1.1　計算機基礎知識

1.1.1　計算機的發展概況

1946年2月15日，世界上第一臺電子計算機ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）在美國賓夕法尼亞大學誕生。ENIAC采用18800個電子管和1500個繼電器，重達30t，占地170m2，主要應用于彈道計算工作。雖然每秒僅進行5000次加法運算，但它具有劃時代的意義。多年來，人們以計算機物理器件的變革作為標志，把計算機的發展劃分為四代。

第一代（1946—1958年）電子管時代，其主要邏輯元件是電子管。主存儲器先采用延遲線，后采用磁鼓磁芯，外存儲器使用磁帶。軟件方面，用機器語言和匯編語言編寫程序。這個時期計算機的特點是，體積龐大、運算速度低（一般每秒幾千次到幾萬次）、成本高、可靠性差、內存容量小。主要用于科學計算，從事軍事和科學研究方面的工作。

第二代（1959—1964年）晶體管時代，其主要邏輯元件是晶體管。主存儲器采用磁芯，外存儲器使用磁帶和磁盤。軟件方面開始使用管理程序，后期使用操作系統，并出現了FORTRAN、COBOL、ALGOL等一系列高級程序設計語言。該時期計算機的應用擴展到數據處理、自動控制等領域。計算機的運行速度已提高到每秒幾十萬次，體積已大大減小，可靠性和內存容量也有較大的提升。

第三代（1965—1970年），計算機采用中、小規模集成電路，主存儲器使用半導體存儲器，外存儲器使用磁盤。軟件方面，操作系統進一步完善，高級語言數量增多，出現了面向用戶的應用軟件。運行速度提高到每秒幾十萬次到幾百萬次，可靠性和存儲容量進一步提高，計算機和通信密切結合起來，廣泛地應用到科學計算、數據處理、事務管理、工業控制等領域。

第四代（1971年至今），計算機的主要邏輯元件是大規模和超大規模集成電路。主存儲器采用半導體存儲器，外存儲器采用大容量的軟、硬磁盤及光盤。軟件方面，發展了數據庫管理系統、通信軟件等。計算機的運行速度達到每秒上千萬次到萬億次。計算機的發展進入了以計算機網絡為特征的時代。

計算機的發展日新月異。1983年我國湖南國防科技大學研制成功“銀河-Ⅰ”巨型計算機，運行速度達每秒一億次。1992年，國防科技大學計算機研究所研制的巨型計算機“銀河-Ⅱ”通過鑒定，該機運行速度為每秒10億次。目前我國又研制成功了運行速度已達到千萬億次/秒的“天河”巨型計算機等，其系統的綜合技術已達到當前國際先進水平，填補了我國通用巨型計算機的空白，標志著我國計算機的研制技術已進入世界先進行列。