1、什麼是電腦。
電腦的學名叫計算機(computer),由美籍-匈利亞人約翰·馮·諾伊曼發明,是現代一種用於高速計算的電子計算機器,可以進行數值計算,又可以進行邏輯計算,還具有儲存記憶功能。是能夠按照程式執行,自動、高速處理海量資料的現代化智慧型電子裝置。涉及到社會的各個領域對人類的生活產生及其重要的影響,是20世紀最先進的科學發明之一。
2、電腦的發展過程。
第一代電子計算機(1946~1958):
阿塔納索夫-貝瑞計算機(atanasoff–berry computer,通常簡稱abc計算機)在2023年設計,不可程式設計,僅僅設計用於求解線性方程組,並在2023年成功進行了測試。然而,這台計算機用紙卡片讀寫器實現的中間結果儲存機制是不可靠的。而且,在發明者約翰·文森特·阿塔納索夫因為二戰任務而離開愛荷華州立大學之後,這台計算機的工作就沒有繼續進行下去[2]。abc計算機開創了現代計算機的重要元素,包括二進位制算術和電子開關[3]。但是因為缺乏通用性、可變性與儲存程式的機制,將其與現代計算機區分開來。這台計算機在2023年被認定為ieee里程碑之一。
阿塔納索夫和克利福德·貝瑞的計算機工作直到2023年才被發現和廣為人知,並且陷入了誰才是第一台計算機的衝突中。那時候,eniac普遍被認為是第一台現代意義上的計算機,但是在2023年,美國聯邦地方法院登出了eniac的專利,並得出結論:eniac的發明者從阿塔納索夫那裡繼承了電子數字計算機的主要構件思想。因此,abc被認定為世界上第一台計算機。
特點:操作指令是為特定任務而編制的,每種機器有各自不同的機器語言,功能受到限制,速度也慢。另乙個明顯特徵是使用真空電子管和磁鼓儲存資料。
第二代電晶體計算機(1956-1963):
2023年,美國的ibm公司製成了第一台全部使用電晶體的計算機rca501型。由於第二代計算機採用電晶體邏輯元件,及快速磁芯儲存器,計算速度從每秒幾千次提高到幾十萬次,主儲存器的存貯量,從幾千提高到10萬以上。2023年,ibm公司又生產出全部電晶體化的電子計算機ibm7090。1958~1964,,電晶體電子計算機經歷了大範圍的發展過程。從印刷電路板到單元電路和隨機儲存器,從運算理論到程式語言,不斷的革新使電晶體電子計算機日臻完善。
特點:電晶體代替了體積龐大電子管,使用磁芯儲存器。體積小、速度快、功耗低、效能更穩定。還有現代計算機的一些部件:印表機、磁帶、磁碟、記憶體、作業系統等。在這一時期出現了更高階的cobol和fortran等程式語言,使計算機程式設計更容易。新的職業(程式設計師、分析員和計算機系統專家)和整個軟體產業由此誕生。
第三代積體電路計算機 (1964-1971):
1958年,美國德州儀器的工程師jack kilby發明了積體電路(ic),將三種電子元件結合到一片小小的矽片上。更多的元件整合到單一的半導體晶元上,計算機變得更小,功耗更低,速度更快。這一時期的發展還包括使用了作業系統,使得計算機在中心程式的控制協調下可以同時執行許多不同的程式。2023年—2023年的計算機叫積體電路計算機。
特點:是以中小規模積體電路,來構成計算機的主要功能部件。主儲存器採用半導體儲存器。運算速度可達每秒幾十萬次至幾百萬次基本運算。在軟體方面,作業系統日趨完善。
***大規模積體電路計算機 (1971-至今):
***計算機是指從2023年以後採用大規模積體電路(lsi)和超大規模積體電路(vlsi)為主要電子器件製成的計算機。例如80386微處理器,在面積約為10mm x l0mm的單個晶元上,可以整合大約32萬個電晶體。***計算機的另乙個重要分支是以大規模、超大規模積體電路為基礎發展起來的微處理器和微型計算機。
大規模積體電路 (lsi) 可以在乙個晶元上容納幾百個元件。到了20世紀80 年代,超大規模積體電路 (vlsi) 在晶元上容納了幾十萬個元件,後來的甚大規模積體電路(ulsi) 上將數量擴充到百萬級。可以在硬幣大小的晶元上容納如此數量的元件使得計算機的體積和**不斷下降,而功能和可靠性不斷增強。
特點:採用大面積積體電路(每個電路片有l,000個門以上),毫微秒操作速度及10億位存貯容量。硬裝置和軟裝置融合時代。
第五代 智慧型計算機:
第五代計算機是把資訊採集、儲存、處理、通訊同人工智慧結合在一起的智慧型計算機系統。它能進行數值計算或處理一般的資訊,主要能面向知識處理,具有形式化推理、聯想、學習和解釋的能力,能夠幫助人們進行判斷、決策、開拓未知領域和獲得新的知識。人-機之間可以直接通過自然語言(聲音、文字)或圖形圖象交換資訊。第五代計算機又稱新一代計算機。
特點:模擬人類視神經控制系擾。稱為「視感控器」或「空間電路計算機」。
第六代生物計算機:
第六代計算機,又稱為生物計算機,其主要原材料是借助生物工程技術(特別是蛋白質工程)生產的蛋白質分子,以它作為生物積體電路――生物晶元。在生物晶元中,資訊以波的形式傳遞。當波沿著蛋白質分子鏈傳播時,會引起蛋白質分子鍊子單鍵、雙鍵結構順序的改變。它的功能模仿人的大腦判斷能力和適應能力,並具有可並行處理多種資料功能的神經網路計算機。與以邏輯處理為主的第五代計算機不同,它本身可以判斷物件的性質與狀態,並能採取相應的行動,而且它可同時並行處理實時變化的大量資料,並引出結論。以往的資訊處理系統只能處理條理清晰、經絡分明的資料。而人的大腦活動具有能處理零碎、含糊不清資訊的靈活性,第六代電子計算機將類似人腦的智慧型和靈活性。
特點:與普通計算機不同的是,由於生物晶元的原材料是蛋白質分子,所以,生物計算機晶元既有自我修復的功能,又可直接與生物活體結合。同時,生物晶元具有發熱少、功能低、電路間無訊號干擾等優點。
六代 實現原理:第六代電腦核心是十進位制,它和二進位制區分十分明顯就是能識別自然語言的0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,的十進位制;計算方式可相容二進位制的方式,中國的珠算等多種演算法。二進位制電腦用的是狹義控制論;二十進位制則用的是「廣義控制原理」;
晶元陳列與二進位制剛好正負極端,不超過一萬個電晶體的計算範圍就超過二進位制幾百萬個的電晶體,無需暫存器,它使用「分差乘法」的技術可實現小數無數字限制,也就沒有浮點計算的概念了。
注:從第一代到***,計算機的體系結構都是相同的,都是由控制器、儲存器、運算器、輸入輸出裝置組成,稱馮·諾依曼體系結構。
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