计算机的发展、分类、特点及应用

计算机的特点、分类及发展趋势计算机的特点：运算速度快由于计算机采⽤了⾼速的电⼦器件和线路并利⽤先进的计算技术使得计算机可以有很⾼的运算速度，运算速度是指计算机每秒能执⾏多少条基本指令，常⽤单位是MIPS ，即每秒执⾏百万条指令。

运算精度⾼由于计算机内部采⽤浮点数表⽰⽅法，⽽且计算机的字长从8位、16位增加到32位甚⾄更长，从⽽使处理的结果具有很⾼的精度。

具有记忆能⼒计算机内部的存储器具有记忆特性，存储器能够存储⼤量的信息。

具有逻辑判断能⼒由于采⽤了⼆进制计算机能够进⾏各种基本的逻辑判断并且根据判断的结果⾃动决定下⼀步该做什么有了这种能⼒计算机才能求解各种复杂的计算任务进⾏各种过程控制和完成各类数据处理任务。

存储程序由于计算机可以存储程序，从⽽使得计算机可以在程序的控制下⾃动地完成各种操作，⽽⽆须⼈⼯⼲预。

计算机的分类：1：按处理对象分类按照计算机处理的对象及其数据的表⽰形式可分为数字计算机、模拟计算机、数字模拟混合计算机。

（1）：数字计算机：该类计算机输⼊、处理、输出和存储的数据都是数字量，这些数据在时间上是离散的；（2）：模拟计算机：该类计算机输⼊、处理、输出和存储的数据是模拟量（如电压、电流等），这些数据在时间上是连续的；（3）：数字模拟混合计算机：该类计算机将数字技术和模拟技术相结合，兼有数字计算机和模拟计算机的功能。

2：按⽤途分类按照计算机的⽤途及其使⽤的范围可分为通⽤计算机和专⽤计算机。

（1）：通⽤计算机该类计算机具有⼴泛的⽤途和使⽤范围，可⽤于科学计算、数据处理、过程控制等。

（2）：专⽤计算机该类计算机适⽤于某⼀特殊的应⽤领域（如智能仪表，军事装备的⾃动控制等）。

3：按规模分类按照计算机的规模可分为巨型计算机、⼤/中型计算机、⼩型计算机、微型计算机、⼯作站、服务器、以及⼿持式移动终端、智能⼿机、⽹络计算机等类型。

（1）巨型计算机该类计算机主要应⽤于复杂的科学计算及军事等专门领域。

（2）⼤/中型计算机该类计算机也具有较⾼的运算速度，有较⼤的存储容量及较好的通⽤性，但价格较贵，通常被⽤来作为银⾏，铁路等⼤型应⽤系统中的计算机⽹络的主机来使⽤（3）⼩型计算机该类计算机的运算速度和存储容量略低于⼤/中型计算机，与终端和各种外部设备连接⽐较容易，适合于作为联机系统的主机，或者⼯业⽣产过程的⾃动控制。

计算机的发展历史及趋势计算机是人类历史上最为重要的发明之一，其发展历程经历了数百年的演化和数十年的飞速发展。

从原始的计算装置，到现代的超级计算机和人工智能系统，计算机的发展历程展现出了人类智慧不断追求科技进步的历史过程。

本文将从计算机的发展历史、计算机技术的分类、计算机应用的领域以及未来的发展趋势等几个方面对计算机的发展历程进行全面地探究和介绍。

一、计算机发展历史计算机可以被追溯到几百年前，其历史可以分为四个时期：力学计算机时代、电子管计算机时代、晶体管计算机时代和集成电路计算机时代。

1.力学计算机时代早在古代，人们就已经使用石骨牌、珠算、算盘等简单的计算工具进行计算。

但第一台“计算机”可以追溯到17世纪的莱布尼兹发明的莱布尼兹轮，它可以用来进行乘法和除法，这是一种纯机械计算器。

此后，Babbage（巴贝奇）发明了差分机和解析机，并提出了“编制程序”的概念，是计算机史上第一次提出这样的思想，成为计算机技术发展的一个重要里程碑。

但由于当时机械水平和工艺技术的限制，这些巨型机器都没有被完全制造出来。

2.电子管计算机时代在20世纪40年代，美国的艾克特和莫奈利发明了第一台可以工作的电子管计算机ENIAC，作为人类历史上第一台电子计算机，它的体积巨大、功耗高、运算速度慢只能执行简单的运算，但开创了数学、物理、经济管理、自然科学等领域进行高效计算的新局面，人们的计算方式开始从力学计算转向电子计算。

3.晶体管计算机时代1950年代中期，晶体管被用于计算机设计中，它取代了电子管，处理速度、准确度和可靠性得到了极大的提高，计算机的大小和功耗也大大减小，这时传统的二进制逻辑设计和冯诺依曼结构成为了计算机的标准配置，并应用到高性能计算机、特种计算机等各种不同方向的计算设备中。

4.集成电路计算机时代在集成电路技术的推动下，1960年代开始研制出集成电路计算机，成为现代计算机发展的基础，最初的集成电路微处理器是由英特尔公司制造，其可以用于计算、控制和存储计算机程序，此后，计算机出现了各种新的设备和软件，如计算机网络、分布式计算、微型计算机等等。

一、计算机发展史从远古时代的原始计算工具到如今的电子计算机，计算机在人类社会中扮演着越来越重要的角色。

计算机的发展历经数千年，可以说是人类智慧的结晶。

在计算机发展史上，可以分为几个重要的阶段：1. 原始计算工具时代在古代，人们使用原始的计算工具，比如算盘、简单的符木等，来进行数字计算。

这些原始计算工具虽然简单，但却为日后的计算机奠定了基础。

2. 机械计算机时代19世纪末至20世纪初，出现了一些机械计算工具，比如差分机和分析机。

这些机械计算工具的出现，标志着计算机的概念开始逐渐被人们所认识。

3. 电子管计算机时代二战后，电子管计算机开始出现。

这些巨大的机器利用电子管进行计算，速度比机械计算工具快得多，但体积却很大，功耗也很高。

4. 晶体管计算机时代20世纪50年代末，晶体管逐渐取代了电子管，晶体管计算机因其更小巧、更省电，逐渐成为主流。

5. 集成电路计算机时代20世纪60年代，集成电路的问世标志着计算机技术有了飞速的发展，计算机因其小型化、低成本化而得到了广泛的应用。

6. 个人计算机时代20世纪70年代至80年代，个人计算机开始进入市场，计算机不再是大型机，而是普通家庭也可以拥有的电子设备。

7. 互联网时代20世纪90年代末至21世纪初，互联网的普及使得计算机技术得到了更加广泛的应用，计算机技术在各行各业都起着重要的作用。

8. 人工智能时代当下，人工智能技术的兴起，为计算机技术带来了崭新的发展机遇，计算机不再是简单的执行指令，而是能够模拟人类智慧进行各种复杂的计算和判断。

二、计算机的特点1. 高速度计算机的速度是其最重要的特点之一，计算机可以在短时间内完成大量复杂的计算任务，远远超出人类的计算能力。

2. 高精度计算机具有非常高的精度，可以进行大量的精确计算，几乎可以做到没有误差。

3. 存储能力强计算机可以存储大量的数据，且数据的保存和检索速度非常快，这也是其他计算工具无法比拟的。

4. 自动化计算机可以根据程序自动执行各种复杂的计算任务，无需人工干预，大大提高了工作效率。

考点计算机基础知识计算机的起源+历史+发展起源：1946年美国宾夕法尼亚大学（第一台电子计算机ENIAC埃尼阿克）缩写（电子数字积分计算机 Electronic Numerical Integrator and Calculator) 制造ENIAC的电子元件是电子管和继电器第一台计算机不具备现代计算机的主要原理特征：存储程序和程序控制冯·诺依曼首次提出计算机存储程序的概念（存储程序和程序控制）计算机的硬件组成：存储器、计算器、控制器、输入设备和输出设备。

计算机的内部应采用二进制来表示指令和数据；计算机发展的时代第一代计算机(1946~1958年)电子管时代：基本电子元件为电子管主存元件：磁鼓；外存：磁带特点：体积大、耗电多，价格贵，运行速度和可靠性都不高。

第二代计算机(1959~1964年)晶体管时代：基本电子元件为晶体管。

主存：磁芯；外存元件：磁带或磁盘特点：耗电只有电子管的十分之一，体积比电子管小，机械强度也较高。

除科学计算以外，已开始使用计算机进行数据处理和过程控制。

第三代计算机(1965~1970年)集成电路(IC) 时代：基本电子元件为集成电路。

主存：半导体；外存元件：磁盘特点：体积和耗电量进一步减小，可靠性、运算速度进一步提高；计算机在科学计算、数据处理和过程控制方面得到更加广泛的应用。

第四代计算机(1971年以后)大规模集成电路(LSI) 时代：基本电子元件为大规模集成电路。

主存：半导体；外存元件：软、硬磁盘、光盘特点：把计算机的运算器、控制器等核心部件制作在一块集成电路上。

使计算机朝巨型化和微型化的发展成为可能，同时为计算机网络化创造了条件。

计算机的特点应用和分类计算机的特点1) 高速、精确的运算能力2) 准确的逻辑判断能力3) 强大的存储能力4) 自动功能5) 网络与通信功能高速性:运算速度快精确性:计算精度高存储性:存储容量大通用性:通用性强自动性:工作自动化计算机的应用1) 科学计算主要是使用计算机进行数学方法的实现和应用。

第一节计算机概念、发展历史、分类、应用领域和基本原理计算机的概念◇计算机(computer)是一种能自动、高速进行大量算术运算和逻辑运算的电子设备。

◇速度快、精度高、存储容量大、通用性强、具有逻辑判断和自动控制能力。

计算机的发展简史◇第一台计算机：ENIAC，美国，1946年。

它是为了解决新武器研发中有关弹道问题的许多复杂计算而研制的（由需求引发）。

它采用电子管作为计算机的基本元件，由18000多个电子管，1500多个继电器，10000多只电容器和7000多只电阻构成，占地170m2，重量30吨，每小时耗电30万千瓦,是一个庞然大物，每秒能进行5000次加法运算。

由于它使用电子器件来代替机械齿轮或电动机械进行运算，并且能在运算过程中不断进行判断，作出选择，过去需要100多名工程师花费1年才能解决的计算问题，它只需要2个小时就能给出答案。

◇根据计算机的主要组成电子元器件，划分出计算机发展的四个时代。

电子管阶段；晶体管阶段；集成电路阶段；大规模、超大规模集成电路阶段（现在）第一代(1946年～1958年)电子管计算机，计算机使用的主要逻辑元件是电子管。

计算机使用的主要逻辑元件是电子管，也称电子管时代。

主存储器采用磁鼓磁芯，外存储器使用磁带。

软件方面，用机器语言和汇编语言编写程序。

这个时期计算机的特点是，体积庞大、运算速度低(一般每秒几千次到几万次)、成本高、可靠性差、内存容量小。

第二代(1959年～1964年)晶体管计算机，计算机使用的主要逻辑元件是晶体管。

主存储器采用磁芯，外存储器使用磁带和磁盘。

软件方面开始使用管理程序，后期使用操作系统并出现了高级程序设计语言。

这个时期计算机的应用扩展到数据处理、自动控制等方面。

计算机的运行速度已提高到每秒几十万次，体积已大大减小，可靠性和内存容量也有较大的提高。

第三代(1965年～1970年)集成电路计算机，这个时期的计算机用中小规模集成电路代替了分立元件，用半导体存储器代替了磁芯存储器，外存储器使用磁盘。

第1章计算机基础知识计算机发展史、分类和应用领域数值、字符、汉字和图像编码计算机组成和原理计算机安全基础知识1.1 计算机概述计算机技术的迅猛发展，促使人类走向丰富多彩的信息社会。

信息时代的生产方式和生活方式具有数字化、集成化、智能化、移动化、个性化等特点。

1.1.1 计算机的发展世界上第一台电子数字式计算机ENIAC于1946年2月15日诞生在美国宾夕法尼亚大学。

它奠定了电子计算机的发展基础，开辟了一个计算机科学技术的新纪元，标志着人类第三次产业革命的开始。

ENIAC诞生后短短的几十年间，计算机的发展突飞猛进。

主要电子器件相继使用了真空电子管，晶体管，中、小规模集成电路和大规模、超大规模集成电路，引起计算机的几次更新换代。

每一次更新换代都使计算机的体积和耗电量大大减小，功能大大增强，应用领域进一步拓宽。

特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现，使得计算机迅速普及，进入了办公室和家庭，在办公自动化和多媒体应用方面发挥了很大的作用。

目前，计算机的应用已扩展到社会的各个领域。

在推动计算机发展的众多因素中，电子元器件的发展起着决定性的作用，计算机系统结构和计算机软件技术的发展也起了重大的作用。

从生产计算机的主要技术来看，计算机的发计算机文化基础·2·展过程可以划分为四个阶段，如表1-1所示。

表1-1 计算机发展历程随着计算机应用的广泛深入，又向计算机技术本身提出了更高的要求。

当前，计算机的发展表现为4种趋向：巨型化、微型化、网络化和智能化。

1.1.2 计算机的分类按照1989年由IEEE科学巨型机委员会提出的运算速度分类法，计算机可分为巨型机、大型机、小型机、工作站、微型计算机和网络计算机。

1．巨型机巨型机又称超级计算机，是所有计算机类型中价格最贵、功能最强的一类计算机，其浮点运算速度已达每秒万亿次。

用于国防尖端技术、空间技术、大范围长期性天气预报、石油勘探等方面。

这类计算机在技术上朝两个方向发展：一是开发高性能器件，特别是缩短时钟周期，提高单机性能；二是采用多处理器结构，构成超并行计算机，通常由100台以上的处理器组成超并行巨型计算机系统，它们同时解算一个课题，来达到高速运算的目的。

知识模块：计算机基础知识考点一：计算机的发展及应用一、计算机的发展世界上第一台计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，称为电子数字积分计算机）1946 年2 月诞生于美国。

从元器件来说，计算机发展大致经历了四代的变化：第一代为1946-1957 年，电子管计算机：数据处理；第二代为1958-1964 年，晶体管计算机：工业控制；第三代为1965-1971 年，中小规模集成电路：小型计算机；第四代为1972 迄今，大规模和超大规模集成电路：微型计算机；1971 年Intel 公司开发出Intel 4004（第一块CPU）微处理器，标志进入了微型机阶段。

二、我国计算机的发展1958 年我国研制成功第一台计算机103 机；1983 年国防科技大学研制成功的银河－I 号亿次运算巨型计算机是我国自行研制的第 1 台亿次运算计算机系统；2009 年曙光5000A，峰值计算速度超过200 万亿次（我国首台百万亿次超级计算机）；2009 年11 月“天河一号”的峰值速度达到每秒1206.19 万亿次，是中国首台每秒运算速度超过千万亿次的超级计算机。

2010 年“天河一号”升级后的“天河一号A”的峰值速度达到每秒2570 万亿次，速度超过当时的最快的超级计算机—美国的“美洲豹”（每秒1750 万亿次），成为当时世界上运算速度最快的计算机。

三、计算机的分类及特点1.计算机的分类1) 按用途分：通用计算机和专用计算机。

2) 按规模及性能分：巨型计算机、大/中型计算机、小型计算机、微型计算机、工作站和服务器。

3) 按计算机的原理分类：模拟式电子计算机、数字电子计算机和数字模拟混合式电子计算机2.计算机的特点自动控制能力；处理速度快、精度高；“记忆”能力强；能进行逻辑判断；很高的计算精读；支持人机交互；通用性强。

计算机的体系结构仍在继续发展，其发展趋势是智能化、网络化、巨型化、微型化。

计算机基础知识一、计算机的概念计算机是一种自动、快速进行大量算术运算和逻辑运算的现代化电子设备。

二、计算机的发展的四个阶段1. 第一代：电子管阶段（1946-1955）世界上第一台计算机：ENIAC 需要手动连接相关线路才能运行计算；相关知识点：由美籍匈牙利数学家冯.诺依曼提出，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在计算机的存储器中，以程序控制计算机，使计算机能自动、连续地工作。

即计算机只能处理二进制数据，日常生活中的汉字、英文字母及数字必须转化为相应的二进制数后，计算机才能处理，即数字化。

特点：体积大，运算速度慢，成本高，可靠性差，内存容量小等，主要用于军事和科学研究工作代表机型：UNIVAC—I（通用计算机）2. 第二代：晶体管阶段（1955-1964）代表机型：IBM—7000，采用操作系统进行管理，采用高级程序设计语言进行编程如：basic、fortran和cobol使编写程序变得更为方便。

特点：体积小、成本低、功能强、可靠性高3. 第三代：中小规模集成电路阶段（1964-1971）代表机型：IBM—360 特点：功能比第二代有进一步提高，使计算机和通信技术密切结合起来，广泛应用到各领域，如：科学计算、数据处理、事务管理、工业控制等，完善操作系统，高级语言种类增多，提出程序结构化、模块化的程序设计思想，如：pascal语言4. 第四代：规模、超大规模集成电路阶段（1971-现在）代表机型：IBM 4300、3080、3090、9000以上划分：主要是根据计算机所采用的物理元器件我国计算机研究：1958年研究第一台电子计算机；64年第二代晶体管计算机；71年批三代集成电路计算机；77年第一台微机（DJS050）；83年：深腾1800、2002年：银河计算机、2003年：曙光4000A、2010年：天河一号三、计算机的特点、应用和分类特点：1、高速、精确的运算能力目前世界排名第一是的IBM公司的“红杉”计算机，我国的天河一号排名第五2、准确的逻辑判断能力3、强大的存储能力4、自动功能5、网络与通信功能应用：1、科学计算机（数值计算）：最初发明计算机的目的就是为了解决繁琐的数学计算，如：人造卫星的轨道测算、人类基因序列分析、天气预报、地震分析、导弹拦截等2、数据/信息处理（非数值计算或信息处理）：主要处理文字、图像、声音等应用，是计算机应用最多的一个领域。