[计算机基础]计算机的诞生和发展
前言
在人类文明发展的历史长河中,计算工具经历了从简单到复杂、从低级到高级的发展过程,列如,绳结、、、计算尺、手摇机械计算机、电动机械计算机等。它们在不同的时期发挥了各自的作用,同时也孕育了电子计算机的雏形。
计算机的电子管从晶体管,再由晶体管到中小规模集成电路,再到大规模集成电路直至现今的超大规模集成电路,元器件的制造技术发生了几次重大革命,芯片的集成度不断提高。
电子计算机的诞生
ENIAC
1946年2月,电子数字积分计算机 ENIAC(electronic numerical integrator and computer)在美国的宾夕法尼亚大学诞生。设计这台计算机主要用于解决第二次世界大战时军事上弹道课题的高速计算。虽然它的运算速度仅是每秒完成5000次加、减法运算,但它把第一个有关发射弹道导弹的运算题目的计算时间从台次计算器所需的7~10h缩短到30s以下。
ENIAC 是继 ABC(阿塔纳索夫-贝瑞计算机)之后的第二台电子计算机和第一台通用计算机。
ENIAC 的研制成功为以后的计算机科学的发展奠定了基础,具有划时代的意义。它的成功,是人类的计算工具由手工自动化产生了一个质的飞跃,为以后计算机的发展提供了契机,开创了计算机的新时代。
ENIAC 采用十进制进行计算,它的存储量很小,程序是用线路连接的方式来表示的。由于程序与计算两相分离,程序指令存放在机器的外部电路中,每当需要计算某个题目时,首先必须人工接通数百条线路,往往为了进行几分钟的计算要很多人工作好几天的时间做准备。
冯·诺依曼
当时任弹道研究所顾问、正在参加美国第一颗原子弹研制工作的数学家冯·诺依曼带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题,在研制过程中期加入了研制小组。针对 ENIAC 的缺陷,冯·诺依曼指出计算机内部应采用二进制进行运算,应将指令和数据都存储在计算机的存储器中,由程序控制计算机自动执行,即“存储程序”,又称冯·诺依曼体系结构。
冯·诺依曼根据该原理设计出了“存储程序式”计算机 EDVAC,并与1950年研制成功,运算速度比 ENIAC 提高了10倍。
冯·诺依曼体系结构采用二进制运算的原因:业百科
微型计算机的发展
微型计算机是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机,它是以微处理器为基础,配以内存储器及输入输出(I/O)接口电路和相应的辅助电路而构成的一种电子计算机。
微型计算机属于电子计算机的一种,个人计算机(笔记本电脑、家用台式机)就属于微型计算机。微型计算机区别于超级计算机。
在计算机的飞速发展过程中,20世纪70年代出现了微型计算机。微型计算机开发的先驱是两个年轻的工程师,美国英特尔公司活肤和意大利的弗金。霍夫首先提出了可编程通用计算机的设想,即把计算机的全部电路制作在4个集成电路芯片上。这个设想由弗金实现,他在 4.2×3.2mm2 的硅片上集成了 2250 个晶体管构成中央处理器,即 4 位微处理器 Intel 4004,再加上一片随机存储器、一篇只读存储器和一篇寄存器,通过总线连接就构成了一台 4 位微型电子计算机。
凡由集成电路构成的中央处理器(central processing unit,CPU),人们习惯上称为微型处理器。
微型计算机发展阶段:百度百科-微型计算机