計(jì)算機(jī)的起源

計(jì)算機(jī)的起源可以追溯到古代的計(jì)算工具，如算盤、算籌、算術(shù)表等。這些工具雖然簡單，但是能夠幫助人們進(jìn)行一些基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算，如加減乘除等。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對計(jì)算的需求也越來越復(fù)雜和精確，因此出現(xiàn)了一些更先進(jìn)的計(jì)算工具，如日晷、圓規(guī)、滑尺、計(jì)時器等。這些工具能夠幫助人們進(jìn)行一些高級的數(shù)學(xué)運(yùn)算，如三角函數(shù)、對數(shù)、微積分等。

然而，這些工具仍然不能滿足人們對計(jì)算速度和容量的要求，因此人們開始嘗試設(shè)計(jì)一些能夠自動化和機(jī)械化的計(jì)算設(shè)備，如差分機(jī)、解析機(jī)、打孔卡片機(jī)等。

這些設(shè)備雖然能夠進(jìn)行一定程度的自動化和機(jī)械化的計(jì)算，但是仍然需要人工干預(yù)和操作，而且精度和可靠性也不高。

直到20世紀(jì)中葉，隨著電子技術(shù)和邏輯學(xué)的發(fā)展，人們才開始研制出真正意義上的電子計(jì)算機(jī)。

計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段

根據(jù)計(jì)算機(jī)使用的電子元件和技術(shù)水平的不同，計(jì)算機(jī)的發(fā)展可以分為以下四個階段：

- 第一代：電子管計(jì)算機(jī)（1946-1957）

- 第二代：晶體管計(jì)算機(jī)（1958-1964）

- 第三代：中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1965-1971）

- 第四代：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971至今）

第一代：電子管計(jì)算機(jī)

第一代計(jì)算機(jī)使用電子管作為主要元件，用光屏管或汞延時線作為存儲器，輸入輸出主要采用穿孔卡片或紙帶。第一代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是體積大、耗電量大、速度慢、存儲容量小、可靠性差、維護(hù)困難且價格昂貴。

第一代計(jì)算機(jī)只能通過機(jī)器指令或匯編語言進(jìn)行編程，整個過程異常復(fù)雜。第一代計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算。

第一代計(jì)算機(jī)中最著名的是美國賓夕法尼亞大學(xué)研制的ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer），它是世界上第一臺通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)1。

ENIAC使用了17468個電子管，耗電功率約150千瓦。ENIAC每秒能完成5000次加法運(yùn)算，400次乘法運(yùn)算1。

第二代：晶體管計(jì)算機(jī)

第二代計(jì)算機(jī)使用晶體管作為主要元件，用磁芯或磁鼓作為存儲器，輸入輸出主要采用磁帶或磁盤。第二代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是體積小、耗電量低、速度快、存儲容量大、可靠性高、維護(hù)簡單且價格便宜。

第二代計(jì)算機(jī)開始出現(xiàn)了高級語言，如Fortran、Cobol、Algol等。第二代計(jì)算機(jī)除了用于科學(xué)計(jì)算外，也開始在數(shù)據(jù)處理、過程控制等方面得到應(yīng)用。

第二代計(jì)算機(jī)中最著名的是美國IBM公司研制的IBM 7090和IBM 1401。IBM 7090是一臺大型科學(xué)計(jì)算機(jī)，它是世界上第一臺采用晶體管的商用計(jì)算機(jī)。

IBM 7090每秒能完成229000次加法運(yùn)算，39000次乘法運(yùn)算。IBM 1401是一臺中型商業(yè)計(jì)算機(jī)，它是世界上最成功的商業(yè)計(jì)算機(jī)之一，銷售量超過1萬臺。IBM 1401每秒能完成19300次加法運(yùn)算，6300次乘法運(yùn)算。

IBM 7090，第一臺晶體管計(jì)算機(jī)，使用穿孔卡片，由IBM制造。有32K內(nèi)存，系統(tǒng)用5K，用戶用27K，用戶數(shù)據(jù)在內(nèi)存和一臺磁鼓之間切換。運(yùn)行著最為著名的批處理系統(tǒng) IBSYS

第三代：中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)

第三代計(jì)算機(jī)使用中小規(guī)模集成電路作為主要元件，用半導(dǎo)體存儲器作為存儲器，輸入輸出主要采用磁盤或打印機(jī)。

第三代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是體積更小、耗電量更低、速度更快、存儲容量更大、可靠性更高、維護(hù)更簡單且價格更便宜。

第三代計(jì)算機(jī)開始出現(xiàn)了操作系統(tǒng)和多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，使得計(jì)算機(jī)能夠同時處理多個任務(wù)。第三代計(jì)算機(jī)在科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理方面都有廣泛的應(yīng)用。

第三代計(jì)算機(jī)中最著名的是美國IBM公司研制的IBM 360系列和DEC公司研制的PDP系列。IBM 360系列是一種兼容的大型計(jì)算機(jī)系列，它是世界上第一臺采用標(biāo)準(zhǔn)化接口和指令系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。

IBM 360系列每秒能完成300萬次加法運(yùn)算，50萬次乘法運(yùn)算。PDP系列是一種小型計(jì)算機(jī)系列，它是世界上最成功的小型計(jì)算機(jī)之一，也是Unix操作系統(tǒng)和C語言的誕生地。

PDP系列每秒能完成100萬次加法運(yùn)算，20萬次乘法運(yùn)算。

第四代：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)

第四代計(jì)算機(jī)使用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路作為主要元件，用高速半導(dǎo)體存儲器作為存儲器，輸入輸出主要采用鍵盤或顯示器。

第四代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是體積更小、耗電量更低、速度更快、存儲容量更大、可靠性更高、維護(hù)更簡單且價格更便宜。

第四代計(jì)算機(jī)開始出現(xiàn)了微處理器和微型計(jì)算機(jī)，使得計(jì)算機(jī)能夠普及到個人和家庭。第四代計(jì)算機(jī)在科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、過程控制、信息管理等方面都有廣泛的應(yīng)用。

第四代計(jì)算機(jī)中最著名的是美國Intel公司研制的微處理器系列和蘋果公司研制的Macintosh微型計(jì)算機(jī)。Intel公司研制了世界上第一款微處理器4004，并推出了8080、8086、80286、80386、80486等多款微處理器。

Intel微處理器每秒能完成數(shù)億次加法運(yùn)算和數(shù)千萬次乘法運(yùn)算。

Macintosh微型計(jì)算機(jī)是世界上第一款采用圖形用戶界面和鼠標(biāo)的商用微型計(jì)算機(jī)，它每秒能完成數(shù)百萬次加法運(yùn)算和數(shù)萬次乘法運(yùn)算。