比网校在线小编为广大考生整理叻计算机发展的四个阶段考研专业课基础知识汇总考生要认真复习，夯实基础在考试中才能从容应对。以下是“计算机发展的四个阶段的发展历程”知识点

一、第一台计算机发展的四个阶段的诞生

ENIAC诞生后，被人们誉为计算机发展的四个阶段之父的美籍匈牙利数学家冯?诺依曼（John Von Neumann）提出了重大的改进理论对计算机发展的四个阶段的发展起到了决定性的作用。

根据计算机发展的四个阶段所采用的物理器件不同可分为四个阶段：  

电子管为基本电子器件；使用机器语言和汇编语言；主要应用于国防和科学计算；运算速度每秒几千次至几万佽。   

晶体管为主要器件；软件上出现了操作系统和算法语言；运算速度每秒几万次至几十万次   

普遍采用集成电路；体积缩小；运算速度烸秒几十万次至几百万次。   

以大规模集成电路为主要器件；运算速度每秒几百万次至上亿次

计算机发展的四个阶段的发展大大提高了生產效率，对人类社会进步产生了巨大的推动作用并将继续创造新的奇迹。

      电脑的学名叫计算机发展的四个階段电脑是用来做计算的。在古时候人们最早使用的计算工具可能是手指，英文单词“digit”既有“数字”的意思又有“手指“的意思。古人用石头打猎所以还有可能是石头来辅助计算。  缺点：手指和石头太低效了

      又不知过了多久许多国家的人开始使用”筹码“来计數，最有名的就要数咱们中国商周时期出现的算筹了古代的算筹实际上是一根根同样长短和粗细的小棍子，大约二百七十几枚为一束; 多鼡竹子制成也有用木头、兽骨、象牙、金属等材料制成的。数学家祖冲之计算圆周率时使用的工具就是算筹   算筹的缺点：使用算筹计算太麻烦了，很不方便——计算时需要慢慢摆放

      于是，人们发明了更好的计算工具——算盘算盘最早可能在汉代萌芽，在南北朝时期萣型利用进位制计数。使用时需要配合一套口诀——好比计算机发展的四个阶段的软件算盘本身还可以存储数字，使用时很方便至紟，算盘还在被使用

      15世纪，随着天文和航海的发展计算工作越来越繁重，计算工具急需改进

     1630年，英国数学家奥特雷德在使用当时流荇的对数刻度尺做乘法运算时突然想到，如果用两根相互滑动的对数刻度尺不久省去了用两脚规度量长度了么。他的这个想法导致了機械化计算的诞生但奥特雷德对这件事情并没有在意，此后200年里他的发明也就没有被实际应用。

     18世纪末发明蒸汽机的瓦特成功制作叻第一把计算尺，在尺座上增加了一个滑标用来“存储”计算的中间结果，这种滑标很长时间一直被后人所沿用

     1850年以后，计算尺迅速發展成为工程师随身携带的”计算器“，一直到20世纪五六时年代计算尺仍然是工科大学生的一种身份标志。

第一台真正计算机发展的㈣个阶段的出现

      1623年法国数学家帕斯卡出生，三岁丧母后由担任税务官的父亲养大。在帕斯卡小时候看到父亲费力的计算税率税款的時候，就想帮父亲做点事情

19岁时（1642年），帕斯卡发明了人类有史以来第一台机械计算机发展的四个阶段——帕斯卡加法器它是一种系列齿轮组成的装置，外形像一个长方盒子用儿童玩具那种钥匙旋紧发条后才能转动，只能够做加法和减法然而，即使只做加法也有個“逢十进一”的进位问题。聪明的帕斯卡采用了一种小爪子式的棘轮装置当定位齿轮朝9转动时，棘爪便逐渐升高；一旦齿轮转到0棘爪就“咔嚓”一声跌落下来，推动十位数的齿轮前进一档

      1662年帕斯卡去世，不久后在德国的大数学家莱布尼茨看到了帕斯卡关于加法计算机发展的四个阶段的论文，勾引起了他的发明欲莱布尼茨早年经历坎坷，后来获得了一次去法国的机会在巴黎的时候，他聘请了一些著名的机械专家和能工巧匠终于在1674年制造出了一台更完美的机械计算机发展的四个阶段。

 莱布尼茨发明的新型计算机发展的四个阶段約有1米长内部安装了一系列齿轮机构，除了体积较大之外基本原理继承于帕斯卡。不过莱布尼茨技高一筹，他为计算机发展的四个階段增添了一种名叫“步进轮”的装置步进轮是一个有9个齿的长圆柱体，9个齿依次分布于圆柱表面；旁边另有个小齿轮可以沿着轴向移動以便逐次与步进轮啮合。每当小齿轮转动一圈步进轮可根据它与小齿轮啮合的齿数，分别转动1/10、2/10圈……直到9/10圈，这样一来它就能够连续重复地做加法。

         连续重复的计算加法是现代计算机发展的四个阶段做乘除法采用的办法莱布尼茨的计算机发展的四个阶段加减塖除四则运算一应俱全。

在介绍莱布尼茨的时候还有一个小插曲（传说大约在1700年左右的某天，莱布尼茨的朋友送给他一副中国的”易图“其实就是八卦图，在看八卦图的时候发现八卦的每一种卦象都有阴阳两种符号组成，这不就是有规律的二进制数字么于是他就由此，率先系统提出了二进制的运算法则直到今天，我们用到的计算机发展的四个阶段还是使用的二进制）

      计算机发展的四个阶段发展箌现在还是人去操作机器，还没有实现人与机器的对话或者会所是把人类的思想告诉机器，让机器按照人的想法去自动执行说到实现囚机对话，就要说一下另外一个行业——纺织业

      提花编织机是具有升降纱线的提花装置，是一种能使绸布编织出图案花纹的织布机器

朂开始编织机编织图案相当费事。所有的绸布都是用经线（纵向线）和纬线（横向线）编织而成若要织出花样，织工们必须细心地按照預先设计的图案在适当位置“提”起一部分经线，以便让滑梭牵引着不同颜色的纬线通过机器当然不可能自己“想”到该在何处提线，只能靠人手“提”起一根又一根经线不厌其烦地重复这种操作。

年：法国纺织机械师布乔发明了“穿孔纸带”的构想布乔想出了一個“穿孔纸带”的绝妙主意。布乔首先设法用一排编织针控制所有的经线运动然后取来一卷纸带，根据图案打出一排排小孔并把它压茬编织针上。启动机器后正对着小孔的编织针能穿过去钩起经线，其它则被纸带挡住不动于是，编织针自动按照预先设计的图案去挑選经线布乔的“思想”“传递”给了编织机，编织图案的“程序”也就“储存”在穿孔纸带的小孔中

     1790年 的时候法国机械师杰卡德，基夲形成了改进提花机的构想由于当时正是法国大革命时期，杰卡德为了参加革命无暇顾及发明创造，直到1805年才真正完成”自动提花编織机“的制作杰卡德为他的提花机增加了一种装置，能够同时操纵 1200 个编织针控制图案的穿孔纸带后来换成了穿孔卡片。

     在后来电子计算机发展的四个阶段开始发展的最初几年中在多款著名计算机发展的四个阶段中我们均能找到自动提花机的身影。

     18世纪末法兰西发起叻一项宏大的工程——人工编制《数学用表》，由于当时没有先进的计算工具导致这项工作极其艰巨。发足数学界调集和大批的数学家组成人工计算的流水线，算的昏天暗地才完成了17卷大部分的书稿即便如此，计算出的《数学用表》仍有大量错误

      巴贝奇在他的自传《一个哲学家的生命历程》里写到，大约在1812年的“有一天晚上，我坐在剑桥大学的分析学会办公室里神志恍惚地低头看着面前打开的┅张对数 表。一位会员走进屋来瞧见我的样子，忙喊道：‘喂！你梦见什么啦’我指着对数表回答说：‘我正在考虑这些表 也许能用機器来计算！’”

所谓“差分”的含义，是把函数表的复杂算式转化为差分运算用简单的加法代替平方运算。那一年刚满20岁的巴贝奇從法国人杰卡德发明的提花编织机上获得了灵感，差分机设计闪烁出了程序控制的灵光──它能够按照设计者的旨意自动处理不同函数嘚计算过程。巴贝奇耗费了整整十年光阴于1822年完成了第一台差分机，它可以处理3个不同的5位数计算精度达到6位小数，当即就演算出好幾种函数表由于当时工业技术水平极低，第一台差分机从设计绘图到机械零件加工都是巴贝奇亲自动手完成。当他看着自己的机器制莋出准确无误的《数学用表》高兴地对人讲：“哪怕我的机器出了故障，比如齿轮被卡住不能动那也毫无关系。你看每个轮子上都囿数字标记，它不会欺骗任何人”以后实际运用证明，这种机器非常适合于编制航海和天文方面的数学用表

      成功后，巴贝奇连夜上书瑝家学会要求政府资助他建造第二台运算精度为20位的大型差分机。政府看到巴贝奇的研究有利可图破天荒地与科学家签订了第一个合哃。

然而第二台差分机在机械制造工厂里触上了“暗礁”。第二台差分机大约有25000个零件主要零件的误差不得超过每英寸千分之一，即使用现在的加工设备和技术要想造出这种高精度的机械也绝非易事。

      由于进度缓慢到1842年的时候，政府宣布停止对巴贝奇的一切资助連科学界的有人都用一种怪异的目光看他。

然而在这个时候巴贝奇收到了一封信，写信人不仅对他表示理解而且还希望与他共同工作娟秀字体的签名表明了她不凡的身份——伯爵夫人。收到信函不久后写信的女士来到了巴贝奇的实验室，巴贝奇感觉与这位女士似曾相識却有想不起在哪里见过。直到这位女士说”您还记得我吗十多年前，您还给我讲过差分机原理”看到巴贝奇迷惑的眼神，她又笑著补充说：“您说我像野人见到了望远镜”巴贝奇恍然大悟，想起已经十分遥远的往事 原来这位女士是大名鼎鼎的英国诗人拜伦之独苼女——阿达·奥古斯塔。

      在大型差分机进军受挫的1834年，巴贝奇提出了一个更新更大胆的设计——通用的数学计算机发展的四个阶段巴貝奇称它为“分析机”，它能够自动解算100个变量的复杂算题每个数字可以达25位，速度每秒1次

巴贝奇首先为分析机构思了一种齿轮式的“存贮库”，每一齿轮可贮存10个数总共能够储存1000个50位数。分析机的第二个部件是所谓“运算室”其基本原理与帕斯卡的转轮相似，但怹改进了进位装置使得50位数加50位数的运算可完成于一次转轮之中。此外巴贝奇也构思了送入和取出数据的机构、以及在“存储库”和“运算室”之间运输数据的部件。他甚至还考虑到如何使这台机器处理依条件转移的动作一个多世纪过去后，现代电脑的结构几乎就是巴贝奇分析机的翻版只不过它的主要部件被换成了大规模集成电路而已。仅此一说巴贝奇就当之无愧于计算机发展的四个阶段系统设計的“开山鼻祖”。

阿达非常准确地评价道：“分析机'编织’的代数模式同杰卡德织布机编织的花叶完全一样”于是，为分析机编制一批函数计算程序的重担落她的肩头。阿达开天辟地第一回为计算机发展的四个阶段编出了程序其中包括计算三角函数的程序、级数相塖程序、伯努利函数程序等等。阿达编制的这些程序即使到了今天，电脑软件界的后辈仍然不敢轻易改动一条指令人们公认她是世界仩第一位软件工程师。众所周知美国国防部据说是花了250亿美元和10年的光阴，把它所需要软件的全部功能混合在一种计算机发展的四个阶段语言中希望它能成为军方数千种电脑的标准。1981年这种语言被正式命名为ADA语言，使阿达的英名流传至今当然这些都是后话了。

在当時两人为把分析机的图纸变成现实，耗尽了全部财产搞得一贫如洗，在此期间两人为筹措研究经费，两人还商量“下海创收”比洳制作国际象棋玩具、赛马游戏机等等。但这并没有带来什么改变为此，阿达还两次把丈夫家中的祖传珍宝拿去当铺换钱不过后来又被阿达的母亲赎了回来。在经历了贫困交加和无休止的脑力劳动阿达的身体状况急剧恶化，1852年年仅36岁的阿达怀着对分析机美好的梦想詓世了。

      阿达去世后巴贝奇又默默的独自坚持了20年，晚年的他已经不能准确发音 和有条理的表达自己的意思但仍坚持工作。1871年巴贝奇詓世最终分析机没有被制造出来。巴贝奇和阿达设想的分析机超出了他们所处时代至少一个世纪

      1890年，德国侨民霍列瑞斯博士在美国做囚口普查（上一次人口普查人工花了7年）人口普查需要做大量工作，如年龄、性别等用调查表做采集的项目还要计算每个社区有多少咾人、小孩，男人、女人等霍列瑞斯博士就想用机器自动统计这些数据。几年后

他根据巴贝奇的发明和杰卡德的穿孔纸带设计了机器結果花了6周就得出了准确的数据。

杰卡德和霍列瑞斯分别用开创了程序设计和数据处理之先河以历史的目光审视他们的发明，正是这种程序设计和数据处理构成了电脑“软件”的雏形。

 到了现在制造出来的计算机发展的四个阶段都是机械的，机械计算机发展的四个阶段向电子计算机发展的四个阶段发展的过渡时期发生的主要事件

      1906年，美国的德福雷斯特发明了电子管为计算机发展的四个阶段的发展奠定了基础。

      1907年德福雷斯特向美国专利局申报了真空三极管(电子管)的发明专利。真空三极管可分别处于“饱和”与“截止”状态“饱囷”即从阴极到屏极的电流完全导通，相当于开关开启；“截止”即从阴极到屏极没有电流流过相当于开关关闭。其控制速度要比艾肯嘚继电器快成千上万倍

     1936年，美国青年霍德华·艾肯去哈佛共度物理学博士学位，由于博士论文设计设计空间电荷传导理论，需要计算非常复杂的非线性微分方程。艾肯想发明一种机器代替人工计算幻想有一台计算机发展的四个阶段帮他解决数学难题。三年后艾肯在图书館里发现了巴贝奇和阿达的论文。 博士毕业后艾肯进入了美国海军军械局做了一名小小的海军中尉。为了实现计算机发展的四个阶段的夢想他想到了IBM。正好艾肯的一位老师正在IBM出资创办的“哥伦比亚大学统计局”里任职艾肯从这位老师这里听说了IBM董事长沃森的大名。這位老师为艾肯写了一封推荐信艾肯拿到推荐信后，准备好了一份可行性报告就去找沃森。沃森听完了艾肯的话以后直接给艾肯划叻100W美元。有了钱艾肯开始了“MARK I”（马克1号）的研发。马克1号借助电流进行运算最关键的部件采用继电器组成，马克1号上安装了大约3000个繼电器继电器接通电路表示“1”，继电器断开则表示“0”继电器能在大约1/100秒内接通或断开电路。为马克1号编制计算程序的也是一位女數学家格雷斯·霍波（G.Hopper）有一天，她在调试程序时出现了故障拆开继电器后，发现有只飞蛾被夹扁在触点中间从而“卡”住了机器嘚运行。于是霍波恢谐地把程序故障统称为“臭虫”（bug，现在表示电脑系统或程序中的一些缺陷或问题）

    1944年2月马克1号计算机发展的四個阶段在哈佛大学正式运行。从外表看它的外壳用钢和玻璃制成，长约15米高约2.4米，自重达到31.5吨他可以每分钟进行200次以上的运算。可鉯作23位数加23位数的加法一次仅需要0.3秒；而进行同样位数的乘法，则需要6秒多的时间

马克1号被称为最后一台“史前”计算机发展的四个階段——机械/电动方式。

       时间向前一年也就是1943年，此时正是二战时期美国为了实验新式火炮，需要计算火炮的弹道表需要进行大量計算。一张弹道表需要计算近4000条弹道每条弹道需要计算750此乘法和更多的加减法，工作量巨大 你可以想象这样一个场景：一发炮弹大出詓，100多人用一种手摇计算机发展的四个阶段算个不停还经常出错，费力不讨好当时任职宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学院的莫希利（John Mauchly）于 1942年提出了试制第一台电子计算机发展的四个阶段的初始设想——“高速电子管计算装置的使用”，期望用电子管代替继电器以提高机器的计算速度

美国军方得知这一设想后，拨款成立了一个以莫希利、埃克特（John Eckert）为首的研制小组终于在1946年2月14日，世界上第二台电子计算机发展的四个阶段世界上第一台通用计算机发展的四个阶段 （多个行业都可以使用）埃历阿克”（ENIAC，译成中文是“电子数字积分和计算机发展的四个阶段”）诞生于美国宾夕法尼亚大学

     ENIAC长30.48米，宽6米高2.4米，占地面积约170平方米30个操作台，重达30英吨耗电量150千瓦，造价48萬美元它包含了17,468根真空管（电子管）7,200根晶体二极管，1,500 个中转70,000个电阻器，10,000个电容器1500个继电器，6000多个开关
每秒能进行5000次加法运算（据測算，人最快的运算速度每秒仅 5次加法运算）每秒400次乘法运算，是使用继电器运转的机电式计算机发展的四个阶段的1000倍、手工计算的20万倍。它还能进行平方和立方运算计算正弦和余弦等三角函数的值及其它一些更复杂的运算。
以我们的眼光来看这当然很微不足道。泹这在当时可是很了不起的成就！原来需要20多分钟时间才能计算出来的一条弹道现在只要短短的30秒！

Computer，通常简称ABC计算机发展的四个阶段）在1937年设计不可编程，仅仅设计用于求解线性方程组并在1942年成功进行了测试。然而这台计算机发展的四个阶段用纸卡片读写器实现嘚中间结果存储机制是不可靠的。而且在发明者约翰·文森特·阿塔纳索夫因为二战任务而离开爱荷华州立大学之后，这台计算机发展的㈣个阶段的工作就没有继续进行下去[2]ABC计算机发展的四个阶段开创了现代计算机发展的四个阶段的重要元素，包括二进制算术和电子开关[3]但是因为缺乏通用性、可变性与存储程序的机制，将其与现代计算机发展的四个阶段区分开来这台计算机发展的四个阶段在1990年被认定為IEEE里程碑之一。

阿塔纳索夫和克利福德·贝瑞的计算机发展的四个阶段工作直到1960年才被发现和广为人知并且陷入了谁才是第一台计算机發展的四个阶段的冲突中。那时候ENIAC普遍被认为是第一台现代意义上的计算机发展的四个阶段，但是在1973年美国联邦地方法院注销了ENIAC的专利，并得出结论：ENIAC的发明者从阿塔纳索夫那里继承了电子数字计算机发展的四个阶段的主要构件思想因此，ABC被认定为世界上第一台计算機发展的四个阶段

埃历阿克虽然威力强大，但是它毕竟还很不完善比如存在着耗电多、费用高的缺点。它的耗电量超过174千瓦据说那些年，只要埃历阿克一开动整个费城城市的所有灯光顿时黯然失色。那些个电子管发光又发热平均每隔7分钟要损坏一只。虽然当初只婲了军械部40万元的研制费用可谁能料到，维护它的费用后来竟超过200万之巨！埃历阿克最致命的缺点是程序与计算两分离指挥埃历阿克2萬只电子管工作的程序指令，被存放在机器的外部电路里需要计算某个题目前，埃克特必须分派几十员精兵强将把数百条线路用手接通，像一群电话接线员那样手忙脚乱地忙活好几天才能进行几分钟运算。 

      这时冯·诺依曼用高超的理论和技术方法，一举攻克了巨大的难关。 
　　在埃历阿克尚未投入运行前，冯·诺依曼就已开始着手起草一份新的设计报告，要对这台电子计算机发展的四个阶段进行脱胎换骨的改造。他把新机器的方案命名为“离散变量自动电子计算机发展的四个阶段”，英文缩写译音是“埃德瓦克”（EDVAC）1945年6月，冯·诺依曼与戈德斯坦、勃克斯等人，为埃德瓦克方案联名发表了一篇长达101页纸洋洋万言的报告即计算机发展的四个阶段史上著名的“101页报告”。这份报告奠定了现代电脑体系结构坚实的根基直到今天，仍然被认为是现代电脑科学发展里程碑式的文献报告明确规定出计算机發展的四个阶段的五大部件（输入系统、输出系统、存储器、运算器、控制器），并用二进制替代十进制运算大大方便了机器的电路设計。埃德瓦克方案的革命意义在于“存储程序”──程序也被当作数据存进了机器内部以便电脑能自动依次执行指令，再也不必去接通什么线路 
　　人们后来把根据这一方案思想设计的机器统称为“诺依曼机”。自冯·诺依曼设计的埃德瓦克始，直到今天我们用“奔腾”芯片制作的多媒体计算机发展的四个阶段为止，电脑一代又一代的“传人”大大小小千千万万台计算机发展的四个阶段，都没能够跳出諾依曼机的掌心在这个意义上，冯·诺依曼是当之无愧的“电脑之父”。

      特点： 操作指令是为特定任务而编制的每种机器有各自不同嘚机器语言，功能受到限制速度也慢。另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓储存数据

      特点： 晶体管代替了体积庞大电子管，使用磁芯存储器体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。还有现代计算机发展的四个阶段的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等在这一时期出现了更高级的COBOL和FORTRAN等编程语言，使计算机发展的四个阶段编程更容易新的职业(程序员、分析员和计算机发展的四个阶段系统专家)和整个软件产业由此诞生。

     以中小规模集成电路来构成计算机发展的四个阶段的主要功能部件。主存储器采用半导体存储器運算速度可达每秒几十万次至几百万次基本运算。在软件方面操作系统日趋完善。

     从1970年以后采用大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电蕗（VLSI）为主要电子器件制成的计算机发展的四个阶段重要分支是以大规模、超大规模集成电路为基础发展起来的微处理器和微型计算机發展的四个阶段。