1.1.1 计算机的发展史及分类
1．计算机的发展史
（1）计算机的概念
计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、快速、高效地对各种信息进行存储和处理的现代化智能电子设备。
计算机是一种现代化的信息处理工具，它对信息进行处理并提供所需结果，其结果（输出）取决于所接收的信息（输入）及相应的程序。计算机概念图解如图1-1所示。
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计算机的英文单词为“computer”，早期计算设备的祖先——算盘。有一种看法认为算盘是最早的数字计算机，而珠算口诀则是最早的体系化算法。
（2）计算机的发展
第零代：机械式计算机（1642—1945年）
① 1642年——齿轮式加减法器。1642年，法国数学家帕斯卡（B. Pascal）采用与钟表类似的齿轮传动装置，研制出了世界上第一台十进制加减法器（见图1-2），这是人类历史上的第一台机械式计算机。
图1-1 计算机概念图解
图1-2 齿轮式加减法器
② 1821年——差分机。1821年，英国数学家巴贝奇（C. Babbage）构想和设计了第一台完全可编程计算机——差分机，这是第一台可自动进行数学变换的机器。
③ 1884年——制表机。1884年，美国人口普查局的统计学家霍列瑞斯（H. Hollerith）受到提花织机的启发，想到用穿孔卡片来表示数据，制造出了制表机（见图1-3），并获得了专利。
图1-3 制表机
20世纪初，真正的电子计算机的产生。根据组成电子计算机的基本逻辑组件的不同，我们可以把电子计算机的发展分为四个阶段，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，四个阶段的特点具体如下。
第一代：电子管计算机（1946年—20世纪50年代后期）
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图1-4中左侧的是世界上第一个电子管，也就是人们常说的真空二极管（见图1-4左）。直到真空三极管（见图1-4右）被发明后，电子管才成为实用的器件。
图1-4 真空二极管和真空三极管
第一代计算机采用电子真空管及继电器作为逻辑组件构成处理器和存储器，并用绝缘导线将它们连接在一起。电子管计算机相比之前的机电式计算机来讲，无论是运算能力、运算速度还是体积等都有了很大的改进。
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计算机的鼻祖：埃尼阿克ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer，电子数字积分计算机，见图1-5）。1946年2月5日，出于美国军方对弹道研究的计算需要，世界上第一台电子计算机埃尼阿克（ENIAC）问世。
图1-5 第一台电子计算机ENIAC
ENIAC的诞生，宣告了人类从此进入电子计算机时代。
第二代：晶体管计算机（20世纪50年代后期—20世纪60年代中期）
晶体管的发明，标志着人类科技史进入了一个新的电子时代。图1-6所示为第一个晶体管。与电子管相比，晶体管具有体积小、重量轻、寿命长、发热少、功耗低、速度快等优点。采用晶体管组件代替电子管成为第二代计算机的标志。
图1-6 第一个晶体管
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1955年，贝尔实验室研制出世界上第一台全晶体管计算机TRADIC（见图1-7），装有800个晶体管，仅100W功率，占地也只有约0.085m2。
第三代：中、小规模集成电路计算机（20世纪60年代中期—20世纪70年代初）
集成电路（见图1-8）的问世催生了微电子产业，采用集成电路作为逻辑组件成为第三代计算机的最重要特征，微过程控制开始普及。
第三代计算机的杰出代表有IBM公司的IBM 360（见图1-9）及CRAY公司的巨型计算机CRAY-1（见图1-10）等。
图1-7 TRADIC计算机
图1-8 第一个集成电路
图1-9 IBM 360
图1-10 CRAY-1
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1964年，英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）。摩尔天才地预言：集成电路上能被集成的晶体管数目每18～24个月会翻一番，并在今后数十年内保持着这种势头，如图1-11所示。
第四代：大规模、超大规模集成电路计算机（20世纪70年代初—现在，如图1-12所示）
随着集成电路技术的迅速发展，采用大规模和超大规模集成电路及半导体存储器的第四代计算机开始进入社会的各个角落，计算机逐渐开始分化为通用大型机、巨型机、小型机和微型机。
图1-11 Intel 4004外观
图1-12 大规模集成电路
新一代计算机：习惯上被称为第五代计算机，是对第四代计算机以后的各种未来型计算机的总称。它能够最大限度地模拟人类大脑的机制，具有人的智能，能够进行图像识别、研究学习和联想等。
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2010年1月27日，苹果公司在美国旧金山欧巴布也那艺术中心（Yerba Buena Center for the Arts）发布iPad平板电脑，如图1-13所示。iPad的定位介于苹果的智能手机iPhone和笔记本电脑产品之间，提供浏览互联网、收发电子邮件、观看电子书、播放音频或视频、玩游戏等功能。
图1-13 iPad平板电脑
阶段总结
计算机发展过程中，各阶段的特点如表1-1所示。
表1-1 计算机发展各阶段的特点
（3）计算机的发展趋势
回顾计算机的发展历程，不难看出计算机的发展趋势：现代计算机的发展正朝着巨型化、微型化的方向发展，计算机的传输和应用正朝着网络化、智能化的方向发展。如今计算机越来越广泛地应用于我们的工作、学习、生活中，对社会和生活起到不可估量的影响。图1-14所示为计算机发展的趋势图。
图1-14 计算机发展趋势
① 巨型化：指具有运算速度高、存储容量大、功能更完善等特点的计算机系统。
② 微型化：基于大规模和超大规模集成电路的飞速发展。
③ 网络化：计算机技术的发展已经离不开网络技术的发展。
④ 智能化：要求计算机具有人的智能，能够进行图像识别、定理证明、研究学习等。
2．计算机的分类
按照计算机原理分类，可分为数字式电子计算机、模拟式电子计算机和混合式电子计算机；按照计算机用途分类，可分为通用计算机和专用计算机；按照计算机性能分类，可分为巨型机、小巨型机、大型机、小型机、工作站和个人计算机六大类。