计算机的发展与应

计算机的发展与应用

计算机系统是经过一系列历史演变过程的产物。这个历史演变过程可分为五个阶段。第一阶段：机械式计算器

这是对手工计算的革命，有助于减轻繁杂的计算劳动。

算盘：１３世纪，中国；

计算尺：１６２１年，英国数学家威廉奥垂德；

机械式加法器：１６４２年，法国物理学家帕斯卡；

机械式计算器：１６７３年，德国数学家莱布尼兹。第二阶段：机械式逻辑器

这是今天逻辑线路和计算机决策的先驱。

逻辑演示器：１７７７年，美国，查尔斯.马洪；

《布尔代数》：１８５４年，英国数学家乔治.布尔第三阶段：机械式输入输出装置

这是对人工输入数据和读出结果的重要改进。

穿孔卡织布机：１８０４年，法国人约瑟夫.雅各；

第一台机电式穿孔卡系统－造表机：１８８６年，美国人赫尔曼.霍勒瑞斯。

第四阶段：完整的计算机器的形成

吸收以上阶段的成果，组成一个实体。

近代计算机：

具有完整含义的机械式计算机或机电式计算机。经历了大约120年的历史〔１８２２年～１９４５年〕。

查尔斯

.巴贝奇

英国数学家，剑桥大学教授，计算机之父。

差分机：１８２２年；

分析机：１８３４年；其重要贡献在于它包括了现代计算机具有的五个基本部分：

输入装置

处理装置

存储装置

控制装置

输出装置

爱达

英国数学家，第一位程序员。

建议用二进制存储；

指出分析机可进行编程；

发现了进行程序设计和编程的基本要素；

为某些计算开发了一些指令。埃肯教授和老沃森

美国哈佛大学教授／ＩＢＭ总裁

第一台机电式计算机

ＭＡＲＫ－Ｉ：部分使用继电器。

MARK-II

：全部使用继电器的计算机。第五阶段：现代计算机系统相继问世艾兰

.

图灵，英国科学家

建立图灵机ＴＭ理论模型

理论指出：图灵机的计算能力概括了数字计算机的计算能力，它能识别的语言属于递归可枚举集合，它能计算的问题称为部分递归函数的整数函数。在此基础上发展了可计算性理论。

指出定义机器智能的图灵测试

指出如果一台机器对于质问的响应与人类作出的响应完全无法区别，那么这台机器就具有智能，这一论断称为图灵测试，它奠定了人工智能的理论基础。冯

.

诺依曼，英籍匈牙利科学家

参与了世界上第一台电子数字计算机“埃尼阿克”的设计工作。

提出了存储程序原理，即冯.

诺依曼原理，使机器能自动地执行程序；

提出了冯

.

诺依曼计算机体系结构。

六代计算机

1．第一代计算机（1946－1957）

主要特点：计算机所使用的逻辑元件为电子管；存储器采用延迟线或磁鼓；软件主要使用机器语言，后期使用汇编语言。

“埃尼阿克”：世界上第一台电子数字计算机，1946年美国宾夕法尼亚大学电气工程师埃克特和物理学家莫奇莱博士等人，花了20人年研制成功的。

2．第二代计算机（1958－1964）

主要特点：所使用的逻辑元件为晶体管；普遍采用磁芯作为主存储器；采用磁带或磁盘作为辅助存储器；出现了Fortran、Cobol等高级语言，并出现了机器内部的管理程序。

3．第三代计算机（1965－1971）

主要特点：硬件上，采用中、小规模集成电路（MSI、SSI）,用半导体存储器；软件上，把管理程序发展成为现在的操作系统，采用了微程序控制技术，高级语言更加流行，如Basic、Pascal等。

4．第四代计算机（1972－）

主要特点：采用大规模集成电路及超大规模集成电路（LS、VLSI）；计算机的操作系统更加完善，在语音、图像处理、多媒体技术、网络以及人工智能等方面取得了很大发展。

5．关于第五代计算机

第五代计算机是通信、存储、信息处理和人工智能相结合的超巨型计算机。

6．关于第六代计算机

作为计算机的核心元件是更新的光电子元件、超导电子元件或生物电子元件。

微型计算机的出现和发展

随着大规模集成电路技术的发展，微型计算机（简称微机）诞生了。（1）第一代微机

１９８１年，ＩＢＭ－ＰＣ机，1983年，推出PC/XT机，使用Intel８０８８／８０８６微处理器，8088为准１６位机，8086为16位机。（2）第二代微机

１９８４年，286AT及其兼容机，16位机；

(3)第三代微机

１９８６年，386微机，32位机；（4）第四代微机

1989年，Ｉｎｔｅｌ80486微处理器问世，32位，

（５）第五代微机

1993年，Intel公司推出了Pentium（奔腾）微处理器，准64位；

1995年，Intel公司又推出了高能奔腾微处理器（Pentium

Pro

Processor）;

Intel公司推出了多能奔腾微处理器（MMX）和第二代奔腾微处理器PentiumII以及第三代奔腾处理器PentiumIII、第四代奔腾处理器PentiumⅣ。

IBM、

Motorola和Apple三家公司联合开发了PowerPC微处理器;

AMD公司也生产了相应类型的微处理器（如K6、K7等）

我国计算机的发展

我国计算机的研究工作是从1956年开始的。

1958年10月，我国研究成功电子管数字计算机。

1964年，晶体管数字计算机问世。

1971年，开发出了集成电路数字计算机。

1975年，开始研制微型计算机。

1978年，研制出了每秒500万次的大型计算机。

1984年，国防科技大学成功研制出每秒1亿次的“银河”电子计算机，随后又研制出了“银河II型”机和“银河III型”机。

2000年，超级计算机最高浮点运算速度达到每秒1万亿次，我国的神威号计算机的运算速度达到3840亿次，使我国成为美国、日本之后国际上第三个拥有高速计算机的国家。

软件技术的兴起和发展

第一阶段

1946年到1955年

采用机器语言编写程序.

第二阶段

1956年到1965年

利用面向用户的高级语言编写程序.

第三阶段

1966年至今

逐步形成了各种系统软件和应用软件.

二、计算机的应用

1．科学技术计算

把科学技术及工程设计应用中的各种数学问题的计算，统称为科学技术计算。计算机的应用，最早就是从这一领域开始的．电子计算机在科学计算和工程设计中大有作为，它不仅能减轻繁杂的计算工作量，而且解决了过去无法解决或不能及时解决的问题。

2．数据信息处理

对数据进行加工、分析、传送、存储及检测等操作都称为数据处理。任何部门都离不开数据处理。在数据处理领域中，由于数据库技术和网络技术的发展，信息处理系统已从单功能转向多功能、多层次。管理信息系统（MIS）逐渐成熟，它把数据处理与经济管理模型的优化计算和仿真结合起来，具有决策、控制和预测功能。MIS在引人人工智能之后就形成决策支持系统（DDS），它充分运用运筹学、管理学、人工智能、数据库技术和计算机科学技术的最新成就，进一步发展了MIS。如果将计算机技术、通信技术、系统科学及行为科学应用于传统的数据处理无法解决的结构不分明的、包括非数值数据型的信息的办公事务上，就形成了办公自动化系统（OA）．

3．计算机控制

工业过程控制是计算机应用的一个很重要的领域。所谓过程控制，就是利用计算机对连续的工业生产过程进行控制。被控对象可以是一台机床、一座窑炉、一条生产线、一个车间，甚至整个工厂。计算机与执行机构相配合，使被控对象按照预定算法保持最佳工作状态．适合于工业环境中使用的计算机称为工业控制计算机。这种计算机具有数据采集和控制功能，能在恶劣的环境中可靠运行。

此外，计算机控制在军事、航空、航天、核能利用等领域的也有广泛的应用。

4．计算机辅助技术

CAD就是利用计算机来帮助设计人员进行设计．使用这种技术能提高设计工作的自动化程度，节省人力和时间。

CAM是利用计算机来进行生产设备的管理、控制和操作。CAM与CAD密切相关。CAD侧重于设计，CAM侧重于产品的生产过程。采用CAM技术能提高产品质量，降低生产成本，改善工作条件和缩短产品的生产周期。

CAT是利用计算机帮助人们进行各种测试工作。CAT系统可快速自动完成对被测设备的各种参数的测试和报告结果，还可对产品分类和筛选。

CAI是利用计算机帮助教师和学生进行课程内容的教学和测验。

5．家庭电脑化

随着微型计算机价格的下降及性能的不断提高，特别是多媒体技术的发展，家用个人计算机（简称家用PC机）正以空前的速度发展着。PC机发展的结果。这无疑会大大促进家庭信息时代的到来。

三、计算机的发展方向巨型化

研制高速度、强功能的大型机和巨型机以适应军事和尖端工业的需要。巨型机的发展集中体现了计算机科学技术的发展水平，它可以推动计算机系统结构、硬件、软件的理论及技术、计算数学以及计算机应用等多个学科的发展，所以它的生产标志着一个国家的尖端科技的发展程度。

微型化

研制价格低廉的超小型机和微机以开拓应用领域和占领广大市场，它的研制标志着一个国家的应用水平。

网络化

计算机网络就是按照约定的协议将若干台独立的计算机通过通信线路相互连接起来，形成彼此能够相互通信的一组相关的或独立的计算机系统。它们有数据传输等功能，并具有共享数据、共享计算机资源以及均衡负荷等优点。计算机网络的发展，使用户可在同一时间、不同地点使用同一个计算机网络系统，从而大大提高了计算机系统的使用效率，加速了社会信息化的