計算機的起源

計算機的起源可以追溯到古代的計算工具，如算盤、算籌、算術表等。這些工具雖然簡單，但是能夠幫助人們進行一些基本的數學運算，如加減乘除等。

隨著科學技術的發展，人們對計算的需求也越來越復雜和精確，因此出現了一些更先進的計算工具，如日晷、圓規、滑尺、計時器等。這些工具能夠幫助人們進行一些高級的數學運算，如三角函數、對數、微積分等。

然而，這些工具仍然不能滿足人們對計算速度和容量的要求，因此人們開始嘗試設計一些能夠自動化和機械化的計算設備，如差分機、解析機、打孔卡片機等。

這些設備雖然能夠進行一定程度的自動化和機械化的計算，但是仍然需要人工干預和操作，而且精度和可靠性也不高。

直到20世紀中葉，隨著電子技術和邏輯學的發展，人們才開始研制出真正意義上的電子計算機。

計算機的發展階段

根據計算機使用的電子元件和技術水平的不同，計算機的發展可以分為以下四個階段：

- 第一代：電子管計算機（1946-1957）

- 第二代：晶體管計算機（1958-1964）

- 第三代：中小規模集成電路計算機（1965-1971）

- 第四代：大規模和超大規模集成電路計算機（1971至今）

第一代：電子管計算機

第一代計算機使用電子管作為主要元件，用光屏管或汞延時線作為存儲器，輸入輸出主要采用穿孔卡片或紙帶。第一代計算機的特點是體積大、耗電量大、速度慢、存儲容量小、可靠性差、維護困難且價格昂貴。

第一代計算機只能通過機器指令或匯編語言進行編程，整個過程異常復雜。第一代計算機主要用于科學計算。

第一代計算機中最著名的是美國賓夕法尼亞大學研制的ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer），它是世界上第一臺通用電子數字計算機1。

ENIAC使用了17468個電子管，耗電功率約150千瓦。ENIAC每秒能完成5000次加法運算，400次乘法運算1。

第二代：晶體管計算機

第二代計算機使用晶體管作為主要元件，用磁芯或磁鼓作為存儲器，輸入輸出主要采用磁帶或磁盤。第二代計算機的特點是體積小、耗電量低、速度快、存儲容量大、可靠性高、維護簡單且價格便宜。

第二代計算機開始出現了高級語言，如Fortran、Cobol、Algol等。第二代計算機除了用于科學計算外，也開始在數據處理、過程控制等方面得到應用。

第二代計算機中最著名的是美國IBM公司研制的IBM 7090和IBM 1401。IBM 7090是一臺大型科學計算機，它是世界上第一臺采用晶體管的商用計算機。

IBM 7090每秒能完成229000次加法運算，39000次乘法運算。IBM 1401是一臺中型商業計算機，它是世界上最成功的商業計算機之一，銷售量超過1萬臺。IBM 1401每秒能完成19300次加法運算，6300次乘法運算。

IBM 7090，第一臺晶體管計算機，使用穿孔卡片，由IBM制造。有32K內存，系統用5K，用戶用27K，用戶數據在內存和一臺磁鼓之間切換。運行著最為著名的批處理系統 IBSYS

第三代：中小規模集成電路計算機

第三代計算機使用中小規模集成電路作為主要元件，用半導體存儲器作為存儲器，輸入輸出主要采用磁盤或打印機。

第三代計算機的特點是體積更小、耗電量更低、速度更快、存儲容量更大、可靠性更高、維護更簡單且價格更便宜。

第三代計算機開始出現了操作系統和多道程序設計技術，使得計算機能夠同時處理多個任務。第三代計算機在科學計算和數據處理方面都有廣泛的應用。

第三代計算機中最著名的是美國IBM公司研制的IBM 360系列和DEC公司研制的PDP系列。IBM 360系列是一種兼容的大型計算機系列，它是世界上第一臺采用標準化接口和指令系統的計算機。

IBM 360系列每秒能完成300萬次加法運算，50萬次乘法運算。PDP系列是一種小型計算機系列，它是世界上最成功的小型計算機之一，也是Unix操作系統和C語言的誕生地。

PDP系列每秒能完成100萬次加法運算，20萬次乘法運算。

第四代：大規模和超大規模集成電路計算機

第四代計算機使用大規模和超大規模集成電路作為主要元件，用高速半導體存儲器作為存儲器，輸入輸出主要采用鍵盤或顯示器。

第四代計算機的特點是體積更小、耗電量更低、速度更快、存儲容量更大、可靠性更高、維護更簡單且價格更便宜。

第四代計算機開始出現了微處理器和微型計算機，使得計算機能夠普及到個人和家庭。第四代計算機在科學計算、數據處理、過程控制、信息管理等方面都有廣泛的應用。

第四代計算機中最著名的是美國Intel公司研制的微處理器系列和蘋果公司研制的Macintosh微型計算機。Intel公司研制了世界上第一款微處理器4004，并推出了8080、8086、80286、80386、80486等多款微處理器。

Intel微處理器每秒能完成數億次加法運算和數千萬次乘法運算。

Macintosh微型計算機是世界上第一款采用圖形用戶界面和鼠標的商用微型計算機，它每秒能完成數百萬次加法運算和數萬次乘法運算。