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从萌芽到巅峰的演变轨迹——从初创到高级的时代进程-电脑操作系统 (从萌芽到成熟)

admin4周前 (04-23)数码11

自电脑诞生以来,操作系统作为其重要组成部分,不断推动着电脑技术的进步与发展。本文将带您回顾电脑操作系统的发展历程,探究其在不同阶段的特点与影响。

一、早期操作系统:真空管与批处理

操作系统

在电脑诞生初期,真空管技术占主导地位,此时的操作系统尚未形成完善体系。随着批处理技术的出现,人们开始尝试将多个程序按顺序执行,以提高电脑的运行效率。这一阶段的操作系统以简单、粗糙为主,缺乏交互性和用户友好性。

二、分时操作系统:多用户与交互性

随着计算机技术的进步,分时操作系统逐渐崭露头角。这类系统允许多个用户同时使用电脑资源,每个用户都能获得一定的时间片来执行程序。分时操作系统的出现大大提高了电脑的利用率和用户体验。此时,操作系统开始具备一定的交互性,但仍显得相对简单。

三、个人计算机时代:图形界面与易用性

随着个人计算机(PC)的普及,操作系统迎来了新的发展阶段。微软公司的系统以及苹果公司的OS系统成为这一时代的代表。这些系统采用了图形用户界面(GUI),使得电脑操作更加直观、易用。这些系统还支持多任务处理,允许用户同时运行多个程序。个人计算机时代的操作系统为普通用户提供了前所未有的便利。

四、网络时代:分布式与云计算

进入21世纪,互联网技术的飞速发展推动了操作系统的变革。分布式操作系统和云计算技术逐渐崭露头角。分布式操作系统允许多台电脑通过网络连接,共享计算资源和数据。云计算则更进一步,将计算资源和服务集中在远程的数据中心,用户只需通过网络即可访问和使用这些资源和服务。网络时代的操作系统使得计算能力和数据资源得以更高效地利用和共享。

五、未来展望:人工智能与量子计算

展望未来,随着人工智能()和量子计算技术的发展,操作系统将迎来新的发展机遇。AI技术的融入将使得操作系统更加智能化,能够自动优化资源分配、提高运行效率;同时,AI还能提供更个性化的用户体验,如智能推荐、语音控制等。量子计算的崛起则可能为操作系统带来全新的计算模型和性能提升,推动电脑技术迈向新的高峰。

总结

电脑操作系统的发展历程见证了科技的不断进步与创新。从早期的批处理系统到现代的网络化、智能化操作系统,每一次变革都推动了电脑技术的飞跃发展。展望未来,随着新兴技术的不断涌现,我们有理由相信操作系统将继续迈向更高的发展阶段,为人类创造更加美好的科技生活。


计算机的历史与未来

现代计算机出现之前的发展史~~公元前至1200前,在 Sumer 一些有文化的居民把他们的商业事务记录在陶土碑上。 公元前3000年,算盘在巴比伦被发明。 公元前250至230年,The Sieve of Eratosthenes用来决定质数。 大约西元79年,The Antikythera Device”当根据纬度及星期的日子正确地调校好,就能得出轮流出现29及30日的农历月份。 大约1300 年,用金属线及小珠子做的算盘取代了中国的计算杆。 算盘被当时的商人用作计算商业事务的往来。 1612 至1614 年,John Napier 用小数点,发明对数及用数字的棒计数。 1622 年William Oughtred根据 Napier的对数表发明圆形的计算尺,准确度只有3个位,但对很多工作已达到足够的准确度。 1642至1643年,巴斯卡(Blaise Pascal)为了帮助做收税员的父亲,他就发明了一个用齿轮运作的加法器,叫 “Pascalene” ,这是第一部机械加法器。 这个 “Pascalene” 有八个可动的刻度盘,最多可把八位长的数字加起来。 机械加法器1666 年,在英国 Samuel Morland 发明了一部可以计算加数及减数的机械计数机。 1673 年 Gottfried Leibniz 制造了一部踏式 (stepped) 圆柱形转轮的计数机,叫 “Stepped Reckoner” ,这部计算机可以把重覆的数字相乘,并自动地加入加数器裏。 1694 年德国数学家, Gottfried Leibniz ,把巴斯卡的 Pascalene 改良,制造了一部可以计算乘数的机器,它仍然是用齿轮及刻度盘操作。 1773 年 Philipp-Matthaus 制造及卖出了少量精确至 12 位的计算机器。 电脑历史1773年 1775 年 The third Earl of Stanhope 发明了一部与 Leibniz 相似的乘法计算机。 1786 年 设计了一部差分机,可惜没有拨款去制造。 1801 年 Joseph-Marie Jacquard 的织布机是用连接按序的打孔卡控制编织的样式。 打孔卡织布机 1811年Luddites 破坏这些令人们失业的机器。 1820年托马斯计算尺 (The Thomas Arithmometer) ,在法国科学学会发表。 它是根据 Leibniz 的踏式鼓 (stepped-drum) 原理而制成。 它是第一部大量生产的计算机,可以计算乘数,如得到用者协肋更可计算除数。 这机器售卖了约90 年。 1822年巴培格(Charles Babbage) 开始设计及制造差分机(Difference Engine)。 这部差分机是用蒸气启动的而且体积十分庞大,它有一贮存程式,可以进行计算并把结果自动地印出来。 巴培格及其设计的差分机 1829年 Willian Austin Burt 取得一部切合实际但笨拙的打字机的专利权,这是美国第一部书写机器。 1832年巴培格和 Joseph Clement 制造了差分机的雏型。 1833至1835年巴培格把目标转去设计分析机,由於分析机有现代电脑的基本元件,所以巴培格被称为「电脑之父」。 1838年1月Samuel Morse 和 Alfred Vail 发表电报系统的元件。 1842年Augusta Ada Byron,Countess of Lovelace 把 Luigi Menabrea 有关分析机的小册子翻译并加上自己的注解,成为第一个程序编写员(programmer) Ada的简介及照片 1843 年 Scheutz 与他的儿子 Edvard Scheutz 制造了一部第三阶 (3 rd order) 差分机。 1844 年 Samuel Morse 由华盛顿传送一封电服去巴尔的摩,美国马里兰州的一个城市。 1847 至1849年巴培格完作二十一幅差分机改良版的构图,可以操作第七阶相差(7th order) 相差及31 位数宇。 但因没有人赞助,所以这台机器并没有完成。 1854年 George Boole 出版 An Investigation of the Laws of Thought”,是讲述符号及逻辑理由,它后来成为电脑设计的基本概念。 1858年一条电报电�第一次跨越大西洋,并且提供了几日的服务。 1861年一条跨越大陆的电报线把大西洋和太平洋沿岸连接起来。 1876 年 Alexander Graham Bell 发明了电话并取得专利权。 1876至1878年 Baron Kelvin 制造了一部泛音分析机及潮汐预测机。 1882年 William S. Burroughs 辞去在银行文员的工作,并专注於加数器的发明。 1889 年Herman Hollerith 的电动制表机在比赛中有出色的表现,并被用於 1890 中的人口调查。 Herman Hollerith 采用了Jacquard 织布机的概念用来计算,他用咭贮存资料, 然后注入机器内编译结果。 这机器使本来需要十年时间才能得到的人口调查结果,在短短六星期内做到。 电脑历史1890年 1893 年第一部四功能计算机被发明。 1895 年 Guglielmo Marconi 传送广播讯号。 1896 年 Hollerith 成立制表机器公司(Tabulating Machine Company)。 1901 年打孔键出现,之后的半个世纪只有很少的改变。 1904 年John 取得真空二极管的专利权,为无线电通讯建立基础。 1906 年 Lee de Foredt 加了一个第三活门在Felming 的二极管, 创制了三电极真空管。 1907 年唱片音乐在纽约组成第一间正式的电台。 1908年英国科学家 Campbell Swinton �述了电子扫描方法及预示用阴极射线管制造电视。 1911年 Hollerith 的表机公司与其他两间公司合并,组成 Computer Tabulating Recording Company (C-T-R),制表及录制公司。 但在1924年,改名为International Business Machine Corporation (IBM)。 1911年荷兰物理学家 Kamerlingh Onnes 在 Leiden Unversity 发现超导电。 1931年 Vannever Bush 发明了一部可以解决差分程式的计数机,这机器可以解决一些令数学家,科学家头痛的复杂差分程式。 1935 年 IBM (International Business Machine Corporation) 引入 IBM 601”,它是一部有算术部件及可在1秒钟内计算乘数的穿孔咭机器。 它对科学及商业的计算起很大的作用。 总共制造了1500 部。 1937年Alan Turing 想出了一个 通用机器(Universal Machine)” 的概念,可以执行任何的算法,形成了一个可计算(computability)”的基本概念。 Turing 的概念比其他同类型的发明为好,因为他用了符号处理(symbol processing) 的概念。 1938 年 Konrad Zuse 完成了一部可编写程式的二进制机械,原名叫「 V1」,后来改称为 「Z1」。 这计数机用浮点操作,有 7 个位元的指数,16 个位元的尾数,以及一个正负唬位元。 存贮器是用滑动的金属部份贮存16个数字,运作得很理想,但算术部件就不太成功。 程式由穿孔带读取 (不是纸带,是 35MM的电影菲林),数据可以用一个数字键盘输入,而输出就颢示在一电灯上。 电脑历史1935-38年及Konrad Zuse照片 1939年11月John Vincent Atannsoff 与 John Berry 制造了一部16位元加数器。 它是第一部用真空管计算的机器。 1939年Zuse 与 Schreyer 开鈶制造了V2”[后来叫Z2],这机器沿用 Z1的机械贮存器,加上一个用断电器逻辑(Relay Logic)的新算术部件。 但当 Zuse完成草稿后,这计划被中断一年。 1939-40年 Schreyer 完成了用真空管的10位元加数器,以及用氖气灯(霓虹灯)的存贮器。 1940年1月在 Bell Labs, Samuel Williams 及Stibitz 完成了一部可以计算复杂数字的机器, 叫“复杂数字计数机(Complex Number Calculator)”,后来改称为“断电器计数机型号I (Model I Relay Calculator)” 。 它用电话开关部份做逻辑部件:145个断电器,10个横杠开关。 数字用“Plus 3BCD”代表。 在同年9月,电传打字 etype 安装在一个数学会议裏,由New Hampshire 连接去纽约。 1940年 Zuse 终於完成 Z2,它比运作得更好,但不是太可靠。 1941年夏季,Atanasoff 及 Berry 完成了一部专为解决联立线性方程系统(system of simultaneous linear equations) 的计算机,后来叫做ABC (Atanasoff-Berry Computer)”,它有 60 个 50位元的存贮器,以电容器(capacitories) 的形式安装在2个旋转的鼓上,时钟速度是60Hz。 1941年2月 Zuse 完作V3”(后来叫Z3),是第一部操作中可编写程式的计数机。 它亦是用浮点操作,有7个位的指数,14位元的尾数,以及一个正负号。 存贮器可以贮存64个字,所以需要1400个断电器。 它有多於1200个的算术及控制部件,而程式编写,输入,输出的与 Z1 相同。 1943年1月 Howard H. Aiken完成ASCC Mark I”(自动按序控制计算机 Mark I ,Automatic Sequence -- Controlled Calculator Mark I),亦称“Haward Mark I”。 这部机器有51尺长,重5顿,由 750,000部份合并而成。 它有72个累加器,每一个有自己的算术部件,及23位数的寄存器。 1943年12月 Tommy Flowers与他的队伍,完成第一部“Colossus”,它有2400个真空管用作逻辑部件,5 个纸带圈读取器(reader),每个可以每秒工作5000字符。 1947年 William Shockley ,John Bardeen以及 Walter Brattain发明了一转移电阻 (transfer resistance),后来称为晶体管,它使电脑有很大的改革,并且比真空管更可靠。 计算机的历史 计算机是新技术革命的一支主力,也是推动社会向现代化迈进的活跃因素。 计算机科学与技术是第二次世界大战以来发展最快、影响最为深远的新兴学科之一。 计算机产业已在世界范围内发展成为一种极富生命力的战略产业。 现代计算机是一种按程序自动进行信息处理的通用工具,它的处理对象是信息,处理结果也是信息。 利用计算机解决科学计算、工程设计、经营管理、过程控制或人工智能等各种问题的方法,都是按照一定的算法进行的。 这种算法是定义精确的一系列规则,它指出怎样以给定的输入信息经过有限的步骤产生所需要的输出信息。 信息处理的一般过程,是计算机使用者针对待解抉的问题,事先编制程序并存入计算机内,然后利用存储程序指挥、控制计算机自动进行各种基本操作,直至获得预期的处理结果。 计算机自动工作的基础在于这种存储程序方式,其通用性的基础则在于利用计算机进行信息处理的共性方法。 计算机的历史 现代计算机的诞生和发展 现代计算机问世之前,计算机的发展经历了机械式计算机、机电式计算机和萌芽期的电子计算机三个阶段。 早在17世纪,欧洲一批数学家就已开始设计和制造以数字形式进行基本运算的数字计算机。 1642年,法国数学家帕斯卡采用与钟表类似的齿轮传动装置,制成了最早的十进制加法器。 1678年,德国数学家莱布尼兹制成的计算机,进一步解决了十进制数的乘、除运算。 英国数学家巴贝奇在1822年制作差分机模型时提出一个设想,每次完成一次算术运算将发展为自动完成某个特定的完整运算过程。 1884年,巴贝奇设计了一种程序控制的通用分析机。 这台分析机虽然已经描绘出有关程序控制方式计算机的雏型,但限于当时的技术条件而未能实现。 巴贝奇的设想提出以后的一百多年期间,电磁学、电工学、电子学不断取得重大进展,在元件、器件方面接连发明了真空二极管和真空三极管;在系统技术方面,相继发明了无线电报、电视和雷达……。 所有这些成就为现代计算机的发展准备了技术和物质条件。 与此同时,数学、物理也相应地蓬勃发展。 到了20世纪30年代,物理学的各个领域经历着定量化的阶段,描述各种物理过程的数学方程,其中有的用经典的分析方法已根难解决。 于是,数值分析受到了重视,研究出各种数值积分,数值微分,以及微分方程数值解法,把计算过程归结为巨量的基本运算,从而奠定了现代计算机的数值算法基础。 社会上对先进计算工具多方面迫切的需要,是促使现代计算机诞生的根本动力。 20世纪以后,各个科学领域和技术部门的计算困难堆积如山,已经阻碍了学科的继续发展。 特别是第二次世界大战爆发前后,军事科学技术对高速计算工具的需要尤为迫切。 在此期间,德国、美国、英国部在进行计算机的开拓工作,几乎同时开始了机电式计算机和电子计算机的研究。 德国的朱赛最先采用电气元件制造计算机。 他在1941年制成的全自动继电器计算机Z-3,已具备浮点记数、二进制运算、数字存储地址的指令形式等现代计算机的特征。 在美国,1940~1947年期间也相继制成了继电器计算机MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。 不过,继电器的开关速度大约为百分之一秒,使计算机的运算速度受到很大限制。 电子计算机的开拓过程,经历了从制作部件到整机从专用机到通用机、从“外加式程序”到“存储程序”的演变。 1938年,美籍保加利亚学者阿塔纳索夫首先制成了电子计算机的运算部件。 1943年,英国外交部通信处制成了“巨人”电子计算机。 这是一种专用的密码分析机,在第二次世界大战中得到了应用。 1946年2月美国宾夕法尼亚大学莫尔学院制成的大型电子数字积分计算机(ENIAC),最初也专门用于火炮弹道计算,后经多次改进而成为能进行各种科学计算的通用计算机。 这台完全采用电子线路执行算术运算、逻辑运算和信息存储的计算机,运算速度比继电器计算机快1000倍。 这就是人们常常提到的世界上第一台电子计算机。 但是,这种计算机的程序仍然是外加式的,存储容量也太小,尚未完全具备现代计算机的主要特征。 新的重大突破是由数学家冯·诺伊曼领导的设计小组完成的。 1945年3月他们发表了一个全新的存储程序式通用电子计算机方案—电子离散变量自动计算机(EDVAC)。 随后于1946年6月,冯·诺伊曼等人提出了更为完善的设计报告《电子计算机装置逻辑结构初探》。 同年7~8月间,他们又在莫尔学院为美国和英国二十多个机构的专家讲授了专门课程《电子计算机设计的理论和技术》,推动了存储程序式计算机的设计与制造。 1949年,英国剑桥大学数学实验室率先制成电子离散时序自动计算机(EDSAC);美国则于1950年制成了东部标准自动计算机(SFAC)等。 至此,电子计算机发展的萌芽时期遂告结束,开始了现代计算机的发展时期。 在创制数字计算机的同时,还研制了另一类重要的计算工具——模拟计算机。 物理学家在总结自然规律时,常用数学方程描述某一过程;相反,解数学方程的过程,也有可能采用物理过程模拟方法,对数发明以后,1620年制成的计算尺,己把乘法、除法化为加法、减法进行计算。 麦克斯韦巧妙地把积分(面积)的计算转变为长度的测量,于1855年制成了积分仪。 19世纪数学物理的另一项重大成就——傅里叶分析,对模拟机的发展起到了直接的推动作用。 19世纪后期和20世纪前期,相继制成了多种计算傅里叶系数的分析机和解微分方程的微分分析机等。 但是当试图推广微分分析机解偏微分方程和用模拟机解决一般科学计算问题时,人们逐渐认识到模拟机在通用性和精确度等方面的局限性,并将主要精力转向了数字计算机。 电子数字计算机问世以后,模拟计算机仍然继续有所发展,并且与数字计算机相结合而产生了混合式计算机。 模拟机和混合机已发展成为现代计算机的特殊品种,即用在特定领域的高效信息处理工具或仿真工具。 20世纪中期以来,计算机一直处于高速度发展时期,计算机由仅包含硬件发展到包含硬件、软件和固件三类子系统的计算机系统。 计算机系统的性能—价格比,平均每10年提高两个数量级。 计算机种类也一再分化,发展成微型计算机、小型计算机、通用计算机(包括巨型、大型和中型计算机),以及各种专用机(如各种控制计算机、模拟—数字混合计算机)等。 计算机器件从电子管到晶体管,再从分立元件到集成电路以至微处理器,促使计算机的发展出现了三次飞跃。 在电子管计算机时期(1946~1959),计算机主要用于科学计算。 主存储器是决定计算机技术面貌的主要因素。 当时,主存储器有水银延迟线存储器、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓和磁心存储器等类型,通常按此对计算机进行分类。 到了晶体管计算机时期(1959~1964),主存储器均采用磁心存储器,磁鼓和磁盘开始用作主要的辅助存储器。 不仅科学计算用计算机继续发展,而且中、小型计算机,特别是廉价的小型数据处理用计算机开始大量生产。 1964年,在集成电路计算机发展的同时,计算机也进入了产品系列化的发展时期。 半导体存储器逐步取代了磁心存储器的主存储器地位,磁盘成了不可缺少的辅助存储器,并且开始普遍采用虚拟存储技术。 随着各种半导体只读存储器和可改写的只读存储器的迅速发展,以及微程序技术的发展和应用,计算机系统中开始出现固件子系统。 20世纪70年代以后,计算机用集成电路的集成度迅速从中小规模发展到大规模、超大规模的水平,微处理器和微型计算机应运而生,各类计算机的性能迅速提高。 随着字长4位、8位、16位、32位和64位的微型计算机相继问世和广泛应用,对小型计算机、通用计算机和专用计算机的需求量也相应增长了。 微型计算机在社会上大量应用后,一座办公楼、一所学校、一个仓库常常拥有数十台以至数百台计算机。 实现它们互连的局部网随即兴起,进一步推动了计算机应用系统从集中式系统向分布式系统的发展。 在电子管计算机时期,一些计算机配置了汇编语言和子程序库,科学计算用的高级语言FORTRAN初露头角。 在晶体管计算机阶段,事务处理的COBOL语言、科学计算机用的ALGOL语言,和符号处理用的LISP等高级语言开始进入实用阶段。 操作系统初步成型,使计算机的使用方式由手工操作改变为自动作业管理。 进入集成电路计算机发展时期以后,在计算机中形成了相当规模的软件子系统,高级语言种类进一步增加,操作系统日趋完善,具备批量处理、分时处理、实时处理等多种功能。 数据库管理系统、通信处理程序、网络软件等也不断增添到软件子系统中。 软件子系统的功能不断增强,明显地改变了计算机的使用属性,使用效率显著提高。 在现代计算机中,外围设备的价值一般已超过计算机硬件子系统的一半以上,其技术水平在很大程度上决定着计算机的技术面貌。 外围设备技术的综合性很强,既依赖于电子学、机械学、光学、磁学等多门学科知识的综合,又取决于精密机械工艺、电气和电子加工工艺以及计量的技术和工艺水平等。 外围设备包括辅助存储器和输入输出设备两大类。 辅助存储器包括磁盘、磁鼓、磁带、激光存储器、海量存储器和缩微存储器等;输入输出设备又分为输入、输出、转换、、模式信息处理设备和终端设备。 在这些品种繁多的设备中,对计算机技术面貌影响最大的是磁盘、终端设备、模式信息处理设备和转换设备等。 新一代计算机是把信息采集存储处理、通信和人工智能结合在一起的智能计算机系统。 它不仅能进行一般信息处理,而且能面向知识处理,具有形式化推理、联想、学习和解释的能力,将能帮助人类开拓未知的领域和获得新的知识。 计算技术在中国的发展 在人类文明发展的历史上中国曾经在早期计算工具的发明创造方面写过光辉的一页。 远在商代,中国就创造了十进制记数方法,领先于世界千余年。 到了周代,发明了当时最先进的计算工具——算筹。 这是一种用竹、木或骨制成的颜色不同的小棍。 计算每一个数学问题时,通常编出一套歌诀形式的算法,一边计算,一边不断地重新布棍。 中国古代数学家祖冲之,就是用算筹计算出圆周率在3.和3.之间。 这一结果比西方早一千年。 珠算盘是中国的又一独创,也是计算工具发展史上的第一项重大发明。 这种轻巧灵活、携带方便、与人民生活关系密切的计算工具,最初大约出现于汉朝,到元朝时渐趋成熟。 珠算盘不仅对中国经济的发展起过有益的作用,而且传到日本、朝鲜、东南亚等地区,经受了历史的考验,至今仍在使用。 中国发明创造指南车、水运浑象仪、记里鼓车、提花机等,不仅对自动控制机械的发展有卓越的贡献,而且对计算工具的演进产生了直接或间接的影响。 例如,张衡制作的水运浑象仪,可以自动地与地球运转同步,后经唐、宋两代的改进,遂成为世界上最早的天文钟。 记里鼓车则是世界上最早的自动计数装置。 提花机原理刘计算机程序控制的发展有过间接的影响。 中国古代用阳、阴两爻构成八卦,也对计算技术的发展有过直接的影响。 莱布尼兹写过研究八卦的论文,系统地提出了二进制算术运算法则。 他认为,世界上最早的二进制表示法就是中国的八卦。 经过漫长的沉寂,新中国成立后,中国计算技术迈入了新的发展时期,先后建立了研究机构,在高等院校建立了计算技术与装置专业和计算数学专业,并且着手创建中国计算机制造业。 1958年和1959年,中国先后制成第一台小型和大型电子管计算机。 60年代中期,中国研制成功一批晶体管计算机,并配制了ALGOL等语言的编译程序和其他系统软件。 60年代后期,中国开始研究集成电路计算机。 70年代,中国已批量生产小型集成电路计算机。 80年代以后,中国开始重点研制微型计算机系统并推广应用;在大型计算机、特别是巨型计算机技术方面也取得了重要进展;建立了计算机服务业,逐步健全了计算机产业结构。 在计算机科学与技术的研究方面,中国在有限元计算方法、数学定理的机器证明、汉字信息处理、计算机系统结构和软件等方面都有所建树。 在计算机应用方面,中国在科学计算与工程设计领域取得了显著成就。 在有关经营管理和过程控制等方面,计算机应用研究和实践也日益活跃。 计算机科学与技术 计算机科学与技术是一门实用性很强、发展极其迅速的面向广大社会的技术学科,它建立在数学、电子学 (特别是微电子学)、磁学、光学、精密机械等多门学科的基础之上。 但是,它并不是简单地应用某些学科的知识,而是经过高度综合形成一整套有关信息表示、变换、存储、处理、控制和利用的理论、方法和技术。 计算机科学是研究计算机及其周围各种现象与规模的科学,主要包括理论计算机科学、计算机系统结构、软件和人工智能等。 计算机技术则泛指计算机领域中所应用的技术方法和技术手段,包括计算机的系统技术、软件技术、部件技术、器件技术和组装技术等。 计算机科学与技术包括五个分支学科,即理论计算机科学、计算机系统结构、计算机组织与实现、计算机软件和计算机应用。 理论计算机学 是研究计算机基本理论的学科。 在几千年的数学发展中,人们研究了各式各样的计算,创立了许多算法。 但是,以计算或算法本身的性质为研究对象的数学理论,却是在20世纪30年代才发展起来的。 当时,由几位数理逻辑学者建立的算法理论,即可计算性理论或称递归函数论,对20世纪40年代现代计算机设计思想的形成产生过影响。 此后,关于现实计算机及其程序的数学模型性质的研究,以及计算复杂性的研究等不断有所发展。 理论计算机科学包括自动机论、形式语言理论、程序理论、算法分析,以及计算复杂性理论等。 自动机是现实自动计算机的数学模型,或者说是现实计算机程序的模型,自动机理论的任务就在于研究这种抽象机器的模型;程序设计语言是一种形式语言,形式语言理论根据语言表达能力的强弱分为O~3型语言,与图灵机等四类自动机逐一对应;程序理论是研究程序逻辑、程序复杂性、程序正确性证明、程序验证、程序综合、形式语言学,以及程序设计方法的理论基础;算法分析研究各种特定算法的性质。 计算复杂性理论研究算法复杂性的一般性质。 计算机系统结构 程序设计者所见的计算机属性,着重于计算机的概念结构和功能特性,硬件、软件和固件子系统的功能分配及其界面的确定。 使用高级语言的程序设计者所见到的计算机属性,主要是软件子系统和固件子系统的属性,包括程序语言以及操作系统、数据库管理系统、网络软件等的用户界面。 使用机器语言的程序设计者所见到的计算机属性,则是硬件子系统的概念结构(硬件子系统结构)及其功能特性,包括指令系统(机器语言),以及寄存器定义、中断机构、输入输出方式、机器工作状态等。 硬件子系统的典型结构是冯·诺伊曼结构,它由运算器控制器、存储器和输入、输出设备组成,采用“指令驱动”方式。 当初,它是为解非线性、微分方程而设计的,并未预见到高级语言、操作系统等的出现,以及适应其他应用环境的特殊要求。 在相当长的一段时间内,软件子系统都是以这种冯·诺伊曼结构为基础而发展的。 但是,其间不相适应的情况逐渐暴露出来,从而推动了计算机系统结构的变革。 计算机组织与实现 是研究组成计算机的功能、部件间的相互连接和相互作用,以及有关计算机实现的技术,均属于计算机组织与实现的任务。 在计算机系统结构确定分配给硬子系统的功能及其概念结构之后,计算机组织的任务就是研究各组成部分的内部构造和相互联系,以实现机器指令级的各种功能和特性。 这种相互联系包括各功能部件的布置、相互连接和相互作用。 随着计算机功能的扩展和性能的提高,计算机包含的功能部件也日益增多,其间的互连结构日趋复杂。 现代已有三类互连方式,分别以中央处理器、存储器或通信子系统为中心,与其他部件互连。 以通信子系统为中心的组织方式,使计算机技术与通信技术紧密结合,形成了计算机网络、分布计算机系统等重要的计算机研究与应用领域。 与计算实现有关的技术范围相当广泛,包括计算机的元件、器件技术,数字电路技术,组装技术以及有关的制造技术和工艺等。 软件 软件的研究领域主要包括程序设计、基础软件、软件工程三个方面。 程序设计指设计和编制程序的过程,是软件研究和发展的基础环节。 程序设计研究的内容,包括有关的基本概念、规范、工具、方法以及方法学等。 这个领域发展的特点是:从顺序程序设计过渡到并发程序设计和分币程序设计;从非结构程序设计方法过渡到结构程序设计方法;从低级语

电脑的发展史是什么?

电脑的发展史是:

计算工具的演化经历了由简单到复杂、从低级到高级的不同阶段,例如从“结绳记事”中的绳结到算筹、算盘计算尺、机械计算机等。它们在不同的历史时期发挥了各自的历史作用,同时也启发了现代电子计算机的研制思想。

1889年,美国科学家赫尔曼·何乐礼研制出以电力为基础的电动制表机,用以储存计算资料。

1930年,美国科学家范内瓦·布什造出世界上首台模拟电子计算机。

1946年2月14日,由美国军方定制的世界上第一台电子计算机“电子数字积分计算机”在美国宾夕法尼亚大学问世了。ENIAC是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而研制成的,这台计算器使用了支电子管,大小为80英尺×8英尺,重达28t(吨),功耗为170kW,其运算速度为每秒5000次的加法运算,造价约为美元。

ENIAC的问世具有划时代的意义,表明电子计算机时代的到来。在以后60多年里,计算机技术以惊人的速度发展,没有任何一门技术的性能价格比能在30年内增长6个数量级。

电脑的发展趋势:

随着科技的进步,各种计算机技术、网络技术的飞速发展,计算机的发展已经进入了一个快速而又崭新的时代,计算机已经从功能单一、体积较大发展到了功能复杂、体积微小、资源网络化等。

计算机的未来充满了变数,性能的大幅度提高是不可置疑的,而实现性能的飞跃却有多种途径。不过性能的大幅提升并不是计算机发展的唯一路线,计算机的发展还应当变得越来越人性化,同时也要注重环保等等。

计算机从出现至今,经历了机器语言、程序语言、简单操作系统和Linux、Macos、Windows等现代操作系统四代,运行速度也得到了极大的提升,第四代计算机的运算速度已经达到几十亿次每秒。

计算机也由原来的仅供军事科研使用发展到人人拥有,计算机强大的应用功能,产生了巨大的市场需要,未来计算机性能应向着微型化、网络化、智能化和巨型化的方向发展。

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Lowpass记者JankoRoettgers从多方信息来源得悉,亚马逊不时在开发一种新的操作系统——外部代号为Vega,以便在FireTV、默认显示器和其余联网设施上取代系统。 不时以来,...

查看电脑系统位数-轻松掌握操作系统类型 (查看电脑系统信息)

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在当今数字化时代,电脑已成为我们日常生活和工作中不可或缺的工具。了解电脑的系统信息至关重要,因为它可以帮助我们了解电脑的配置、性能和操作系统版本。通过获取这些信息,我们可以更有效地管理和维护我们的...

了解您的需求和选择最佳平台-如何选择正确的虚拟主机操作系统 (了解需求后,我们应该怎么做?)

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虚拟主机操作系统指南:了解选择背后的科学 前言 虚拟主机是网站存在的基石,它充当网站文件存储的空间。当前市场主要提供两类虚拟主机操作系统:Windows 和 Linux。对于初学者来说,在选择时了...