計算機的發(fā)展歷史整理
計算機(computer)俗稱電腦，是現(xiàn)代一種用于高速計算的電子計算機器，可以進行數(shù)值計算，又可以進行邏輯計算，還具有存儲記憶功能。是能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。下面給大家?guī)硪恍╆P(guān)于計算機的發(fā)展歷史，希望對大家有所幫助。
一.發(fā)展歷史
計算工具的演化經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、從低級到高級的不同階段，例如從“結(jié)繩記事”中的繩結(jié)到算籌、算盤計算尺、機械計算機等。它們在不同的歷史時期發(fā)揮了各自的歷史作用，同時也啟發(fā)了現(xiàn)代電子計算機的研制思想。
1889年，美國科學(xué)家赫爾曼·何樂禮研制出以電力為基礎(chǔ)的電動制表機，用以儲存計算資料。
1930年，美國科學(xué)家范內(nèi)瓦·布什造出世界上首臺模擬電子計算機。
1946年2月14日，由美國軍方定制的世界上第一臺電子計算機“電子數(shù)字積分計算機”(ENIAC Electronic Numerical And Calculator)在美國賓夕法尼亞大學(xué)問世了。ENIAC(中文名：埃尼阿克)是美國奧伯丁武器試驗場為了滿足計算彈道需要而研制成的，這臺計算器使用了17840支電子管，大小為80英尺×8英尺，重達28t(噸)，功耗為170kW，其運算速度為每秒5000次的加法運算，造價約為487000美元。ENIAC的問世具有劃時代的意義，表明電子計算機時代的到來。在以后60多年里，計算機技術(shù)以驚人的速度發(fā)展，沒有任何一門技術(shù)的性能價格比能在30年內(nèi)增長6個數(shù)量級。
第1代：電子管數(shù)字機(1946—1958年)
硬件方面，邏輯元件采用的是真空電子管，主存儲器采用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯;外存儲器采用的是磁帶。軟件方面采用的是機器語言、匯編語言。應(yīng)用領(lǐng)域以軍事和科學(xué)計算為主。
缺點是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢(一般為每秒數(shù)千次至數(shù)萬次)、價格昂貴，但為以后的計算機發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
第2代：晶體管數(shù)字機(1958—1964年)
軟件方面的操作系統(tǒng)、高級語言及其編譯程序應(yīng)用領(lǐng)域以科學(xué)計算和事務(wù)處理為主，并開始進入工業(yè)控制領(lǐng)域。特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高(一般為每秒數(shù)10萬次，可高達300萬次)、性能比第1代計算機有很大的提高。
第3代：集成電路數(shù)字機(1964—1970年)
硬件方面，邏輯元件采用中、小規(guī)模集成電路(MSI、SSI)，主存儲器仍采用磁芯。軟件方面出現(xiàn)了分時操作系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)化、規(guī)?；绦蛟O(shè)計方法。特點是速度更快(一般為每秒數(shù)百萬次至數(shù)千萬次)，而且可靠性有了顯著提高，價格進一步下降，產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標準化等。應(yīng)用領(lǐng)域開始進入文字處理和圖形圖像處理領(lǐng)域。
第4代：大規(guī)模集成電路計算機(1970年至今)
硬件方面，邏輯元件采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路(LSI和VLSI)。軟件方面出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和面向?qū)ο笳Z言等。1971年世界上第一臺微處理器在美國硅谷誕生，開創(chuàng)了微型計算機的新時代。應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計算、事務(wù)管理、過程控制逐步走向家庭。
由于集成技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體芯片的集成度更高，每塊芯片可容納數(shù)萬乃至數(shù)百萬個晶體管，并且可以把運算器和控制器都集中在一個芯片上、從而出現(xiàn)了微處理器，并且可以用微處理器和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路組裝成微型計算機，就是我們常說的微電腦或PC機。微型計算機體積小，價格便宜，使用方便，但它的功能和運算速度已經(jīng)達到甚至超過了過去的大型計算機。另一方面，利用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路制造的各種邏輯芯片，已經(jīng)制成了體積并不很大，但運算速度可達一億甚至幾十億次的巨型計算機。我國繼1983年研制成功每秒運算一億次的銀河Ⅰ這型巨型機以后，又于1993年研制成功每秒運算十億次的銀河Ⅱ型通用并行巨型計算機。這一時期還產(chǎn)生了新一代的程序設(shè)計語言以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件等。
隨著物理元、器件的變化，不僅計算機主機經(jīng)歷了更新?lián)Q代，它的外部設(shè)備也在不斷地變革。比如外存儲器，由最初的陰極射線顯示管發(fā)展到磁芯、磁鼓，以后又發(fā)展為通用的磁盤，現(xiàn)又出現(xiàn)了體積更小、容量更大、速度更快的只讀光盤(CD—ROM)。
二.主要特點
運算速度快：計算機內(nèi)部電路組成，可以高速準確地完成各種算術(shù)運算。當(dāng)今計算機系統(tǒng)的運算速度已達到每秒萬億次，微機也可達每秒億次以上，使大量復(fù)雜的科學(xué)計算問題得以解決。例如：衛(wèi)星軌道的計算、大型水壩的計算、24小時天氣算需要幾年甚至幾十年，而在現(xiàn)代社會里，用計算機只需幾分鐘就可完成。
計算精確度高：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特別是尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，需要高度精確的計算。計算機控制的導(dǎo)彈之所以能準確地擊中預(yù)定的目標，是與計算機的精確計算分不開的。一般計算機可以有十幾位甚至幾十位(二進制)有效數(shù)字，計算精度可由千分之幾到百萬分之幾，是任何計算工具所望塵莫及的。
邏輯運算能力強：計算機不僅能進行精確計算，還具有邏輯運算功能，能對信息進行比較和判斷。計算機能把參加運算的數(shù)據(jù)、程序以及中間結(jié)果和最后結(jié)果保存起來，并能根據(jù)判斷的結(jié)果自動執(zhí)行下一條指令以供用戶隨時調(diào)用。
存儲容量大：計算機內(nèi)部的存儲器具有記憶特性，可以存儲大量的信息，這些信息，不僅包括各類數(shù)據(jù)信息，還包括加工這些數(shù)據(jù)的程序。
自動化程度高：由于計算機具有存儲記憶能力和邏輯判斷能力，所以人們可以將預(yù)先編好的程序組納入計算機內(nèi)存，在程序控制下，計算機可以連續(xù)、自動地工作，不需要人的干預(yù)。
性價比高：幾乎每家每戶都會有電腦，越來越普遍化、大眾化，21世紀電腦必將成為每家每戶不可缺少的電器之一。計算機發(fā)展很迅速，有臺式的還有筆記本。
三.主要分類
超級計算機
通常是指由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器(機)組成的、能計算普通PC機和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜課題的計算機。超級計算機是計算機中功能最強、運算速度最快、存儲容量最大的一類計算機，是國家科技發(fā)展水平和綜合國力的重要標志。超級計算機擁有最強的并行計算能力，主要用于科學(xué)計算。在氣象、軍事、能源、航天、探礦等領(lǐng)域承擔(dān)大規(guī)模、高速度的計算任務(wù)。在結(jié)構(gòu)上，雖然超級計算機和服務(wù)器都可能是多處理器系統(tǒng)，二者并無實質(zhì)區(qū)別，但是現(xiàn)代超級計算機較多采用集群系統(tǒng)，更注重浮點運算的性能，可看著是一種專注于科學(xué)計算的高性能服務(wù)器，而且價格非常昂貴。
網(wǎng)絡(luò)計算機
1、服務(wù)器
專指某些高性能計算機，能通過網(wǎng)絡(luò)，對外提供服務(wù)。相對于普通電腦來說，穩(wěn)定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此在CPU、芯片組、內(nèi)存、磁盤系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等硬件和普通電腦有所不同。服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，存儲、處理網(wǎng)絡(luò)上80%的數(shù)據(jù)、信息，在網(wǎng)絡(luò)中起到舉足輕重的作用。它們是為客戶端計算機提供各種服務(wù)的高性能的計算機，其高性能主要表高速度的運算能力、長時間的可靠運行、強大的外部數(shù)據(jù)吞吐能力等方面。服務(wù)器的構(gòu)成與普通電腦類似，也有處理器、硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等，但因為它是針對具體的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用特別制定的，因而服務(wù)器與微機在處理能力、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、可擴展性、可管理性等方面存在差異很大。服務(wù)器主要有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(DNS、DHCP)、打印服務(wù)器、終端服務(wù)器、磁盤服務(wù)器、郵件服務(wù)器、文件服務(wù)器等。
2、工作站
是一種以個人計算機和分布式網(wǎng)絡(luò)計算為基礎(chǔ)，主要面向?qū)I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，具備強大的數(shù)據(jù)運算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設(shè)計、動畫制作、科學(xué)研究、軟件開發(fā)、金融管理、信息服務(wù)、模擬仿真等專業(yè)領(lǐng)域而設(shè)計開發(fā)的高性能計算機。工作站最突出的特點是具有很強的圖形交換能力，因此在圖形圖像領(lǐng)域特別是計算機輔助設(shè)計領(lǐng)域得到了迅速應(yīng)用。典型產(chǎn)品有美國Sun公司的Sun系列工作站。
無盤工作站是指無軟盤、無硬盤、無光驅(qū)連入局域網(wǎng)的計算機。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，把工作站端使用的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件被全部放在服務(wù)器上，系統(tǒng)管理員只要完成服務(wù)器上的管理和維護，軟件的升級和安裝也只需要配置一次后，則整個網(wǎng)絡(luò)中的所有計算機就都可以使用新軟件。所以無盤工作站具有節(jié)省費用、系統(tǒng)的安全性高、易管理性和易維護性等優(yōu)點，這對網(wǎng)絡(luò)管理員來說具有很大的吸引力。
無盤工作站的工作原理是由網(wǎng)卡的啟動芯片(Boot ROM)以不同的形式向服務(wù)器發(fā)出啟動請求號，服務(wù)器收到后，根據(jù)不同的機制，向工作站發(fā)送啟動數(shù)據(jù)，工作站下載完啟動數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)控制權(quán)由Boot ROM轉(zhuǎn)到內(nèi)存中的某些特定區(qū)域，并引導(dǎo)操作系統(tǒng)。
根據(jù)不同的啟動機制，比較常用無盤工作站可分為RPL 和PXE。RPL 為Remote Initial Program Load 的縮寫，此技術(shù)常用于Windows95 中。PXE 是RPL 的升級品，它是Preboot Execution Environment的縮寫。兩者不同之處在于RPL 是靜態(tài)路由，而PXE 是動態(tài)路由，其通信協(xié)議采用TCP/IP，實現(xiàn)了與Internet 連接高效而可靠，它常用于Windows98、Windows NT、Windows2000、Windows XP中 。
3、集線器
集線器(HUB)是一種共享介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它的作用可以簡單的理解為將一些機器連接起來組成一個局域網(wǎng)，HUB 本身不能識別目的地址。集線器上的所有端口爭用一個共享信道的寬帶，因此隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量的增加，數(shù)據(jù)傳輸量的增大，每節(jié)點的可用帶寬將隨之減少。另外，集線器采用廣播的形式傳輸數(shù)據(jù)，即向所有端口傳送數(shù)據(jù)。如當(dāng)同一局域網(wǎng)內(nèi)的A 主機給B 主機傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)包在以HUB 為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上是以廣播方式傳輸?shù)?，對網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點同時發(fā)送同一信息，然后再由每一臺終端通過驗證數(shù)據(jù)包頭的地址信息來確定是否接收。其實接收數(shù)據(jù)的一般來說只有一個終端節(jié)點，而對所有節(jié)點都發(fā)送，在這種方式下，很容易造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，而且絕大部分數(shù)據(jù)流量是無效的，這樣就造成整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率相當(dāng)?shù)?。另一方面由于所發(fā)送的數(shù)據(jù)包每個節(jié)點都能偵聽到，容易給網(wǎng)絡(luò)帶來一些不安全隱患。
4、交換機
交換機(Switch)是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動完成的方法把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)統(tǒng)稱。廣義的交換機就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備，它是集線器的升級換代產(chǎn)品，外觀上與集線器非常相似，其作用與集線器大體相同。但是兩者在性能上有區(qū)別：集線器采用的是共享帶寬的工作方式，而交換機采用的是獨享帶寬方式。即交換機上的所有端口均有獨享的信道帶寬，以保證每個端口上數(shù)據(jù)的快速有效傳輸，交換機為用戶提供的是獨占的、點對點的連接，數(shù)據(jù)包只被發(fā)送到目的端口，而不會向所有端口發(fā)送，其它節(jié)點很難偵聽到所發(fā)送的信息，這樣在機器很多或數(shù)據(jù)量很大時，不容易造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，也確保了數(shù)據(jù)傳輸安全，同時大大的提高了傳輸效率，兩者的差別就比較明顯了。
5、路由器
路由器(Router)是一種負責(zé)尋徑的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中從多條路徑中尋找通訊量最少的一條網(wǎng)絡(luò)路徑提供給用戶通信。路由器用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供最佳的通信路徑，路由器利用路由表為數(shù)據(jù)傳輸選擇路徑，路由表包含網(wǎng)絡(luò)地址以及各地址之間距離的清單，路由器利用路由表查找數(shù)據(jù)包從當(dāng)前位置到目的地址的正確路徑，路由器使用最少時間算法或最優(yōu)路徑算法來調(diào)整信息傳遞的路徑。路由器是產(chǎn)生于交換機之后，就像交換機產(chǎn)生于集線器之后，所以路由器與交換機也有一定聯(lián)系，并不是完全獨立的兩種設(shè)備。路由器主要克服了交換機不能向路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的不足。
交換機、路由器是一臺特殊的網(wǎng)絡(luò)計算機，它的硬件基礎(chǔ)CPU、存儲器和接口，軟件基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)操作系統(tǒng)IOS。
交換機、路由器和PC機一樣，有中央處理單元CPU，而且不同的交換機、路由器，其CPU一般也不相同，CPU是交換機、路由器的處理中心。
內(nèi)存是交換機、路由器存儲信息和數(shù)據(jù)的地方，CISCO交換機、路由器有以下幾種內(nèi)存組件：
ROM(Read Only Memory)存儲交換機、路由器加電自檢(POST：Power-On Self-Test)、啟動程序(Bootstrap Program)和部分或全部的IOS。交換機、路由器中的ROM是可擦寫的，所以IOS是可以升級的。
RAM(Random Access Memory)與PC機上的隨機存儲器相似，提供臨時信息的存儲，同時保存著當(dāng)前的路由表和配置信息。
NVRAM(Nonvolatile Random Access Memory)存儲交換機、路由器的啟動配置文件。NVRAM是可擦寫的，可將交換機、路由器的配置信息拷貝到NVRAM中。
FLASH閃存，是可擦寫的，也可編程，用于存儲CISCO IOS的其它版本，用于對交換機、路由器的IOS進行升級。
接口用作將交換機、路由器連接到網(wǎng)絡(luò)，可以分為局域網(wǎng)接口和廣域網(wǎng)接口兩種。由于交換機、路由器型號的不同，接口數(shù)目和類型也不盡一樣。常見的接口主要有以下幾種：
高速同步串口，可連接DDN，幀中繼(Frame Relay)，X.25，PSTN(模擬電話線路)。
同步/異步串口，可用軟件將端口設(shè)置為同步工作方式。
AUI端口，即粗纜口。一般需要外接轉(zhuǎn)換器(AUI-RJ45)，連接10/100Base-T以太網(wǎng)絡(luò)。
ISDN端口，可以連接ISDN網(wǎng)絡(luò)(2B+D)，可作為局域網(wǎng)接入Internet 之用。
AUX端口，該端口為異步端口，主要用于遠程配置，也可用于拔號備份，可與MODEM連接。支持硬件流控制(Hardware Flow Control)。
Console端口，該端口為異步端口，主要連接終端或運行終端仿真程序的計算機，在本地配置交換機、路由器。不支持硬件流控制。
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