什麼是一代計算機?迄今為止存在哪幾代計算機、特徵
我們解釋什麼是一代計算機、迄今為止存在哪幾代計算機以及它們的特徵。
計算機的歷史始於20世紀中葉。
世代計算機
計算機 的世代是其技術進化史上的各個階段,從第一個計算設備出現,直到它們變得更複雜、更強大,同時也更小。
迄今為止,已有五代計算機,但 21 世紀初可能會開發第六代計算機。這些世代是:
世代(大約日期) | 關鍵技術 | 程式設計語言 | 基本功能 |
---|---|---|---|
第一名(1940-1956) | 真空管和閥門電子設備 | 機器碼 | 規模大、能源需求大。他們使用打孔卡。 |
第二名(1956-1963) | 電晶體 | 組合語言 | 較小的尺寸和能源需求。他們使用打孔卡。 |
第三名(1963-1971) | 積體電路 | 第一種程式語言 | 能源消耗更低,成本更低。多重程式設計和遠端處理。 |
第四名(1971-1982) | 微處理器 | 程式設計語言 | 第一台個人電腦(PC)。第一台超級電腦。 |
第五名(1982年至今) | 電腦網路、人工智慧 | 程式設計語言 | 首先是電腦網路和網際網路。演算法和複雜的自動功能。 |
第六名(未來) | 量子計算、機器人、奈米技術 | 自然語言? | 完全自主的系統?與人體融為一體? |
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第一代計算機
ENIAC 是歷史上最早的電腦之一。
第一代電腦從 1940 年延伸到 1956 年,始於第一台自動電腦的發明,最初用於軍事目的。
這些計算設備是基於真空閥和真空管的電子裝置。它們使用一組簡單的機器語言指令進行編程,這些指令透過一組打孔紙或紙闆卡提供給系統。這些系統一次只能執行一項操作。
其中許多計算機都是實驗模型。它們重達數噸,佔據了整個房間的空間,每次簡單的計算運算都會消耗數千瓦的電力。
這一代的主要模型是 1946 年開發的 ENIAC。第二次世界大戰結束後,它被用於氫彈計算。另一方面,這一代第一台專為商業目的而設計的電腦是 1951 年開發的 Univac I。
第二代計算機
第二代用電晶體取代了真空管。
第二代電腦跨越1956年至1963年,是在用電晶體取代真空管後產生的。這項變更使得製造更小、耗電量更低的設備成為可能。
儘管穿孔卡仍在使用,但它們是第一批使用特定語言(稱為「彙編語言」)進行程式設計的電腦。其中,上一代的機器語言被賦予了符號表示,但它並沒有成為高階語言。其中最著名的是 IBM 於 1957 年開發的 Fortran 語言。
同樣,這一代電腦中最成功的型號之一是 IBM 1401 大型主機,這是一種體積龐大且昂貴的機器,售出約 12,000 台,在 1959 年取得了市場成功。
第三代計算機
積體電路使得一代更小、更強大的電腦成為可能。
第三代電腦持續了1964年至1971年,是由積體電路的發明決定的。這項技術徹底改變了運算世界,因為它可以提高處理能力,同時顯著降低製造成本和尺寸。
仍在使用的積體電路是使用小型晶體管,尤其是半導體印刷在矽晶片上的。它的發明不僅意味著計算機,而且還意味著收音機、電視和其他類似設備朝著小型化邁出了重要的一步。
1970年左右,被稱為「鐵氧體記憶體」的磁芯記憶體也開始流行。它們由一個鐵磁金屬環組成,磁化後的磁環可以代表二進位代碼。
這一代最受歡迎的一些型號是 PDP-8 和 PDP-11,其特點是能耗低、多處理能力高、可靠性和靈活性強。由於這一代計算機,圓周率 (π) 的計算結果精確到小數點後 500,000 位。
第四代計算機
個人電腦(PC)的誕生得益於微處理器的發明。
第四代電腦出現在 1971 年至 1982 年間,當時電子元件的整合使得微處理器得以發明。它由集成了機器所有基本元件的集成電路組成,稱為“晶片”或“微晶片”。
由於採用了這項新技術,電腦能夠使其邏輯算術功能多樣化,並用第一批 RAM 和 ROM 記憶體模組取代矽環記憶體。
這就是個人電腦或PC(來自英語Personal Computer)的誕生,這個概念至今仍然存在。個人電腦旨在供任何擁有辦公桌的人使用,並且能夠執行不同類型的操作:工作計算、科學研究、視頻遊戲等。
另一方面,與這些計算機的交互與以前的版本有很大不同。他們不僅響應了多樣化和複雜的程式語言,而且還首次擁有了或多或少的用戶友好型作業系統。
第一個微處理器是 Intel 4004,於 1971 年製造,用於電子計算器。在這一代,來自不同品牌的商用電腦出現了真正的爆炸性增長,例如 IBM、Apple 等。
第五代計算機
如今的計算機非常便攜,甚至可以在手機中找到。
最新一代電腦始於 1982 年,並延續至今。在此期間,上一代的特徵得到了強調,計算也極大地多樣化:它變得便攜、輕便、舒適和日常。
這就是便攜式計算機或筆記型電腦的出現,它徹底改變了市場並帶來了新的使用概念。電腦不再需要固定在房間裡,甚至固定在一件家具上,而只是工作公文包或書包中的另一個配件。
另一方面,在這一代,電腦網路真正開始普及,其中的巔峰就是網路。向商業公眾開放的萬維網這一龐大的網路網路的推出,將運算的前沿擴展到了前所未有的極限。
這就是「智慧」電話的誕生,以及與電腦演算法攜手邁向人工智慧的第一步。此外,電腦不再是輔助工具,而是成為幾乎所有職業的主要工作工具。這一巨大的變化被稱為「數位革命」。
此時,日本也嘗試建立FGCS(第五代電腦系統),這將是一種強烈基於人工智慧的電腦的新設計。然而,經過十一年的發展,該計畫並沒有給出預期的成果。
第六代計算機
第六代會讓機器更接近人類智慧嗎?
第六代計算機只能推測。科技研究的新面向指向神經學習迴路,即人工「大腦」,以及史上第一台智慧型電腦的創造。
此外,由於超導技術,可以大幅減少電腦系統的電力消耗及其熱量排放。這樣,就可以實現高效率、強大的系統。
另一方面,量子計算、奈米技術和機器人技術,以及目前正在發展的其他高度創新的學科,可能會以一種難以預見的方式在電腦的歷史上留下印記。
無論如何,第六代電腦將隨著 21 世紀的進步而誕生。