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第1章计算机基础知识

1.1计算机概论

1.1.1计算机的发展概况

自从1946年第一台电子计算机问世以来，计算机科学与技术已成为本世纪发展最快的

一门学科，尤其是微型计算机的出现和计算机网络的发展，使计算机的应用渗透到社会的各个

领域，有力地推动了信息社会的发展。多年来，人们以计算机物理器件的变革作为标志，把计

算机的发展划分为四代。

第一代(1946年～1958年)是电子管计算机，计算机使用的主要逻辑元件是电子管，

也称电子管时代。主存储器先采用延迟线，后采用磁鼓磁芯，外存储器使用磁带。软件方面，

用机器语言和汇编语言编写程序。这个时期计算机的特点是，体积庞大、运算速度低(一般每

秒几千次到几万次)、成本高、可靠性差、内存容量小。这个时期的计算机主要用于科学计算，

从事军事和科学研究方面的工作。其代表机型有：ENIAC、IBM650(小型机)、IBM

709(大型机)等。

第二代(1959年～1964年)是晶体管计算机，这个时期计算机使用的主要逻辑元件

是晶体管，也称晶体管时代。主存储器采用磁芯，外存储器使用磁带和磁盘。软件方面开始使

用管理程序，后期使用操作系统并出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等一系列高

级程序设计语言。这个时期计算机的应用扩展到数据处理、自动控制等方面。计算机的运行速

度已提高到每秒几十万次，体积已大大减小，可靠性和内存容量也有较大的提高。其代表机型

有：IBM7090、IBM7094、CDC7600等。

第三代(1965年～1970年)是集成电路计算机，这个时期的计算机用中小规模集成

电路代替了分立元件，用半导体存储器代替了磁芯存储器，外存储器使用磁盘。软件方面，

操作系统进一步完善，高级语言数量增多，出现了并行处理、多处理机、虚拟存储系统以及面

向用户的应用软件。计算机的运行速度也提高到每秒几十万次到几百万次，可靠性和存储容量

进一步提高，外部设备种类繁多，计算机和通信密切结合起来，广泛地应用到科学计算、数据

处理、事务管理、工业控制等领域。其代表机器有：IBM360系列、富士通F230系

列等。

第四代(1971年以后)是大规模和超大规模集成电路计算机。这个时期的计算机主要

逻辑元件是大规模和超大规模集成电路，一般称大规模集成电路时代。存储器采用半导体存储

器，外存储器采用大容量的软、硬磁盘，并开始引入光盘。软件方面，操作系统不断发展和

完善，同时发展了数据库管理系统、通信软件等。计算机的发展进入了以计算机网络为特征的

时代。计算机的运行速度可达到每秒上千万次到万亿次，计算机的存储容量和可靠性又有了很

大提高，功能更加完备。这个时期计算机的类型除小型、中型、大型机外，开始向巨型机和微

型机(个人计算机)两个方面发展。使计算机开始进入了办公室、学校和家庭。

目前新一代计算机正处在设想和研制阶段。新一代计算机是把信息采集、存储处理、通信

和人工智能结合在一起的计算机系统，也就是说，新一代计算机由处理数据信息为主，转向处

理知识信息为主，如获取、表达、存储及应用知识等，并有推理、联想和学习(如理解能力、

适应能力、思维能力等)等人工智能方面的能力，能帮助人类开拓未知的领域和获取新的知识。

计算机的发展日新月异。1983年我国湖南国防科大研制成功“银河—Ⅰ”巨型计算机，

运行速度达每秒一亿次。1992年，国防科技大学计算机研究所研制的巨型计算机“银河

—Ⅱ”通过鉴定，该机运行速度为每秒10亿次。目前我国又研制成功了“银河—Ⅲ”巨型

计算机，运行速度已达到每秒130亿次，其系统的综合技术已达到当前国际先进水平，填

补了我国通用巨型计算机的空白，标志我国计算机的研制技术已进入世界先进行列。

1.1.2计算机的特点

我们通常所说的计算机，全称应叫电子计算机。它可以存储各种信息，会按人们事先设计

的程序自动完成计算、控制等许多工作。计算机又称作电脑，这是因为计算机不仅是一种计算

工具，而且还可以模仿人脑的许多功能，代替人脑的某些思维活动。

实际上，电脑是人脑的延伸，是一种脑力劳动工具。计算机与人脑有许多相似之处，如人

脑有记忆细胞，计算机有可以存储数据和程序的存储器；人脑