事業(yè)單位公共基礎知識：計算機發(fā)展歷程

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提到計算機，想必大家都不陌生。然而關于它的細節(jié)內(nèi)容，大家又有多少了解呢。今天咱們就從計算機發(fā)展歷程這一角度切入，從頭開始了解有關計算機的細節(jié)內(nèi)容吧。

一、計算機簡介

計算機俗稱電腦，是現(xiàn)代一種用于高速計算的電子計算機器，可以進行數(shù)值計算，又可以進行邏輯計算，還具有存儲記憶功能。是能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設備。

由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)所組成，沒有安裝任何軟件的計算機稱為裸機�？煞譃槌�級計算機、工業(yè)控制計算機、網(wǎng)絡計算機、個人計算機、嵌入式計算機五類，較先進的計算機有生物計算機、光子計算機、量子計算機等。

二、計算機發(fā)展歷程

(一)計算機的誕生

第一臺電子計算機ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)誕生于1946年的美國賓夕法尼亞大學。ENIAC用了18000電子管、1500繼電器、重30噸、占地170m3、耗電140kw、每秒計算5000次加法。馮•諾依曼首次提出存儲程序的概念，將數(shù)據(jù)和程序一起放在存儲器中，使得編程更加方便。幾十年來，雖然對馮•諾依曼機進行了很多改革，但結構變化不大，仍然稱為馮•諾依曼機。

ENIAC(十進制)，第一臺電子計算機;EDVAC，第一臺按存儲程序控制設計的計算機;EDSAC，第一臺實現(xiàn)存儲程序控制的計算機。

(二)計算機的發(fā)展

1.第一代：電子管計算機(1946-1957)是采用電子管結構，不在是傳統(tǒng)的人工書寫，而是采用符號語言(即二進制)。這是一次偉大的飛躍，奠定了現(xiàn)代電子計算機技術基礎。(PS:人類史上公認的第一臺計算機1946年美國摩爾小組研發(fā)的ENIAC就是電子管計算機)。因此這一時代的計算機主要用于科學計算。

2.第二代：晶體管計算機(1957-1964)20世紀50年代中期。由于電子管元件在運行時產(chǎn)生的熱量太多，可靠性較差，運算速度不快，價格昂貴，體積龐大，這些都使計算機發(fā)展受到限制。于是，晶體管開始被用來作計算機的元件。晶體管不僅能實現(xiàn)電子管的功能，又具有尺寸小、重量輕、壽命長、效率高、發(fā)熱少、功耗低等優(yōu)點。

3.第三代：中小規(guī)模集成電路計算機(1964-1971)20世紀60年代中期，半導體技術日趨成熟，因其具備體型小、能耗小、安全可靠性高、成本低等特點，逐步取代了晶體管成為了推動集成電路計算機的中堅力量。

4.第四代：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機(1971-2016)這一時期的計算機已經(jīng)是很成熟了。其體積進一步縮小，性能進一步提高，出現(xiàn)了精簡指令集計算機——微型計算機。其在社會上的應用范圍進一步擴大，幾乎所有領域都能看到計算機的"身影"。

5.第五代：指具有人工智能的新一代計算機，它具有推理、聯(lián)想、判斷、決策、學習等功能。目前主要在研發(fā)階段。

(計算機的發(fā)展歷程表)

(三)計算機在中國的發(fā)展

1.1958年，成功研制國內(nèi)第一臺計算機103機。

2.1983年，國防科大研制成功我國首臺億次運算巨型機銀河-I號。

3.2009年6月，研制成功我國首臺百萬億次超級計算機曙光5000A“魔方”，峰值運算速度超過每秒200萬億次。

4.2009年11月，研制成功我國首臺運算速度超千萬億次的超級計算機“天河一號”，峰值達每秒1206.19萬億次。

5.2010年，升級為“天河一號A”峰值運算速度達每秒2570萬億次，超過美國“美洲豹”的1570萬億次，成為當時世界運算速度最快的計算機。

6.2017年，中國超級計算機“神威·太湖之光”位于榜首，其浮點運算速度峰值可達每秒12.5億億次(125PFlops)，持續(xù)運算速度為每秒9.3億億次(93.9PFlops)。

三、計算機的發(fā)展趨勢

(一)巨型化

為了適應尖端科學技術的需要，發(fā)展高速度、大存儲容量和功能強大的巨型計算機。

(二)微型化

隨著計算機的應用領域不斷擴大，人們需要能夠應用于各種領域、各種場合的體積更小，重量更輕，價格更低的計算機。

(三)網(wǎng)絡化

計算機能夠更快地接入網(wǎng)絡，組成更廣泛的網(wǎng)絡，以實現(xiàn)資源共享和信息交換。

(四)智能化

計算機人工智能化是未來發(fā)展的必然趨勢�，F(xiàn)代計算機可以具備類似人類的思維能力，如推理、判斷和感覺等。

(五)多媒體化

多媒體化是指要求計算機可以處理的媒體信息越來越多了。

例題練習

【題型】單選題

1.1946年5月2日，美國軍方研制出世界上第一臺計算機——埃尼阿克(ENIAC)的主要元器件是：

A.電子管

B.晶體管

C.集成電路

D.超大規(guī)模集成電路

【答案】A

【解析】第一步，本題考查計算機網(wǎng)絡知識。

第二步，世界上第一臺通用計算機“ENIAC”于1946年2月14日在美國賓夕法尼亞大學誕生。發(fā)明人是美國人莫克利和艾克特。ENIAC以電子管作為元器件，所以又被稱為電子管計算機，是計算機的第一代。電子管計算機由于使用的電子管體積很大，耗電量大，易發(fā)熱，因而工作的時間不能太長。

因此，選擇A選項。

【拓展】①電子管，是一種最早期的電信號放大器件。被封閉在玻璃容器(一般為玻璃管)中的陰極電子發(fā)射部分、控制柵極、加速柵極、陽極(屏極)引線被焊在管基上。利用電場對真空中的控制柵極注入電子調(diào)制信號，并在陽極獲得對信號放大或反饋振蕩后的不同參數(shù)信號數(shù)據(jù)。

②晶體管是一種固體半導體器件，具有檢波、整流、放大、開關、穩(wěn)壓、信號調(diào)制等多種功能。晶體管作為一種可變電流開關，能夠基于輸入電壓控制輸出電流。與普通機械開關不同，晶體管利用電訊號來控制自身的開合，而且開關速度可以非�？�，實驗室中的切換速度可達100GHz以上。晶體管有三個極;雙極性晶體管的三個極，分別由N型跟P型組成發(fā)射極、基極和集電極;場效應晶體管的三個極，分別是源極、柵極和漏極。

③集成電路是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結構;其中所有元件在結構上已組成一個整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。集成電路發(fā)明者為杰克·基爾比(基于鍺(Ge)的集成電路)和羅伯特·諾伊思(基于硅(Si)的集成電路)。當今半導體工業(yè)大多數(shù)應用的是基于硅的集成電路。

④超大規(guī)模集成電路是一種將大量晶體管組合到單一芯片的集成電路，其集成度大于大規(guī)模集成電路。集成的晶體管數(shù)在不同的標準中有所不同。從1970年代開始，隨著復雜的半導體以及通信技術的發(fā)展，集成電路的研究、發(fā)展也逐步展開。計算機里的控制核心微處理器就是超大規(guī)模集成電路的最典型實例，超大規(guī)模集成電路設計(VLSI·design)，尤其是數(shù)字集成電路，通常采用電子設計自動化的方式進行，已經(jīng)成為計算機工程的重要分支之一。

2.( )由國家并行計算機工程技術研究中心研制，全部采用中國國產(chǎn)處理器構建，是世界上首臺峰值計算速度超過十京次的超級計算機，其峰值計算速度達每秒12.54億億次。

A.“神威·太湖之光”

B.“天河二號”

C.“曙光TC6000”

D.“深騰X8800”

【答案】A

【解析】第一步，本題考查計算機網(wǎng)絡知識。

第二步，“神威·太湖之光”超級計算機是由國家并行計算機工程技術研究中心研制、安裝在國家超級計算無錫中心的超級計算機。其安裝了40960個中國自主研發(fā)的“神威26010”眾核處理器，該眾核處理器采用64位自主神威指令系統(tǒng)，峰值性能為12.5億億次/秒，持續(xù)性能為9.3億億次/秒。2020年11月，在第56期全球超算TOP500榜單中，神威太湖之光位列第四。

因此，選擇A選項。

【拓展】B項：“天河二號”是由國防科學技術大學研制的超級計算機系統(tǒng)，曾以峰值計算速度每秒5.49億億次、持續(xù)計算速度每秒3.39億億次雙精度浮點運算的優(yōu)異性能成為2013年全球最快超級計算機。2020年11月，在第56期全球超算TOP500榜單中，天河-2A位列第6。B項與題意不符，排除。

C項：“曙光TC6000”超級計算機采用曙光“星云”系統(tǒng)，該系統(tǒng)以其實測每秒達1271萬億次的Linpack峰值速度，成為亞洲和中國首臺、世界第三臺實測性能超千萬億次的超級計算機。C項與題意不符，排除。

D項：“深騰X8800”是聯(lián)想推出的一款超級計算機，性能達到1127TFLOPS。2018年10月19日，聯(lián)想深騰8800入選中國HPCTOP100榜單的第一百名。D項與題意不符，排除。

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