01計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史

《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成與安全》學(xué)生作業(yè)作業(yè)題目計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史學(xué) 生李培然學(xué) 號(hào) 20150410103012學(xué) 院信息工程學(xué)院班 級(jí) 15計(jì)算機(jī)3班任課教師鄭衛(wèi)華上交時(shí)間 2015-10-11計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)是人類(lèi)發(fā)展史上一個(gè)極其重要的重要的產(chǎn)物，世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)是美國(guó)軍方定制，專(zhuān)門(mén)為了計(jì)算彈道和射擊特性表面而研制的，承擔(dān)開(kāi)發(fā)任務(wù)的“莫爾小組”由四位科學(xué)家和工程師?？颂亍⒛死?、戈?duì)査固埂⒉┛怂菇M成。1946年這臺(tái)計(jì)算機(jī)主要元器件采用的是電子管。該機(jī)使用了1500個(gè)繼電器，18800個(gè)電子管，占地170m，重量重達(dá)30多噸，耗電150KW,造價(jià)48萬(wàn)美元。開(kāi)機(jī)時(shí)讓周?chē)用駮簳r(shí)停電。這臺(tái)計(jì)算機(jī)每秒能完成5000次加法運(yùn)算，400次乘法運(yùn)算，比當(dāng)時(shí)最快的計(jì)算工具快300倍，是繼電器計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算的20萬(wàn)倍。用今天的標(biāo)準(zhǔn)看，它是那樣的“笨拙”和“低級(jí)”，其功能遠(yuǎn)不如一只掌上可編程計(jì)算器，但它使科學(xué)家們從復(fù)雜的計(jì)算中解脫出來(lái)，它的誕生標(biāo)志著人類(lèi)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的信息革命時(shí)代。口世界上第一臺(tái)電子數(shù)字式計(jì)算機(jī)于1946年2月15日在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)正式投入運(yùn)行，它的名稱(chēng)叫ENIAC（埃尼阿克），是電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)（TheElectronicNumbericalIntergratorandComputer）的縮寫(xiě)。它使用了17468個(gè)真空電子管，耗電174千瓦，占地170平方米，重達(dá)30噸，每秒鐘可進(jìn)行5000次加法運(yùn)算。雖然它的功能還比不上今天最普通的一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，但在當(dāng)時(shí)它已是運(yùn)算速度的絕對(duì)冠軍，并且其運(yùn)算的精確度和準(zhǔn)確度也是史無(wú)前例的。以圓周率（n）的計(jì)算為例，中國(guó)的古代科學(xué)家祖沖之利用算籌，耗費(fèi)15年心血，才把圓周率計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后7位數(shù)。一千多年后，英國(guó)人香克斯以畢生精力計(jì)算圓周率，才計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后707位。而使用ENIAC進(jìn)行計(jì)算，僅用了40秒就達(dá)到了這個(gè)記錄，還發(fā)現(xiàn)香克斯的計(jì)算中，第528位是錯(cuò)誤的。ENIAC奠定了電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展基礎(chǔ)，開(kāi)辟了一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元。有人將其稱(chēng)為人類(lèi)第三次產(chǎn)業(yè)革命開(kāi)始的標(biāo)志。[2]ENIAC誕生后短短的幾十年間，計(jì)算機(jī)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。主要電子器件相繼使用了，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(jì)算機(jī)的幾次更新?lián)Q代。每一次更新?lián)Q代都使計(jì)算機(jī)的體積和耗電量大大減小，功能大大增強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓寬。特別是體積小、價(jià)格低、功能強(qiáng)的微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使得計(jì)算機(jī)迅速普及，進(jìn)入了辦公室和家庭，在辦公室自動(dòng)化和多媒體應(yīng)用方面發(fā)揮了很大的作用。目前，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已擴(kuò)展到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。⑶電子計(jì)算機(jī)還在向以下四個(gè)方面發(fā)展：巨型化天文、軍事、仿真等領(lǐng)域需要進(jìn)行大量的計(jì)算，要求計(jì)算機(jī)有更高的運(yùn)算速度、更大的存儲(chǔ)量，這就需要研制功能更強(qiáng)的巨型計(jì)算機(jī)。微型化專(zhuān)用微型機(jī)已經(jīng)大量應(yīng)用于儀器、儀表和家用電器中。通用微型機(jī)已經(jīng)大量進(jìn)入辦公室和家庭，但人們需要體積更小、更輕便、易于攜帶的微型機(jī)，以便出門(mén)在外或在旅途中均可使用計(jì)算機(jī)。應(yīng)運(yùn)而生的便攜式微型機(jī)（筆記本型）和掌上型微型機(jī)正在不斷涌現(xiàn)，迅速普及。網(wǎng)絡(luò)化將地理位置分散的計(jì)算機(jī)通過(guò)專(zhuān)用的電纜或通信線(xiàn)路互相連接，就組成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)可以使分散的各種資源得到共享，使計(jì)算機(jī)的實(shí)際效用提高了很多。計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)不再是可有可無(wú)的事，而是計(jì)算機(jī)應(yīng)用中一個(gè)很重要的部分。人們常說(shuō)的因特網(wǎng)（INTERNET，也譯為國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)）就是一個(gè)通過(guò)通信線(xiàn)路聯(lián)接、覆蓋全球的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)因特網(wǎng)，人們足不出戶(hù)就可獲取大量的信息，與世界各地的親友快捷通信，進(jìn)行網(wǎng)上貿(mào)易等等。智能化目前的計(jì)算機(jī)已能夠部分地代替人的腦力勞動(dòng)，因此也常稱(chēng)為電腦。但是人們希望計(jì)算機(jī)具有更多的類(lèi)似人的智能，比如：能聽(tīng)懂人類(lèi)的語(yǔ)言，能識(shí)別圖形，會(huì)自行學(xué)習(xí)等等，這就需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。近年來(lái)，通過(guò)進(jìn)一步的深入研究，發(fā)現(xiàn)由于電子電路的局限性，理論上電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展也有一定的局限，因此人們正在研制不使用集成電路的計(jì)算機(jī)，例如：生物計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)計(jì)算機(jī)等。⑷中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史：1958年，中科院計(jì)算所研制成功我國(guó)第一臺(tái)小型電子管通用計(jì)算機(jī)103機(jī)（八一型），標(biāo)志著我國(guó)第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生。1965年，中科院計(jì)算所研制成功第一臺(tái)大型晶體管計(jì)算機(jī)109乙，之后推出109丙機(jī)，該機(jī)為兩彈試驗(yàn)中發(fā)揮了重要作用；1974年，清華大學(xué)等單位聯(lián)合設(shè)計(jì)、研制成功采用集成電路的DJS-130小型計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度達(dá)每秒100萬(wàn)次；1983年，國(guó)防科技大學(xué)研制成功運(yùn)算速度每秒上億次的銀河-I巨型機(jī)，這是我國(guó)高速計(jì)算機(jī)研制的一個(gè)重要里程碑；1985年，電子工業(yè)部計(jì)算機(jī)管理局研制成功與IBMPC機(jī)兼容的長(zhǎng)城0520CH微機(jī)。1992年，國(guó)防科技大學(xué)研究出銀河-II通用并行巨型機(jī)，峰值速度達(dá)每秒4億次浮點(diǎn)運(yùn)算（相當(dāng)于每秒10億次基本運(yùn)算操作），為共享主存儲(chǔ)器的四處理機(jī)向量機(jī)，其向量中央處理機(jī)是采用中小規(guī)模集成電路自行設(shè)計(jì)的，總體上達(dá)到80年代中后期國(guó)際先進(jìn)水平。它主要用于中期天氣預(yù)報(bào)；1993年，國(guó)家智能計(jì)算機(jī)研究開(kāi)發(fā)中心（后成立北京市曙光計(jì)算機(jī)公司）研制成功曙光一號(hào)全對(duì)稱(chēng)共享存儲(chǔ)多處理機(jī)，這是國(guó)內(nèi)首次以基于超大規(guī)模集成電路的通用微處理器芯片和標(biāo)準(zhǔn)UNIX操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的并行計(jì)算機(jī);1995年，曙光公司又推出了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)具有大規(guī)模并行處理機(jī)（MPP）結(jié)構(gòu)的并行機(jī)曙光1000（含36個(gè)處理機(jī)），峰值速度每秒25億次浮點(diǎn)運(yùn)算，實(shí)際運(yùn)算速度上了每秒10億次浮點(diǎn)運(yùn)算這一高性能臺(tái)階。曙光1000與美國(guó)Intel公司1990年推出的大規(guī)模并行機(jī)體系結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)相近，與國(guó)外的差距縮小到5年左右。1997年，國(guó)防科大研制成功銀河-III百億次并行巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，采用可擴(kuò)展分布共享存儲(chǔ)并行處理體系結(jié)構(gòu)，由130多個(gè)處理結(jié)點(diǎn)組成，峰值性能為每秒130億次浮點(diǎn)運(yùn)算，系統(tǒng)綜合技術(shù)達(dá)到90年代中期國(guó)際先進(jìn)水平。1997至1999年，曙光公司先后在市場(chǎng)上推出

具有機(jī)群結(jié)構(gòu)（Cluster）的曙光1000A，曙光2000-I,曙光2000-II超級(jí)服務(wù)器，峰值計(jì)算速度已突破每秒1000億次浮點(diǎn)運(yùn)算，機(jī)器規(guī)模已超過(guò)160個(gè)處理機(jī)，1999年，國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心研制的神威I計(jì)算機(jī)通過(guò)了國(guó)家級(jí)驗(yàn)收，并在國(guó)家氣象中心投入運(yùn)行。系統(tǒng)有384個(gè)運(yùn)算處理單元，峰值運(yùn)算速度達(dá)每秒3840億次2000年，曙光公司推出每秒3000億次浮點(diǎn)運(yùn)算的曙光3000超級(jí)服務(wù)器。2001年，中科院計(jì)算所研制成功我國(guó)第一款通用CPU——“龍芯”芯片2002年，曙光公司推出完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“龍騰”服務(wù)器，龍騰服務(wù)器采用了“龍芯-1”CPU，采用了曙光公司和中科院計(jì)算所聯(lián)合研發(fā)的服務(wù)器專(zhuān)用主板，采用曙光LINUX操作系統(tǒng)，該服務(wù)器是國(guó)內(nèi)第一臺(tái)完全實(shí)現(xiàn)自有產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，在國(guó)防、安全等部門(mén)將發(fā)揮重大作用。2003年，百萬(wàn)億次數(shù)據(jù)處理超級(jí)服務(wù)器曙光4000L通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，再一次刷新國(guó)產(chǎn)超級(jí)服務(wù)器的歷史紀(jì)錄，使得國(guó)產(chǎn)高性能產(chǎn)業(yè)再上新臺(tái)階。曙光4000L是曙光4000超級(jí)計(jì)算機(jī)系列中的一員，是基于Linux的超級(jí)服務(wù)器系統(tǒng)，為當(dāng)前國(guó)內(nèi)最大的IDC數(shù)據(jù)處理主機(jī)，存儲(chǔ)與處理能力均十分強(qiáng)大。就目前而言，整個(gè)4000L系統(tǒng)由40個(gè)機(jī)柜組成，現(xiàn)有644個(gè)CPU，每秒3萬(wàn)億次峰值速度，644G內(nèi)存，百萬(wàn)億字節(jié)存儲(chǔ)。另?yè)?jù)專(zhuān)家介紹，該系統(tǒng)的可擴(kuò)展性非常優(yōu)秀，最大可“在線(xiàn)”擴(kuò)展到80個(gè)機(jī)柜，1300個(gè)CPU，每秒6.75萬(wàn)億次峰值速度。⑸微型計(jì)算機(jī)的換代，通常是按其CPU字長(zhǎng)和功能來(lái)劃分的。一、第一代（1971—1973）：4位或低檔8位微處理器和微型機(jī)代表產(chǎn)品是美國(guó)Intel公司首先的4004微處理器以及由它組成的MCS-4微型計(jì)算機(jī)（集成度為1200晶體管/片）。隨后又制成8008微處理器及由它組成的MCS-8微型計(jì)算機(jī)。第一代微型機(jī)就采用了PMOS工藝，基本指令時(shí)間約為10~20µS,字長(zhǎng)4位或8位，指令系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)算功能較差，速度較慢，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仍然停留在臺(tái)式計(jì)算機(jī)的水平上，軟件主要采用機(jī)器語(yǔ)言或簡(jiǎn)單的匯編語(yǔ)言，其價(jià)格低廉。電子管為基本電子器件；使用機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言；主要應(yīng)用于國(guó)防和科學(xué)計(jì)算；運(yùn)算速度每秒幾千次至幾萬(wàn)次。計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算。主存儲(chǔ)器是決定計(jì)算機(jī)技術(shù)面貌的主要因素。當(dāng)時(shí)，主存儲(chǔ)器有水銀延遲線(xiàn)存儲(chǔ)器、陰極射線(xiàn)示波管靜電存儲(chǔ)器、磁鼓和磁心存儲(chǔ)器等類(lèi)型，通常按此對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行分類(lèi)。二、第二代（1974—1978）：中檔的8位微處理器和微型機(jī)其間又分為兩個(gè)階段，1973-1978年為典型的第二代，以美國(guó)Intel公司的8080和Motorola公司的MC6800為代表，集成度提高1—2倍，（Intel8080集成度為4900管/片），運(yùn)算速度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。1976-1978年為高檔的8位微型計(jì)算機(jī)和8位單片微型計(jì)算機(jī)階段，稱(chēng)之為二代半。高檔8位微處理器，以美國(guó)ZILOG公司的Z80和Intel公司的8085為代表，集成度和速度都比典型的第二代提高了一倍以上（Intel8085集成度為9000管/片）。8位單片微型機(jī)以Intel8048/8748（集成度為9000管/片），MC6801,MOSTEKF81/3870,Z80等為代表，它們主要用于控制和智能儀器。總的來(lái)

說(shuō)，第二代微型機(jī)的特點(diǎn)是采用NMOS工藝，集成度提高1?4倍，運(yùn)算速度提高10~15倍，基本指令執(zhí)行時(shí)間約為1?2µS，指令系統(tǒng)比較完善，已具有典型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及中斷、DMA等控制功能，尋址能力也有所增強(qiáng)，軟件除采用匯編語(yǔ)言外，還配有BASIC，F(xiàn)ORTRAN，PL/M等高級(jí)語(yǔ)言及其相應(yīng)的解釋程序和編譯程序，并在后期開(kāi)始配上操作系統(tǒng)。晶體管為主要器件；軟件上出現(xiàn)了操作系統(tǒng)和算法語(yǔ)言；運(yùn)算速度每秒幾萬(wàn)次至幾十萬(wàn)次。主存儲(chǔ)器均采用磁心存儲(chǔ)器，磁鼓和磁盤(pán)開(kāi)始用作主要的輔助存儲(chǔ)器。不僅科學(xué)計(jì)算用計(jì)算機(jī)繼續(xù)發(fā)展，而且中、小型計(jì)算機(jī)，特別是廉價(jià)的小型數(shù)據(jù)處理用計(jì)算機(jī)開(kāi)始大量生產(chǎn)。三、第三代（1978—1981）：16位微處理器和微型機(jī)代表產(chǎn)品是Intel8086（集成度為29000管/片），Z8000（集成度為17500管/片）和MC68000（集成度為68000管/片）。這些CPU的特點(diǎn)是采用HMOS工藝，基本指令時(shí)間約為0.05µS,從各個(gè)性能指標(biāo)評(píng)價(jià)，都比第二代微型機(jī)提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)中、低當(dāng)小型機(jī)（如PDP11/45）的水平。這類(lèi)16位微型機(jī)通常都具有豐富的指令系統(tǒng)，采用多級(jí)中斷系統(tǒng)、多重尋址方式、多種數(shù)據(jù)處理形式、段式寄存器結(jié)構(gòu)、乘除運(yùn)算硬件，電路功能大為增強(qiáng)，并都配備了強(qiáng)有力的系統(tǒng)軟件。普遍采用集成電路；體積縮??；運(yùn)算速度每秒幾十萬(wàn)次至幾百萬(wàn)次。在集成電路計(jì)算機(jī)發(fā)展的同時(shí)，計(jì)算機(jī)也進(jìn)入了產(chǎn)品系列化的發(fā)展時(shí)期。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器逐步取代了磁心存儲(chǔ)器的主存儲(chǔ)器地位，磁盤(pán)成了不可缺少的輔助存儲(chǔ)器，并且開(kāi)始普遍采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)。隨著各種半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器和可改寫(xiě)的只讀存儲(chǔ)器的迅速發(fā)展，以及微程序技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中開(kāi)始出現(xiàn)固件子系統(tǒng)。新一代計(jì)算機(jī)是把信息采集存儲(chǔ)處理、通信和人工智能結(jié)合在一起的智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它不僅能進(jìn)行一般信息處理，而且能面向知識(shí)處理，具有形式化推理、聯(lián)想、學(xué)習(xí)和解釋的能力，將能幫助人類(lèi)開(kāi)拓未知的領(lǐng)域和獲得新的知識(shí)。以大規(guī)模集成電路為主要器件；運(yùn)算速度每秒幾百萬(wàn)次至上億次。四、第四代（1985年以后）：32位高檔微型機(jī)隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)的依賴(lài)已經(jīng)越來(lái)越明顯。原來(lái)的8位、16位機(jī)已經(jīng)不能滿(mǎn)足廣大用戶(hù)的需要，因此，1985年以后，Intel公司在原來(lái)的基礎(chǔ)上又發(fā)展了80386和80486。其中，80386有工作主頻達(dá)到25MHz，有32位數(shù)據(jù)線(xiàn)和24位地址線(xiàn)。以80386為CPU的COMPAQ386、AST386.IBMPS2/80等機(jī)種相繼誕生。同時(shí)隨著內(nèi)存芯片的發(fā)展和硬盤(pán)技術(shù)的提高，出現(xiàn)了配置16MB內(nèi)存和1000MB外存的微型機(jī)，微機(jī)已經(jīng)成為超小型機(jī)，可執(zhí)行多任務(wù)、多用戶(hù)作業(yè)。由微型機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)、工作站相繼出現(xiàn)，從而擴(kuò)大了用戶(hù)的應(yīng)用范圍。1989年，Intel公司在80386的基礎(chǔ)上，又研制出了80486。它是在80386的芯片內(nèi)部增加了

一個(gè)8KB的高速緩沖內(nèi)存和80386的協(xié)處理器芯片80387而形成了新一代CPU。1993年3月22日，Intel公司發(fā)布了它的新一代處理器Pentium（奔騰）。它采用0.8µm的BicMOS技術(shù)，集成了310萬(wàn)個(gè)晶體管，工作電壓也從5V降到3V。隨著Pentium新型號(hào)的推出，CPU晶體管的數(shù)目增加到500萬(wàn)個(gè)以上，工作主頻率從66MHz增加到333MHz。1998年3月，Intel公司在CeBIT貿(mào)易博覽會(huì)展出了一種速度高達(dá)702MHz的奔騰II芯片。1999年，以奔騰II450、奔騰III450為微處理器、內(nèi)存128MB、硬盤(pán)8.4GB的微機(jī)已在我國(guó)上市。微型機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、價(jià)格便宜，已成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中一個(gè)極為重要的，并正以難以想象的速度發(fā)展。⑹第五代計(jì)算機(jī)第五代計(jì)算機(jī)是把信息采集、存儲(chǔ)、處理、通信同人工智能結(jié)合在一起的智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它能進(jìn)行數(shù)值計(jì)算或處理一般的信息，主要能面向知識(shí)處理，具有形式化推理、聯(lián)想、學(xué)習(xí)和解釋的能力，能夠幫助人們進(jìn)行判斷、決策、開(kāi)拓未知領(lǐng)域和獲得新的知識(shí).人-機(jī)之間可以直接通過(guò)自然語(yǔ)言（聲音、文字）或圖形圖象交換信息。第五代計(jì)算機(jī)又稱(chēng)新一代計(jì)算機(jī)。1981年10月，日本首先向世界宣告開(kāi)始研制第五代計(jì)算機(jī)，并于1982年4月制訂為期10年的“第五代計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃”，總投資為1千億日元，目前已順利完成第五代計(jì)算機(jī)第一階段規(guī)定的任務(wù)。第五代計(jì)算機(jī)是為適應(yīng)未來(lái)社會(huì)信息化的要求而提出的，與前四代計(jì)算機(jī)有著本質(zhì)的區(qū)別，是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一次重要變革。當(dāng)前電子計(jì)算機(jī)存在的主要不足有：首先，目前的電子計(jì)算機(jī)雖然已具有一些相當(dāng)幼稚的“智能”，但它不能進(jìn)行聯(lián)想（即根據(jù)某一信息，從記憶中取出其他有關(guān)信息的功能）、推論（針對(duì)所給的信息，利用已記憶的信息對(duì)未知問(wèn)題進(jìn)行推理得出結(jié)論的功能）、學(xué)習(xí)（將對(duì)應(yīng)新問(wèn)題的內(nèi)容，以能夠高度靈活地加以運(yùn)用的方式進(jìn)行記憶的功能）等人類(lèi)頭腦的最普通的思維活動(dòng)。其次，目前電子計(jì)算機(jī)雖然已能在一定程度上配合、輔助人類(lèi)的腦力勞動(dòng)，但是，它還不能真正聽(tīng)懂人的說(shuō)話(huà)，讀懂人的文章，還需要由專(zhuān)家用電子計(jì)算機(jī)懂得的特殊的“程序語(yǔ)言”同它進(jìn)行“對(duì)話(huà)”。這就大大限制了電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用、普及及大眾化。再其次，目前的電子計(jì)算機(jī)雖然能以驚人的信息處理來(lái)完成人類(lèi)無(wú)法完成的工作（例如遙控已發(fā)射的火箭），但是它仍不能滿(mǎn)足某些科技領(lǐng)域的高速、大量的計(jì)算任務(wù)的要求。例如，在進(jìn)行超高層建筑的耐震設(shè)計(jì)時(shí)，為解析一種立柱模型受到搖動(dòng)時(shí)的三維振動(dòng)情況，用目前的超大型電子計(jì)算機(jī)算上100年也難以完成。又如，原子反應(yīng)堆事故和核聚變反應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn)、資源探測(cè)衛(wèi)星發(fā)回的圖象數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)解析、飛行器的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、天氣預(yù)報(bào)、地震預(yù)測(cè)等要求極高的計(jì)算速度和精度，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出目前電子計(jì)算機(jī)的能力極限。由此可見(jiàn)，當(dāng)今的電子計(jì)算機(jī)已不能適應(yīng)信息社會(huì)的需要，必須在嶄新的理論和技術(shù)基礎(chǔ)上創(chuàng)制新一代計(jì)算機(jī)。第五代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)通常由問(wèn)題求解與推理、知識(shí)庫(kù)管理和智能化人機(jī)接口三個(gè)基本子系統(tǒng)組成。問(wèn)題求解與推理子系統(tǒng)相當(dāng)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的中央處理器。與該子系統(tǒng)打交道的程序語(yǔ)言稱(chēng)為核心語(yǔ)言，國(guó)際上都以邏輯型語(yǔ)言或函數(shù)型語(yǔ)言為基礎(chǔ)進(jìn)行這方面的研究，它是構(gòu)成第五代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和各種超級(jí)軟件的基礎(chǔ)。知識(shí)庫(kù)管理子系統(tǒng)相當(dāng)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)主存儲(chǔ)器、虛擬存儲(chǔ)器和文體系統(tǒng)結(jié)合。與該子系統(tǒng)打交道的程序語(yǔ)言稱(chēng)為高級(jí)查詢(xún)語(yǔ)言，用于知識(shí)的表達(dá)、存儲(chǔ)、獲取和更新等。這個(gè)子系統(tǒng)的通用知識(shí)庫(kù)軟件是第五代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本軟件的核心。通用知識(shí)庫(kù)包含有：日用詞法、語(yǔ)法、語(yǔ)言字典和基本字庫(kù)常識(shí)的一般知識(shí)庫(kù)；用于描述系統(tǒng)本身技術(shù)規(guī)范的系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)；以及把某一應(yīng)用領(lǐng)域。如超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的技術(shù)知識(shí)集中在一起的應(yīng)用知識(shí)庫(kù)。智能化人-機(jī)接口子系統(tǒng)是使人能通過(guò)說(shuō)話(huà)、文字、圖形和圖象等與計(jì)算機(jī)對(duì)話(huà)，用人類(lèi)習(xí)慣的各種可能方式交流信息。這里，自然語(yǔ)言是最高級(jí)的用戶(hù)語(yǔ)言，它使非專(zhuān)業(yè)人員操作計(jì)算機(jī)，并為從中獲取所需的知識(shí)信息提供可能。當(dāng)前第五代計(jì)算機(jī)的研究領(lǐng)域大體包括人工智能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，軟工程和支援設(shè)備，以及對(duì)社會(huì)的影響等。人工智能的應(yīng)用將是未來(lái)信息處理的主流，因此，第五代計(jì)算機(jī)的發(fā)展，必將與人工智能、知識(shí)工程和專(zhuān)家系統(tǒng)等的研究緊密相聯(lián)，并為其發(fā)展提供新基礎(chǔ)。目前的電子計(jì)算機(jī)的基本工作原理是先將程序存入存儲(chǔ)器中，然后按照程序逐次進(jìn)行運(yùn)算。這種計(jì)算機(jī)是由美國(guó)物理學(xué)家諾伊曼首先提出理論和設(shè)計(jì)思想的，因此又稱(chēng)諾伊曼機(jī)器。第五代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將突破傳統(tǒng)的諾伊曼機(jī)器的概念。這方面的研究課題應(yīng)包括邏輯程序設(shè)計(jì)機(jī)、函數(shù)機(jī)、相關(guān)代數(shù)機(jī)、抽象數(shù)據(jù)型支援機(jī)、數(shù)據(jù)流機(jī)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、分布式信息通信網(wǎng)絡(luò)等。第五代計(jì)算機(jī)的發(fā)展必然引起新一代軟件工程的發(fā)展，極大地提高軟件的生產(chǎn)率和可靠性。為改善軟件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)境，將研制各種智能化的支援系統(tǒng)，包括智能程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)、智能超大規(guī)模集成電路輸助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、以及各種智能應(yīng)用系統(tǒng)和集成專(zhuān)家系統(tǒng)等。在硬件方面，將出現(xiàn)一系列新技術(shù)，如先進(jìn)的微細(xì)加工和封裝測(cè)試技術(shù)、砷化錢(qián)器件、約瑟夫森器件、光學(xué)器件、光纖通信技術(shù)以及智能輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)等。另外，第五代計(jì)算機(jī)將推動(dòng)計(jì)算機(jī)通信技術(shù)發(fā)展，促進(jìn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和通信業(yè)務(wù)的多樣化，并使多種多樣的通信業(yè)務(wù)集中于統(tǒng)一的系統(tǒng)之中，有力地促進(jìn)了社會(huì)信息化。[7]第四代電子計(jì)算機(jī)第四代計(jì)算機(jī)是指從1970年以后采用大規(guī)模集成電路（Isi）和超大規(guī)模集成電路（vlsi）為主要電子器件制成的計(jì)算機(jī)。例如80386微處理器，在面積約為10mmx10mm的單個(gè)芯片上，可以集成大約32萬(wàn)個(gè)晶體管。第四代計(jì)算機(jī)的另一個(gè)重要分支是以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的微處理器和微型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)大致經(jīng)歷了四個(gè)階段：第一階段是1971?1973年，微處理器有4004、4040、8008。1971年intel公司研制出mcs4微型計(jì)算機(jī)（cpu為4040,四位機(jī)）。后來(lái)又推出以8008為核心的mcs-8型。第二階段是1973?1977年，微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展和改進(jìn)階段。微處理器有8080、8085、m6800、z80。初期產(chǎn)品有intel公司的mcs-80型（cpu為8080,八位機(jī)）。后期有trs-80型（cpu為z80）和apple-ii型（cpu為6502）,在八十年代初期曾一度風(fēng)靡世界。第三階段是1978?1983年，十六位微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段，微處理器有8086、808880186、80286、m68000、z8000。微型計(jì)算機(jī)代表產(chǎn)品是ibm-pc（cpu為8086）。本階段的頂峰產(chǎn)品是apple公司的macintosh（1984年）和ibm公司的pc/at286（1986年）微型計(jì)算機(jī)。第四階段便是從1983年開(kāi)始為32位微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段。微處理器相繼推出80386、80486。386、486微型計(jì)算機(jī)是初期產(chǎn)品。1993年，intel公司推出了pentium或稱(chēng)p5（中文譯名為〃奔騰〃）的微處理器，它具有64位的內(nèi)部數(shù)據(jù)通道?，F(xiàn)在pentiumiii（也有人稱(chēng)p7）微處理器己成為了主流產(chǎn)品，預(yù)計(jì)pentiumiv將在2000年10月推出。由此可見(jiàn)，微型計(jì)算機(jī)的性能主要取決于它的核心器件一一微處理器（cpu）的性能。第一代：電子管計(jì)算機(jī)（1945-1956）在第二次世界大戰(zhàn)中，美國(guó)政府尋求計(jì)算機(jī)以開(kāi)發(fā)潛在的戰(zhàn)略?xún)r(jià)值。這促進(jìn)了計(jì)算機(jī)的研究與發(fā)展。1944年howardh.aikien（1900-1973）研制出全電子計(jì)算機(jī)，為美國(guó)海軍繪制彈道圖。這臺(tái)簡(jiǎn)稱(chēng)markI的機(jī)器有半個(gè)足球場(chǎng)大，內(nèi)含500英里的電線(xiàn)，使用電磁信號(hào)來(lái)移動(dòng)機(jī)械部件，速度很慢（3-5秒一次計(jì)算）并且實(shí)用性很差只用于專(zhuān)門(mén)領(lǐng)域，但是，它既可以執(zhí)行基本算術(shù)運(yùn)算也可以運(yùn)算復(fù)雜的等式。1946年2月14日，標(biāo)志現(xiàn)代計(jì)算機(jī)誕生的eniac（electronicnumericalintergratorandcomputer）在費(fèi)城公諸于世。eniac代表了計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的里程碑，它通過(guò)不同部分之間的重新接線(xiàn)編程，還擁有并行計(jì)算能力。eniac由美國(guó)政府和檳夕法尼亞大學(xué)合作開(kāi)發(fā)，使用了18000個(gè)電子管，70000個(gè)電阻器，有5百萬(wàn)個(gè)焊接點(diǎn)，耗電160千瓦，其運(yùn)算速度比markI快1000倍，eniac是第一臺(tái)普通用途計(jì)算機(jī)。第一代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是操作指令是為特定任務(wù)而編制的，每種機(jī)器有各自不同的機(jī)器語(yǔ)言，功能受到限制，速度也慢；另一個(gè)明顯特征是使用真空電子管和磁鼓存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。第二代晶體管計(jì)算機(jī)（1956-1963）1948年，晶體管的發(fā)明大大促進(jìn)了計(jì)算機(jī)的發(fā)展，晶體管代替了體積龐大電子管，電子設(shè)備的體積不斷減小。1956年，晶體管在計(jì)算機(jī)中使用，晶體管和磁芯存儲(chǔ)器導(dǎo)致了第二代計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生。第二代計(jì)算機(jī)體積小、速度快、功耗低、性能更穩(wěn)定。首先使用晶體管技術(shù)的是早期的超級(jí)計(jì)算機(jī)，主要用于原子科學(xué)的大量數(shù)據(jù)處理，這些機(jī)器價(jià)格昂貴，生產(chǎn)數(shù)量極少。1960年，出現(xiàn)了一些成功地用于商業(yè)領(lǐng)域、大學(xué)和政府部門(mén)的第二代計(jì)算機(jī)。第二代計(jì)算機(jī)用晶體管代替電子管，還有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的一些部件：打印機(jī)、磁帶、磁盤(pán)、內(nèi)存、操作系統(tǒng)等。計(jì)算機(jī)中儲(chǔ)存的程序使得計(jì)算機(jī)有很好的適應(yīng)性，可以更有效地用于商業(yè)用途。在這一時(shí)期出現(xiàn)了更高級(jí)的cobol和fortran等語(yǔ)言，以單詞、語(yǔ)句和數(shù)學(xué)公式代替了含混的二進(jìn)制機(jī)器碼，使計(jì)算機(jī)編程更容易。新的職業(yè)（程序員、分析員和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)專(zhuān)家）和整個(gè)軟件產(chǎn)業(yè)由此誕生。第三代集成電路計(jì)算機(jī)（1964-1971）雖然晶體管比起電子管是一個(gè)明顯的進(jìn)步，但晶體管還是產(chǎn)生大量的熱量，這會(huì)損害計(jì)算機(jī)內(nèi)部的敏感部分。1958年德州儀器的工程師jackkilby發(fā)明了集成電路ic，將三種電子元件結(jié)合到一片小小的硅片上?？茖W(xué)家使更多的元件集成到單一的半導(dǎo)體芯片上。于是，計(jì)算機(jī)變的更小，公耗更