计算机发展的四个阶段.pdf

计算机发展的四个阶段

世界上第一台电子数字式计算机于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学研制成功，它的名称叫

ENIAC(埃尼阿克)，是电子数值积分式计算机(TheElectronicNumbericalIntergratorandComputer)的

缩写。它使用了17468个真空电子管，耗电174千瓦，占地170平方米，重达30吨，每秒钟可进行

5000次加法运算。虽然它还比不上今天最普通的一台微型计算机，但在当时它已是运算速度的绝对冠军，

并且其运算的精确度和准确度也是史无前例的。以圆周率(π)的计算为例，中国的古代科学家祖冲之利用算

筹，耗费15年心血，才把圆周率计算到小数点后7位数。一千多年后，英国人香克斯以毕生精力计算圆周

率，才计算到小数点后707位。而使用ENIAC进行计算，仅用了40秒就达到了这个记录，还发现香克斯

的计算中，第528位是错误的。

ENIAC奠定了电子计算机的发展基础，在计算机发展史上具有划时代的意义,它的问世标志着电子计算

机时代的到来。ENIAC诞生后，数学家冯·诺依曼提出了重大的改进理论，主要有两点：其一是电子计算机

应该以二进制为运算基础，其二是电子计算机应采用存储程序方式工作，并且进一步明确指出了整个计算

机的结构应由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。冯·诺依曼的这些理论的提

出，解决了计算机的运算自动化的问题和速度配合问题，对后来计算机的发展起到了决定性的作用。直至

今天，绝大部分的计算机还是采用冯·诺依曼方式工作。

ENIAC诞生后短短的几十年间，计算机的发展突飞猛进。主要电子器件相继使用了真空电子管，晶体

管，中、小规模集成电路和大规模、超大规模集成电路，引起计算机的几次更新换代。每一次更新换代都

使计算机的体积和耗电量大大减小，功能大大增强，应用领域进一步拓宽。特别是体积小、价格低、功能

强的微型计算机的出现，使得计算机迅速普及，进入了办公室和家庭，在办公室自动化和多媒体应用方面

发挥了很大的作用。目前，计算机的应用已扩展到社会的各个领域。可将计算机的发展过程分成以下几个

阶段：

第一代(1946~1957年)是电子计算机，它的基本电子元件是电子管，内存储器采用水银延迟线，外存

储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等。由于当时电子技术的限制，运算速度只是每秒几千次~几万次基

本运算，内存容量仅几千个字。因此，第一代计算机体积大，耗电多，速度低，造价高，使用不便；主要

局限于一些军事和科研部门进行科学计算。软件上采用机器语言，后期采用汇编语言。

第二代(1958~1970年)是晶体管计算机。1948年，美国贝尔实验室发明了晶体管，10年后晶体管取

代了计算机中的电子管，诞生了晶体管计算机。晶体管计算机的基本电子元件是晶体管，内存储器大量使

用磁性材料制成的磁芯存储器。与第一代电子管计算机相比，晶体管计算机体积小，耗电少，成本低，逻

辑功能强，使用方便，可靠性高。软件上广泛采用高级语言，并出现了早期的操作系统。

第三代(1963~1970年)是集成电路计算机。随着半导体技术的发展，1958年夏，美国德克萨斯公司

制成了第一个半导体集成电路。集成电路是在几平方毫米的基片，集中了几十个或上百个电子元件组成的

逻辑电路。第三代集成电路计算机的基本电子元件是小规模集成电路和中规模集成电路，磁芯存储器进一

步发展，并开始采用性能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒几十万次基本运算。由于采用了集成

电路，第三代计算机各方面性能都有了极大提高：体积缩小，价格降低，功能增强，可靠性大大提高。软

件上广泛使用操作系统，产生了分时、实时等操作系统和计算机网络。

第四代(1971年~日前)是大规模集成电路计算机。随着集成了上千甚至上万个电子元件的大规模集成

电路和超大规模集成电路的出现，电子计算机发展进入了第四代。第四代计算机的基本元件是大规模集成

电路，甚至超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万

次，甚至上亿次基本运算。在软件方法上产生了结构化程序设计和面向对象程序设计的思想。另外，网络

操作系统、数据库管理系统得到广泛应用。微处理器和微型计算机也在这一阶段诞生并获得飞速发展。

微型计算机的发展

微型计算机的发展主要表现在其核心部件--微处理器的发展上，每当一款新型的微处理器出现时，就会

带动微机系