计算机发展的四个阶段

1、文档来源为 : 从网络收集整理 .word 版本可编辑 .欢迎下载支持计算机发展的四个阶段 世界上第一台电子数字式计算机于 1946年2月 15日在美国宾夕法尼亚 大学研制成功，它的名称叫 ENIAC埃尼阿克)，是电子数值积分式计算机(The Electronic Numberical Intergrator and Computer) 的缩写。它使用了 17468个真空电子管，耗电 174 千瓦，占地 170平方米，重达 30吨，每秒钟 可进行 5000次加法运算。虽然它还比不上今天最普通的一台微型计算机，但 在当时它已是运算速度的绝对冠军，并且其运算的精确度和准确度也是史无前 例的。以圆周

2、率(n )的计算为例，中国的古代科学家祖冲之利用算筹，耗费 15 年心血，才把圆周率计算到小数点后 7 位数。一千多年后，英国人香克斯 以毕生精力计算圆周率，才计算到小数点后707位。而使用ENIAC进行计算，仅用了 40秒就达到了这个记录，还发现香克斯的计算中，第 528位是错误 的。ENIAC奠定了电子计算机的发展基础，在计算机发展史上具有划时代的意 义，它的问世标志着电子计算机时代的到来。ENIAC诞生后，数学家冯诺依曼提出了重大的改进理论，主要有两点：其一是电子计算机应该以二进制为运 算基础，其二是电子计算机应采用 "存储程序 "方式工作，并且进一步明确指出 了整个

3、计算机的结构应由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入装置 和输出装置。冯诺依曼的这些理论的提出，解决了计算机的运算自动化的问 题和速度配合问题，对后来计算机的发展起到了决定性的作用。直至今天，绝 大部分的计算机还是采用冯诺依曼方式工作。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 办公室自动

4、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。可将计算机的发展过程分成以下几个阶段：第一代 (19461957 年)是电子计算机，它的基本电子元件是电子管，内存 储器采用水银延迟线，外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等。由于当 时电子技术的限制，运算速度只是每秒几千次 几万次基本运算，内存容量仅 几千个字。因此，第一代计算机体积大，耗电多，速度低，造价高，使用不文档来源为 : 从网络收集整理 .word 版本可编辑 .欢迎下载支持便；主要局限于一些军事和科研部门进行科学计算。软件上采用机器语言，后 期采用汇编语言。第二代(19581970 年)是晶体管计算

5、机。 1948年，美国贝尔实验室发明 了晶体管， 10 年后晶体管取代了计算机中的电子管，诞生了晶体管计算机。 晶体管计算机的基本电子元件是晶体管，内存储器大量使用磁性材料制成的磁 芯存储器。与第一代电子管计算机相比，晶体管计算机体积小，耗电少，成本 低，逻辑功能强，使用方便，可靠性高。软件上广泛采用高级语言，并出现了 早期的操作系统。第三代(19631970 年)是集成电路计算机。随着半导体技术的发展， 1958 年夏，美国德克萨斯公司制成了第一个半导体集成电路。集成电路是在几平方 毫米的基片，集中了几十个或上百个电子元件组成的逻辑电路。第三代集成电 路计算机的基本电子元件是小规模集成电路和

6、中规模集成电路，磁芯存储器进 一步发展，并开始采用性能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒几十万 次基本运算。由于采用了集成电路，第三代计算机各方面性能都有了极大提 高：体积缩小，价格降低，功能增强，可靠性大大提高。软件上广泛使用操作 系统，产生了分时、实时等操作系统和计算机网络。第四代(1971 年日前)是大规模集成电路计算机。随着集成了上千甚至上 万个电子元件的大规模集成电路和超大规模集成电路的出现，电子计算机发展 进入了第四代。第四代计算机的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集 成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几 百万次，甚至上亿次基本运算。在软件

7、方法上产生了结构化程序设计和面向对 象程序设计的思想。另外，网络操作系统、数据库管理系统得到广泛应用。微 处理器和微型计算机也在这一阶段诞生并获得飞速发展。微型计算机的发展微型计算机的发展主要表现在其核心部件 - 微处理器的发展上，每当一 款新型的微处理器出现时，就会带动微机系统的其它部件的相应发展，如微机 体系结构的进一步优化，存储器存取容量的不断增大、存取速度的不断提高， 外围设备性能的不断改进以及新设备的不断出现等。根据微处理器的字长和功能，可将微型计算机的功能划分为以下几个阶 段：第一阶段(19711973年)是4位和 8位低档微处理器时代。通常称为第一 代，其典型产品是 Intel4

8、004 和 Intel8008 微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微机。基本特点是采用PMO工艺，集成度低（£ 4000个晶体管 / 片） ，系统结构和指令系统都比较简单，主要采用机器语言或简单的汇编语 言，指令数目较少（20多条指令），基本指令周期为2050卩s,用于家电和简 单的控制场合。第二阶段 （19741977 年） 是 8位中高档微处理器时代。通常称为第二代， 其典型产品是 Intel8080/8085 、Motorola 公司的 MC6800、Zilog 公司的 Z80 等，以及各种 8位单片机，如 Intel 公司的 8048、Motorola 公司的

9、MC680、1 Zilog公司的Z8等。它们的特点是采用NMO工艺，集成度提高约4倍，运算 速度提高约1015倍（基本指令执行时间12卩s），指令系统比较完善，具有 典型的计算机体系结构和中断、DMA等控制功能。软件方面除了汇编语言外， 还有BASIC FORTRA等高级语言和相应的解释程序和编译程序，在后期还出 现了操作系统，如CM/P就是当时流行的操作系统。第三阶段 （19781984 年） 是 16 微处理器时代。通常称为第三代，其典型 产品是 Intel 公司的 8086/8088、80286， Motorola 公司的 M68000， Zilog 公 司的Z8000等微处理器。其特点

10、是采用 HMO工艺，集成度（2000070000晶体 管/片）和运算速度（基本指令执行时间是0.5卩s）都比第二代提高了一个数量 级。指令系统更加丰富、完善，采用多级中断、多种寻址方式、段式存储机 构、硬件乘除部件，并配置了软件系统。这一时期的著名微机产品有IBM公司的个人计算机PC（Personal Computer）。 1981年推出的IBM PC机采用8088 CPU 紧接着1982年又推出了 扩展型的个人计算机IBM PC/XT，它对内存进行了扩充，并增加了一个硬磁盘 驱动器。1984年IBM推出了以80286处理器为核心组成的16位增强型个人计 算机IBM PC/ATo由于IBM公司

11、在发展PC机时采用了技术开放的策略，使 PC 机风靡世界。第四阶段（19851992年）是32位微处理器时代，又称为第四代。其典型 产品是 Intel 公司的 80386/80486，Motorola 公司的 M68030/68040等。其特 点是采用HMO或CMOS：艺，集成度高达100万晶体管/片，具有32位地址线 和32位数据总线。每秒钟可完成 600万条指令（MIPS，Million Instructions Per Seco nd）。微机的功能已经达到甚至超过超级小型计算机，完全可以胜任 多任务、多用户的作业。同期，其他一些微处理器生产厂商（如AMD TEXAS等）也推出了 80386/80486 系列的芯片。第五阶段（1993年以后）是奔腾（Pentium）系列微处理器时代，通常称为第 五代。典型产品是In tel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的 AMD勺K6系列微处理器芯片。内部采用了超标量指令流水线结构，并具有相互独立的指令和数 据高速缓存。随着 MMX(Multi Media eXtended) 微处理器的出现，使微机的发 展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高的台阶。2000年 3月， AMD与Intel分别推出了时钟频率达 1GH