【周末闲谈】关于计算机的二三事

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前言

世界上第一台通用计算机“ENIAC”于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学诞生。发明人是美国人莫克利（JohnW.Mauchly）和艾克特（J.PresperEckert），今天我们就来谈谈第一台计算机的诞生，与它之后的故事。

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一、第一台计算机的诞生

世界上第一台电子计算机在1946年2 月14日问世了。全称是“电子数值积分和计算机” 英文名字**“Elextronic Numerical Integrator And Computer”简称ENIAC（埃尼阿克）**。它是由美国宾夕法尼亚大学的莫尔学院的莫尔小组承担研制的。它由17468个电子管、6万个电阻器、1万个电容器和6千个开关组成，重达30吨，占地160平方米，耗电174千 瓦，耗资45万美元。这台计算机每秒只能运行5千次加法运算，或400次乘法。

美国国防部用它来进行弹道计算。它是一个庞然大物，用了18000个电子管，占地170平方米，重达30吨，耗电功率约150千瓦，每秒钟可进行5000次运算，这在现在看来微不足道，但在当时却是破天荒的。 ENIAC以电子管作为元器件，所以又被称为电子管计算机，是计算机的第一代。电子管计算机由于使用的电子管体积很大，耗电量大，易发热，因而工作的时间不能太长。

二、计算机发展历史

第一代计算机

第1代：电子管数字机¹（1946—1958年）

硬件方面，逻辑元件采用的是真空电子管，主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯；外存储器采用的是磁带软件方面采用的是机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。
缺点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般为每秒数千次至数万次）、价格昂贵，但为以后的计算机发展奠定了基础。

第二代计算机

第2代：晶体管数字机²（1958—1964年）

软件方面的操作系统、高级语言及其编译程序应用领域以科学计算和事务处理为主，并开始进入工业控制领域。特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高（一般为每秒数10万次，可高达300万次）、性能比第1代计算机有很大的提高。

第三代计算机

第3代：集成电路数字机³（1964—1970年）

硬件方面，逻辑元件采用中、小规模集成电路（MSI、SSI），主存储器仍采用磁芯。软件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化程序设计方法。特点是速度更快（一般为每秒数百万次至数千万次），而且可靠性有了显著提高，价格进一步下降，产品走向了通用化、系列化和标准化等。应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域。

第四代计算机

第4代：大规模集成电路计算机⁴（1970年至今）

硬件方面，逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路（LSI和VLSI）。软件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等。1971年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生，开创了微型计算机的新时代。应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向家庭。

微型计算机

由于集成技术的发展，半导体芯片的集成度更高，每块芯片可容纳数万乃至数百万个晶体管，并且可以把运算器和控制器都集中在一个芯片上、从而出现了微处理器，并且可以用微处理器和大规模、超大规模集成电路组装成微型计算机，就是我们常说的微电脑或PC机微型计算机体积小，价格便宜，使用方便，但它的功能和运算速度已经达到甚至超过了过去的大型计算机。另一方面，利用大规模、超大规模集成电路制造的各种逻辑芯片，已经制成了体积并不很大，但运算速度可达一亿甚至几十亿次的巨型计算机。我国继1983年研制成功每秒运算一亿次的银河Ⅰ这型巨型机以后，又于1993年研制成功每秒运算十亿次的银河Ⅱ型通用并行巨型计算机。这一时期还产生了新一代的程序设计语言以及数据库管理系统和网络软件等。
随着物理元、器件的变化，不仅计算机主机经历了更新换代，它的外部设备也在不断地变革。比如外存储器，由最初的阴极射线显示管发展到磁芯、磁鼓，以后又发展为通用的磁盘，现又出现了体积更小、容量更大、速度更快的只读光盘（CD—ROM）。

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1. 电子管数字机（Electronic Numeric Integrator and Computer，简称ENIAC）是世界上第一台通用电子计算机，于1946年在美国开发完成。ENIAC是由约翰·皮斯普罗克和约翰·莫奇利设计的，旨在为科学和工程领域提供高速计算能力。ENIAC采用了大量的电子管作为计算元件，它包括了约17,000个电子管和数千个其他的电子元件。这种设计使得ENIAC能够进行复杂的计算任务，比如炮弹轨迹计算、核物理研究等。 ↩︎

2. 晶体管数字机（Transistorized Digital Computer）发展起源于20世纪50年代，是一种使用晶体管作为主要元件的数字计算机。晶体管是一种半导体器件，取代了早期计算机中使用的电子管。与电子管相比，晶体管更小巧、更可靠，能够更高效地进行计算任务。 ↩︎

3. 集成电路数字机的发展起源于20世纪60年代，随着集成电路技术的快速发展，计算机的规模和性能得到了极大的提升。相较于晶体管数字机，集成电路数字机在体积、功耗和可靠性方面都有显著的优势。 ↩︎

4. 1967年和1977年分别出现了大规模和超大规模集成电路。由大规模和超大规模集成电路组装成的计算机，被称为第四代电子计算机。美国ILLIAC-IV计算机，是第一台全面使用大规模集成电路作为逻辑元件和存储器的计算机，它标志着计算机的发展已到了第四代。 ↩︎