计算机硬件的发展历史以及计算机的现状和发展趋势

计算机硬件的发展历史以及

计算机的现状和发展趋势

李晨雨

（上海交通大学安泰经济与管理学院F0812003班）

摘要：本文主要介绍了计算机硬件的发展历史以及计算机的现状和发展趋势，指出了计算机的众多类别及其用途。介绍了计算机硬件设备的发展历史以及计算机在现实社会中的具体应用范围，并且指出计算机自发明以来在人类社会中的地位逐步提高，并且将不断提高。最后阐释了其未来的发展趋势。

关键词：计算机类别；发展历史；计算机在现实中的应用；计算机发展趋势。

The Development,Status and Future Of Computer Hardware

Li Chen-yu

(Antai College of Economics and Management)

Abstract: The article mainly introduces the the development,status and the future of computer hardware and states the various types and uses of computer. The author explains the development of computer hardware and the area of application of computer in society and points out the rising status of it in society since invented. In the end, the future development of computer is clarified.

Keywords: the type of computer ; history of development ; the application of computer in society ; the future development of computer.

引言：

自四十年代电子计算机问世以来，计算机科学发展迅速，应用领域不断扩展由于计算机的普及与广泛应用，现代社会正朝着高度信息化，自动化方向发展。 随着计算机硬件的不断成熟，成本不断降低，计算机逐渐成为了社会必不可少的支柱力量。计算机的硬件设备的飞速发展是支持计算机本身不断升级改造的根本力量，其中比如制造计算机的根本元件，CPU的制造工艺等等，而未来的计算机的发展趋势呢？？或许我们还无法确定，但是我们确定一点，计算机是未来必不可少的工具抑或是类人智能。

1.计算机的类别、发展历史及其发展趋势

计算机的发明给人类的历史添上了重重的一笔。自1946年2月15日标志现代计算机诞生的ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)在费城公诸于世。标志着新的时代的到来，计算机的发明给人类的社会带来了巨大的变化，同时也促进了计算机本身的发展、变革。

1.1计算机的类别

1.1.1微型计算机（微机，Microcomputer）：简称“微型机”、“微机”，也称“微电脑”。由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。由微处理机(核心)、存储片、输入和输出片、系统总线等组成。特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。微型计算机(Microcomputer)是指以微处理器为基础，配以内存储器及输入输出(I／0)接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。把微型计算机集成在一个芯片上即构成单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)。

1.1.2台式计算机（Desktop）：PC (Personal Computer) 个人计算机

能独立运行、完成特定功能的个人计算机。个人计算机不需要共享其他计算机的处理、磁盘和打印机等资源也可以独立工作。

1.1.3膝上型电脑（Laptop）/ 笔记本计算机（Notebook）：portable、laptop、notebook computer，简称NB，又称手提电脑或膝上型电脑，是一种小型、可携带的个人电脑。

1.1.4工作站（Workstation）：工作站，英文名称为Workstation，是一种以个人计算机和分布式网络计算为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。工作站是一种高档的微型计算机，通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内存储器和外部存储器，并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。

1.1.5掌上型电脑（Palmtop）、个人数字助理（PDA, Personal Digital Assistant）：又称PDA,用于个人信息的储存，应用和管理。

1.1.6小型计算机（小型机，Minicomputer）：型计算机仅仅是低价格、小规模的大型计算机，典型的小型机运行UNIX或者象MPE、VEM等专用的操作系统。但是在运算能力等方面几乎与大型计算机相差无几。

1.1.7主机（大型机，Mainframe computer）：大型计算机是计算机种类中的一种，作为大型商业服务器，在今天仍具有很大活力。它们一般用于大型事务处理系统，特别是过去完成的且不值得重新编写的数据库应用系统方面，其应用软件通常是硬件本身成本的好几倍，因此大型机仍有一定地位。大型机体系结构的最大好处是无与伦比的I/O处理能力。

1.1.8超级计算机（Supercomputer）：超级计算机通常是指由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。为了帮助大家更好的理解超级计算机的运算速度我们把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度，那么超级计算机就达到了火箭的速度。在这样的运算速度前提下，人们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象。

1.1.9专用计算机（Special-purpose computer）/ 嵌入式计算机（Embedded computer）：专用计算机，专为解决某一特定问题而设计制造的电子计算机。一般拥有固定的存储程序。如控制轧钢过程的轧钢控制计算机，计算导弹弹道的专用计算机等。解决特定问题的速度快、可靠性高，且结构简单、价格便宜。

1.2计算机发展史

1.2.1

第一代（1946~1957）：电子管计算机

第二代（1958~1963）：晶体管计算机

第三代（1964~1969）：小规模集成电路计算机

第四代（1970~1990）：以微处理器（Microprocessors）为标志的大规模/超大规模集成电路（LSI/VLSI）计算机

第五代（1991~目前）：以互联网（Internet）为标志的信息系统

第一代电子管计算机 (1946-1957)

1946年2月15日，标志现代计算机诞生的ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)在费城公诸于世。ENIAC代表了计算机发展史上的里程碑，它通过不同部分之间的重新接线编程，还拥有并行计算能力。ENIAC由美国政府和宾夕法尼亚大学合作开发，使用了18000个电子管，70000个电阻器，有5百万个焊接点，耗电160千瓦，其运算速度为每秒5000次。 第一代计算机的特点是操作指令是为特定任务而编制的，每种机器有各自不同的机器语言，功能受到限制，速度也慢。另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓储存数据。

第二代晶体管计算机 (1957-1964)

1948年，晶体管发明代替了体积庞大电子管，电子设备的体积不断减小。1956年，晶体管在计算机中使用，晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产生。第二代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。1960年，出现了一些成功地用在商业领域、大学和政府部门的第二代计算机。第二代计算机用晶体管代替电子管，还有现代计算机的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等。计算机中存储的程序使得计算机有很好的适应性，可以更有效地用于商业用途。在这一时期出现了更高级的COBOL和FORTRAN等语言，使计算机编程更容易。新的职业(程序员、分析员和计算机系统专家)和整个软件产业由此诞生。

第三代小规模集成电路计算机 (1964-1970)

1958年德州仪器的工程师Jack Kilby发明了集成电路(IC)，将三种电子元件结合到一片小小的硅片上。更多的元件集成到单一的半导体芯片上，计算机变得更小，功耗更低，速度更快。这一时期的发展还包括使用了操作系统，使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。

第四代大规模集成电路计算机 (1970-1990)

大规模集成电路 (LSI) 可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了 80 年代，超大规模集成电路 (VLSI) 在芯片上容纳了几十万个元件，后来的 (ULSI) 将数字扩充到百万级。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元件使得计算机的体积和价格不断下降，而功能和可靠性不断增强。 70 年代中期，计算机制造商开始将计算机带给普通消费者，这时的小型机带有友好界面的软件包，供非专业人员使用的程序和最受欢迎的字处理和电子表格程序。 1981 年， IBM 推出个人计算机 (PC) 用于家庭、办公室和学校。 80 年代个人计算机的竞争使得价格不断下跌，微机的拥有量不断增加，计算机继续缩小体积。与 IBM PC 竞争的 Apple Macintosh 系列于 1984 年推出， Macintosh 提供了友好的图形界面，用户可以用鼠标方便地操作。

第五代以互联网（Internet）为标志的信息系统（1991-现在）

第五代计算机延续了第四代计算机的超大规模集成电路的使用，并且在其基础上又有了一定得提高。第五代计算机是以互联网为标志的信息系统。互联网的快速发展和完善逐步使计算机的发展法方向又有了一个新的定义，几乎覆盖世界任何角落的互联网庞大的信息储量和流量利用全世界的计算机共同形成了一个相辅相成的信息系统。通过这个系统，足不出户也能做成很多事，完成各种或大或小的商业活动，大大缩小了世界。并且向智能化方向发展，模仿人类的知觉，模仿人类的一切。[1]

1.3计算机的发展趋势

1.3.1 计算机在现实中的应用

现代电子计算机，特别是微型计算机已广泛应用于人类生活中的各个领域。大到宇宙飞船，小到每一个家庭，都有计算机在发挥作用。计算机诞生的初期，美国有专家曾估计，全美国有50台计算机就够用了，50年后，全世界已有6000万台计算机在工作，大大超出了人们的预料。计算机的应用归纳起来主要有以下几个方面：

1、数值计算

数值计算就是利用电子计算机来完成科学研究和工程设计中的数学计算，这是计算机最基本的应用。如人造卫星轨道的计算、气象预报等。这些工作由于计算量大、速度和精度要求都十分高，离开了计算机是根本无法完成的。

2、信息处理

信息处理是计算机的一个重要应用方面。由于计算机的海量存储，可以把大量的数据输入计算机中进行存储、加工、计算、分类和整理，因此它广泛用于工农业生产计划的制定、科技资料的管理、财务管理、人事档案管理、火车调度管理、飞机订票等。

3、过程控制

也称为实时控制，它要求及时地搜集检测数据，按最佳值进行自动控制或自动调节控制对象，这是实现生产自动化的重要手段。如用计算机控制发电，对锅炉水位、温度、压力等参数进行优化控制，可使锅炉内燃料充分燃烧，提高发电效率。同时计算机可完成超限报警，使锅炉安全运行。计算机的过程控制已广泛应用于大型电站、火箭发射、雷达跟踪、炼钢等各个方面。

4、计算机辅助设计和辅助教学

计算机辅助设计（CAD）就是用计算机帮助人们进行产品的设计，这不仅可以加快设计过程，还可缩短产品的研制周期。例如，过去设计一架飞机，从确定方案到绘出全套图纸，不仅要花费大量的人力物力，而且要花费２～３年的时间。采用计算机辅助设计，一般只需3个月，就能设计出一台新型飞机，并能提供全套图纸，而且计算精确。计算机辅助设计还可用于船舶、汽车、机械产品、服装、大规模集成电路等的设计中。最近还发展了计算机辅助制造（CAM），如在机械加工中，利用计算机控制各种设备自动完成对零件的加工、装配、包装等过程，可实现无图纸加工。计算机辅助教学（CAI）用于课堂教学，可将生物、物理、化学课程中的瞬息变化形象地展示出来，使学生通过直观画面就可以很容易理解其中的道理。　　

5、人工智能

人工智能主要研究如何利用计算机去“模仿”人的智能，使计算机具有“推理”、“学习”的功能。这是近年来开辟的计算机应用的新领域。

1.3.2计算机的发展趋势

巨型化、微型化、网络化、智能化

（1）巨型化是指发展告诉、大存储容量和强功能的巨型计算机，这主要是为了满足诸如原子、天文、核技术等尖端科学以及探索新兴领域的需要。巨型计算机的研制水平反映了一个国家科学技术的发展水平。

（2）微型化。因大规模、超大规模集成电路的出现，计算机迅速向微型化方向发展。因为微型计算机可以渗透到仪表、家电、导弹弹头等中、小型机无法进入的领域，所以20世纪80年代以来发展异常迅速。

（3）网络化。计算机网络是计算机技术发展的又一重要分支，是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。网络化就是利用现代通信技术和计算机技术，将分布在不同地点的计算机连接起来，按照网络协议互相通信，共享软件，硬件和数据资源。

（4）智能化。第五代计算机要实现的目标是“智能”计算机，让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程，使计算机具有视觉、听觉、语言、推理、思维、学习等能力，成为智能型计算机。[2]

2.结论

计算机的发展将以一个三维的形式展，即一维是是向"高"的方向。性能越来越高，速度越来越快，主要表现在计算机的主频越来越高。像很多年前我们使用的都是286、386、主频只有几十兆。90年代初，集成电路集成度已达到100万门以上，从VLSI开始进入ULSI，即特大规模集成电路时期。

另一个方向就是向“广”度方向发展，计算机发展的趋势就是无处不在，以至于像“没有计算机一样”。近年来更明显的趋势是网络化与向各个领域的渗透，即在广度上的发展开拓。国外称这种趋势为普适计算（Pervasive Computing）或叫无处不在的计算。

第三个方向是向"深"度方向发展，即向信息的智能化发展。网上有大量的信息，怎样把这些浩如烟海的东西变成你想要的知识，这是计算科学的重要课题，同时人机界面更加友好。未来你可以用你的自然语言与计算机打交道，也可以用手写的文字打交道，甚至可以用你的表情、手势来与计算机沟通，使人机交流更加方便快捷。电子计算机从诞生起就致力于模拟人类思维，希望计算机越来越聪明，不仅能做一些复杂的事情，而且能做一些需“智慧”才能做的事，比如推理、学习、联想等。

参考文献

[1]百度百科

[2]《计算机等级考试一级MS OFFICE考试教程》

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/f06829ec4afe04a1b071de20.html