一、计算机的发展
1.第一台计算机的诞生
1946年2月14日，世界上第一台计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。第二次世界大战期间，美国军方要求宾夕法尼亚大学的莫奇来（Mauchly）博士和他的学生爱克特（Eckert）设计真空管取代继电器的“电子化”计算机——电子数字积分器与计算器（Electronic Numerical Integrator And Calculator，ENIAC），目的是用来计算炮弹弹道，如图1-1所示。ENIAC使用了18 800个真空管，长30.48米，宽1米，占地179平方米，重达30吨，耗电高达140千瓦。它的计算速度快，每秒可从事5 000次的加法运算。ENIAC虽然每秒只能进行5 000次加法运算，却把科学家能从奴隶般的计算中解救了出来。ENIAC的问世，标志着计算机时代的到来，具有跨时代的意义。
图1-1 世界上第一台电子计算机ENIAC
2.计算机科学奠基人
约翰·冯·诺依曼（John von Neumann，1903—1957）。约翰·冯·诺依曼是美籍匈牙利人，著名的经济学家、物理学家、数学家和发明家。1954年他任美国原子能委员会委员；1951—1953年任美国数学会主席；又被誉为“现代电子计算机之父”。冯·诺依曼首先提出了在计算机内储存程序的概念，使用单一处理部件来完成计算、存储及通信工作。“存储程序”成了现代计算机的重要标志。
阿兰·麦席森·图灵（Alan Mathison Turing，1912—1954）。阿兰·麦席森·图灵是英国著名的数学家和逻辑学家，被誉称为“人工智能之父”，是计算机逻辑的奠基者，提出了“图灵机”和“图灵测试”等重要概念。人们为纪念其在计算机领域的卓越贡献而设立“图灵奖”。
3.计算机发展的四个阶段
从第一台计算机的诞生到现在，计算机技术经历了大型机、微型机及网络阶段。对于传统的大型机，根据计算机所采用电子元件的不同而划分为电子管、晶体管、集成电路和大规模、超大规模集成电路等四代。
（1）第一代（1946—1957年）——电子管计算机。第一代电子管计算机以世界上一台电子数字积分计算机ENIAC为代表，但作为计算机大家族的鼻祖，开辟了人类科学技术领域的先河，使信息处理技术进入了一个崭新的时代。其主要特征如下：
①采用电子管元件，体积庞大、耗电量高、可靠性差、维护困难。
②运算速度慢，一般为每秒钟1 000次到10 000次。
③使用机器语言，没有系统软件。
④采用磁鼓、小磁芯作为存储器，存储空间有限。
⑤输入/输出设备简单，采用穿孔纸带或卡片。
⑥主要用于科学计算。
（2）第二代（1958—1964年）——晶体管计算机。第二代计算机采用的主要元件是晶体管，称为晶体管计算机。第二代计算机在软件方面有了较大发展，采用了监控程序，这是操作系统的雏形。第二代计算机有如下特征：
①采用晶体管元件作为计算机的器件，体积大大缩小，可靠性增强，寿命延长。
②运算速度加快，达到每秒几万次到几十万次。(https://www.daowen.com)
③提出了操作系统的概念，开始出现了汇编语言，产生了如FORTRAN和COBOL等高级程序设计语言和批处理系统。
④普遍采用磁芯作为内存储器，磁盘、磁带作为外存储器，容量大大提高。
⑤计算机应用领域扩大，从军事研究、科学计算扩大到数据处理和实时过程控制等领域，并开始进入商业市场。
与第一代计算机相比，晶体管电子计算机体积小、成本低、功能强、可靠性大大提高。除了科学计算外，还用于数据处理和事务处理。
（3）第三代（1965—1969年）——中小规模集成电路计算机。20世纪60年代中期，随着半导体工艺的发展，已制造出了集成电路元件。集成电路可在几平方毫米的单晶硅片上集成十几个甚至上百个电子元件。具体特征如下：
①采用中小规模集成电路元件，体积进一步缩小，寿命更长。
②内存储器使用半导体存储器，性能优越，运算速度加快，每秒可达几百万次。
③外围设备开始出现多样化。
④高级语言进一步发展。操作系统的出现，使计算机功能更强，提出了结构化程序的设计思想。
⑤计算机应用范围扩大到企业管理和辅助设计等领域。
（4）第四代（1971年至今）——大规模集成和超大规模集成电路计算机。随着20世纪70年代初集成电路制造技术的飞速发展，计算机进入了大规模和超大规模集成电路计算机时代。这一时期的计算机的体积、重量、功耗进一步减少，运算速度、存储容量、可靠性有了大幅度的提高。其主要特征如下：
①采用大规模和超大规模集成电路逻辑元件，体积与第三代相比进一步缩小，可靠性更高，寿命更长。
②运算速度加快，每秒可达几千万次到几十亿次。
③系统软件和应用软件获得了巨大的发展，软件配置丰富，程序设计部分自动化。
④计算机网络技术、多媒体技术、分布式处理技术有了很大的发展，微型计算机大量进入家庭，产品更新速度加快。
⑤计算机在办公自动化、数据库管理、图像处理、语言识别和专家系统等各个领域得到应用，电子商务已开始进入了家庭，计算机的发展进入到了一个新的历史时期。
综上所述对四代计算机的发展史划分如表1-1所示。
表1-1 计算机的发展史
