計算機的發(fā)展與應(yīng)

計算機的發(fā)展與應(yīng)用

計算機系統(tǒng)是經(jīng)過一系列歷史演變過程的產(chǎn)物。這個歷史演變過程可分為五個階段。第一階段：機械式計算器

這是對手工計算的革命，有助于減輕繁雜的計算勞動。

算盤：１３世紀，中國；

計算尺：１６２１年，英國數(shù)學(xué)家威廉奧垂德；

機械式加法器：１６４２年，法國物理學(xué)家帕斯卡；

機械式計算器：１６７３年，德國數(shù)學(xué)家萊布尼茲。第二階段：機械式邏輯器

這是今天邏輯線路和計算機決策的先驅(qū)。

邏輯演示器：１７７７年，美國，查爾斯.馬洪；

《布爾代數(shù)》：１８５４年，英國數(shù)學(xué)家喬治.布爾第三階段：機械式輸入輸出裝置

這是對人工輸入數(shù)據(jù)和讀出結(jié)果的重要改進。

穿孔卡織布機：１８０４年，法國人約瑟夫.雅各；

第一臺機電式穿孔卡系統(tǒng)－造表機：１８８６年，美國人赫爾曼.霍勒瑞斯。

第四階段：完整的計算機器的形成

吸收以上階段的成果，組成一個實體。

近代計算機：

具有完整含義的機械式計算機或機電式計算機。經(jīng)歷了大約120年的歷史〔１８２２年～１９４５年〕。

查爾斯

.巴貝奇

英國數(shù)學(xué)家，劍橋大學(xué)教授，計算機之父。

差分機：１８２２年；

分析機：１８３４年；其重要貢獻在于它包括了現(xiàn)代計算機具有的五個基本部分：

輸入裝置

處理裝置

存儲裝置

控制裝置

輸出裝置

愛達

英國數(shù)學(xué)家，第一位程序員。

建議用二進制存儲；

指出分析機可進行編程；

發(fā)現(xiàn)了進行程序設(shè)計和編程的基本要素；

為某些計算開發(fā)了一些指令。?？辖淌诤屠衔稚?/p>

美國哈佛大學(xué)教授／ＩＢＭ總裁

第一臺機電式計算機

ＭＡＲＫ－Ｉ：部分使用繼電器。

MARK-II

：全部使用繼電器的計算機。第五階段：現(xiàn)代計算機系統(tǒng)相繼問世艾蘭

.

圖靈，英國科學(xué)家

建立圖靈機ＴＭ理論模型

理論指出：圖靈機的計算能力概括了數(shù)字計算機的計算能力，它能識別的語言屬于遞歸可枚舉集合，它能計算的問題稱為部分遞歸函數(shù)的整數(shù)函數(shù)。在此基礎(chǔ)上發(fā)展了可計算性理論。

指出定義機器智能的圖靈測試

指出如果一臺機器對于質(zhì)問的響應(yīng)與人類作出的響應(yīng)完全無法區(qū)別，那么這臺機器就具有智能，這一論斷稱為圖靈測試，它奠定了人工智能的理論基礎(chǔ)。馮

.

諾依曼，英籍匈牙利科學(xué)家

參與了世界上第一臺電子數(shù)字計算機“埃尼阿克”的設(shè)計工作。

提出了存儲程序原理，即馮.

諾依曼原理，使機器能自動地執(zhí)行程序；

提出了馮

.

諾依曼計算機體系結(jié)構(gòu)。

六代計算機

1．第一代計算機（1946－1957）

主要特點：計算機所使用的邏輯元件為電子管；存儲器采用延遲線或磁鼓；軟件主要使用機器語言，后期使用匯編語言。

“埃尼阿克”：世界上第一臺電子數(shù)字計算機，1946年美國賓夕法尼亞大學(xué)電氣工程師埃克特和物理學(xué)家莫奇萊博士等人，花了20人年研制成功的。

2．第二代計算機（1958－1964）

主要特點：所使用的邏輯元件為晶體管；普遍采用磁芯作為主存儲器；采用磁帶或磁盤作為輔助存儲器；出現(xiàn)了Fortran、Cobol等高級語言，并出現(xiàn)了機器內(nèi)部的管理程序。

3．第三代計算機（1965－1971）

主要特點：硬件上，采用中、小規(guī)模集成電路（MSI、SSI）,用半導(dǎo)體存儲器；軟件上，把管理程序發(fā)展成為現(xiàn)在的操作系統(tǒng)，采用了微程序控制技術(shù)，高級語言更加流行，如Basic、Pascal等。

4．第四代計算機（1972－）

主要特點：采用大規(guī)模集成電路及超大規(guī)模集成電路（LS、VLSI）；計算機的操作系統(tǒng)更加完善，在語音、圖像處理、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)以及人工智能等方面取得了很大發(fā)展。

5．關(guān)于第五代計算機

第五代計算機是通信、存儲、信息處理和人工智能相結(jié)合的超巨型計算機。

6．關(guān)于第六代計算機

作為計算機的核心元件是更新的光電子元件、超導(dǎo)電子元件或生物電子元件。

微型計算機的出現(xiàn)和發(fā)展

隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，微型計算機（簡稱微機）誕生了。（1）第一代微機

１９８１年，ＩＢＭ－ＰＣ機，1983年，推出PC/XT機，使用Intel８０８８／８０８６微處理器，8088為準１６位機，8086為16位機。（2）第二代微機

１９８４年，286AT及其兼容機，16位機；

(3)第三代微機

１９８６年，386微機，32位機；（4）第四代微機

1989年，Ｉｎｔｅｌ80486微處理器問世，32位，

（５）第五代微機

1993年，Intel公司推出了Pentium（奔騰）微處理器，準64位；

1995年，Intel公司又推出了高能奔騰微處理器（Pentium

Pro

Processor）;

Intel公司推出了多能奔騰微處理器（MMX）和第二代奔騰微處理器PentiumII以及第三代奔騰處理器PentiumIII、第四代奔騰處理器PentiumⅣ。

IBM、

Motorola和Apple三家公司聯(lián)合開發(fā)了PowerPC微處理器;

AMD公司也生產(chǎn)了相應(yīng)類型的微處理器（如K6、K7等）

我國計算機的發(fā)展

我國計算機的研究工作是從1956年開始的。

1958年10月，我國研究成功電子管數(shù)字計算機。

1964年，晶體管數(shù)字計算機問世。

1971年，開發(fā)出了集成電路數(shù)字計算機。

1975年，開始研制微型計算機。

1978年，研制出了每秒500萬次的大型計算機。

1984年，國防科技大學(xué)成功研制出每秒1億次的“銀河”電子計算機，隨后又研制出了“銀河II型”機和“銀河III型”機。

2000年，超級計算機最高浮點運算速度達到每秒1萬億次，我國的神威號計算機的運算速度達到3840億次，使我國成為美國、日本之后國際上第三個擁有高速計算機的國家。

軟件技術(shù)的興起和發(fā)展

第一階段

1946年到1955年

采用機器語言編寫程序.

第二階段

1956年到1965年

利用面向用戶的高級語言編寫程序.

第三階段

1966年至今

逐步形成了各種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件.

二、計算機的應(yīng)用

1．科學(xué)技術(shù)計算

把科學(xué)技術(shù)及工程設(shè)計應(yīng)用中的各種數(shù)學(xué)問題的計算，統(tǒng)稱為科學(xué)技術(shù)計算。計算機的應(yīng)用，最早就是從這一領(lǐng)域開始的．電子計算機在科學(xué)計算和工程設(shè)計中大有作為，它不僅能減輕繁雜的計算工作量，而且解決了過去無法解決或不能及時解決的問題。

2．數(shù)據(jù)信息處理

對數(shù)據(jù)進行加工、分析、傳送、存儲及檢測等操作都稱為數(shù)據(jù)處理。任何部門都離不開數(shù)據(jù)處理。在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中，由于數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息處理系統(tǒng)已從單功能轉(zhuǎn)向多功能、多層次。管理信息系統(tǒng)（MIS）逐漸成熟，它把數(shù)據(jù)處理與經(jīng)濟管理模型的優(yōu)化計算和仿真結(jié)合起來，具有決策、控制和預(yù)測功能。MIS在引人人工智能之后就形成決策支持系統(tǒng)（DDS），它充分運用運籌學(xué)、管理學(xué)、人工智能、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和計算機科學(xué)技術(shù)的最新成就，進一步發(fā)展了MIS。如果將計算機技術(shù)、通信技術(shù)、系統(tǒng)科學(xué)及行為科學(xué)應(yīng)用于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理無法解決的結(jié)構(gòu)不分明的、包括非數(shù)值數(shù)據(jù)型的信息的辦公事務(wù)上，就形成了辦公自動化系統(tǒng)（OA）．

3．計算機控制

工業(yè)過程控制是計算機應(yīng)用的一個很重要的領(lǐng)域。所謂過程控制，就是利用計算機對連續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)過程進行控制。被控對象可以是一臺機床、一座窯爐、一條生產(chǎn)線、一個車間，甚至整個工廠。計算機與執(zhí)行機構(gòu)相配合，使被控對象按照預(yù)定算法保持最佳工作狀態(tài)．適合于工業(yè)環(huán)境中使用的計算機稱為工業(yè)控制計算機。這種計算機具有數(shù)據(jù)采集和控制功能，能在惡劣的環(huán)境中可靠運行。

此外，計算機控制在軍事、航空、航天、核能利用等領(lǐng)域的也有廣泛的應(yīng)用。

4．計算機輔助技術(shù)

CAD就是利用計算機來幫助設(shè)計人員進行設(shè)計．使用這種技術(shù)能提高設(shè)計工作的自動化程度，節(jié)省人力和時間。

CAM是利用計算機來進行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制和操作。CAM與CAD密切相關(guān)。CAD側(cè)重于設(shè)計，CAM側(cè)重于產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。采用CAM技術(shù)能提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，改善工作條件和縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。

CAT是利用計算機幫助人們進行各種測試工作。CAT系統(tǒng)可快速自動完成對被測設(shè)備的各種參數(shù)的測試和報告結(jié)果，還可對產(chǎn)品分類和篩選。

CAI是利用計算機幫助教師和學(xué)生進行課程內(nèi)容的教學(xué)和測驗。

5．家庭電腦化

隨著微型計算機價格的下降及性能的不斷提高，特別是多媒體技術(shù)的發(fā)展，家用個人計算機（簡稱家用PC機）正以空前的速度發(fā)展著。PC機發(fā)展的結(jié)果。這無疑會大大促進家庭信息時代的到來。

三、計算機的發(fā)展方向巨型化

研制高速度、強功能的大型機和巨型機以適應(yīng)軍事和尖端工業(yè)的需要。巨型機的發(fā)展集中體現(xiàn)了計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，它可以推動計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件、軟件的理論及技術(shù)、計算數(shù)學(xué)以及計算機應(yīng)用等多個學(xué)科的發(fā)展，所以它的生產(chǎn)標志著一個國家的尖端科技的發(fā)展程度。

微型化

研制價格低廉的超小型機和微機以開拓應(yīng)用領(lǐng)域和占領(lǐng)廣大市場，它的研制標志著一個國家的應(yīng)用水平。

網(wǎng)絡(luò)化

計算機網(wǎng)絡(luò)就是按照約定的協(xié)議將若干臺獨立的計算機通過通信線路相互連接起來，形成彼此能夠相互通信的一組相關(guān)的或獨立的計算機系統(tǒng)。它們有數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，并具有共享?shù)據(jù)、共享計算機資源以及均衡負荷等優(yōu)點。計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使用戶可在同一時間、不同地點使用同一個計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而大大提高了計算機系統(tǒng)的使用效率，加速了社會信息化的