世界上的第一台计算机

1943——1964年美国宾夕法尼亚大学研制的电子数字积分器和计算器ENIAC(electronic numerical integrator and computer)是世界上第一台电子计算机。

这台计算机一共用了18000多个电子管，1500个继电器，重达30吨，占地170平方米，耗电140KW,每秒钟能计算5000次加法。

面对如此臃肿的庞然大物，它的其中两个缺点尤为致命：

• 存储容量太小，只能存20个字长为10位的十进制数

• 用线路连接的方法来编排程序，每次都需要人工改接连线，准备时间远大于实际计算时间

冯 · 诺依曼机

在ENIAC研制的同时，冯 · 诺依曼与莫尔小组一同研制了EDVAC计算机，它采用存储程序方案 ，也即把解题过程中的每一步用指令来表示，并按顺序编写成程序，存放到存储器中。

它主要有以下五大基本特点：

• 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。

• 采用存储指令的方式，程序和数据放在同一个存储器中，并以二进制码表示。

• 指令由操作码和地址码共同组成。

• 指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器（即程序计数器PC）指明要执行的指令所在的存储单元的地址，一般按照顺序递增，但可按运算结果或外部条件而改变。

• 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送都需要通过运算器。

 当冯·诺依曼计算机以运算器为中心，也就意味着运算器将承担更多的工作。

而现代计算机是在冯·诺依曼计算机的基础改进而来，冯·诺依曼计算机的运算器和控制器是分开的，现代计算机是将运算器和控制器放到一起就形成了CPU。

此外，计算机从以运算器为中心转变为以存储器为中心，数据先存放到存储器再跟CPU做交互，运算器和存储器的地位实现了反转。

计算机的发展

从时间轴上看，可分为如下五个阶段：

比较系统的说法是一共经历了四代计算机的更迭。

现在其实也已经步入第五代——超大规模集成电路时代（VLSI，ULSI）计算机时代了。VLSI芯片内含10^5~10^7个晶体管，ULSI芯片内含10^7~10^9个晶体管。目前高性能微处理器所含的晶体管数已经突破10亿个，计算机向着高性能和普及应用两个方向迅速发展，极大地方便了我们的日常生活及娱乐活动。

计算机发展的七大规律：

计算机的分类和应用

从总体来说，可以分为两类：

模拟计算机：由模拟运算部件构成，其变量由连续量（如电压、电流）来表示，运算过程也是连续的。

数字计算机：由逻辑电子器件构成，其变量为开关量（离散的数字量），采用数字式按位运算，运算模式是离散的。

二者的主要区别如下表

数字计算机的分类