【发展历程】
自 1946 年世界上第一台电子数字计算机 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)问世以来,计算机发展已经经历了四代
第一代计算机:电子管时代
自 1946 年到 1957 年,计算机的逻辑元件采用电子管,主存采用延迟线或者磁鼓来存储信息,使用机器语言进行编程,每秒运算几千到几万次
具有容量小、体积大、成本高、运算速度低的特点
第二代计算机:晶体管时代
自 1958 到 1964 年,计算机的逻辑元件采用晶体管,主存采用磁芯存储器来存储信息,软件开始使用 FORTRAN 等高级语言进行编程,同时有了操作系统的雏形,运算速度提高到每秒几万到几十万次
第三代计算机:中小规模集成电路时代
自 1965 到 1971 年,计算机的逻辑元件开始采用中小规模集成电路,半导体存储器开始取代磁芯存储器,高级语言发展迅速,操作系统也进一步发展,出现了分时操作系统
第四代计算机:超大规模集成电路时代
自 1972 年至今,计算机的逻辑元件逐步采用大规模集成电路和超大规模集成电路,并产生了微处理器,并行、流水线、高速缓存、虚拟存储器等概念逐步应用到计算机中
【计算机分类与发展方向】
从数据表示来说,计算机可分为模拟计算机、数字计算机两类:
- 模拟计算机:用一种连续变化的模拟量作为被运算的对象的计算机,其以相似原理、并行计算为基础,计算速度快,但灵活性很差
- 数字计算机:以数字形式的量值在机器内部进行运算和存储的计算机,数的表示常采用二进制,能够高速地进行大量数值计算
依据效率、速度、价格、适应性等因素,数字计算机又可分为专用计算机、通用计算机两类:
- 专用计算机:为了解决某一特定问题而设计制造的计算机,结构简单、速度快、可靠性高
- 通用计算机:通用计算机适用于科学计算、数据处理、过程控制等,与专用计算机相比,其结构复杂、价格昂贵,但其适用性较广
通用计算机又可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机,它们的体积、功耗、性能、数据存储量、指令系统的复杂程度、价格依次递减
此外,按照指令与数据流,计算机可划分为以下四类:
- 单指令流与单数据流系统(SISD):传统的冯诺依曼体系结构
- 单指令流与多数据流系统(SIMD):阵列处理器、向量处理器系统
- 多指令流与单数据流系统(MISD):实际上不存在
- 多指令流与多数据流系统(MIMD):多处理器系统、多计算机系统
目前来说,计算机的发展趋势两极分化,微型计算机向着微型化、网络化、高性能、多用途方向发展,巨型计算机向着巨型化、超高速、智能化、并行处理方向发展
【计算机软件的分类】
软件按其功能分类可以分为系统软件和应用软件
系统软件是一组保证计算机系统高效、正确运行的基础软件,通常作为系统资源提供给用户使用,常见的有操作系统(OS)、数据库管理系统(DBMS)、语言处理程序、分布式软件系统、网络软件系统、标准库程序、服务性程序等
应用软件是指用户为解决某个应用领域中的各类问题而编制的程序,如各种科学计算类程序、工程设计类程序、数据统计与处理程序等
【计算机语言】
计算机语言指用于人与计算机之间通讯的语言,分为以下三类:
- 机器语言:二进制代码语言,需要编程人员记忆每一条指令的二进制编码,是计算机唯一可以直接识别和执行的语言
- 汇编语言:用英文单词或其缩写代替二进制的指令代码,更容易为人们记忆和理解,汇编语言的程序必须经过一个称为汇编程序的系统软件的翻译,将其转换为计算机的机器语言后,才能在计算机的硬件系统上执行
- 高级语言:如 C、C++、Java 等,更多地是为了方便程序设计人员写出解决问题的处理方案和解题过程的程序,通常高级语言需要经过编译程序编译成汇编语言程序,然后经过汇编操作得到机器语言程序,或者直接由高级语言程序翻译成机器语言程序