計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史整理
計(jì)算機(jī)(computer)俗稱電腦，是現(xiàn)代一種用于高速計(jì)算的電子計(jì)算機(jī)器，可以進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，又可以進(jìn)行邏輯計(jì)算，還具有存儲(chǔ)記憶功能。是能夠按照程序運(yùn)行，自動(dòng)、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(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史，希望對(duì)大家有所幫助。
一.發(fā)展歷史
計(jì)算工具的演化經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)的不同階段，例如從“結(jié)繩記事”中的繩結(jié)到算籌、算盤計(jì)算尺、機(jī)械計(jì)算機(jī)等。它們?cè)诓煌臍v史時(shí)期發(fā)揮了各自的歷史作用，同時(shí)也啟發(fā)了現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)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(dòng)制表機(jī)，用以儲(chǔ)存計(jì)算資料。
1930年，美國科學(xué)家范內(nèi)瓦·布什造出世界上首臺(tái)模擬電子計(jì)算機(jī)。
1946年2月14日，由美國軍方定制的世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)“電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)”(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(yàn)場為了滿足計(jì)算彈道需要而研制成的，這臺(tái)計(jì)算器使用了17840支電子管，大小為80英尺×8英尺，重達(dá)28t(噸)，功耗為170kW，其運(yùn)算速度為每秒5000次的加法運(yùn)算，造價(jià)約為487000美元。ENIAC的問世具有劃時(shí)代的意義，表明電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來。在以后60多年里，計(jì)算機(jī)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(jià)格比能在30年內(nèi)增長6個(gè)數(shù)量級(jí)。
第1代：電子管數(shù)字機(jī)(1946—1958年)
硬件方面，邏輯元件采用的是真空電子管，主存儲(chǔ)器采用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲(chǔ)器、磁鼓、磁芯;外存儲(chǔ)器采用的是磁帶。軟件方面采用的是機(jī)器語言、匯編語言。應(yīng)用領(lǐng)域以軍事和科學(xué)計(jì)算為主。
缺點(diǎn)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(jià)格昂貴，但為以后的計(jì)算機(jī)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
第2代：晶體管數(shù)字機(jī)(1958—1964年)
軟件方面的操作系統(tǒng)、高級(jí)語言及其編譯程序應(yīng)用領(lǐng)域以科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理為主，并開始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。特點(diǎn)是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運(yùn)算速度提高(一般為每秒數(shù)10萬次，可高達(dá)300萬次)、性能比第1代計(jì)算機(jī)有很大的提高。
第3代：集成電路數(shù)字機(jī)(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(chǔ)器仍采用磁芯。軟件方面出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)化、規(guī)?；绦蛟O(shè)計(jì)方法。特點(diǎn)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(jià)格進(jìn)一步下降，產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化等。應(yīng)用領(lǐng)域開始進(jìn)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(jì)算機(jī)(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(tái)微處理器在美國硅谷誕生，開創(chuàng)了微型計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計(jì)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(gè)晶體管，并且可以把運(yùn)算器和控制器都集中在一個(gè)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(jì)算機(jī)，就是我們常說的微電腦或PC機(jī)。微型計(jì)算機(jī)體積小，價(jià)格便宜，使用方便，但它的功能和運(yùn)算速度已經(jīng)達(dá)到甚至超過了過去的大型計(jì)算機(jī)。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(yùn)算速度可達(dá)一億甚至幾十億次的巨型計(jì)算機(jī)。我國繼1983年研制成功每秒運(yùn)算一億次的銀河Ⅰ這型巨型機(jī)以后，又于1993年研制成功每秒運(yùn)算十億次的銀河Ⅱ型通用并行巨型計(jì)算機(jī)。這一時(shí)期還產(chǎn)生了新一代的程序設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)主機(jī)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(chǔ)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(diǎn)
運(yùn)算速度快：計(jì)算機(jī)內(nèi)部電路組成，可以高速準(zhǔn)確地完成各種算術(shù)運(yùn)算。當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算速度已達(dá)到每秒萬億次，微機(jī)也可達(dá)每秒億次以上，使大量復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算問題得以解決。例如：衛(wèi)星軌道的計(jì)算、大型水壩的計(jì)算、24小時(shí)天氣算需要幾年甚至幾十年，而在現(xiàn)代社會(huì)里，用計(jì)算機(jī)只需幾分鐘就可完成。
計(jì)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(jì)算。計(jì)算機(jī)控制的導(dǎo)彈之所以能準(zhǔn)確地?fù)糁蓄A(yù)定的目標(biāo)，是與計(jì)算機(jī)的精確計(jì)算分不開的。一般計(jì)算機(jī)可以有十幾位甚至幾十位(二進(jìn)制)有效數(shù)字，計(jì)算精度可由千分之幾到百萬分之幾，是任何計(jì)算工具所望塵莫及的。
邏輯運(yùn)算能力強(qiáng)：計(jì)算機(jī)不僅能進(jìn)行精確計(jì)算，還具有邏輯運(yùn)算功能，能對(duì)信息進(jìn)行比較和判斷。計(jì)算機(jī)能把參加運(yùn)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(dòng)執(zhí)行下一條指令以供用戶隨時(shí)調(diào)用。
存儲(chǔ)容量大：計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器具有記憶特性，可以存儲(chǔ)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(dòng)化程度高：由于計(jì)算機(jī)具有存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)內(nèi)存，在程序控制下，計(jì)算機(jī)可以連續(xù)、自動(dòng)地工作，不需要人的干預(yù)。
性價(jià)比高：幾乎每家每戶都會(huì)有電腦，越來越普遍化、大眾化，21世紀(jì)電腦必將成為每家每戶不可缺少的電器之一。計(jì)算機(jī)發(fā)展很迅速，有臺(tái)式的還有筆記本。
三.主要分類
超級(jí)計(jì)算機(jī)
通常是指由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器(機(jī))組成的、能計(jì)算普通PC機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜課題的計(jì)算機(jī)。超級(jí)計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)中功能最強(qiáng)、運(yùn)算速度最快、存儲(chǔ)容量最大的一類計(jì)算機(jī)，是國家科技發(fā)展水平和綜合國力的重要標(biāo)志。超級(jí)計(jì)算機(jī)擁有最強(qiáng)的并行計(jì)算能力，主要用于科學(xué)計(jì)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(jì)算任務(wù)。在結(jié)構(gòu)上，雖然超級(jí)計(jì)算機(jī)和服務(wù)器都可能是多處理器系統(tǒng)，二者并無實(shí)質(zhì)區(qū)別，但是現(xiàn)代超級(jí)計(jì)算機(jī)較多采用集群系統(tǒng)，更注重浮點(diǎn)運(yùn)算的性能，可看著是一種專注于科學(xué)計(jì)算的高性能服務(wù)器，而且價(jià)格非常昂貴。
網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)
1、服務(wù)器
專指某些高性能計(jì)算機(jī)，能通過網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外提供服務(wù)。相對(duì)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(diǎn)，存儲(chǔ)、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(jì)算機(jī)提供各種服務(wù)的高性能的計(jì)算機(jī)，其高性能主要表高速度的運(yùn)算能力、長時(shí)間的可靠運(yùn)行、強(qiáng)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?yàn)樗轻槍?duì)具體的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用特別制定的，因而服務(wù)器與微機(jī)在處理能力、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、可擴(kuò)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(gè)人計(jì)算機(jī)和分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算為基礎(chǔ)，主要面向?qū)I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設(shè)計(jì)、動(dòng)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(jì)開發(fā)的高性能計(jì)算機(jī)。工作站最突出的特點(diǎn)是具有很強(qiáng)的圖形交換能力，因此在圖形圖像領(lǐng)域特別是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)。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(hù)，軟件的升級(jí)和安裝也只需要配置一次后，則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有計(jì)算機(jī)就都可以使用新軟件。所以無盤工作站具有節(jié)省費(fèi)用、系統(tǒng)的安全性高、易管理性和易維護(hù)性等優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)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(dòng)芯片(Boot ROM)以不同的形式向服務(wù)器發(fā)出啟動(dòng)請(qǐng)求號(hào)，服務(wù)器收到后，根據(jù)不同的機(jī)制，向工作站發(fā)送啟動(dòng)數(shù)據(jù)，工作站下載完啟動(dòng)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(dòng)機(jī)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(jí)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(dòng)態(tài)路由，其通信協(xié)議采用TCP/IP，實(shí)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(jī)器連接起來組成一個(gè)局域網(wǎng)，HUB 本身不能識(shí)別目的地址。集線器上的所有端口爭用一個(gè)共享信道的寬帶，因此隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，數(shù)據(jù)傳輸量的增大，每節(jié)點(diǎn)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(jī)給B 主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，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)模瑢?duì)網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送同一信息，然后再由每一臺(tái)終端通過驗(yàn)證數(shù)據(jù)包頭的地址信息來確定是否接收。其實(shí)接收數(shù)據(jù)的一般來說只有一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，而對(duì)所有節(jié)點(diǎn)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?jǐn)?shù)據(jù)流量是無效的，這樣就造成整個(gè)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(gè)節(jié)點(diǎn)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(jī)
交換機(jī)(Switch)是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動(dòng)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(jī)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(jí)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(jī)采用的是獨(dú)享帶寬方式。即交換機(jī)上的所有端口均有獨(dú)享的信道帶寬，以保證每個(gè)端口上數(shù)據(jù)的快速有效傳輸，交換機(jī)為用戶提供的是獨(dú)占的、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，數(shù)據(jù)包只被發(fā)送到目的端口，而不會(huì)向所有端口發(fā)送，其它節(jié)點(diǎn)很難偵聽到所發(fā)送的信息，這樣在機(jī)器很多或數(shù)據(jù)量很大時(shí)，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(shí)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(fù)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(gè)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(shí)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(jī)之后，就像交換機(jī)產(chǎn)生于集線器之后，所以路由器與交換機(jī)也有一定聯(lián)系，并不是完全獨(dú)立的兩種設(shè)備。路由器主要克服了交換機(jī)不能向路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的不足。
交換機(jī)、路由器是一臺(tái)特殊的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，它的硬件基礎(chǔ)CPU、存儲(chǔ)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(jī)、路由器和PC機(jī)一樣，有中央處理單元CPU，而且不同的交換機(jī)、路由器，其CPU一般也不相同，CPU是交換機(jī)、路由器的處理中心。
內(nèi)存是交換機(jī)、路由器存儲(chǔ)信息和數(shù)據(jù)的地方，CISCO交換機(jī)、路由器有以下幾種內(nèi)存組件：
ROM(Read Only Memory)存儲(chǔ)交換機(jī)、路由器加電自檢(POST：Power-On Self-Test)、啟動(dòng)程序(Bootstrap Program)和部分或全部的IOS。交換機(jī)、路由器中的ROM是可擦寫的，所以IOS是可以升級(jí)的。
RAM(Random Access Memory)與PC機(jī)上的隨機(jī)存儲(chǔ)器相似，提供臨時(shí)信息的存儲(chǔ)，同時(shí)保存著當(dāng)前的路由表和配置信息。
NVRAM(Nonvolatile Random Access Memory)存儲(chǔ)交換機(jī)、路由器的啟動(dòng)配置文件。NVRAM是可擦寫的，可將交換機(jī)、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(chǔ)CISCO IOS的其它版本，用于對(duì)交換機(jī)、路由器的IOS進(jìn)行升級(jí)。
接口用作將交換機(jī)、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(jī)、路由器型號(hào)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(yuǎn)程配置，也可用于拔號(hào)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(yùn)行終端仿真程序的計(jì)算機(jī)，在本地配置交換機(jī)、路由器。不支持硬件流控制。
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