第一章 计算机基础
一、计算机的发展
自从1946年2月现代电子计算机的鼻祖ENIAC（electronic numerical integrator and comˉputer）在美国宾夕法尼亚大学问世以后，短短50年里，计算机技术经历了巨大的变革。
学术界经常使用器件（硬件）划分计算机的发展史，如第一代电子管计算机（1947～1957），第二代晶体管计算机（1958～1964），第三代集成电路计算机（1964～1972），第四代大规模集成电路计算机（1972～），目前提出了所谓的第五代（或新一代）计算机。
从1946年到50年代后期（1946～1957）为电子管计算机时期。计算机的元器件主要由电子管（vacuum tube）组成。其特点是体积庞大、功耗高、运算速度较低。如ENIAC占地170m 2 ，重达30吨，功耗为140kW，有18000多个电子管，每秒钟能进行5000次加法计算。这一阶段，计算机主要用于军事、国防等尖端技术领域。除了ENIAC以外，1945年左右，冯·诺依曼等人在研制EDVAC（electronic discrete variable computer）时，提出了存储程序（stored-program）概念，奠定了以后计算机发展的基石。IBM公司1954年12月推出的IBM650是第一代计算机的代表。从20世纪50年代后期到60年代中期（1958～1964）为晶体管计算机时期。自从1947年晶体管（transistor）在贝尔实验室诞生后，引发了一场影响深远的电子革命。体积小、功耗低、价格便宜的晶体管取代了电子管，不仅提高了计算机的性能，也使计算机在科研、商业等领域内得到广泛地应用。第二代计算机不仅采用了晶体管器件，而且存储器改用速度更快的磁芯存储器;与此同时高级编程语言和系统软件的出现，也大大提高了计算机的性能和拓宽了其应用领域。这一时期计算机的代表主要有DEC公司1957年推出的PDP-I、IBM公司于1962年推出的7094以及CDC公司1964年研制成功的CDC6600。1969年CDC公司研制的DCD7600平均速度达到每秒千万次浮点运算。
从20世纪60年代中期到70年代初期（1965～1972）为集成电路计算机时代。第一代和第二代计算机均采用分离器件（discrete component）组成。集成电路（integrated circuit）的出现，宣告了第三代计算机的来临。由于采用了集成电路，使得计算机的制造成本迅速下降;同时因为逻辑和存储器件集成化的封装，大大提高了运行速度，功耗也随之下降;集成电路的使用，使得计算机内各部分的互联更加简单和可靠，计算机的体积也进一步缩小。这一时期的代表为IBM的system/360和DEC的PDP-8。
从20世纪70年代初期到70年代后期（1972～1978）为大规模集成电路（LSI）计算机时代。20世纪70年代初半导体存储器的出现，迅速取代了磁芯存储器，计算机的存储器向大容量、高速度的方向飞速发展。存储器芯片从1kbit，4kbit，16kbit，64kbit，256kbit，1Mbit，4Mbit发展到16Mbit（1992年）。
接着就进入了超大规模集成电路（VLSI）计算机时代。随着技术的日新月异，软件和通信的重要性也逐步上升，成为和硬件一样举足轻重的因素。同时系统结构的特点对计算机的性能也有巨大的影响（中断系统、Cache存储器、流水线技术等等）。实际上在第三代计算机以后，就很难找到一个统一的标准进行划分。
也可以从应用的观点来划分计算机的发展史。最早的应用是军事上的需要，如炮弹弹道计算，核武器的设计等;其次是广泛地用于科学计算，工程设计计算;第三阶段是大量用于管理，现在计算机的80%以上用于管理;再接着是计算机辅助设计（CAD）和辅助制造（CAM）;进入90年代，计算机的应用已趋向于综合化和智能化，例如在一个企业里，计算机不仅用于科学计算、辅助设计和辅助制造，还用于辅助管理和辅助决策（MIS与DSS），以及办公自动化（OA）等等，使设计、生产自动化和管理自动化融为一体，形成所谓计算机集成制造系统（CIMS-Computer Integrated Manufacturing System），再发展下去就是工厂自动化（Factory Automation）或称无人工厂。DSS（Decision Support System）/ES（Expert System）利用人工智能（AI---Artifcation Inˉtelligence）技术，让计算机代替人判断、推理，寻找最优方案，以辅助决策者决策。
目前更流行的是认为计算机的发展经过了三次浪潮（wave）。
计算机的发展第一个浪潮是单个主机（Mainframe）的时期，以IBM360、370为代表的大型机的出现，其特点是以批处理为主，主要用于大规模科学计算。
第二次浪潮为客户机/服务器（Client/Server）的时期，这时期出现了小型机、微型机和局域网。其特点是多用户分时处理。
第三个浪潮是70～80年代的微型计算机PC（Personal Computer）的出现。现在正处于第三次浪潮，网络计算机的时期，即以网络为中心或以网络为基础的计算机时期。
目前计算机向综合的方向发展，将各种计算机的特点和优点综合起来，并结合了多媒体技术、通信技术等，把人类带入了网络社会。
二、计算机的分类及其应用
计算机分类的方法大致可分如下几种:
1.按信息的形式和处理方式分类
计算机按信息的形式和处理方式可分为数字计算机、模拟计算机以及数字混合计算机。
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