1.1.1 计算机的发展历程
对现代电子计算机的发展起到重要作用的人物有两位。
艾伦·图灵（Alan Turing，1912—1954）是英国数学家、逻辑学家，被称为“计算机科学之父”。他曾在第二次世界大战中帮助英国破解了德军的密码系统，并提出了“图灵机”的设计理念，为计算机的逻辑工作方式的确立打下了良好的基础。
冯·诺依曼（John von Neumann，又译作冯·诺伊曼，1903—1957）于1943年提出了“存储程序通用计算机方案”，即电子计算机有输入设备、存储器、运算器、控制器、输出设备5个组成部分，该结构一直沿用至今。冯·诺依曼于1944年参加了电子数字积分计算机（Electronic Numerical Integrator and Computer，ENIAC）的研究工作。其因突出的贡献被授予“现代计算机之父”称号。
1946年，美国宾夕法尼亚大学研制出世界上第一台电子计算机——ENIAC。ENIAC 耗资约48万美元，重约30t，占地约170m2，使用近18000个电子管、1500多个继电器、70000多个电阻和10000多个电容，功率为150kW。ENIAC 每秒可完成5000次加减法运算，500多次乘法运算。用ENIAC计算时，要根据题目的计算步骤预先编写一条条指令，再按照指令连接外部线路，启动后它就自动运行并输出结果。但若要计算另外一个题目，就要重复进行上述动作，所以只有少数专家才能使用它。过去借助机械用7h~20h才能完成的一条弹道的计算工作，ENIAC可在30s完成。ENIAC的问世具有划时代的意义，它的诞生宣布了“电子计算机时代”的到来。
冯·诺依曼在1946年提出了更完善的计算机设计报告《电子计算机逻辑设计初探》，并与莫尔小组合作研制存储程序式计算机，即离散变量自动电子计算机（Electronic Discrete Variable Automatic Computer, EDVAC）。
研究者在EDVAC的研制过程中总结出如下两点。
● 计算机的程序和程序运行所需要的数据以二进制形式存放。
● 计算机采用程序存储方式，控制计算机能自动、连续地执行程序。
EDVAC成功解决了程序的内部存储和自动执行问题，极大地提高了运行速度，这是第一台可使用二进制数并能存储程序的计算机。
由于人们不断将新的科学技术成果应用在计算机上，同时科学技术的发展也对计算机提出了更高的要求，短短几十年，计算机得到了突飞猛进的发展。具体表现是，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。
通常，人们按计算机所采用的电子元器件将其划分为4代，如表1-1所示。
表1-1
1．第一代计算机
第一代计算机的主要电子元器件是电子管，因此第一代计算机被称为电子管计算机。这时的计算机软件还处于初始发展阶段，人们使用机器语言与符号语言编写程序，其应用领域主要是军事和科学研究。第一代计算机体积庞大、运算速度慢（一般为每秒几千次至几万次）、造价高、可靠性较差、内存容量小。UNIVAC是第一代计算机的代表，它标志着计算机从实验室进入市场，从军事和科学研究应用领域扩大到数据处理领域。
2．第二代计算机
第二代计算机的主要电子元器件是晶体管，因此第二代计算机被称为晶体管计算机。与第一代计算机相比，第二代计算机具有体积小、成本低、功能强、可靠性高等优点，其软件开始使用高级语言编写，出现了监控程序，并发展成后来的操作系统。高级语言（BASIC、FORTRAN 和COBOL）使程序的编写更方便，并实现了程序兼容，计算机的工作效率大大提高，计算机在数据处理和事务处理等领域得到更广泛的应用。IBM 7000是第二代计算机的代表。
3．第三代计算机
第三代计算机的主要电子元器件是中小规模集成电路。与第二代计算机相比，第三代计算机的体积和功率进一步减小，运算速度、逻辑运算能力、存储容量和可靠性进一步优化。软件方面，操作系统进一步完善，高级语言种类有所增加，结构化、模块化的程序设计思想也被提了出来。这一时期出现了结构化程序设计语言Pascal，出现了并行处理、多处理机、虚拟存储系统和面向用户的应用软件。计算机被广泛应用到科学计算、数据处理、事务管理、工业控制等领域。这一时期的计算机同时向标准化、多样化、通用化、机种系列化方向发展。IBM 360计算机是最早采用集成电路的通用计算机，也是影响最大的第三代计算机。
4．第四代计算机
第四代计算机的主要电子元器件是大规模集成电路和超大规模集成电路，计算机的体积和功率进一步减小，计算速度基本上每18个月就翻一番，即符合摩尔定律。计算机操作系统向虚拟操作系统方向发展，人们开发了丰富的应用软件产品，扩展了计算机的应用领域。IBM 4300系列、3080系列、3090系列和9000系列都是第四代计算机的代表。