电子计算机的发展史可分为以下四个阶段,每个阶段以核心电子元件和标志性技术为划分依据:
一、第一代电子管计算机(1946-1958年)
硬件特点:采用真空电子管作为逻辑元件,主存储器使用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器(CRT)和磁鼓,外存储器为磁带。
软件与性能:运行机器语言和汇编语言程序,运算速度较慢(每秒数千至数万次),体积庞大(占地170平方米,重28吨)。
应用领域:主要用于军事和科学计算,如弹道轨迹计算。
标志性事件:1946年ENIAC的诞生,标志着电子计算机时代的开始。
二、第二代晶体管计算机(1958-1964年)
硬件革新:采用晶体管替代电子管,体积缩小至原几何尺寸的1/1000,能耗降低50%,可靠性显著提高。
软件进步:引入分时操作系统(如OS/360)和高级语言(如FORTRAN),程序设计效率大幅提升。
应用拓展:除军事和科学领域外,开始进入工业控制、商业数据处理等领域。
三、第三代集成电路计算机(1964-1971年)
技术突破:采用中、小规模集成电路(MSI/SSI),进一步缩小体积,运算速度提升至每秒数百万次。
系统标准化:硬件实现系列化和标准化,软件发展出结构化编程方法,计算机走向通用化。
应用领域:普及至文字处理、图形图像处理等办公和科研领域。
四、第四代及后续(1970年至今)
核心变革:采用大规模和超大规模集成电路(LSI/VLSI),集成度提升至10^4-10^18个晶体管,性能与价格比持续优化。
技术趋势:遵循摩尔定律(晶体管数量每18-24个月翻倍),计算机进入个人电脑、服务器、移动设备等普及化阶段。
智能化发展:近年来,计算机与人工智能结合,推动自动驾驶、物联网等新兴领域的发展。
补充说明
存储程序概念:冯·诺依曼在ENIAC基础上提出存储程序设计思想,通过EDVAC等机型实现,成为计算机发展的核心架构。
摩尔定律:戈登·摩尔预测集成电路性能每18个月翻倍,至今仍是行业发展的基本规律。
电子计算机的发展历程体现了从“房间大小”到“口袋大小”的跨越式进步,深刻改变了人类社会的生产方式和生活方式。