1.1.1　计算机发展简史

【熟记】第一台电子计算机的名称、诞生时间和地点;各代计算机的主要元器件和代表机型;我国大型计算机的代表。

1946年,世界上第一台电子数字积分计算机(Electronic Numerical Integrator And Computer,ENIAC)在美国宾夕法尼亚大学研制成功。这台计算机结构复杂、体积庞大,但功能远不及现代的一台普通微型计算机。

ENIAC的诞生宣告了电子计算机时代的到来,奠定了计算机发展的基础,开辟了计算机科学技术的新纪元。从第一台电子计算机诞生到现在,计算机经历了大型计算机阶段和微型计算机阶段。

在ENIAC的研制过程中,美籍匈牙利数学家冯·诺依曼归纳并总结了以下3点。

● 采用二进制。在计算机内部,程序和数据采用二进制代码表示。

● 存储程序控制。程序和数据存放在存储器中,即采用程序存储的概念。计算机执行程序时无须人工干预,它能自动、连续地执行程序,并得到预期的结果。

● 具有5个基本功能部件。计算机具有运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备这5个基本功能部件。

  1   计算机发展历程

人们通常根据计算机所采用电子元器件的不同将计算机的发展过程划分为电子管、晶体管、小规模/中规模集成电路及大规模/超大规模集成电路4个阶段,将各阶段的计算机分别称为第一代至第四代计算机。在发展过程中,计算机的体积越来越小,功能越来越强,价格越来越低,应用越来越广泛。

(1)第一代计算机(1946—1959年)。

● 主要元器件是电子管。

● 运算速度为每秒几千次到几万次,内存容量仅为1000~4000B。

● 主要用于军事和科学研究。

● 体积庞大、造价昂贵、运算速度慢、存储容量小、可靠性差、维护困难。

● 最具代表性的机型为UNIVAC⁃1。

(2)第二代计算机(1959—1964年)。

● 主要元器件是晶体管。

● 运算速度提高到每秒几十万次,内存容量扩大到几十万字节。

● 应用领域已扩展到数据处理和事务处理。

● 体积小、质量轻、耗电量少、运算速度快、可靠性高、工作稳定。

● 最具代表性的机型为IBM⁃7000系列机。

(3)第三代计算机(1964—1972年)。

● 主要元器件是小规模集成电路(SSI)和中规模集成电路(MSI)。

● 主要用于科学计算、数据处理以及过程控制。

● 功耗、价格等进一步降低,体积减小,而运算速度及可靠性提高。

● 最具代表性的机型为IBM⁃360系列机。

(4)第四代计算机(1972年至今)。

● 主要元器件是大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)。

● 运算速度为每秒几百万次至上亿次。

● 应用于社会中的各个领域。

● 体积、质量进一步减小,功耗进一步降低。

● 最具代表性的机型为IBM 4300/3080/3090/9000系列机。

  2   我国计算机技术的发展历程

我国计算机技术研究起步晚、起点低,但随着改革开放的深入和国家对高新技术的扶持、对创新能力的提倡,计算机技术的水平正在逐步地提高。我国计算机技术的发展历程如下。

● 1956年,开始研制计算机。

● 1958年,第一台电子管计算机——103型计算机研制成功。1959年,104型计算机研制成功,这是我国第一台大型通用电子数字计算机。1964年,第二代晶体管计算机研制成功。1973年,中国第一台百万次集成电路电子计算机研制成功。

● 1983年,我国第一台亿次巨型计算机——“银河”诞生。1992年,10亿次巨型计算机——“银河Ⅱ”诞生。1997年,每秒130亿次浮点运算、全系统内存容量为9.15GB的巨型机——“银河Ⅲ”研制成功。

● 1995年,第一套大规模并行机系统——“曙光”研制成功。1998年,“曙光2000⁃I” 诞生,其峰值运算速度为每秒200亿次。2000年,“曙光2000⁃Ⅱ”超级服务器问世,峰值速度达每秒1117亿次,内存高达50GB。

● 1999年,“神威”并行计算机研制成功,其技术指标位居世界第48位。

● 2001年,中国科学院计算所成功研制我国第一款通用CPU——“龙芯”芯片。

● 2004年,“曙光4000A”高性能计算机研制成功。

● 2005年,联想集团并购IBM的个人计算机(Personal Computer,PC)业务,一跃成为全球第三大个人计算机制造商。

● 2008年,我国成功自主研制出百万亿次超级计算机“曙光5000”。

● 2009年,我国首台百万亿次超级计算机“魔方”(产品序列名称为“曙光5000A”)在上海正式对外运行。同年,我国第一台千万亿次超级计算机——“天河一号”亮相,其峰值运算速度达到千万亿次/秒。

● 2013年5月,国防科技大学研制出“天河二号”,其峰值运算速度达亿亿次/秒。

● 2016年6月,由国家并行计算机工程技术研究中心研制的“神威·太湖之光”成为世界上第一台运算速度突破10亿亿次/秒的超级计算机。