一、機(jī)械計(jì)算機(jī)
在1623年,德國(guó)科學(xué)家契克卡德(W.Schichard)制造了人類有史以來(lái)第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī),這臺(tái)機(jī)器能夠進(jìn)行六位數(shù)的加減乘除運(yùn)算。
1873年,美國(guó)人鮑德溫利用自己過(guò)去發(fā)明的齒數(shù)可變齒輪制造了第一臺(tái)手搖式計(jì)算機(jī)。1886年,美國(guó)人DorrE.Felt(1862-1930)制造了第一臺(tái)用按鍵操作的計(jì)算器。1895年,英國(guó)青年工程師弗萊明(J.Fleming)通過(guò)“愛(ài)迪生效應(yīng)”發(fā)明了人類第一只電子管,人們開(kāi)始進(jìn)入電子計(jì)算機(jī)的研發(fā)階段,這也標(biāo)志著人類即將走入電子時(shí)代。
二、電子計(jì)算機(jī)
在第二次世界大戰(zhàn)中,美國(guó)政府尋求計(jì)算機(jī)以開(kāi)發(fā)潛在的戰(zhàn)略價(jià)值,這促進(jìn)了計(jì)算機(jī)的研究與發(fā)展。1944年霍華德·艾肯(1900-1973)研制出全電子計(jì)算器,為美國(guó)海軍繪制彈道圖。這臺(tái)簡(jiǎn)稱 Mark I 的機(jī)器有半個(gè)足球場(chǎng)大,內(nèi)含500英里的電線,使用電磁信號(hào)來(lái)移動(dòng)機(jī)械部件,速度很慢,3-5秒計(jì)算一次,并且適應(yīng)性很差,只用于專門領(lǐng)域,但是,它既可以執(zhí)行基本算術(shù)運(yùn)算,也可以運(yùn)算復(fù)雜的等式。
1946年2月14日,由美國(guó)軍方定制的世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) 電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)(ENIAC: Electronic Numerical And Calculator)在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)問(wèn)世了。ENIAC 是美國(guó)奧伯丁武器試驗(yàn)場(chǎng)為了滿足計(jì)算彈道需要而研制成的,這臺(tái)計(jì)算器使用了17840支電子管,大小為80英尺×8英尺,重達(dá)28噸,功耗為170千瓦,其運(yùn)算速度為每秒5000次的加法運(yùn)算,造價(jià)約為487000美元。
第1代:電子管數(shù)字機(jī)(1946—1958年)
(1)硬件方面,邏輯元件采用的是真空電子管,主存儲(chǔ)器采用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲(chǔ)器、磁鼓、磁芯;外存儲(chǔ)器采用的是磁帶。軟件方面采用的是機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言。應(yīng)用領(lǐng)域以軍事和科學(xué)計(jì)算為主。
(2)特點(diǎn)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(wàn)次)、價(jià)格昂貴,但為以后的計(jì)算機(jī)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
第2代:晶體管數(shù)字機(jī)(1958—1964年)
(1)硬件方面,主存儲(chǔ)器均采用磁心存儲(chǔ)器,磁鼓和磁盤開(kāi)始用作主要的輔助存儲(chǔ)器。不僅科學(xué)計(jì)算用計(jì)算機(jī)繼續(xù)發(fā)展,而且中、小型計(jì)算機(jī),特別是廉價(jià)的小型數(shù)據(jù)處理用計(jì)算機(jī)開(kāi)始大量生產(chǎn)。軟件方面出現(xiàn)了操作系統(tǒng)、高級(jí)語(yǔ)言及其編譯程序。應(yīng)用領(lǐng)域以科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理為主,并開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。
(2)特點(diǎn)是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運(yùn)算速度提高(一般為每秒數(shù)10萬(wàn)次,可高達(dá)300萬(wàn)次)、性能比第1代計(jì)算機(jī)有很大的提高。
第3代:集成電路數(shù)字機(jī)(1964—1970年)
(1)硬件方面,邏輯元件采用中、小規(guī)模集成電路(MSI、SSI),主存儲(chǔ)器仍采用磁芯。軟件方面出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)化、規(guī)模化程序設(shè)計(jì)方法。
(2)特點(diǎn)是速度更快(一般為每秒數(shù)百萬(wàn)次至數(shù)千萬(wàn)次),而且可靠性有了顯著提高,價(jià)格進(jìn)一步下降,產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化等。應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)始進(jìn)入文字處理和圖形圖像處理領(lǐng)域。
第4代:大規(guī)模集成電路機(jī)(1970年至今)
(1)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(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和面向?qū)ο笳Z(yǔ)言等。
(2)1971年世界上第一臺(tái)微處理器在美國(guó)硅谷誕生,開(kāi)創(chuàng)了微型計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計(jì)算、事務(wù)管理、過(guò)程控制逐步走向家庭。
三、個(gè)人計(jì)算機(jī)
第一代:4位或準(zhǔn)8位微機(jī)。
時(shí)間:1971-1973年,其CPU的代表是Intel4004和Intel8008。
第二代:8位微機(jī)。
時(shí)間:1974-1977年,其CPU的代表是Intel8080、M6800和Z80。
第三代:16位微機(jī)。
時(shí)間:1978-1984年,其CPU的代表是Intel8086、M68000和Z8000。
第四代:32位微機(jī)。
時(shí)間:1985-1992年,其CPU的代表是Intel80386、Intel80486、IAPX432等。
第五代:64位微機(jī)。奔騰時(shí)代。
時(shí)間:1993年2005,其CPU的代表是Intel的奔騰系列、IBM的Power和PowerPC系列、HP的PARISC8000系列等。
第六代:酷睿時(shí)代。