计算机的发展历史与应用
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计算机的发展历史与应用
计算机（
computer
）俗称电脑，是一种用于高速计算的电子计算机器，可以
进
行数值计算，
又可以进行逻辑计算，
还具有存储记忆功能。
是能够按照程序运行，
自动、
高速处理海量数据的现代化智能电子设备。
由硬件系统和软件系统所组成，
没有安装任何软件的计算机称为裸机。
可分为超级计算机、
工业控制计算机、
网
络计算机、个人计算机
、嵌入式计算机五类，较先进的计算机有生物计算机、光
子计算机、量子计算机等。
计算机发明者约翰
·
冯
·
诺依曼。计算机是
20
世纪最先进的科学技术发明之
一，
对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，
并以强大的生命力
飞
速发展。
它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各
个领域，
已形成了
规模巨大的计算机产业，
带动了全球范围的技术进步，
由此引发了深刻的社会变
革，
计算机已遍及一般学校、企事业单位，进入寻常百姓家，成为信息社会中必
不可少的工具
。
计算机的应用在中国越来越普遍
，改革开放以后，中国计算机用户的数量不
断攀升，应用水平不断提高，特别是互联网、
通信、多媒体等领域的应用取得了
不错的成绩。
1996
年至
2009
年，
计算机用户数量从原来的
630
万增长至
6710
万台，联网计算机台数由原来的
2.9
万台上升至
5940
万台。互联网用户已经达
到
3.16
亿，无线互联网有
6.7
亿移动用户，其中手机上网用户达
1.17
亿，为
全球第一位。
发展历史
计算工具的演化经历了由简单到复杂、从低级到高级的不同阶段，例
如从
“
结绳
记事
”
中的绳结到算筹、算盘计算尺、机械计算机等。它们在不
同
的历史时期发挥了各自的历史作用，同时也启发了电子计算机的研制和设计思
路。
1889
年，美
国科学家赫尔曼
·
何乐礼研制出以电力为基础的电动制表机，用
以储存计算资料。
1930
年，美国科学家范内瓦
·
布什造出世界上首台模
拟电子计算机。
1946
年
2
月
14
日，由美国军
方定制的世界上第一台电子计算机
“
电子数字
< br>积分计算机
”
（
ENIAC
Electronic Numerical And Calculator
）在美国
宾夕法尼亚
大学问世了。
ENIAC
（
中文名：埃尼阿克）是美国奥伯丁武器试验场为了满足计
算弹道需要而研制成的，
这台计算器使用了
17840
支电子管，
大小为
80
英尺
×
8
英尺，重达
28t
< br>（吨），
功耗为
170kW
，<
/p>
其运算速度为每秒
5000
次的加法运算
，
造价约为
487000
美元。
ENIAC
的问世具有划时代的意义，表明电子计算机时
代的到来。在以后
60
多年里，计算机技术以惊人的
速度发展，没有任何一门技
术的性能价格比能在
30
年内增长
6
个数量级。
第
1
代：电
子管数字机（
1946
—
1958
年）
硬件方面，
逻辑元件采用的是真空电子管，
主存储器采用汞延迟线、
阴极射
线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯；外存储器采用的是磁带。软件方面采用的是
机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。
特点是体积大、
< br>功耗高、
可靠性差。
速度慢
（一
般为每秒数千次至数万次）
、
价格昂贵，但为以后的计算机发展
奠定了基础。
第
< br>2
代：晶体管数字机（
1958
—
1964
年）
硬件方的操作系统、
高级语言及其编译程序。
应用领域以科
学计算和事务处
理为主，并开始进入工业控制领域。特点是体积缩小、能耗降低、可靠性
提高、
运算速度提高（一般为每秒数
10
万次，可高达
300
万次）、性能比第
1
代计算
机有很大的提高。
第
3
代：集
成电路数字机（
1964
—
1970<
/p>
年）
硬件方面，逻辑元件采用中、小规
模集成电路（
MSI
、
SSI
），主存储器仍
采用磁芯。
软件方面出现了分时
操作系统以及结构化、
规模化程序设计方法。
特
点是速度更快（一般为每秒数百万次至数千万次），而且可靠性有了显著提高，
价格进一步下降，
产品走向了通用化、
系列化和标准化等。
应用领域开始进入文
字处理和图形图像处理领域。
< br>
第
4
代：大规模集成电路机（
1970
年至今）
< br>
硬件方面，逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路（
LSI
和
VLSI
）。软
件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等。特点是
19
71
年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生，
开创了微型计算
机的新时代。
应用领
域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走
向家庭。
由于集成技术的发展，
半导
体芯片的集成度更高，
每块芯片可容纳数万乃至
数百万个晶体管
，
并且可以把运算器和控制器都集中在一个芯片上、
从而出现了
微处理器，
并且可以用微处理器和大规模、
超大规模集成电路组装成微型计算机，
就是我们常说的微电脑或
PC
机。微型计算机体积小，价格便宜，使用方便，但
它的
功能和运算速度已经达到甚至超过了过去的大型计算机。
另一方面，
利用大
规模、
超大规模集成电路制造的各种逻辑芯片，
已经制成了体积并不很大，
但运
算速度可达
一亿甚至几十亿次的巨型计算机。
我国继
1983
年研制成功每秒运算
一亿次的银河Ⅰ这型巨型机以后，又于
< br>1993
年研制成功每秒运算十亿次的银河
Ⅱ型通用并行
巨型计算机。
这一时期还产生了新一代的程序设计语言以及数据库
管理系统和网络软件等。
随着物
理元、
器件的变化，
不仅计算机主机经历了更新换代，
它的外部设备
也在不断地变革。比如外存储器，由最初的阴极射线显示管
发展到磁芯、磁鼓，
以后又发展为通用的磁盘，
现又出现了体积
更小、
容量更大、
速度更快的只读光
盘
（
CD
—
ROM
）。
时代
时期
时间
1946
年
第一代计
算机
（电
子管）
2
月
16<
/p>
日
1950
年
ENIAC
典型计算
机
描述
美国宾夕法尼亚大学研制的人类
历史上
真正意义的第一台电子计算机，占地
170
平方米，
耗电
150
千瓦，
造价
48
万美元，
每秒可执行
5000
次加法或
40
0
次乘法运
算。共使用了
18000<
/p>
个电子管。
第一台并行计算机，实现了计算机之父
EDVAC
“
冯
.
诺伊曼
”
的两个设想：
采用二进制和存
< br>储程序。
IBM
公司制造的第
一台使用晶体管的计
算机，增加了浮点运算，使计算能力有了
很
大提高
IBM
1401
这是第二代计算机中的代表，
用户当时可
第二代计
算机
（晶
体管）
1954
年
1958
TRADIC
年
时期
时间
典型计算
机
IBM
S/37
0
Altair
880
0
以租用。
描述
这是
I
BM
的更新换代的重要产品，采用了大规
模集成电路代替磁芯存
储，小规模集成电路作
为逻辑元件，并使用虚拟存储器技术，将硬件
和软件分离开来，从而明确了软件的价值。
MITS
制造的，带有
1KB
存储器。这是世界上<
/p>
第一台微型计算机。
NMOS6500
1MHz
CPU
，
< br>e
/bidu/
，
4KB
RAM
16KB
ROM
，
这是计算机史上第一个带有彩色图形的
个人计算
机
采用了主频为
4.77MHz
的
Intel
8088CPU
，
内
存
64KB,160
KB
软驱，操作系统是
Microsoft
提供的
MS-DOS
第一台使用了鼠标的电脑，第一台使
用图形用
户界面的电脑。
采用
INTEL8088
4.77M
Hz
的
CPU
，
256K
R
AM
和
40K
ROM,10MB
的硬盘，两部
360KB
软驱。
采用
Intel
80286
6MHzCPU
，
< br>512KB
内存，
20MB
硬盘
和
1.2M
软驱。
采用了
Intel
80386
16MHz
CPU,640KB
内<
/p>
存，
20MB
硬盘，
1.2M
软驱，是计算机史上第
一台
386
计算机。
采用
Intel
80486DX
CPU
640KB
内存，
< br>20
MB
硬盘，
1.2M
软驱。
基本配置是奔腾或者奔腾
MMX
的<
/p>
CPU
，
32M
EDO
或者
SDRAM
内存，
2.1G
硬盘，
14<
/p>
寸
球面显示器为标准配置。
基本配置开始向赛扬处理器过渡，部分高档的
机器开始使用
PentiumII
CPU
，同时内存也由
早期的
EDO
过渡到
S
DRAM
，
4.3G
左右的硬
1970
年
1975
年
4
月
1977
年
4
月<
/p>
1981
年
8
月
12
日
<
/p>
1983
年
1
月
第四
代计
算机
（大
规模
和超
大规
模集
Apple
II
IBM
PC
成电
19
日
路）
1983
年
3
月
8
日
1984
年
8
月
1986
年
9
月
1
989
年
4
月
1996
年
1997
年
APPLE
LI
SA
IBM
PC/X
T
IBM
PC/A
T
Compaq
Desktop
P
C
DELL
804
86
盘开始成为标准配置。
1998
年
1999
年
带有<
/p>
128K
二级高速缓存的赛扬处理器成为广
大装机者的最爱，同时
64M
内存和
15
寸显示
器开始成为标准配置。
部分品牌厂商开始将
PentiumIII
< br>CPU
作为电
脑的一个卖点，
6
4M
内存和
6.4G
硬盘开始成
为电脑的标准配置。
66M
和
100M
外频的赛扬处理器占领了大部分
品牌或兼容机的市场，
128M
内存，
10G
以上
的硬盘开始成为标准配置，
17
寸显示器慢慢进
入家庭。
Pentium
4
CPU
和
Pentium
4
赛扬
CPU
开始
成为电脑的标准配置，内存由
SDRAM
实现
了
向
DDR
的过渡，
< br>同时
17
寸
CRT
显示器或者
1
5
寸液晶显示
器开始成为用户的首选，硬盘逐
渐向
40G
以上的容量发展。
处理器类型
PowerPC
G5
配置，
主频
1600MH
< br>z
以上，内存容量
256MB
，
硬盘容量
80GB
，
显示器类型
17”
液晶。这是苹果电脑的创新，
将主机的
部件全部集成到显示器内部。显示器
就是一台电脑。
2000
年
2001
年至今
苹果
iMac
G5(M924
8CH/A)
应用领域
信息管理是以数据库管理系
统为基础，
辅助管理者提高决策水平，
改善运营策略
的计算机技术。信息处理具体包括数据的采集、存储、加工、分类、排序、检索
和发布等一系列工作。
信息处理已成为当代计算机的主要任务。
是现代化管理的
基础。
据统计，
8
0%
以上的计算机主要应用于信息管理，
成为计算机应用的主导
方向。
信息管理已广泛应用与办公自动化、
企事业计算机辅助管理与决策、
情报
检索、图书馆里、电影
电视动画设计、会计电算化等各行各业。
计算机的应用已渗透
到社会的各个领域，
正在日益改变着传统的工作、
学习
和生活的方式，推动着社会的科学计算
科学计
算是计算机最早的应用领域，
是指利用计算机来完成科学研究和工程
技术中提出的数值计算问题。
在现代科学技术工作中，
科学
计算的任务是大量的
和复杂的。
利用计算机的运算速度高、
存储容量大和连续运算的能力，
可以解决
人
工无法完成的各种科学计算问题。例如，工程设计、地震预测、气象预报、火
箭发射等都
需要由计算机承担庞大而复杂的计算量。