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计算机的发展

世界上第一台电子计算机ENIAC(Electronic Numerical IntegratorAnd Calculator,电子数值积分计算机)于1946年在美国宾夕法尼亚大学研制成功,它使用了18800个电子管,1500个继电器及其他器件,占地面积170平方米,重30吨,功率约150千瓦,每秒可进行5000次加减法运算或400次乘法运算。

美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(John Von Neumann)博士提出了“存储程序”的思想,即预先将根据某一任务设计好的程序装入存储器中,再由计算机去执行存储器中的程序。这样,在执行新的任务时,只需改变存储器中的程序,而不必改动计算机的任何电路。这一基本理论一直沿用至今。冯·诺依曼被称为“电子计算机之父”。1


根据计算机所采用的物理器件,可将计算机的发展大致分为4个阶段:电子管时代、晶体管时代、中小规模集成电路时代、大规模和超大规模集成电路时代。四代计算机的主要特征:

 

年代

 

项目

 
 

第一代(1946—1957)

 
 

第二代(1958—1964)

 
 

第三代(1965—1970)

 
 

第四代(1971年至今)

 
 

电子器件

 
 

电子管

 
 

晶体管

 
 

中小规模集成电路

 
 

大规模与超大规模集成电路

 
 

主存储器

 
 

阴极射线示波管静电存储器、水银延迟线存储器

 
 

磁芯、磁鼓存储器

 
 

磁芯、半导体存储器

 
 

半导体存储器

 
 

运算速度

 
 

几千~几万次/秒

 
 

几十万~百万次/秒

 
 

百万~几百万次/秒

 
 

几百万~千亿次/秒

 
 

技术特点

 
 

辅助存储器采用磁鼓;输入输出装置主要采用穿孔卡;使用机器语言和汇编语言编程,主要用于科学计算

 
 

辅助存储器采用磁盘和磁带;提出了操作系统的概念;使用高级语言编程,应用开始进入实时过程控制和数据处理领域

 
 

磁盘成为不可缺少的辅助存储器,并开始采用虚拟存储技术;出现了分时操作系统,程序设计采用结构化、模块化的设计方法

 
 

计算机体系结构有了较大发展,并行处理、多机系统、计算机网络等进入实用阶段;软件系统工程化、理论化、程序设计实现部分自动化

 


计算机的发展趋势

计算机的发展表现为巨型化、微型化、多媒体化、网络化和智能化5种趋势。

计算机新技术

1.云计算

云计算(cloud computing)是分布式处理、并行处理和网格计算的发展。是一种基于因特网的超级计算模式,共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。典型的云计算提供商往往提供通用的网络业务应用,可以通过浏览器等软件或者其他Web服务访问,而软件和数据都存储在服务器上。

云计算包括以下3个层次的服务。

(1)基础设施即服务(Infrastructure as a Service,IaaS),提供给消费者的服务是对所有设施的利用,包括处理、存储、网络和其它基本的计算资源,用户能够部署和运行任意软件,包括操作系统和应用程序。

(2)平台即服务(Platform as a Service,PaaS),提供给消费者的服务是把客户采用提供的开发语言和工具(例如Java,Python,.Net等)、开发的或收购的应用程序部署到供应商的云计算基础设施上。客户既能控制部署的应用程序,也可以控制运行应用程序的托管环境配置。

(3)软件即服务(Software as a service,SaaS),提供给客户的服务是运营商运行在云计算基础设施上的应用程序,用户可以在各种设备上通过客户端界面访问,如浏览器。

云计算最突出的优势表现在以下几个方面:

(1)资源配置动态化;

(2)需求服务自助化;

(3)以网络为中心;

(4)服务可计量化;

(5)资源的池化和透明化。

2.移动互联网

移动互联网(Molile Internet),就是将移动通信和互联网二者结合,用户借助移动终端(手机、PDA、上网本)通过网络访问互联网。移动互联网的主要应用有:移动浏览及下载、移动社区、移动视频、移动搜索、移动广告、移动商店、在线游戏等。 

3.物联网

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“Internet of things”。顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。这里有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间进行信息交换和通信。

物联网是指通过各种信息传感设备,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大智能网络。其目的是实现物与物、物与人、所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。

物联网架构可分为三层:感知层、网络层和应用层。

计算机的应用

1.科学计算

2.信息处理

3.实时控制

4.计算机辅助系统

5.人工智能

6.多媒体技术