随着人类社会的发展,计算器材也经历了从简单到复杂、从低级到高级的发展过程,如最早的绳结→算筹→算盘→计算尺→手摇机械计算机→电子计算机等。它们在不同的历史时期发挥着各自的作用,并成为电子计算机发展的雏形。计算机俗称电脑,英文名为Computer,是一种能高速运算、具有内部存储能力、由程序控制其操作过程及自动进行信息处理的电子设备。目前,计算机已成为学习、工作和生活中使用最广泛的工具之一。
计算机的发展史如下所述。
图1.1 第一台电子计算机ENIAC
第二次世界大战的爆发带来了强大的计算需求。美国宾夕法尼亚大学电子工程系的教授约翰·莫克利和他的研究生埃克特计划采用真空管建造一台通用电子计算机,帮助军方计算弹道轨迹。1943年,这个计划被军方采纳,莫克利和埃克特开始研制ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator,电子数字积分计算机),并于1946年2月研制成功。ENIAC的问世标志着计算机时代的到来,它的出现具有划时代的伟大意义。它被广泛认为是世界上第一台现代意义上的计算机,如图1.1所示。
ENIAC证明了电子真空管技术可以大大提高计算速度,但ENIAC本身存在两大缺点:一是没有存储器;二是用布线板进行控制,电路连线烦琐耗时,在很大程度上抵消了ENIAC的计算速度。为此,莫克利和埃克特开始研制新的机型EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer,电子离散变量自动计算机)。与此同时,ENIAC项目组的研究员冯·诺依曼开始研制EDVAC,即IAS(IAS是当时运算速度最快的计算机,它取自“高等研究院”——Institute of Andvanced Study的3个英文首字母)计算机。这位美籍匈牙利数学家归纳了EDVAC的原理要点:
①计算机的程序和程序运行所需要的数据采用二进制形式存放在计算机存储器中。
②计算机能自动、连续地执行程序,并得到预期的结果。(www.daowen.com)
根据冯·诺依曼提出的思想,认为计算机由5个部分组成:输入设备、存储器、运算器、控制器和输出设备。
IAS计算机对ENIAC进行了重大改进,成为现代计算机的雏形。至今仍采用该体系结构,所以冯·诺依曼被人们誉为“现代电子计算机之父”。
在计算机发展历程中,根据计算机本身采用的物理元器件的不同,将其发展分为4个不同的阶段,见表1.1。
表1.1 计算机的发展阶段
续表
我国从1956年开始研制计算机,1958年第一台电子管计算机研制成功,从而填补了我国在计算机技术领域的空白,为我国计算机技术的发展打下了基础。1964年,我国成功地研制出了晶体管计算机。1971年,我国研制了以集成电路为主要元件的DSJ系列计算机,在微型计算机方面取得了迅速发展。2001年,我国研制成功第一款通用CPU芯片——“龙芯”。
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