計算機發(fā)展的四個階段

1、文檔來源為 : 從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word 版本可編輯 .歡迎下載支持計算機發(fā)展的四個階段 世界上第一臺電子數(shù)字式計算機于 1946年2月 15日在美國賓夕法尼亞 大學(xué)研制成功，它的名稱叫 ENIAC埃尼阿克)，是電子數(shù)值積分式計算機(The Electronic Numberical Intergrator and Computer) 的縮寫。它使用了 17468個真空電子管，耗電 174 千瓦，占地 170平方米，重達 30噸，每秒鐘 可進行 5000次加法運算。雖然它還比不上今天最普通的一臺微型計算機，但 在當(dāng)時它已是運算速度的絕對冠軍，并且其運算的精確度和準(zhǔn)確度也是史無前 例的。以圓周

2、率(n )的計算為例，中國的古代科學(xué)家祖沖之利用算籌，耗費 15 年心血，才把圓周率計算到小數(shù)點后 7 位數(shù)。一千多年后，英國人香克斯 以畢生精力計算圓周率，才計算到小數(shù)點后707位。而使用ENIAC進行計算，僅用了 40秒就達到了這個記錄，還發(fā)現(xiàn)香克斯的計算中，第 528位是錯誤 的。ENIAC奠定了電子計算機的發(fā)展基礎(chǔ)，在計算機發(fā)展史上具有劃時代的意 義，它的問世標(biāo)志著電子計算機時代的到來。ENIAC誕生后，數(shù)學(xué)家馮諾依曼提出了重大的改進理論，主要有兩點：其一是電子計算機應(yīng)該以二進制為運 算基礎(chǔ)，其二是電子計算機應(yīng)采用 "存儲程序 "方式工作，并且進一步明確指出 了整個

3、計算機的結(jié)構(gòu)應(yīng)由五個部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入裝置 和輸出裝置。馮諾依曼的這些理論的提出，解決了計算機的運算自動化的問 題和速度配合問題，對后來計算機的發(fā)展起到了決定性的作用。直至今天，絕 大部分的計算機還是采用馮諾依曼方式工作。ENIAC誕生后短短的幾十年間，計算機的發(fā)展突飛猛進。主要電子器件相繼使用了真空電子管，晶體管，中、小規(guī)模集成電路和大規(guī)模、超大規(guī)模集成 電路，引起計算機的幾次更新?lián)Q代。每一次更新?lián)Q代都使計算機的體積和耗電 量大大減小，功能大大增強，應(yīng)用領(lǐng)域進一步拓寬。特別是體積小、價格低、 功能強的微型計算機的出現(xiàn)，使得計算機迅速普及，進入了辦公室和家庭，在 辦公室自動

4、化和多媒體應(yīng)用方面發(fā)揮了很大的作用。目前，計算機的應(yīng)用已擴 展到社會的各個領(lǐng)域?？蓪⒂嬎銠C的發(fā)展過程分成以下幾個階段：第一代 (19461957 年)是電子計算機，它的基本電子元件是電子管，內(nèi)存 儲器采用水銀延遲線，外存儲器主要采用磁鼓、紙帶、卡片、磁帶等。由于當(dāng) 時電子技術(shù)的限制，運算速度只是每秒幾千次 幾萬次基本運算，內(nèi)存容量僅 幾千個字。因此，第一代計算機體積大，耗電多，速度低，造價高，使用不文檔來源為 : 從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word 版本可編輯 .歡迎下載支持便；主要局限于一些軍事和科研部門進行科學(xué)計算。軟件上采用機器語言，后 期采用匯編語言。第二代(19581970 年)是晶體管計算

5、機。 1948年，美國貝爾實驗室發(fā)明 了晶體管， 10 年后晶體管取代了計算機中的電子管，誕生了晶體管計算機。 晶體管計算機的基本電子元件是晶體管，內(nèi)存儲器大量使用磁性材料制成的磁 芯存儲器。與第一代電子管計算機相比，晶體管計算機體積小，耗電少，成本 低，邏輯功能強，使用方便，可靠性高。軟件上廣泛采用高級語言，并出現(xiàn)了 早期的操作系統(tǒng)。第三代(19631970 年)是集成電路計算機。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展， 1958 年夏，美國德克薩斯公司制成了第一個半導(dǎo)體集成電路。集成電路是在幾平方 毫米的基片，集中了幾十個或上百個電子元件組成的邏輯電路。第三代集成電 路計算機的基本電子元件是小規(guī)模集成電路和

6、中規(guī)模集成電路，磁芯存儲器進 一步發(fā)展，并開始采用性能更好的半導(dǎo)體存儲器，運算速度提高到每秒幾十萬 次基本運算。由于采用了集成電路，第三代計算機各方面性能都有了極大提 高：體積縮小，價格降低，功能增強，可靠性大大提高。軟件上廣泛使用操作 系統(tǒng)，產(chǎn)生了分時、實時等操作系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)。第四代(1971 年日前)是大規(guī)模集成電路計算機。隨著集成了上千甚至上 萬個電子元件的大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，電子計算機發(fā)展 進入了第四代。第四代計算機的基本元件是大規(guī)模集成電路，甚至超大規(guī)模集 成電路，集成度很高的半導(dǎo)體存儲器替代了磁芯存儲器，運算速度可達每秒幾 百萬次，甚至上億次基本運算。在軟件

7、方法上產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計和面向?qū)?象程序設(shè)計的思想。另外，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。微 處理器和微型計算機也在這一階段誕生并獲得飛速發(fā)展。微型計算機的發(fā)展微型計算機的發(fā)展主要表現(xiàn)在其核心部件 - 微處理器的發(fā)展上，每當(dāng)一 款新型的微處理器出現(xiàn)時，就會帶動微機系統(tǒng)的其它部件的相應(yīng)發(fā)展，如微機 體系結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化，存儲器存取容量的不斷增大、存取速度的不斷提高， 外圍設(shè)備性能的不斷改進以及新設(shè)備的不斷出現(xiàn)等。根據(jù)微處理器的字長和功能，可將微型計算機的功能劃分為以下幾個階 段：第一階段(19711973年)是4位和 8位低檔微處理器時代。通常稱為第一 代，其典型產(chǎn)品是 Intel4

8、004 和 Intel8008 微處理器和分別由它們組成的MCS-4和MCS-8微機?；咎攸c是采用PMO工藝，集成度低（£ 4000個晶體管 / 片） ，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)都比較簡單，主要采用機器語言或簡單的匯編語 言，指令數(shù)目較少（20多條指令），基本指令周期為2050卩s,用于家電和簡 單的控制場合。第二階段 （19741977 年） 是 8位中高檔微處理器時代。通常稱為第二代， 其典型產(chǎn)品是 Intel8080/8085 、Motorola 公司的 MC6800、Zilog 公司的 Z80 等，以及各種 8位單片機，如 Intel 公司的 8048、Motorola 公司的

9、MC680、1 Zilog公司的Z8等。它們的特點是采用NMO工藝，集成度提高約4倍，運算 速度提高約1015倍（基本指令執(zhí)行時間12卩s），指令系統(tǒng)比較完善，具有 典型的計算機體系結(jié)構(gòu)和中斷、DMA等控制功能。軟件方面除了匯編語言外， 還有BASIC FORTRA等高級語言和相應(yīng)的解釋程序和編譯程序，在后期還出 現(xiàn)了操作系統(tǒng)，如CM/P就是當(dāng)時流行的操作系統(tǒng)。第三階段 （19781984 年） 是 16 微處理器時代。通常稱為第三代，其典型 產(chǎn)品是 Intel 公司的 8086/8088、80286， Motorola 公司的 M68000， Zilog 公 司的Z8000等微處理器。其特點

10、是采用 HMO工藝，集成度（2000070000晶體 管/片）和運算速度（基本指令執(zhí)行時間是0.5卩s）都比第二代提高了一個數(shù)量 級。指令系統(tǒng)更加豐富、完善，采用多級中斷、多種尋址方式、段式存儲機 構(gòu)、硬件乘除部件，并配置了軟件系統(tǒng)。這一時期的著名微機產(chǎn)品有IBM公司的個人計算機PC（Personal Computer）。 1981年推出的IBM PC機采用8088 CPU 緊接著1982年又推出了 擴展型的個人計算機IBM PC/XT，它對內(nèi)存進行了擴充，并增加了一個硬磁盤 驅(qū)動器。1984年IBM推出了以80286處理器為核心組成的16位增強型個人計 算機IBM PC/ATo由于IBM公司

11、在發(fā)展PC機時采用了技術(shù)開放的策略，使 PC 機風(fēng)靡世界。第四階段（19851992年）是32位微處理器時代，又稱為第四代。其典型 產(chǎn)品是 Intel 公司的 80386/80486，Motorola 公司的 M68030/68040等。其特 點是采用HMO或CMOS：藝，集成度高達100萬晶體管/片，具有32位地址線 和32位數(shù)據(jù)總線。每秒鐘可完成 600萬條指令（MIPS，Million Instructions Per Seco nd）。微機的功能已經(jīng)達到甚至超過超級小型計算機，完全可以勝任 多任務(wù)、多用戶的作業(yè)。同期，其他一些微處理器生產(chǎn)廠商（如AMD TEXAS等）也推出了 80386/80486 系列的芯片。第五階段（1993年以后）是奔騰（Pentium）系列微處理器時代，通常稱為第 五代。典型產(chǎn)品是In tel公司的奔騰系列芯片及與之兼容的 AMD勺K6系列微處理器芯片。內(nèi)部采用了超標(biāo)量指令流水線結(jié)構(gòu)，并具有相互獨立的指令和數(shù) 據(jù)高速緩存。隨著 MMX(Multi Media eXtended) 微處理器的出現(xiàn)，使微機的發(fā) 展在網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化和智能化等方面跨上了更高的臺階。2000年 3月， AMD與Intel分別推出了時鐘頻率達 1GH