1.1 计算机概述

1.1.1 计算机的发展历史

1946年2月14日，世界上第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical And Calculator）在美国宾夕法尼亚大学研制成功，如图1-1所示。这台计算机以电子管为主要元件，共使用了18000个电子管、1500个继电器以及其他元件，重达30吨，占地170余平方米，耗电140千瓦/时，运算速度为每秒5000次的加法运算。

图1-1 世界上第一台计算机

从第一台计算机诞生至今已过去60多年了，计算机技术以惊人的速度发展着。首先是晶体管取代了电子管，继而是微电子技术的快速发展，使得计算机的体积越来越小，功能越来越强，计算机的运算速度和存储容量迅速增加。

通常，人们根据计算机采用的元器件的不同，将计算机的发展分为四个阶段。

1.第一阶段：电子管计算机（1946—1958年）

电子管计算机也称为第一代计算机，这一阶段计算机的主要特征是采用电子管作为基本器件，体积大、耗电量大、速度慢（一般为每秒数千次至数万次）、存储容量小、可靠性差、维护困难且价格昂贵。在软件上，通常使用机器语言或者汇编语言来编写应用程序，主要应用于科学研究和军事领域。

2.第二阶段：晶体管计算机（1958—1964年）

晶体管计算机也称为第二代计算机，这一阶段计算机的主要特征是其硬件逻辑元件采用晶体管，相对电子管而言，晶体管体积小、能耗降低、可靠性提高，运算速度加快（每秒数十万次至数百万次），这些都极大地提高了计算机的性能。软件方面出现了以批处理为主的操作系统、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。

3.第三阶段：集成电路计算机（1964—1970年）

集成电路计算机也称为第三代计算机，这一阶段计算机的主要特征是逻辑元件采用中、小规模集成电路（MSI、SSI）。集成电路的出现使计算机的体积缩小，性能得到提升。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。其应用开始进入文字处理和图形图像处理领域。

4.第四阶段：大规模集成电路计算机（1970年至今）

大规模集成电路计算机也称为第四代计算机，这一阶段计算机的主要特征是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、面向对象语言等。特点是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。

计算机从诞生至今，随着硬件不断更新，软件也经历了机器语言、汇编语言、高级程序语言、面向对象程序设计语言的发展，操作系统也经历DOS、Windows、Linux等几代产品的更新，运行速度也得到了极大的提升，近代计算机的运算速度已经达到每秒几十亿次。计算机也由原来的仅供军事科研使用普及到所有领域，计算机强大的应用功能，产生了巨大的市场需要。目前，计算机正朝着巨型化、微型化、网络化、人工智能化和多媒体化的方向发展。