计算机的发展与未来

计算机的发展及未来

一.计算机的发展历程

1906年美国人Lee De Forest发明了电子管，随之而来的电子技术的飞速发展，终于使得计算机在1946年由机械式发展到电子时代。

电子计算机的发展至今经历了五个时代：

第一代（1946－1954）称为“电子管计算机”,代表作ENIAC, 重30吨，占地150平米，它的诞生标志着人类从此进入电子计算机时代。但此代计算机的运算步骤通过切换开关和改变配线来控制，运算速度低，寿命短，且计算人员要承担沉重的体力劳动。

第二代电子计算机（1960－1964）属于晶体管计算机，它采用晶体管逻辑元件及快速磁心存储器，大大缩小了体积，且实现计算能力的飞跃。最重要的是使以后的计算机的发展走

上了“程序储存方式”这一光辉道路。

第三代电子计算机（1964－1974）是采用中、小规模集成电路制造的电子计算机。其机种多样化、系列化，外部设备品种繁多，并开始与通信设备相结合而发展为由多机组成的计算机网。运算速度可达每秒几百万次，甚至几千万次、上亿次。典型代表有IBM S/360、CRAY-1等。

第四代电子计算由大规模和超大规模集成电路组装而成。例如美国ILLIAC-IV计算机，是第一台全面使用大规模集成电路作为逻辑元件和存储器的计算机，它标志着计算机的发展已到了第四代。1975年，美国阿姆尔公司研制成470V/6型计算机，随后日本富士通公司生产出M-190机，是比较有代表性的第四代计算机。英国曼彻斯特大学1968年开始研制第四代机。1974年研制成功ICL2900计算机，1976年研制成功DAP系列机。1973年，德国西门子公司、法国国际信息公司与荷兰飞利浦公司联合成立了统一数据公司，共同研制出Unidata7710系列机。

其中第四代计算机的重要分支微型计算机大致经历了五个阶段：

第一阶段是1971～1973年，微处理器有4004、4040、8008。1971年Intel公司研制出MCS4微型计算机（CPU为4040，四位机）。后来又推出以8008为核心的MCS-8型。

第二阶段是1973～1977年，微型计算机的发展和改进阶段。微处理器有8080、8085、M6800、Z80。初期产品有Intel公司的MCS一80型（CPU为8080，八位机）。后期有TRS-80型（CPU为Z80）和APPLE-II型（CPU为6502），在八十年代初期曾一度风靡世界。

第三阶段是1978～1983年，十六位微型计算机的发展阶段，微处理器有8086、8088、80186、80286、M68000、Z8000。微型计算机代表产品是IBM-PC（CPU为8086）。本阶段的顶峰产品是APPLE公司的Macintosh(1984年)和IBM公司的PC/AT286(1986年)微型计算机。

第四阶段便是从1983年开始为32位微型计算机的发展阶段。微处理器相继推出

80386、80486。386、486微型计算机是初期产品。2000年11月，“奔腾”微处理器发布，起

步频率为1.5GHz,随后又推出了1.4-3.2GHz的六十四位P4处理器。

第五阶段自2006开始至今，多核处理技术得到迅速发展，成为一种广泛普及的计算模式。

第五代计算机（1991－今）是把信息采集、存储、处理、通信同人工智能结合在一起的

智能计算机系统。它能进行数值计算或处理一般的信息，主要能面向知识处理，具有形式化推理、联想、学习和解释的能力，能够帮助人们进行判断、决策、开拓未知领域和获得新的知识.人-机之间可以直接通过自然语言（声音、文字）或图形图象交换信息。

二.计算机的未来发展方向

生物计算机

生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质相互作用过程，计算机的转换开关由酶来充当，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。

1立方米的DNA溶液可存储1万亿亿的二进制数据，DNA计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一，由于生物芯片的原材料是蛋白质分子，所以生物计算机既有自我修复的功能又可直接与生物活体相联，预计10-20年后DNA计算机将进入实用阶段。

纳米计算机

目前计算机使用的硅芯片已经到达其物理极限，体积无法太小，通电和断电的频率无法再提高，耗电量也无法再减少，科学家认为，解决这个问题的途径是研制纳米晶体管，并用这种纳米晶体管来制作纳米计算机，估计纳米计算机的运算速度将是现在的硅，芯片计算机的1.5 万倍，而且耗费的能量也要减少很多，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。目前纳米计算机已取得重大进展。

高性能计算

高性能计算主要研究并行算法、并行软件技术及系统体系结构，并致力于研制高性能计算机。主要以计算速度（尤其是浮点运算速度）作为衡量标准。

普适计算

普适计算又称普存计算，强调将计算和环境融为一体，而让计算本身从人们视线中消失，使人们的注意力回归到要完成的任务本身。它是一种无处不在的计算模式，研究范围涵盖传感器、人－机交互、中间件、移动计算、嵌入式技术和网络技术等领域。

云计算

云计算是分布式计算、并行计算和网络计算的发展，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。其核心思想是将大量网络资源统一管理，向用户按需服务。

人工智能

人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用的一门新的技术科学，是计算科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似方式做出反应的智能机器。

物联网

即“物物相连的互联网”，它通过感知层、网络层、应用层三层体系实现对物体智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，已广泛应用于物流、零售、安保等领域。

参考资料：电子工业出版社《大学计算机基础》第二版

百度文库《计算机的发展史及未来展望》

百度文库《计算机详细发展历程》