计算机应用基础知识

第1章 计算机应用基础知识

1.1 计算机的发展概述

世界上第一台电子计算机于1946年2月在美国宾夕法尼亚大学诞生，取名为ENIAC(读作“埃尼克”)，即Electronic Numerical Internal And Calculator的缩写。电子计算机的产生和迅速发展是当代科学技术最伟大的成就之一。自1946年美国研制的第一台电子计算机ENIAC以来，在半个世纪的时间里，计算机的发展取得了令人瞩目的成就。

计算机从诞生到现在，已走过了60年的发展历程，在这期间，计算机的系统结构不断发生变化。人们根据计算机所采用的物理器件，将计算机的发展划分为几个阶段，下面就来具体介绍。

1.1.1 计算机发展简史

电子计算机的发展阶段通常以构成计算机的电子器件来划分，至今已经历了四代，目前正在向第五代过渡。每一个发展阶段在技术上都是一次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃。

1．第一代(1946～1957年)，电子管计算机

它是一台电子数字积分计算机，取名为ENIAC。这台计算机是个庞然大物，共用了18?000多个电子管、1500个继电器，重达30吨，占地170平方米，每小时耗电140千瓦，计算速度为每秒5000次加法运算。尽管它的功能远不如今天的计算机，但ENIAC作为计算机大家族的鼻祖，开辟了人类科学技术领域的先河，使信息处理技术进入了一个崭新的时代。其主要特征如下：

(1)电子管元件，体积庞大、耗电量高、可靠性差、维护困难。

(2)运算速度慢，一般为每秒钟1千次到1万次。

(3)使用机器语言，没有系统软件。

(4)采用磁鼓、小磁芯作为存储器，存储空间有限。

(5)输入/输出设备简单，采用穿孔纸带或卡片。

(6)主要用于科学计算。

2．第二代(1958～1964年)，晶体管计算机

晶体管的发明给计算机技术带来了革命性的变化。第二代计算机采用的主要元件是晶体管，称为晶体管计算机。计算机软件有了较大发展，采用了监控程序，这是操作系统的雏形。第二代计算机有如下特征：

(1)采用晶体管元件作为计算机的器件，体积大大缩小，可靠性增强，寿命延长。

(2)运算速度加快，达到每秒几万次到几十万次。

(3)提出了操作系统的概念，开始出现了汇编语言，产生了如FORTRAN和COBOL等高级程序设计语言和批处理系统。

(4)普遍采用磁芯作为内存储器，磁盘、磁带作为外存储器，容量大大提高。

(5)计算机应用领域扩大，从军事研究、科学计算扩大到数据处理和实时过程控制等领域，并开始进入商业市场。

3．第三代(1965～1969年)，中小规模集成电路计算机

20世纪60年代中期，随着半导体工艺的发展，已制造出了集成电路元件。集成电路可在几平方毫米的单晶硅片上集成十几个甚至上百个电子元件。计算机开始采用中小规模的集成电路元件，这一代计算机比晶体管计算机体积更小，耗电更少，功能更强，寿命更长，综合性能也得到了进一步提高。具有如下主要特征：

(1)采用中小规模集成电路元件，体积进一步缩小，寿命更长。

(2)内存储器使用半导体存储器，性能优越，运算速度加快，每秒可达几百万次。

(3)外围设备开始出现多样化。

(4)高级语言进一步发展。操作系统的出现，使计算机功能更强，提出了结构化程序的设计思想。

(5)计算机应用范围扩大到企业管理和辅助设计等领域。

4．第四代(1971年至今)，大规模集成电路计算机

随着20世纪70年代初集成电路制造技术的飞速发展，产生了大规模集成电路元件，使计算机进入了一个新的时代，即大规模和超大规模集成电路计算机时代。这一时期的计算机的体积、重量、功耗进一步减少，运算速度、存储容量、可靠性有了大幅度的提高。其主要特征如下：

(1)采用大规模和超大规模集成电路逻辑元件，体积与第三代相比进一步缩小，可靠性更高，寿命更长。

(2)运算速度加快，每秒可达几千万次到几十亿次。

(3)系统软件和应用软件获得了巨大的发展，软件配置丰富，程序设计部分自动化。

(4)计算机网络技术、多媒体技术、分布式处理技术有了很大的发展，微型计算机大量进入家庭，产品更新速度加快。

(5)计算机在办公自动化、数据库管理、图像处理、语言识别和专家系统等各个领域得到应用，电子商务已开始进入到了家庭，计算机的发展进入到了一个新的历史时期。

1.1.2 计算机的特点

1．自动地运行程序

计算机能在程序控制下自动连续地高速运算。由于采用存储程序控制的方式，因此一旦输入编制好的程序，启动计算机后，就能自动地执行下去直至完成任务。这是计算机最突出的特点。

2．运算速度快

计算机能以极快的速度进行计算。现在普通的微型计算机每秒可执行几十万条指令，而巨型机则达到每秒几十亿次甚至几百亿次。随着计算机技术的发展，计算机的运算速度还在提高。例如天气预报，由于需要分析大量的气象资料数据，单靠手工完