。”这是当时科学杂志的大胆预测。 尽管晶体管的采用大大缩小了计算机的体积、降低了其价格，减少了故障。但离人们的要求仍差很远，而且各行业对计算机也产生了较大的需求，生产更能更强、更轻便

4、、更便宜的机器成了当务之急，而集成电路的发明正如“及时雨”，当春乃发生。n科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中，这样便创作出第一个集成电路，再后来才有了微处理器。n其高度的集成性，不仅仅使体积得以减小，更使速度加快，故障减少。人们开始制造革命性的微处理器。计算机技术经过多年的积累，终于驶上了用硅铺就的高速公路。n在 ENIAC 里头，一共有17468只电子管，7200个二极管，70000多个电阻器，10000多个电容和6000只继电器，电路的焊接点多达50万个；在机器表面，则布满电表、电线和指示灯。整台电脑占地面积为170平方米左右，总重量达到30吨。不过这台电脑可很不好伺候，它的耗电量是1

5、74千瓦；电子管平均每隔7分钟就要被烧坏一只，必须不停更换n大约30年后的1975年，世界上第一台个人电脑“Altair8800”问世。它的出现宣告了计算机正式进入了民用市场。n1947年12月，美国贝尔实验室的肖克莱、巴丁和布拉顿组成的研究小组，研制出一种点接触型的锗晶体管。晶体管的问世，是20世纪的一项重大发明，是微电子革命的先声。晶体管出现后，人们就能用一个小巧、消耗功率低的电子器件，来代替体积大、功率消耗大的电子管了。晶体管的发明又为后来集成电路的降生吹响了号角。 n1945年秋天，贝尔实验室成立了以肖克莱为首的半导体研究小组，成员有布拉顿、巴丁等人。布拉顿早在1929年就开始在这个实

6、验室工作，长期从事半导体的研究，积累了丰富的经验。他们经过一系列的实验和观察，逐步认识到半导体中电流放大效应产生的原因。布拉顿发现，在锗片的底面接上电极，在另一面插上细针并通上电流，然后让另一根细针尽量靠近它，并通上微弱的电流，这样就会使原来的电流产生很大的变化。微弱电流少量的变化，会对另外的电流产生很大的影响，这就是“放大”作用。 n1956年，肖克莱、巴丁、布拉顿三人，因发明晶体管同时荣获诺贝尔物理学奖 n尽管晶体管的采用大大缩小了计算机的体积、降低了其价格，减少了故障。但离人们的要求仍差很远，而且各行业对计算机也产生了较大的需求，生产更能更强、更轻便、更便宜的机器成了当务之急，而集成电路

7、的发明正如“及时雨”，当春乃发生。n科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中，这样便创作出第一个集成电路，再后来才有了微处理器。n其高度的集成性，不仅仅使体积得以减小，更使速度加快，故障减少。人们开始制造革命性的微处理器。计算机技术经过多年的积累，终于驶上了用硅铺就的高速公路。n把电路所需要的晶体管、二极管、电阻器和电容器等元件用一定工艺方式制作在一小块硅片、玻璃或陶瓷衬底上，再用适当的工艺进行互连，然后封装在一个管壳内，使整个电路的体积大大缩小，引出线和焊接点的数目也大为减少。集成的设想出现在50年代末和60年代初，是采用硅平面技术和薄膜与厚膜技术来实现的。 n电子集成技术按工艺方法分为以硅平面工艺为基础的单片集成电路、以薄膜技术为基础的薄膜集成电路和以丝网印刷技术为基础的厚膜集成电路。 计算机分类n按信息处理方式 数字 模拟 混合 n按用途 通用机 专用机n按规模 巨型机 大型机 小型机 工作站 微机 计算机网络 n n 巨型机 最大 最快 最贵 n n 大型机超级计算机n2008年 06月 10日美国一台军用超级计算机创下每秒运算1.026千兆次(quadrillion)世上最快