电脑系统的演变,电脑系统发展历史简介
1.计算机的发展经历了哪几个阶段
2.计算机的发展阶段
3.Microsoft Windows及MS-DOS系统发展史
4.Windows 操作系统的发展历程
5.计算机基础知识
计算机全称电子计算机,俗称电脑,是一种能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。
计算机由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,同时也启发了现代电子计算机的研制思想。
扩展资料:
计算机内部电路组成,可以高速准确地完成各种算术运算。当今计算机系统的运算速度已达到每秒万亿次,微机也可达每秒亿次以上,使大量复杂的科学计算问题得以解决。例如:卫星轨道的计算、大型水坝的计算、24小时天气算需要几年甚至几十年,而在现代社会里,用计算机只需几分钟就可完成。
计算机内部的存储器具有记忆特性,可以存储大量的信息,这些信息,不仅包括各类数据信息,还包括加工这些数据的程序。
由于计算机具有存储记忆能力和逻辑判断能力,所以人们可以将预先编好的程序组纳入计算机内存,在程序控制下,计算机可以连续、自动地工作,不需要人的干预。
几乎每家每户都会有电脑,越来越普遍化、大众化,21世纪电脑必将成为每家每户不可缺少的电器之一。计算机发展很迅速,有台式的还有笔记本。
百度百科——计算机
计算机的发展经历了哪几个阶段
可以从微型计算机系统历经五代发展的特点来简述:
1、第1代::电子管数字计算机(1946—1958年)
逻辑元件用真空电子管,主存储器用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯;外存储器用磁带。软件方面用机器语言、汇编语言。
2、第2代:晶体管数字计算机(1958—1964年)
逻辑元件用晶体管,主存储器用磁芯,外存储器用磁盘。软件方面出现了以批处理为主的操作系统、高级语言及其编译程序。特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高、性能比第1代计算机有很大的提高。
3、第3代:集成电路数字计算机(1964—10年)
逻辑元件用中、小规模集成电路,主存储器仍用磁芯。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,而且可靠性有了显著提高,产品走向了通用化、系列化和标准化。
4、第4代:大规模集成电路计算机(10年至今)
用大规模和超大规模集成电路。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。
5、第5代计算机:未来人工智能计算机
能理解人的语言,以及文字和图形。人无需编写程序,靠讲话就能对计算机下达命令,驱使它工作。
扩展资料
微型机操作系统最初用DOS操作系统,从1981年MS-DOS1.0直到1995年MS-DOS 6.22的15年间,DOS作为微软公司在个人计算机上使用的一个操作系统载体,推出了多个版本。DOS在IBM PC 兼容机市场中占有举足轻重的地位。可以直接操纵管理硬盘的文件,以DOS的形式运行。
虽然大多数用户将1981年最早发表的术语“PC”与IBM PC或IBM PC兼容机等同看待, 但是实际上个人计算机在10年已经开始使用。在DOS之前,一些微机为其操作系统使用内部BASIC编程语言,而另外一些使用Digital Research公司开发的CP/M操作系统。
随着电脑硬件的不断发展,从Windows 95到Windows Me中,MS-DOS的核心依然存在,只是加上Windows当作系统的图形界面,直到纯32 位版本的Windows系统。
计算机的发展阶段
第1代:电子管数字机(1946—1958年)
第2代:晶体管数字机(1958—1964年)
第3代:集成电路数字机(1964—10年)
第4代:大规模集成电路机(10年至今)
计算机(computer)俗称电脑,是现代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。
扩展资料:
主要特点
运算速度快:计算机内部电路组成,可以高速准确地完成各种算术运算。当今计算机系统的运算速度已达到每秒万亿次,微机也可达每秒亿次以上,使大量复杂的科学计算问题得以解决。
计算精确度高:科学技术的发展特别是尖端科学技术的发展,需要高度精确的计算。计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标,是与计算机的精确计算分不开的。
逻辑运算能力强:计算机不仅能进行精确计算,还具有逻辑运算功能,能对信息进行比较和判断。计算机能把参加运算的数据、程序以及中间结果和最后结果保存起来,并能根据判断的结果自动执行下一条指令以供用户随时调用。
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Microsoft Windows及MS-DOS系统发展史
计算机经历了四个发展阶段。
1、电子管数字机(1946—1958年)
硬件方面,逻辑元件用的是真空电子管,外存储器用的是磁带。特点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢、价格昂贵,但为以后的计算机发展奠定了基础。
2、晶体管数字机(1958—1964年)
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、性能比第1代计算机有很大的提高。
3、集成电路数字机(1964—10年)
硬件方面用中、小规模集成电路。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,而且可靠性有了显著提高,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。
4、大规模集成电路机(10年至今)
硬件方面用大规模和超大规模集成电路。软件方面出现了数据库管理系统等。特点是11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。
扩展资料:
发展趋势
1、巨型化
巨型化是指为了适应尖端科学技术的需要,发展高速度、大存储容量和功能强大的超级计算机。
2、微型化
随着微型处理器(CPU)的出现,计算机中开始使用微型处理器,使计算机体积缩小了,成本降低了。四十年来,计算机的体积不断的缩小,台式电脑、笔记本电脑、掌上电脑、平板电脑体积逐步微型化,为人们提供便捷的服务。因此,未来计算机仍会不断趋于微型化,体积将越来越小。
3、网络化
互联网将世界各地的计算机连接在一起,从此进入了互联网时代。计算机网络化彻底改变了人类世界,极大的提高了人们使用网络的便捷性,未来计算机将会进一步向网络化方面发展。
4、技术结合
计算机微型处理器(CPU)以晶体管为基本元件,随着处理器的不断完善和更新换代的速度加快,计算机结构和元件也会发生很大的变化。
参考资料:
Windows 操作系统的发展历程
微软的第一个系统便是MS-DOS。这个系统本来是美国西雅图电脑公司的,后来被微软以5万美元购买全部版权?。?
MS-DOS(微软磁盘操作系统),是美国微软公司提供的磁盘操作系统。在美国微软公司推出Windows1.0、Windows3.0、1995年8月24日推出的操作系统Windows 95以前,磁盘操作系统是IBM PC及兼容机中的最基本配备,而MS-DOS则是个人电脑中最普遍使用的磁盘操作系统之一。
——(以上介绍内容来源于网络)
再来,则是微软自己发布的windows1.0了。
Windows 1.0是微软于1985年11月20日发布的操作系统。在此系统中微软第一次对个人电脑操作平台进行用户图形界面的尝试,也是微软发布的第一个Windows 操作系统版本。
Windows 1.0基于MS-DOS操作系统,实际上其本身并非操作系统,至多只是基于在当时的纯DOS下运行的应用软件。Windows 1.0操作系统是微软第一次对个人电脑操作平台进行用户图形界面的尝试,它是基于MS-DOS操作系统。Windows 1.0本质上宣告了DOS操作系统的终结。
(——以上介绍来源于网络)
紧接着,微软发布了windows2.0(1987)及windows2.1(1988)
Windows 2.0是微软于1987年12月9日发布的基于MS-DOS的操作系统,最初售价为100美元。不过这个版本依然没有获得用户认同,之后又推出了Windows 286和Windows 386版本,有所改进,并为之后的Windows 3.0的成功作好了技术铺垫,并且具有比Windows 1.0更多的功能。
(——以上介绍来源于网络)
说完windows2.0和2.1,再接着自然就是windows3.x系列了。
Windows 3.x(中文:视窗操作系统3系列)是微软公司(Microsoft)于1990—1994年5年间发布的基于MS-DOS的Windows操作系统的早期系列。系列中包含Windows 3.0、Windows 3.1、Windows 3.11和Windows 3.2四个操作系统。由于Windows 3.0是微软在世界上第一个获得成功的Windows版本,所以Windows 3.x系列可以和Mac OS以及Amiga竞争。
Windows 3.x是微软Windows家族中最具代表性的系列之一,Windows在桌面PC市场开疆扩土的头号功臣,为Windows 95的成功奠定了基础。?
(——以上介绍来源于网络)
再来,就是大家非常熟悉,也是微软公司非常成功的一个操作系统,windows95。
Windows 95是微软公司1995年8月24日推出的PC端操作系统。Windows 95是一个混合的16位/32位Windows操作系统,其版本号为4.0,开发代号为Chicago。
Windows 95第一次抛弃了对前一代16位x86 CPU的支持,因此它要求使用英特尔公司的80386处理器或者在保护模式下运行于一个兼容的速度更快的处理器。同时也是第一个特别捆绑了一个版本的DOS的视窗版本(Microsoft DOS 7.0)。它带来了更强大的、更稳定、更实用的桌面图形用户界面,同时也结束了桌面操作系统间的竞争。在它发行的一两年内,它成为有史以来最成功的操作系统之一。
(——以上介绍来源于网络)
我认为windows98就是升级版的windows95。
Windows 98是微软公司研发的计算机操作系统,英文版于1998年6月25日正式发布,中文版于1998年8月31日正式发布。?
Windows 98仍然保留了Windows 95的操作风格,但在操作界面、联机帮助及工具向导等方面大有改进,外观灵活,文字平滑。?
(——以上介绍来源于网络)
再来,就是跨入21世纪后的windows2000。
Windows 2000是微软公司研发的的32位计算机操作系统,早期被称为Windows NT 5.0,于2000年2月17日正式发布 。
Windows 2000升级完善了活动目录功能,增强存储服务,开始支持新型设备,并用了NTFS 5文件系统,系统的稳定性和安全性相对较高。
(——以上介绍来源于网络)
同年,微软发布了windows ME。
Windows Me(Windows Millennium Edition)是16位/32位混合的Windows操作系统,由微软公司在2000年9月14日发行。Windows Me同时也是最后一款基于MS-DOS的Windows 9X内核系列的Windows操作系统,正式版本号是:4.9.3000。其名字有三种意思:第一是纪念2000年,Me是英文中千禧年(Millennium)的意思;另外也指自己,Me在英文中是“我”的意思;此外Me还有多媒体应用的意义(多媒体英文为Multimedia)
(——以上介绍来源于网络)
Windows Server 2003是微软于2003年3月28日发布的基于Windows XP/NT5.1开发的服务器操作系统,并在同年4月底上市。相对于Windows 2000 Server做了很多改进。
Windows Server 2003的官方支持即已在2015年7月14日结束,Windows Server 2003的安全性不再获得保障。这意味着在 2015 年 7 月 14 日之后,运行此操作系统的所有数据中心将无法获得官方发布的更新和修补程序,同时将无法满足合规性要求。 [1]? 2017年5月,针对“永恒之蓝”,微软向该系统推送了补丁。 [2]
Windows XP使用了Luna图形用户界面和双列开始菜单,提升了系统的安全性和工作性能,提供了WiFi支持,简化了软件的安装和运行,并增加了远程桌面功能。 [3-4]
截至2008年4月21日,Windows XP已更新至Service Pack 3版本;2014年4月8日,微软终止对Windows XP的技术支持 [5-6]? ,但在“Wannacry”勒索蠕虫依然为Windows XP发布特别补丁。 [13]
2005年7月22日,微软宣布Windows Vista为这款新操作系统的名字。微软于2006年11月2日完成GA版本,向OEM和企业用户发布。2007年1月30日,正式向普通用户出售,这是Windows历史上间隔时间最久的一次发布。
Windows Vista增加全新图形用户界面、关机特效、加强后的搜索功能(Windows Indexing Service)、新的媒体创作工具(例如Windows DVD Maker)以及重新设计的网络、音频、输出、打印和显示子系统。Vista也使用点对点技术(Peer-to-peer,P2P)提升了计算机系统在家庭网络中的显示通信能力,将让在不同计算机或装置之间分享文件与多媒体内容变得更简单。
(——以上介绍来源于网络)
再来,就是至今仍有很多人在用的windows7了。
Windows 7,是由微软公司(Microsoft)开发的操作系统,内核版本号为Windows NT 6.1。
Windows 7可供家庭及商业工作环境:笔记本电脑 、多媒体中心等使用。和同为NT6成员的Windows Vista一脉相承,Windows 7继承了包括Aero风格等多项功能,并且在此基础上增添了些许功能。
2019年1月15日,微软公司宣布,2020年1月14日停止对Windows7进行安全更新的支持 。
(——以上介绍来源于网络)
Windows 8,是由微软公司(Microsoft)开发的操作系统,应用于计算机和平板电脑等设备,于2012年10月26日发布
Windows 8共有4个发行版本,分别面向不同用户和设备 。
2016年1月12日,微软公司宣布,停止对Windows 8进行安全更新的支持。
(——以上介绍来源于网络)
跳过windows8.1,直接写windows10。我想,这个系统应该是现在使用最多的吧。
Windows 10在易用性和安全性方面有了极大的提升,除了针对云服务、智能移动设备、自然人机交互等新技术进行融合外,还对固态硬盘、生物识别、高分辨率屏幕等硬件进行了优化完善与支持 。
截至2021年7月13日,Windows 10正式版已更新至10.0.19043.1100版本 ,预览版已更新至10.0.21390.1版本 。Windows 10,是由微软公司(Microsoft)开发的操作系统,应用于计算机和平板电脑等设备?
再来就是我现在在用的微软于今年6月发布的windows11。
创作不易,这篇文章我写了整整一个小时,喜欢就点赞?关注?一下吧!
计算机基础知识
1stDecade (1985-1995)
Windows 1.0
1985年,微软公司正式发布了第一代窗口式多任务系统──Windows 1.0。该操作系统的推出标志着PC机开始进入了图形用户界面(GUI)时代, 打破了以往人们用命令行来接受用户指令的方式,用鼠标点击就可以完成命令的执行。此外,日历,记事本,计算器,时钟等有用的工具开始出现,使得人们可以通过电脑管理简单的日常事务。
Windows 3.X
1990年微软推出Windows 3.0,随后首次发布了Windows3.2中文版本。不论是图形操作系统的稳定性,还是友好性,Windows 3.X都有了巨大的改进。
Windows 3.X在界面人性化和内存管理上有了较大的改进:具备了模拟32位操作系统的功能,显示效果大有长进,对当时最先进的386处理器有良好的支持。这个系统提供的对虚拟设备驱动(VxDs)的支持,极大改善了系统的可扩展性。
Windows 3.X添加了对声音输入、输出的基本的多媒体支持和CD-ROM: 1992年推出的Windows 3.2版本可以播放音频、,并首次具备屏幕保护程序。
2ndDecade (1995-2005)
Windows 95
1995年8月24日,微软推出具有里程碑意义的Windows 95。
Windows 95是第一个独立的32位操作系统,并实现真正意义上的图形用户界面,使操作界面变得更加友好。
Windows 95使基于Windows的图形用户界面应用软件极大地得到丰富,个人电脑走入了普及化的进程。
另外,Windows 95是单用户、多任务操作系统,它能够在同一个时间片中处理多个任务,充分利用了CPU的空间,并提高了应用程序的响应能力。
同时,Windows 95还集成了网络功能和即插即用(Plug and Play)功能。
Windows 98
1998年6月,微软公司推出了Windows 98。
与Internet的紧密集成是Windows 98最重要的特性,它使用户能够在共同的界面上以相同方式简易、快捷地访问本机硬盘、Intranet和Internet上的数据,让互联网真正走进个人应用。
作为性能更佳及更稳定的操作系统平台,Windows 98较Windows 95更易于安装,并提供全新的系统管理能力,可有效节省整体拥有成本(TCO)。比如,新增的系统管理工具Windows维护向导、增强版错误信息报告工具Dr. Watson等将使用户更容易诊断问题并改正错误,进行自我维护,提高使用效率。
Windows 98内置了大量的驱动程序,基本上包括了市面上流行的各种品牌、各种型号硬件的最新驱动程序,而且硬件检测能力有了很大的提高。
Windows 98通过增设多种功能真正使用户在"轻松工作"的同时,享受“无穷乐趣”(Works Better, Plays Better)。它对高质量的图象、音响效果、数码影碟(DVD)、多媒体等硬件技术的全面支持,用户将可以享受具备丰富图象效果的互动放映形式。
Windows 2000
Windows 2000 Professional于2000年年初发布,是第一个基于NT技术的纯32位的Windows操作系统,实现了真正意义上的多用户。
基于Windows NT Workstation 4.0,Windows 2000 Professional在稳定性、可靠性以及综合特性上面的巨大提升使其成为所有企业中台式机和笔记本电脑上的主流操作系统,从此Windows操作系统进入商业用户市场。
Windows XP
2001年10月25日,Windows家族中极具开创性的版本Windows XP(Experience)面世。 Windows XP具有全新的户用图形界面,整合更多更实用的功能:防火墙,即时通讯,媒体播放器。加强了用户体验,促进了多媒体技术及数码设备的发展。增强的即插即用的特性使许多硬件设备更易于再Windows XP上进行使用。Windows XP具有全面为中国用户开发的中文技术及特性,全面满足中国用户在数字时代的需求。
2004年9月微软发布Windows XP SP2。SP2的发布是Windows操作系统在安全方面的一个巨大提升,表明微软操作系统的.安全性能进入了一个“主动防护”的新阶段,它从操作系统的底层出发,使企业用户和个人用户的电脑在日益复杂的网络环境下更加安全。
Windows XP目前包括Home(家庭版), Professional(专业版), Media Center以及Tablet PC版本。
Windows XP家庭版是为个人或者家庭用户而设计的,包括数字多媒体、家庭联网和通讯的体验。
Windows XP专业版是为各种规模的企业和需要最高计算体验的用户而设计的操作系统。Windows XP专业版增加了远程访问,提高了安全性,具备更高的性能、管理功能以及多语言特性,提高了用户的工作效率,使他们更方便接入网络。
Windows XP Media Center Edition (简称MCE)是基于Windows XP 专业版本并增加了众多的多媒体功能的新版本操作系统。基于MCE的媒体中心电脑将多种多媒体内容进行整合、扩展,并不受空间、设备和内容格式的限制以创新方式欣赏电视、**、音乐和照片以及网上的内容服务:利用 Media Center,用户可以暂停和倒退实况电视或广播,以数字化的方式录制电视节目或某个节目类别,观看 DVD 和录像,组织和播放音乐收藏,以及用个性化的创新方式展示数码照片和DV。同时基于MCE的电脑具备家电化的操作能力,易用好学,用户使用遥控器就能轻松地获得各种体验。
Windows XP Tablet PC Edition 是微软专门为那些需要更便捷的移动计算以及更人性化的人机操作的专业人士而开发的操作系统,它的出现标志着便携计算技术发展演变过程中一个非常重要的里程碑。Tablet PC 可提供 Windows XP Professional 的所有安全特性和功能,以及对数字墨水技术支持的手写功能的改进。Tablet PC 具有现今笔记本电脑的性能和能力,并带有更多支持更强移动性的选项。
Windows 7
Windows 7 是由微软公司开发的,具有革命性变化的操作系统,是Windows目前的最高版本。该系统旨在让人们的日常电脑操作更加简单和快捷,为人们提供高效易行的工作环境。
Windows 7 原生包括了触摸功能 ,但这取决于硬件生产商是否推出触摸产品。系统支持10点触控,Windows 不再是只能通过键盘和鼠标才能接触的操作系统了。
Windows 7 的Aero效果更华丽,有碰撞效果,水滴效果,还有丰富的桌面小工具。
Windows 7的消耗却是最低的。不仅执行效率快人一筹,笔记本的电池续航能力也大幅增加。
Windows 8
Windows 8是微软于北京时间2012年10月25日23点15分推出的最新Windows系列系统。Windows 8支持个人电脑(X86构架)及
平板电脑(X86 构架 或 ARM 构架)。Windows 8大幅改变以往的操作逻辑,提供更佳的屏幕触控支持。新系统画面与操作方式变化极大,用全新的Metro(新Windows UI)风格用户界面,各种应用程序、快捷方式等能以动态方块的样式呈现在屏幕上,用户可自行将常用的浏览器、社交网络、游戏、操作界面融入。
拓展内容: Windows 操作系统的实用技巧
一、关闭SP2防火墙提示窗口
安装SP2后,发现经常在系统拖盘中提示“系统存在危险”的提示,其实我们只要依次点击“开始―控制面板―Windows安全中心”,打开安全中心窗口后,选择“更改安全中心通知我的方式”,然后在“警报设置”窗口中重新设置警报设置项就可以了
二、XP也可批量命名
喜欢收集的朋友一定经常对进行批量重命名操作,一般都使用ACDSEE等工具软件对其进行重命名,其实不用任何软件,XP本身就可以进行重命名操作的。首先选中要重命名的所有,然后右键点击选择“重命名”这时第一个就会呈现重命名状态,对其进行重命名操作,如重命名为:,这时你就会发现其实的会自动重命名为“(1)”、“(2)”等。
三、个性登录XP
在登录XP的时候,可以选择自己喜欢的作为登录,但其中就只有几个供选择,能不能把自己喜欢的作为XP登录呢?只要把做成48*48像素的BMP格式的,然后复制到C:Documents and SettingsAll UsersApplication DataMicrosoftUser Account PicturesDefault Pictures文件夹下,这样就可以在控制面板中设置登录了。
四、使用ACDSEE批量旋转
我们在使用DC照的照片,输入电脑后发现其中一部分侧立过来了,这样会影响我们查看照片的效果,其实我们可以使用ACDSEE来把照片旋转过来,只要点击依次点击“工具-旋转/翻转菜单”,在弹出的旋转窗口中根据实际情况选择相应的旋转方向就可以了,如果有多张还可以批量旋转呢。
使用ACDSEE批量旋转
五、文件夹重命名也玩批处理
从网上下载文件保存到本地硬盘后,文件名都没有规律,不方便对其进行管理,如果一个个单独重命名会是一件十分麻烦的事,我们可不可以对文件(或文件夹)进行批量重命名呢?答案是肯定的,其实我们可以不借助任何第三方软件,XP本身就支持文件名(或文件夹)批量重命名功能,首先选中所有想要重命名的文件(或文件夹),然后点击右键,选择“重命名”菜单,接着输入文件名如“”,这时你就会发现所有的文件( 或文件夹)会依次以“1”、“2”进行批量重命名了。
一、计算机的发展
电子计算机是一种能够自动、高速地进行算术和逻辑运算的电子设备。它是20世纪科学技术发展最伟大的发明创造之一,是人类在第三次工业革命中取得的最辉煌成就。
1.世界上第一台电子计算机的诞生
人类在同大自然斗争中,创造并逐步发展了计算工具,早在公元前3000年,中国人就发明了算筹和竹筹计数,唐末创造出算盘,南宋1274年已有算盘和歌诀的记载,算盘是同时具有“算”和“存”的计算工具。1633年,奥芙特德(Oughtred)发明了计算尺。1642年,法国数学家帕斯卡制成第一台齿轮加减法器,是世界最早的用于计算的机器。1671年,德国数学家莱布尼茨发明了可以进行四则运算的机械计算机器。1822年英国数学家查尔斯·巴贝奇设计出差分机,这是世界上第一台真正意义上的机械式计算机。1834年,巴贝奇又设计出分析机,这个由存储数据的“仓库”、数据运算的“工厂”和调度机器运算的“控制桶”构成的设计,已经奠基了计算机的基本结构框架,因此,巴贝奇被称为“计算机之父”。第二次世界大战中,由于新武器研制中的弹道问题涉及许多复杂运算,急需一种能高速、自动计算的机器,因此,在美国陆军部的资助下,由美国宾夕法尼亚大学任教的物理学家约翰·莫齐利和工程师普雷斯伯·埃克特领导下,从1943年开始,经过三年的努力,终于在1946年研制成功世界上第一台电子计算机,取名为ENIAC。ENIAC约占170m2,重约30 t,共使用了17456只电子管,1500个继电器,7000多个电阻,10000多个电容及其他多种电器元件,运行时耗电约150 kW。这样一个庞然大物,仅能存储20个字长10位的十进制数,运算速度也仅为每秒5000次加法运算。尽管如此,ENIAC却开创了人类计算机科学发展的新时代。
为了克服ENIAC的缺点,人们始终没有停顿探索的脚步,许多专家、学者就此发表了研究论文。在普林斯顿大学任教的美国数学家冯·诺依曼发表了题为《电子计算机逻辑结构初探》的报告,提出了程序存储方式,即在计算机中设置存储器,把符号化的计算过程放入其中,执行时依次将存储内容取出并译码,然后按译码结果进行计算,从而实现计算机工作的自动化。冯·诺依曼在研制EDVAC计算机过程中,改进了内存部件,并将计算机内部的十进制编码改为二进制编码。“存储程序”的设想确立为冯氏结构机的设计体系,从此,用程序存储方式的计算机统称为冯·诺依曼式计算机。
2.计算机发展的重要阶段
从第一台电子计算机诞生至今,它走过了50多年的发展历程,开创了人类社会信息发展史的三个新纪元,即计算机发展的三个重要阶段。
(1)计算机发展的初级阶段 这个阶段大约以ENIAC诞生为标志到个人计算机开始普及之前。尽管那时计算机及其相关设备的价格十分昂贵,其应用的领域基本局限于军事、科学计算和大型工业企业的数据处理,但却开创了人类开始用机器代替部分脑力劳动的新纪元。
这一阶段,计算机取得了飞速发展,多次更新换代。计算机划代一般是以计算机核心部件用的逻辑元件的种类为依据的。
第一代(1946—1956),以电子管为主要逻辑元件,运算速度在5000~40000(次/秒)。体积大、能耗高、速度慢、容量小、价格贵,仅限于军事和科学计算的应用。
第二代(1957—1964),以晶体管为主要逻辑元件,并用了监控程序,运算速度在几十万至上百万(次/秒)。与第一代计算机相比,体积小、成本低、速度快、功能强、可靠性高,应用领域扩展到工程设计、数据处理和事务管理等方面。
第三代(1965—10),以中、小规模集成电路为主要逻辑元件,运算速度在百万至几百万(次/秒)。这一代计算机以1964年4月IBM公司推出IBM360计算机为标志,具备了通用化、系列化、标准化的特点。
第四代(11—20世纪80年代初),以大、超大规模集成电路为主要逻辑元件,运算速度在几百万至几亿(次/秒)。用了集成度更高的半导体存储器作为主存储器,发展了并行处理技术、分布式系统和计算机网络。在软件方面,发展了分布式操作系统、数据库系统、高级语言及软件工程标准化等,并逐渐形成软件产业。
(2)计算机广泛普及应用阶段 微型计算机的开发应该是在20世纪70年代中期,15年,美国MITS公司利用Intel8080处理器开发了Altair8800微电脑,得到电子爱好者的推崇,推动了个人计算机软硬件的发展。16年,美国苹果公司推出Apple个人计算机并得到极展。1980年,IBM公司涉足个人计算机领域,为与苹果公司竞争市场,将PC计算机的结构框架公诸于世,并与比尔·盖茨的微软公司合作推出PC-DOS操作系统,使众多廉价的兼容机问世。微型机以DOS为操作系统,以其低廉的价格使之迅速普及并得到广泛应用。从此,计算机不再为少数专业人员所拥有和使用,计算机的发展走向了普及化的新纪元,并为向计算机文化阶段发展奠定了基础。
(3)计算机文化阶段 计算机文化阶段是计算机普及应用到一定程度才出现的。计算机硬件功能不断提高,价格更加低廉;信息压缩与全数字化带来了丰富多彩的多媒体技术;以多媒体技术为基础的虚拟现实技术、3S(GIS,GPS,RS)技术实现的电子地图系统、卫星遥感定位跟踪监控系统等提高了人类认识世界的能力,造福于人类;无处不在的Internet拉近了世界各国的距离,依靠计算机网络技术实现的远程教育、远程医疗诊断系统、数字化图书馆、数字化智能小区已经向我们走来;无线接入技术(蓝牙技术、WAP)实现了手机上网、无线局域网(WLAN);电脑卡已由早期的光电卡、条码卡、磁卡发展到今天的IC卡、射频卡,带给人们便捷。这一切不断拓展了计算机的应用空间,计算机已经成为一种个人的信息机器,改变着人们的生活。当计算机的应用覆盖到人们社会生活的各个方面时,必然导致人们在思维方式、行为方式、生活方式等方面产生重大变革,这种因具有人脑部分功能的计算机的普遍使用带来的文化变迁形成了计算机文化。从20世纪90年代初开始,多媒体计算机和因特网“信息高速公路”的诞生标志着计算机的发展进入了崭新的阶段,开创了最大限度实现共享的新纪元。
3.我国计算机的发展概况
新中国诞生为我国科学技术的发展,也为计算机技术的发展开辟了广阔的发展道路。
1952年,在清华大学成立了以电机系教授闵大可为组长的中国第一个计算机三人研究小组,1954年,小组经扩充和调整,并入以物理学家钱三强为领导的中国科学院近代物理研究所,开始了我国计算机研究的起步。1956年,国家制定科学技术12年远景规划时,把计算机技术列为四大技术之首,成立了计算机技术工作小组,开始进行实质性研发。1958年,我国研制成功第一台电子管计算机(103机);1959年,研制成功每秒1万次的大型通用电子计算机(104机),从而填补了我国计算机技术领域的空白。华罗庚教授是我国计算机技术的奠基人和我国第一台电子计算机的主要创始人之一。1960年,我国第一台自行设计的通用电子计算机(107机)研制成功并投入运行。1964年,我国开始推出第二代晶体管计算机,如“108”机、“109”机等。11年,我国研制成功第三代集成电路计算机“150机”,到13年形成了DJS-100系列国产机。14~1982年实现了从小规模集成电路计算机到大规模集成电路计算机跨越。1983年,我国研制成功每秒向量运算1000万次的757大型向量计算机。
巨型机是一个国家科学技术水平的标志。从20世纪80年代初开始,我国开始进行巨型机的研制。1983年,向量运算亿次的巨型电子计算机“”诞生;1992年,10亿次的“”Ⅱ号投入使用;1996年,投入运行的“”Ⅲ号机速度为每秒百亿次。1995年曙光1000研制成功,1998年“曙光”2000-I诞生,其峰值运算速度达每秒200亿次浮点运算,打破了国外在大规模并行机技术方面的封锁和垄断;1999年“曙光”2000Ⅱ问世,其峰值运算速度达每秒1117亿次浮点运算,内存高达50GB,成为国家863的重大成果。1999年“神威”并行计算机研制成功,其峰值运算速度高达每秒3840亿次浮点运算。“”、“曙光”、“神威”计算机的研制成功标志着我国成为世界上具备独立研制高性能计算机能力的少数国家之一。
微型机是一个国家科学技术普及应用水平的标志。20世纪90年代以来,我国在微机方面也取得迅速发展。2001年10月13日,我国第一款通用CPU芯片——“龙芯”诞生,使我国成为能够研究制造计算机芯片的少数国家之一。
在计算机应用领域,我国也取得了辉煌的成就。北京大学王选教授的激光照排技术开创了出版印刷的新时代,这一发明获得了欧洲专利和8项中国专利。王选率领他的团队推出了处于国内外领先地位的“华光”、“方正”电子出版系统,取得了重大的经济和社会效益,使我国的印刷业告别了“铅与火”的历史,进入了“电与光”的时代,王选也被誉为“激光照排之父”。多种汉字键盘输入方法以及汉字扫描输入、手写输入和语音识别输入软件使汉字可以轻松地进入计算机;众多国产多媒体软件的开发,推动了计算机的普及应用;国家“信息高速公路”建设取得突出进展,“金”字工程,如“三金”工程包括国家公用信息网(金桥)、外贸企业间信息系统(金关)、金融业电子货币(金卡)的完成,加快了社会信息化进程。据2002年7月23日CNNIC公布,平均每周至少上网1小时的中国公民人数已超过4580万,排世界第三位。
4.计算机的发展趋势
计算机已经实现了从“数字计算”到“信息处理”的转变。目前,电子计算机的发展趋势,可以概括为“巨型”、“微型”、“网络”、“智能”四个方面。虽然目前我们还不能对未来计算机的发展提出十分确切的时间表,但其发展趋势已经很明朗,即发展高性能计算和提高计算性能。
发展高性能计算可以有两条途径,一是基于现有的半导体集成电路技术和微处理机技术,通过提高并行处理能力来实现;二是突破硅半导体器件的物理限制,发展非传统的新技术,包括超导计算、量子计算、生物计算与光计算等。
提高计算性能也可以有两条途径,一是硬件方面,即研制超高性能器件或部件,如量子器件、超导芯片、光互连和光存储部件、生物分子部件等;二是计算模型和算法设计方面,从根本上突破冯·诺依曼计算机和电子技术的局限,如量子计算和DNA计算模型,都为求解复杂问题开辟了崭新的思路。
5.计算机科学的研究领域
计算机科学注重理论和抽象,计算机工程注重抽象和设计,实际上两者之间本质上没有区别。从研究的范畴,统称为计算机学科。目前,研究所涉及的领域十分广泛,包括:计算机系统结构、程序设计科学与方法论、软件工程理论、人工智能与知识处理、网络和数据库、计算机技术、理论计算机科学和计算机科学史的研究等。计算机科学与技术对人类社会的影响,超过数学作为基本文化基础给人类文化带来的影响和物理学对近代工业革命产生的人类文明带来的影响。可以预见,计算机的发展必然给人类社会带来更加美好的未来。
二、计算机的分类
计算机种类繁多,可以按处理数据的形态、使用范围、规模和功能等不同角度分类。
1.按处理数据的形态分类
(1)数字计算机 数字计算机以二进制数据0和1作为处理对象,是不连续的数字量,处理结果也是以数字形式输出。优点是精度高、存储量大、通用性强。我们通常使用的计算机大多是数字计算机。
(2)模拟计算机 模拟计算机以连续的数据作为处理对象,是以电信号幅值来模拟数值或物理量的大小,如电压、电流、温度等,处理结果也是以连续的数据输出。模拟计算机解题速度快,但不如数字计算机精度高、且通用性差。模拟计算机通常以绘图或量表形式输出结果。
(3)混合计算机 混合计算机是集数字计算机模拟计算机功能优点为一身的计算机。
2.按使用范围分类
(1)通用计算机
(2)专用计算机
3.按规模和功能分类
(1)超级计算机(Supercomputer)
(2)大型计算机(Mainframe)
(3)小型计算机(Minicomputer)
(4)微型计算机(Microcomputer)
三、计算机的特点
(1)运算速度快
(2)计算精度高
(3)存储容量大
(4)自动化程度高
(5)逻辑判断能力强
(6)具有广泛的通用性
四、计算机的主要用途
计算机的用途大概可以归纳为以下几个方面:
(1)数值计算 在科学研究、技术开发、工程设计等进行的科学计算。
(2)数据处理 实现对数值、文字、图表等信息数据及时地加以记录、整理、检索、分类、统计、综合和传递。适用于事务处理、办公自动化、电子数据交换、信息管理、决策支持中的数据处理。
(3)过程控制 包括工业自动监测、自动控制、智能控制等实时控制。
(4)计算机设计(CAD-Computer Aided Design)包括计算机制造(CAM)、计算机测试(CAT)、计算机教学(CAI)等,可提高设计质量和自动化程度,缩短设计周期、降低生产成本。
(5)人工智能(AI-Artificial Intelligence)用于复杂系统的模拟仿真,实现自然语言理解与生成、定理机器证明、自动程序设计、自动翻译、图像识别、声音识别、疾病诊断,以及各种专家系统和机器人构造等。近年来人工智能的研究开始走向实用化,成为计算机应用研究的前沿学科。
(6)计算机网络及网络通信 提供地区间、国际间的通信与各种数据的传递与处理,实现软件、硬件信息共享。
(7)多媒体技术 实现集声、文、图、像一体化,更接近人类习惯的信息交流方式,广泛应用于文化、教育、、家庭应用等领域。
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