計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是經(jīng)過一系列歷史演變過程的產(chǎn)物。這個(gè)歷史演變過程可分為五個(gè)階段。第一階段：機(jī)械式計(jì)算器

這是對(duì)手工計(jì)算的革命，有助于減輕繁雜的計(jì)算勞動(dòng)。

算盤：１３世紀(jì)，中國(guó)；

計(jì)算尺：１６２１年，英國(guó)數(shù)學(xué)家威廉奧垂德；

機(jī)械式加法器：１６４２年，法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡；

機(jī)械式計(jì)算器：１６７３年，德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茲。第二階段：機(jī)械式邏輯器

這是今天邏輯線路和計(jì)算機(jī)決策的先驅(qū)。

邏輯演示器：１７７７年，美國(guó)，查爾斯.馬洪；

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

這是對(duì)人工輸入數(shù)據(jù)和讀出結(jié)果的重要改進(jìn)。

穿孔卡織布機(jī)：１８０４年，法國(guó)人約瑟夫.雅各；

第一臺(tái)機(jī)電式穿孔卡系統(tǒng)－造表機(jī)：１８８６年，美國(guó)人赫爾曼.霍勒瑞斯。

第四階段：完整的計(jì)算機(jī)器的形成

吸收以上階段的成果，組成一個(gè)實(shí)體。

近代計(jì)算機(jī)：

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

查爾斯

.巴貝奇

英國(guó)數(shù)學(xué)家，劍橋大學(xué)教授，計(jì)算機(jī)之父。

差分機(jī)：１８２２年；

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

輸入裝置

處理裝置

存儲(chǔ)裝置

控制裝置

輸出裝置

愛達(dá)

英國(guó)數(shù)學(xué)家，第一位程序員。

建議用二進(jìn)制存儲(chǔ)；

指出分析機(jī)可進(jìn)行編程；

發(fā)現(xiàn)了進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和編程的基本要素；

為某些計(jì)算開發(fā)了一些指令。?？辖淌诤屠衔稚?/p>

美國(guó)哈佛大學(xué)教授／ＩＢＭ總裁

第一臺(tái)機(jī)電式計(jì)算機(jī)

ＭＡＲＫ－Ｉ：部分使用繼電器。

MARK-II

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

.

圖靈，英國(guó)科學(xué)家

建立圖靈機(jī)ＴＭ理論模型

理論指出：圖靈機(jī)的計(jì)算能力概括了數(shù)字計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，它能識(shí)別的語言屬于遞歸可枚舉集合，它能計(jì)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(jì)算性理論。

指出定義機(jī)器智能的圖靈測(cè)試

指出如果一臺(tái)機(jī)器對(duì)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(tái)機(jī)器就具有智能，這一論斷稱為圖靈測(cè)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(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“埃尼阿克”的設(shè)計(jì)工作。

提出了存儲(chǔ)程序原理，即馮.

諾依曼原理，使機(jī)器能自動(dòng)地執(zhí)行程序；

提出了馮

.

諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。

六代計(jì)算機(jī)

1．第一代計(jì)算機(jī)（1946－1957）

主要特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)所使用的邏輯元件為電子管；存儲(chǔ)器采用延遲線或磁鼓；軟件主要使用機(jī)器語言，后期使用匯編語言。

“埃尼阿克”：世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，1946年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)電氣工程師?？颂睾臀锢韺W(xué)家莫奇萊博士等人，花了20人年研制成功的。

2．第二代計(jì)算機(jī)（1958－1964）

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

3．第三代計(jì)算機(jī)（1965－1971）

主要特點(diǎn)：硬件上，采用中、小規(guī)模集成電路（MSI、SSI）,用半導(dǎo)體存儲(chǔ)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(jí)語言更加流行，如Basic、Pascal等。

4．第四代計(jì)算機(jī)（1972－）

主要特點(diǎn)：采用大規(guī)模集成電路及超大規(guī)模集成電路（LS、VLSI）；計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)

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

6．關(guān)于第六代計(jì)算機(jī)

作為計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱微機(jī)）誕生了。（1）第一代微機(jī)

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

１９８４年，286AT及其兼容機(jī)，16位機(jī)；

(3)第三代微機(jī)

１９８６年，386微機(jī)，32位機(jī)；（4）第四代微機(jī)

1989年，Ｉｎｔｅｌ80486微處理器問世，32位，

（５）第五代微機(jī)

1993年，Intel公司推出了Pentium（奔騰）微處理器，準(zhǔn)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(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展

我國(guó)計(jì)算機(jī)的研究工作是從1956年開始的。

1958年10月，我國(guó)研究成功電子管數(shù)字計(jì)算機(jī)。

1964年，晶體管數(shù)字計(jì)算機(jī)問世。

1971年，開發(fā)出了集成電路數(shù)字計(jì)算機(jī)。

1975年，開始研制微型計(jì)算機(jī)。

1978年，研制出了每秒500萬次的大型計(jì)算機(jī)。

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

2000年，超級(jí)計(jì)算機(jī)最高浮點(diǎn)運(yùn)算速度達(dá)到每秒1萬億次，我國(guó)的神威號(hào)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度達(dá)到3840億次，使我國(guó)成為美國(guó)、日本之后國(guó)際上第三個(gè)擁有高速計(jì)算機(jī)的國(guó)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(jī)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(jí)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(jì)算機(jī)的應(yīng)用

1．科學(xué)技術(shù)計(jì)算

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

2．?dāng)?shù)據(jù)信息處理

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、分析、傳送、存儲(chǔ)及檢測(cè)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(jì)管理模型的優(yōu)化計(jì)算和仿真結(jié)合起來，具有決策、控制和預(yù)測(cè)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(yùn)用運(yùn)籌學(xué)、管理學(xué)、人工智能、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的最新成就，進(jìn)一步發(fā)展了MIS。如果將計(jì)算機(jī)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(dòng)化系統(tǒng)（OA）．

3．計(jì)算機(jī)控制

工業(yè)過程控制是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)很重要的領(lǐng)域。所謂過程控制，就是利用計(jì)算機(jī)對(duì)連續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。被控對(duì)象可以是一臺(tái)機(jī)床、一座窯爐、一條生產(chǎn)線、一個(gè)車間，甚至整個(gè)工廠。計(jì)算機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相配合，使被控對(duì)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(jì)算機(jī)稱為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。這種計(jì)算機(jī)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(yùn)行。

此外，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)輔助技術(shù)

CAD就是利用計(jì)算機(jī)來幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)．使用這種技術(shù)能提高設(shè)計(jì)工作的自動(dòng)化程度，節(jié)省人力和時(shí)間。

CAM是利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)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(jì)，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(jì)算機(jī)幫助人們進(jìn)行各種測(cè)試工作。CAT系統(tǒng)可快速自動(dòng)完成對(duì)被測(cè)設(shè)備的各種參數(shù)的測(cè)試和報(bào)告結(jié)果，還可對(duì)產(chǎn)品分類和篩選。

CAI是利用計(jì)算機(jī)幫助教師和學(xué)生進(jìn)行課程內(nèi)容的教學(xué)和測(cè)驗(yàn)。

5．家庭電腦化

隨著微型計(jì)算機(jī)價(jià)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(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱家用PC機(jī)）正以空前的速度發(fā)展著。PC機(jī)發(fā)展的結(jié)果。這無疑會(huì)大大促進(jìn)家庭信息時(shí)代的到來。

三、計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向巨型化

研制高速度、強(qiáng)功能的大型機(jī)和巨型機(jī)以適應(yīng)軍事和尖端工業(yè)的需要。巨型機(jī)的發(fā)展集中體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，它可以推動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件、軟件的理論及技術(shù)、計(jì)算數(shù)學(xué)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等多個(gè)學(xué)科的發(fā)展，所以它的生產(chǎn)標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的尖端科技的發(fā)展程度。

微型化

研制價(jià)格低廉的超小型機(jī)和微機(jī)以開拓應(yīng)用領(lǐng)域和占領(lǐng)廣大市場(chǎng)，它的研制標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的應(yīng)用水平。

網(wǎng)絡(luò)化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是按照約定的協(xié)議將若干臺(tái)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)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(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它們有數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽⒕哂泄蚕頂?shù)據(jù)、共享計(jì)算機(jī)資源以及均衡負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使用戶可在同一時(shí)間、不同地點(diǎn)使用同一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而大大提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用效率，加速了社會(huì)信息化的