本资料由西北农林科技大学信息工程学院《计算机文化基础》课组收集整理1计算机的发展与历史世界上第一台计算机是1946年问世的。

半个世纪以来，计算机获得突飞猛进的发展。

在人类科技史上还没有一种学科可以与电子计算机的发展相提并论。

人们根据计算机的性能和当时的硬件技术状况，将计算机的发展分成几个阶段，每一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。

1.1第一阶段电子管计算机(1946～1957年)1945年底，在美国首次研制成功人类第一台计算机，这台机器重30吨，占地面积达167平方米，加之它的工作原理，因此，人类后来的计算机并不是在这台机器的基础上发展起来的。

现代计算机理论的奠基人图灵。

美国数学家冯．诺伊曼，在他的主持下，1949年诞生了第一台存储程序的计算机，又称第一代机，这台计算机为后来的计算机发展奠定了基础。

主要特点是：(1)采用电子管作为基本逻辑部件，体积大，耗电量大，寿命短，可靠性大，成本高。

(2)采用电子射线管作为存储部件，容量很小，后来外存储器使用了磁鼓存储信息，扩充了容量。

(3)输入输出装置落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出去使用十分不便。

(4)没有系统软件，只能用机器语言和汇编语言编程。

1.2第二阶段晶体管计算机(1958～1964年)1959年，第一台晶体管计算机问世，由此，计算机进入了第二代。

1964年，IBM第一代360系列计算机问世，这是第一代通用计算机，为研制这种计算机，IBM投资50亿美元，比二战期间美国政府投入到原子弹研究的钱(20亿美元)还要多；由此，计算机进入了第三代。

主要特点是：(1)采用晶体管制作基本逻辑部件，体积减小，重量减轻，能耗降低，成本下降，计算机的可靠性和运算速度均得到提高。

(2)普遍采用磁芯作为贮存器，采用磁盘/磁鼓作为外存储器。

(3)开始有了系统软件(监控程序)，提出了操作系统概念，出现了高级语言。

1.3第三阶段集成电路计算机(1965～1969年)主要特点是：(1)采用中，小规模集成电路制作各种逻辑部件，从而使计算机体积小，重量更轻，耗电更省，寿命更长，成本更低，运算速度有了更大的提高。

(2)采用半导体存储器作为主存，取代了原来的磁芯存储器，使存储器容量的存取速度有了大幅度的提高，增加了系统的处理能力。

(3)系统软件有了很大发展，出现了分时操作系统，多用户可以共享计算机软硬件资源。

(4)在程序设计方面上采用了结构化程序设计，为研制更加复杂的软件提供了技术上的保证。

1.4第四阶段大规模、超大规模集成电路计算机(1970年至今)主要特点是：(1)基本逻辑部件采用大规模，超大规模集成电路，使计算机体积，重量，成本均大幅度降低，出现了微型机。

(2)作为主存的半导体存储器，其集成度越来越高，容量越来越大；外存储器除广泛使用软，硬磁盘外，还引进了光盘。

(3)各种使用方便的输入输出设备相继出现。

(4)软件产业高度发达，各种实用软件层出不穷，极大地方便了户。

(5)计算机技术与通信技术相结合，计算机网络把世界紧密地联系在一起(6)多媒体技术崛起，计算机集图象，图形，声音，文字，处理与一体，在信息处理领域掀起了一场革命，与之对应的信息高速公路正在紧锣密鼓地筹划实施当中。

从20世纪80年代开始，日本，美国，欧洲等发达国家都宣布开始新一代计算机的研究。

普遍认为新一代计算机应该是智能型的，它能模拟日的智能行为，理解人类自然语言，并继续向着微型化，网络化发展。

2微型机的发展史在计算机的发展历程中，微型机的出现开辟了计算机的新纪元。

微型机因其体积小，结构紧凑而得名。

它的一个重要特点是将中央处理器(CPU)制作在一块电路芯片上，这种芯片习惯上称作微处理器。

根据微处理器的集成规模和处理能力，又形成了微型机的不同发展阶段，它以2～3年的速率迅速更新换代。

2.1第一代微型机(1971～1972年)1971年美国Intel公司首先研制成4004微处理器，它是一种4位微处理器，随后又研制出8位微处理器Intel8008。

由这种4位或8位微处理器制成微型机都属于第一代。

2.2第二代微型机(1973～1977年)第二代微型机的微处理器都是8位的，但集成有了较大的提高。

典型产品有Intel公司的8080，Motorola公司的6800和Zilog公司的Z80等处理器芯片。

以这类芯片为CPU生产的微型机，其性能较第一代有了较大提高2.3第三代微型机(1978～1981年)1978年Intel公司生产出16位微处理器8086，标志着微处理器进入第三代，其性能比第二代提高近10倍。

典型产品有Intel8086、Z8000、M68000等。

用16位微处理器生产出的微处理器支持多种应用，如数据处理和科学计算。

2.4第四代微型机(1981年至今)随着半导体技术工艺的发展，集成电路的集成度越来越高，众多的32位高档微处理器被研制出来，典型产品有Intel公司的Pentium系列；AMD公司的AMD公司的AMD K6、AMD K6-2；Cyrix公司的6X86等。

用32位微处理器生产的微型机，一般将归于第四代，其性能可与20世纪70年代的大，中型计算机相媲美。

3高性能计算机发展自1964年以后,高性能计算机经历了三个发展阶段:萌芽阶段、向量机鼎盛阶段和大规模并行处理机（MPP）蓬勃发展阶段。

3.1萌芽阶段（1964-1975）1964年诞生的CDC6600被公认为世界上第一台巨型计算机，其运算速度为1Mflops。

70年代初研制成功STAR-100向量机，这是世界上最早的向量机。

随后于1974年，诞生了世界上最早的SIMD 阵列计算机--ILLIAC-IV并行机。

3.2向量机鼎盛阶段（1976-1990）1976年，CRAY公司推出CRAY-1向量机，开始了向量机的蓬勃发展，其峰值速度为0.1Gflops.1985年，CRAY-2，1G flops1990年,SX-3,22G flops1991年，Cray-YMP-C90,16Gflops向量机处理对提高计算机运算速度十分有利，有利于流水线的充分利用，有利于多功能部件的充分利用，但由于时钟周期已接近物理极限，向量计算机的进一步发展已经不太可能。

3.3MPP蓬勃发展阶段（1990年至今）就在传统向量机逐渐萎缩的同时，应来了大规模并行处理MPP机蓬勃发展的时代。

各种新技术层出不穷，大公司也纷纷介入。

这一时期的代表机型有：1989年，BBN公司的TC20001992年，Intel公司的Paragon，TMC公司的CM-51993年，Cray公司的T3D1994年，IBM公司的SP21996年，Cray公司的T3E，Hitachi公司的SR2201SGI公司的Origin2000，Intel公司的ASCE RED其中，1996年12月宣布的ASCI RED，运算速度超过了万亿次/秒。

截至2000年6月，世界上已有14万亿次机，超过3000亿次机62台。

排名世界前10名的均为MPP，MPP已成为高性能计算机的主流产品。

4我国超级计算机的发展和应用4.1银河-I巨型计算机1983年12月,银河-I巨型计算机由国防科技大学计算机研究所研制成功。

这是我国当时运算速度最快、存储容量最大、功能最强的巨型计算机，标志着我国进入世界研制巨型机的行列。

银河-I为我国国防和国民经济建设做出了重要贡献。

以银河-I为核心的银河地震数据处理系统为我国的油田勘探做出了巨大贡献。

银河-I还为我国战略武器研制、航天航空飞行器设计、数值天气预报以及各种科学研究提供了强大的计算工具，发挥了积极作用。

国防科技大学计算机研究所起步与1958年，我国第一台亿次电子计算机系统"银河-I"即诞生与此。

4.2银河-II巨型计算机银河-II并行巨型计算机由国防科技大学计算机研究所于1992年11月研制成功。

该机是我国自行研制的第一台面向大型科学/工程计算和大规模数据处理的通用十亿次并行巨型计算机系统。

银河-II主机为我国高性能向量中央处理机共享主存紧耦合系统，基本字长64位，峰值速度为每秒10亿次以上运算操作，拥有两个独立的输入输出子系统。

各项技术指标达到了八十年代中后期国际先进水平。

4.3银河-III巨型计算机1997年6月，银河-III超级计算机研制成功。

中国成为世界上少数几个能研制和生产大规模并行计算机系统的国家之一。

银河III采用分布共享存储结构，峰值性能达到每秒130亿浮点运算。

具有良好的可扩展性，系统规模可从几十亿次到几千亿次平滑扩充。

银河III在MPP资源管理与处理机调度、并行I/O软件、高性能优化编译、网络软硬件设计等技术方面均达到国内领先水平，系统综合技术达到当时国际先进水平。

5计算机编年简史5.1史前时代：1623——18951623年：德国科学家契克卡德（W.Schickard）制造了人类有史以来第一台机械计算机，这台机器能够进行六位数的加减乘除运算（图5-1）。

1642年：法国科学家帕斯卡（B.Pascal）发明了著名的帕斯卡机械计算机，首次确立了计算机器的概念（图5-2）。

图5-1契克卡德（W. Schickard）和第一台机械计算机图5-2帕斯卡（B.Pascal）和他的帕斯卡机械计算机图5-3 莱布尼茨和他改进了的帕斯卡的计算机1674年：莱布尼茨改进了帕斯卡的计算机，使之成为一种能够进行连续运算的机器，并且提出了“二进制”数的概念。

（据说这个概念来源于中国的八卦）（图5-3）。

1725年：法国纺织机械师布乔（B. Bouchon ）发明了“穿孔纸带”的构想。

1805年：法国机械师杰卡德（J.Jacquard ）根据布乔“穿孔纸带”的构想完成了“自动提花编织机”的设计制作，在后来电子计算机开始发展的最初几年中，在多款著名计算机中我们均能找到自动提花机的身影（图5-4）。

1822年：英国科学家巴贝奇（C. Babbage ）制造出了第一台差分机，它可以处理3个不同的5位数，计算精度达到6位小数（图5-5）。

1834年：巴贝奇提出了分析机的概念，机器共分为三个部分：堆栈，运算器，控制器。

他的助手，英国著名诗人拜伦的独生女阿达·奥古斯塔（Ada Augusta ）为分析机编制了人类历史上第一批计算机程序（图5-6）。

阿达和巴贝奇为计算机的发展创造了不朽的功勋，他们对计算机的预见起码超前了一个世纪以上，正是他们的辛勤努力，为后来计算机的出现奠定了坚实的基础。

1847年：英国数学家布尔（G.Boole ）（图5-7）发表著作《逻辑的数学分析》。

1852年：阿达·奥古斯塔（AdaAugusta ）去世，年仅36岁。

1854年：布尔发表《思维规律的研究——逻辑与概率的数学理论基础》，并综合自己的另一篇图5-4自动提花编织机图5-5巴贝奇（C. Babbage）和第一台差分机图5-6阿达·奥古斯塔（AdaAugusta ）和差分机文章《逻辑的数学分析》，从而创立了一门全新的学科－布尔代数，为百年后出现的数字计算机的开关电路设计提供了重要的数学方法和理论基础。