掌握计算机的概念、发展历程及发展趋势

任务内容

·计算机的概念。

·计算机的发展历程。

·计算机的发展趋势。

任务要求

·掌握计算机的概念。

·熟悉计算机的发展历程。

·了解计算机的发展趋势。

1.计算机的概念

简要地说，计算机是一种能够接收信息，并按照存储在其内部的程序对输入信息进行处理，并产生输出结果的高度自动化的数字电子设备，如图1-1所示。

图1-1　计算机

利用计算机对输入的原始数据进行加工处理、存储或传送，可以获得预期的输出信息，利用这些信息可提高社会生产率和人们的生活质量。

计算机具有以下特性：运算速度快、数据存储容量大、通用性好，可以对多种形式的信息进行处理，同时计算机相互之间具有互联、互通和互操作的能力。

2.计算机的发展历程

从第一台电子计算机产生到现在的60多年时间里，计算机技术以前所未有的速度飞速发展。在计算机的发展过程中，电子元器件的变更起到了决定性作用，它是计算机换代的主要标志。按照计算机所用的电子元器件来划分，计算机的发展可分为以下四代：

（1）第一代计算机（1946—1957）

主要特点是电子元件由电子管组成。因此，运算速度较低、体积较大、重量较重、价格较高，计算机语言处于机器语言和汇编语言阶段，主要应用于科学计算。

（2）第二代计算机（1958—1964）

主要特点是电子元件由晶体管组成。因此，运算速度与可靠性均得到大幅度提高，重量、体积也显著减小，软件方面出现了简单的操作系统和高级语言，其应用扩展到数据处理和事务管理。(www.xing528.com)

（3）第三代计算机（1965—1971）

主要特点是电子元件由中、小规模集成电路组成。这类机器的运算速度与可靠性得到更大的提高，价格明显下降，体积更小，出现了功能较强的操作系统和多种高级程序设计语言，应用领域向工业控制、数据处理推广。

（4）第四代计算机（1972年至今）

主要特点是电子元件由大规模和超大规模集成电路组成，计算机的性能空前提高，重量、成本及体积均大幅度降低，操作系统进一步完善，数据库和网络软件得到发展，面向对象的软件设计方法与技术被广泛采用，并出现了微型计算机。

以上划分可归结为表1-1所示。

表1-1　计算机发展历程

3.计算机的发展趋势

当前计算机的发展趋势可概括为巨型化、微型化、网络化和智能化。

（1）巨型化

为了满足高能物理、地球物理、生物仿真等尖端科学技术、军事等领域的需要，计算机也必须向超高速、超大容量、超强功能的巨型化发展。巨型机的发展体现了当代计算机技术的发展水平。

（2）微型化

由于微电子技术的迅速发展，芯片的集成度越来越高，计算机的元器件越来越小，而使得计算机的计算速度越快、功能越强、体积越小、价格也越来越低，因此计算机发展越来越快，应用也越来越广泛。

（3）网络化

计算机网络可以实现软硬件资源（如存储介质、打印设备、调制解调器等硬件资源，还包含系统软件、应用软件和各种数据库等软件资源和数据资源）的共享和信息的快速传输。所谓资源共享是指网络系统中提供的资源可以无条件地或有条件地为联入该网络的用户使用。网络的应用已成为计算机应用的重要组成部分，也是计算机技术中不可缺少的内容。

（4）智能化

智能化是计算机发展的总趋势。20世纪80年代以来，日本、美国等发达国家开始研制第五代计算机。第五代计算机也称为智能计算机，具体的体现就是电脑机器人，它除了具备现代计算机的功能之外，在某种程度上还具有模仿人的推理、联想、学习等思维功能，并具有声音识别、图像识别能力，会唱歌会跳舞，还可与人进行简单的交流。具有模仿人的大脑判断能力和适应能力、可并行处理多种数据功能的神经网络计算机已经取得一些突破。

芯片性能的快速提高导致芯片的耗能和散热问题渐渐凸现出来，产品性能的极限问题将成为计算机发展所面临的巨大挑战。寻找硅芯片技术的最佳替代品的工作在不断深入，科学家正在研究包括生物计算机、光子计算机、量子计算机在内的各种新型计算机，而且已经取得一定的进展。