计算机基础之计算机概述

计算机概述

计算机起源

计算机（Computer）是一种具有计算功能、记忆功能和逻辑判断功能的机器设备。它能接收数据，保存数据，按照预定的程序对数据进行处理，并提供和保存处理结果。

ENIAC

第一台电子计算机ENIAC(即“电子数字积分计算机”)是在1946年2月于美国宾夕法尼亚大学诞生。ENIAC共使用了约18800个真空电子管，重量达到30吨，它的占地面积达到了170平方米，同时需要消耗140千瓦的电能，制作成本高达40万美元。它当时是为军事计算而设计的,用十进制计算，具有每秒5000次的运算速度。

ENIAC是20世纪最杰出的科技成就之一，它的诞生奠定了电子计算机的发展基础，开辟了信息时代，把人类社会推向了第三次工业革命的新纪元，是人类科学发展史上的重要里程碑。

冯·诺依曼

第一台计算机ENIAC的诞生仅仅表明了人类发明了计算机，对后来的计算机在体系结构和工作原理上具有重大影响的是由美籍匈牙利数学家冯·诺依曼和他的同事们研制的EDVAC（即“离散变量自动电子计算机”）。

EDVAC采用了“存储程序”的思想，以此思想为基础的各类计算机统称为冯·诺依曼。

冯·诺依曼计算机主要有以下特点：

1. 采用了二进制表示数据。
2. “存储程序”即是程序和数据一起存储在内存中，计算机按照程序顺序执行。
3. 计算机是由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备这五个部分组成

说明：ENIAC没有采用二进制表示数据，也没有采用"存储程序"工作原理。

计算机发展

计算机分代

以计算机使用的基本电子元件的不同作为划分依据，计算机的发展经历了四个阶段。

• 第一代（约1946-1957）：电子管计算机，运行速度几十次/秒—几万次/秒，使用的软件类型为机器语言和汇编语言编程，主要应用于科学计算
• 第二代（约1957-1964）：晶体管计算机，运行速度几十万次/秒，使用的软件类型为高级语言编程，主要应用于数据处理
• 第三代（约1965-1972）：中小规模集成电路计算机，运行速度为几十万次/秒~几百万次/秒，出现操作系统和数据库管理系统，主要应用于工业控制
• 第四代（约1973年起）：大规模和超大规模集成电路计算机，运行速度达上亿次/秒，甚至亿亿次/秒，使用的软件有汇编语言或高级语言编程，深入到各个行业，已用于家庭多媒体应用

第1到4代计算机对比

类别	年代	元器件	软件	主要应用领域
第1代	20世纪40年代中期~50年代末期	电子管	机器语言、汇编语言	军事领域、科学计算
第2代	20世纪50年代中、后期~60年代中期	晶体管	使用FORTRAN、COBOL等高级程序设计语言	开始广泛应用于数据处理领域
第3代	20世纪60年代中期~70年代初期	中小规模集成电路计算机	操作系统、数据库管理系统等开始使用	文字梳理
第4代	20世纪70年代中期以来	大规模和超大规模集成电路计算机	软件开发工具和平台、分布式计算、网路软件等开始广泛使用	深入到各行各业，家庭和个人开始使用计算机

未来计算机的发展趋势

未来计算机的发展趋势：巨型化、微型化、网络化和智能化。

• 巨型化：巨型化是指不断研制速度更快、存储量更大和功能更强大的巨型计算机，巨型计算机主要应用于天文、气象和卫星轨道计算等尖端科学技术领域。
• 微型化：微型化是指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，把计算机的体积进一步微小，价格进一步降低。各种笔记本电脑和掌上电脑的大量使用，是计算机微型化的一个标志。
• 网络化：网络化是指将计算机和相关装置连接起来，形成计算机网络。计算机网络的作用不仅是实现资源共享，而且提供了一个分布式的计算平台，可以极大地提高计算机系统的处理能力
• 智能化：计算机智能化是指计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。智能化的研究包括模拟识别、物形分析、自然语言的生成和理解、定理自动证明、学习系统和智能机器人等

说明：这些计算机在结构体系上没有什么改变，还是冯·诺依曼计算机。

计算机分类

1. 按计算机的性能和用途分：巨型机、大型机、服务器、个人计算机（台式机、便携机、工作站）、嵌入式计算机。

2. 按计算机的内部逻辑结构分：16位机，32位机，64位机等。

3. 按计算机服务的对象和作用分：个人计算机、服务器、嵌入式计算机。

按用途划分，普通用户的计算机属于个人计算机；

计算机组成

一个完整的计算机系统是由硬件和软件两大系统组成。