計算機的發(fā)展歷史整理

時間：2020-10-09 16:45:43 維維0由分享

計算機(computer)俗稱電腦，是現(xiàn)代一種用于高速計算的電子計算機器，可以進行數(shù)值計算，又可以進行邏輯計算，還具有存儲記憶功能。是能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數(shù)據的現(xiàn)代化智能電子設備。下面給大家?guī)硪恍╆P于計算機的發(fā)展歷史，希望對大家有所幫助。

一.發(fā)展歷史

計算工具的演化經歷了由簡單到復雜、從低級到高級的不同階段，例如從“結繩記事”中的繩結到算籌、算盤計算尺、機械計算機等。它們在不同的歷史時期發(fā)揮了各自的歷史作用，同時也啟發(fā)了現(xiàn)代電子計算機的研制思想。

1889年，美國科學家赫爾曼·何樂禮研制出以電力為基礎的電動制表機，用以儲存計算資料。

1930年，美國科學家范內瓦·布什造出世界上首臺模擬電子計算機。

1946年2月14日，由美國軍方定制的世界上第一臺電子計算機“電子數(shù)字積分計算機”(ENIAC Electronic Numerical And Calculator)在美國賓夕法尼亞大學問世了。ENIAC(中文名：埃尼阿克)是美國奧伯丁武器試驗場為了滿足計算彈道需要而研制成的，這臺計算器使用了17840支電子管，大小為80英尺×8英尺，重達28t(噸)，功耗為170kW，其運算速度為每秒5000次的加法運算，造價約為487000美元。ENIAC的問世具有劃時代的意義，表明電子計算機時代的到來。在以后60多年里，計算機技術以驚人的速度發(fā)展，沒有任何一門技術的性能價格比能在30年內增長6個數(shù)量級。

第1代：電子管數(shù)字機(1946—1958年)

硬件方面，邏輯元件采用的是真空電子管，主存儲器采用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯;外存儲器采用的是磁帶。軟件方面采用的是機器語言、匯編語言。應用領域以軍事和科學計算為主。

缺點是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢(一般為每秒數(shù)千次至數(shù)萬次)、價格昂貴，但為以后的計算機發(fā)展奠定了基礎。

第2代：晶體管數(shù)字機(1958—1964年)

軟件方面的操作系統(tǒng)、高級語言及其編譯程序應用領域以科學計算和事務處理為主，并開始進入工業(yè)控制領域。特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高(一般為每秒數(shù)10萬次，可高達300萬次)、性能比第1代計算機有很大的提高。

第3代：集成電路數(shù)字機(1964—1970年)

硬件方面，邏輯元件采用中、小規(guī)模集成電路(MSI、SSI)，主存儲器仍采用磁芯。軟件方面出現(xiàn)了分時操作系統(tǒng)以及結構化、規(guī)模化程序設計方法。特點是速度更快(一般為每秒數(shù)百萬次至數(shù)千萬次)，而且可靠性有了顯著提高，價格進一步下降，產品走向了通用化、系列化和標準化等。應用領域開始進入文字處理和圖形圖像處理領域。

第4代：大規(guī)模集成電路計算機(1970年至今)

硬件方面，邏輯元件采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路(LSI和VLSI)。軟件方面出現(xiàn)了數(shù)據庫管理系統(tǒng)、網絡管理系統(tǒng)和面向對象語言等。1971年世界上第一臺微處理器在美國硅谷誕生，開創(chuàng)了微型計算機的新時代。應用領域從科學計算、事務管理、過程控制逐步走向家庭。

由于集成技術的發(fā)展，半導體芯片的集成度更高，每塊芯片可容納數(shù)萬乃至數(shù)百萬個晶體管，并且可以把運算器和控制器都集中在一個芯片上、從而出現(xiàn)了微處理器，并且可以用微處理器和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路組裝成微型計算機，就是我們常說的微電腦或PC機。微型計算機體積小，價格便宜，使用方便，但它的功能和運算速度已經達到甚至超過了過去的大型計算機。另一方面，利用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路制造的各種邏輯芯片，已經制成了體積并不很大，但運算速度可達一億甚至幾十億次的巨型計算機。我國繼1983年研制成功每秒運算一億次的銀河Ⅰ這型巨型機以后，又于1993年研制成功每秒運算十億次的銀河Ⅱ型通用并行巨型計算機。這一時期還產生了新一代的程序設計語言以及數(shù)據庫管理系統(tǒng)和網絡軟件等。

隨著物理元、器件的變化，不僅計算機主機經歷了更新?lián)Q代，它的外部設備也在不斷地變革。比如外存儲器，由最初的陰極射線顯示管發(fā)展到磁芯、磁鼓，以后又發(fā)展為通用的磁盤，現(xiàn)又出現(xiàn)了體積更小、容量更大、速度更快的只讀光盤(CD—ROM)。

二.主要特點

運算速度快：計算機內部電路組成，可以高速準確地完成各種算術運算。當今計算機系統(tǒng)的運算速度已達到每秒萬億次，微機也可達每秒億次以上，使大量復雜的科學計算問題得以解決。例如：衛(wèi)星軌道的計算、大型水壩的計算、24小時天氣算需要幾年甚至幾十年，而在現(xiàn)代社會里，用計算機只需幾分鐘就可完成。

計算精確度高：科學技術的發(fā)展特別是尖端科學技術的發(fā)展，需要高度精確的計算。計算機控制的導彈之所以能準確地擊中預定的目標，是與計算機的精確計算分不開的。一般計算機可以有十幾位甚至幾十位(二進制)有效數(shù)字，計算精度可由千分之幾到百萬分之幾，是任何計算工具所望塵莫及的。

邏輯運算能力強：計算機不僅能進行精確計算，還具有邏輯運算功能，能對信息進行比較和判斷。計算機能把參加運算的數(shù)據、程序以及中間結果和最后結果保存起來，并能根據判斷的結果自動執(zhí)行下一條指令以供用戶隨時調用。

存儲容量大：計算機內部的存儲器具有記憶特性，可以存儲大量的信息，這些信息，不僅包括各類數(shù)據信息，還包括加工這些數(shù)據的程序。

自動化程度高：由于計算機具有存儲記憶能力和邏輯判斷能力，所以人們可以將預先編好的程序組納入計算機內存，在程序控制下，計算機可以連續(xù)、自動地工作，不需要人的干預。

性價比高：幾乎每家每戶都會有電腦，越來越普遍化、大眾化，21世紀電腦必將成為每家每戶不可缺少的電器之一。計算機發(fā)展很迅速，有臺式的還有筆記本。

三.主要分類

超級計算機

通常是指由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器(機)組成的、能計算普通PC機和服務器不能完成的大型復雜課題的計算機。超級計算機是計算機中功能最強、運算速度最快、存儲容量最大的一類計算機，是國家科技發(fā)展水平和綜合國力的重要標志。超級計算機擁有最強的并行計算能力，主要用于科學計算。在氣象、軍事、能源、航天、探礦等領域承擔大規(guī)模、高速度的計算任務。在結構上，雖然超級計算機和服務器都可能是多處理器系統(tǒng)，二者并無實質區(qū)別，但是現(xiàn)代超級計算機較多采用集群系統(tǒng)，更注重浮點運算的性能，可看著是一種專注于科學計算的高性能服務器，而且價格非常昂貴。

網絡計算機

1、服務器

專指某些高性能計算機，能通過網絡，對外提供服務。相對于普通電腦來說，穩(wěn)定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此在CPU、芯片組、內存、磁盤系統(tǒng)、網絡等硬件和普通電腦有所不同。服務器是網絡的節(jié)點，存儲、處理網絡上80%的數(shù)據、信息，在網絡中起到舉足輕重的作用。它們是為客戶端計算機提供各種服務的高性能的計算機，其高性能主要表高速度的運算能力、長時間的可靠運行、強大的外部數(shù)據吞吐能力等方面。服務器的構成與普通電腦類似，也有處理器、硬盤、內存、系統(tǒng)總線等，但因為它是針對具體的網絡應用特別制定的，因而服務器與微機在處理能力、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、可擴展性、可管理性等方面存在差異很大。服務器主要有網絡服務器(DNS、DHCP)、打印服務器、終端服務器、磁盤服務器、郵件服務器、文件服務器等。

2、工作站

是一種以個人計算機和分布式網絡計算為基礎，主要面向專業(yè)應用領域，具備強大的數(shù)據運算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設計、動畫制作、科學研究、軟件開發(fā)、金融管理、信息服務、模擬仿真等專業(yè)領域而設計開發(fā)的高性能計算機。工作站最突出的特點是具有很強的圖形交換能力，因此在圖形圖像領域特別是計算機輔助設計領域得到了迅速應用。典型產品有美國Sun公司的Sun系列工作站。

無盤工作站是指無軟盤、無硬盤、無光驅連入局域網的計算機。在網絡系統(tǒng)中，把工作站端使用的操作系統(tǒng)和應用軟件被全部放在服務器上，系統(tǒng)管理員只要完成服務器上的管理和維護，軟件的升級和安裝也只需要配置一次后，則整個網絡中的所有計算機就都可以使用新軟件。所以無盤工作站具有節(jié)省費用、系統(tǒng)的安全性高、易管理性和易維護性等優(yōu)點，這對網絡管理員來說具有很大的吸引力。

無盤工作站的工作原理是由網卡的啟動芯片(Boot ROM)以不同的形式向服務器發(fā)出啟動請求號，服務器收到后，根據不同的機制，向工作站發(fā)送啟動數(shù)據，工作站下載完啟動數(shù)據后，系統(tǒng)控制權由Boot ROM轉到內存中的某些特定區(qū)域，并引導操作系統(tǒng)。

根據不同的啟動機制，比較常用無盤工作站可分為RPL 和PXE。RPL 為Remote Initial Program Load 的縮寫，此技術常用于Windows95 中。PXE 是RPL 的升級品，它是Preboot Execution Environment的縮寫。兩者不同之處在于RPL 是靜態(tài)路由，而PXE 是動態(tài)路由，其通信協(xié)議采用TCP/IP，實現(xiàn)了與Internet 連接高效而可靠，它常用于Windows98、Windows NT、Windows2000、Windows XP中。

3、集線器

集線器(HUB)是一種共享介質的網絡設備，它的作用可以簡單的理解為將一些機器連接起來組成一個局域網，HUB 本身不能識別目的地址。集線器上的所有端口爭用一個共享信道的寬帶，因此隨著網絡節(jié)點數(shù)量的增加，數(shù)據傳輸量的增大，每節(jié)點的可用帶寬將隨之減少。另外，集線器采用廣播的形式傳輸數(shù)據，即向所有端口傳送數(shù)據。如當同一局域網內的A 主機給B 主機傳輸數(shù)據時，數(shù)據包在以HUB 為架構的網絡上是以廣播方式傳輸?shù)?，對網絡上所有節(jié)點同時發(fā)送同一信息，然后再由每一臺終端通過驗證數(shù)據包頭的地址信息來確定是否接收。其實接收數(shù)據的一般來說只有一個終端節(jié)點，而對所有節(jié)點都發(fā)送，在這種方式下，很容易造成網絡堵塞，而且絕大部分數(shù)據流量是無效的，這樣就造成整個網絡數(shù)據傳輸效率相當?shù)?。另一方面由于所發(fā)送的數(shù)據包每個節(jié)點都能偵聽到，容易給網絡帶來一些不安全隱患。

4、交換機

交換機(Switch)是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動完成的方法把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳酚缮系募夹g統(tǒng)稱。廣義的交換機就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設備，它是集線器的升級換代產品，外觀上與集線器非常相似，其作用與集線器大體相同。但是兩者在性能上有區(qū)別：集線器采用的是共享帶寬的工作方式，而交換機采用的是獨享帶寬方式。即交換機上的所有端口均有獨享的信道帶寬，以保證每個端口上數(shù)據的快速有效傳輸，交換機為用戶提供的是獨占的、點對點的連接，數(shù)據包只被發(fā)送到目的端口，而不會向所有端口發(fā)送，其它節(jié)點很難偵聽到所發(fā)送的信息，這樣在機器很多或數(shù)據量很大時，不容易造成網絡堵塞，也確保了數(shù)據傳輸安全，同時大大的提高了傳輸效率，兩者的差別就比較明顯了。

5、路由器

路由器(Router)是一種負責尋徑的網絡設備，它在互聯(lián)網絡中從多條路徑中尋找通訊量最少的一條網絡路徑提供給用戶通信。路由器用于連接多個邏輯上分開的網絡，為用戶提供最佳的通信路徑，路由器利用路由表為數(shù)據傳輸選擇路徑，路由表包含網絡地址以及各地址之間距離的清單，路由器利用路由表查找數(shù)據包從當前位置到目的地址的正確路徑，路由器使用最少時間算法或最優(yōu)路徑算法來調整信息傳遞的路徑。路由器是產生于交換機之后，就像交換機產生于集線器之后，所以路由器與交換機也有一定聯(lián)系，并不是完全獨立的兩種設備。路由器主要克服了交換機不能向路由轉發(fā)數(shù)據包的不足。

交換機、路由器是一臺特殊的網絡計算機，它的硬件基礎CPU、存儲器和接口，軟件基礎是網絡互聯(lián)操作系統(tǒng)IOS。

交換機、路由器和PC機一樣，有中央處理單元CPU，而且不同的交換機、路由器，其CPU一般也不相同，CPU是交換機、路由器的處理中心。

內存是交換機、路由器存儲信息和數(shù)據的地方，CISCO交換機、路由器有以下幾種內存組件：

ROM(Read Only Memory)存儲交換機、路由器加電自檢(POST：Power-On Self-Test)、啟動程序(Bootstrap Program)和部分或全部的IOS。交換機、路由器中的ROM是可擦寫的，所以IOS是可以升級的。

RAM(Random Access Memory)與PC機上的隨機存儲器相似，提供臨時信息的存儲，同時保存著當前的路由表和配置信息。

NVRAM(Nonvolatile Random Access Memory)存儲交換機、路由器的啟動配置文件。NVRAM是可擦寫的，可將交換機、路由器的配置信息拷貝到NVRAM中。

FLASH閃存，是可擦寫的，也可編程，用于存儲CISCO IOS的其它版本，用于對交換機、路由器的IOS進行升級。

接口用作將交換機、路由器連接到網絡，可以分為局域網接口和廣域網接口兩種。由于交換機、路由器型號的不同，接口數(shù)目和類型也不盡一樣。常見的接口主要有以下幾種：

高速同步串口，可連接DDN，幀中繼(Frame Relay)，X.25，PSTN(模擬電話線路)。

同步/異步串口，可用軟件將端口設置為同步工作方式。

AUI端口，即粗纜口。一般需要外接轉換器(AUI-RJ45)，連接10/100Base-T以太網絡。

ISDN端口，可以連接ISDN網絡(2B+D)，可作為局域網接入Internet 之用。