1.2.1 计算机发展简史
计算机最初只是作为一种计算工具出现，它的发展过程分成以下几个阶段。
1. 第一代计算机（1946—1958年）
1946年2月15日，世界上第一台通用电子数字计算机ENIAC（埃尼阿克）宣告研制成功。ENIAC计算机的最初设计方案是由36岁的美国工程师莫奇利于1943年提出的，主要任务是分析炮弹轨道。ENIAC共使用了18 000个电子管，另加1500个继电器以及其他器件，其总体积约90m3，重达30t，占地170m2，需要用一间30多米长的大房间才能存放，是个地道的庞然大物。这台耗电量为140kW的计算机，运算速度为每秒5000次加法，或者400次乘法，比机械式的继电器计算机快1000倍。它在通用性、简单性和可编程方面取得的成功，使现代计算机成为现实。ENIAC如图1.2所示。
图1.2 第一台电子计算机ENIAC
第一代电子计算机主要采用电子管作为基础元件；输入、输出设备主要是用穿孔卡片，用户使用起来很不方便；系统软件还非常原始，用户必须掌握用类似于二进制机器语言进行编程的方法，主要用于科学技术方面的计算。EDVAC（艾迪瓦克）是第一代计算机的典型代表，该设计方案在1945年完成，直到1952年1月制造成功。
2. 第二代计算机（1958—1964年）
第二代计算机主要采用晶体管为基本元件，体积缩小、功耗降低，提高了速度（每秒运算可达几十万次）和可靠性；用磁芯作主存储器，外存储器采用磁盘、磁带等；程序设计采用高级语言，如FORTRAN、COBOL、ALGOL等；在软件方面还出现了操作系统。
1954年，美国贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的计算机，取名TRADIC（催迪克）。它装有800个晶体管。1955年，美国在阿塔拉斯洲际导弹上装备了以晶体管为主要元件的小型计算机。10年以后，在美国生产的同一型号的导弹中，由于改用集成电路元件，重量只有原来的1/100，体积与功耗减少到原来的1/300。图1.3所示的是IBM 7090第二代晶体管电子计算机。
图1.3 IBM 7090第二代晶体管电子计算机
3. 第三代计算机（1964—1971年）
第三代计算机的基本电子元件是每个基片上集成几个到十几个电子元件（逻辑门）的小规模集成电路和每片上集成几十个元件的中、小规模集成电路（Medium Scale Integration and Small Scale Integration，MSI and SSI），主存储器采用半导体存储器，运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。
1964年4月7日，美国IBM公司同时在14个国家，全美63个城市宣告，世界上第一个采用集成电路的通用计算机系列IBM 360系统研制成功，该系列有大、中、小型计算机，共6个型号，它兼顾了科学计算和事务处理两方面的应用，各种机器全都相互兼容，适用于各方面的用户，具有全方位的特点，正如罗盘有360度刻度一样，所以取名为360。它的研制开发经费高达50亿美元，是研制第一颗原子弹的“曼哈顿计划”的1.5倍，如图1.4所示。
图1.4 第三代电子计算机
4. 第四代计算机（1971年至今）
第四代计算机采用大规模集成电路（Large Scale Integration，LSI）和超大规模集成电路（Very Large Scale Integration，VLSI）为主要电子器件制成的计算机。如Intel Core i7处理器的芯片集成度达到了14亿个晶体管。
美国ILLIAC-IV计算机是第一台全面使用大规模集成电路作为逻辑元件和存储器的计算机，它标志着计算机的发展已到了第四代。1975年，美国阿姆尔公司研制成470V/6型计算机，随后日本富士通公司生产出的M-190机，是比较有代表性的第四代计算机。英国曼彻斯特大学1968年开始研制第四代机，1974年研制成功DAP系列机。1973年，德国西门子公司、法国国际信息公司与荷兰飞利浦公司联合成立了统一数据公司，研制出Unidata 7710系列机。
目前计算机朝着智能化和神经网络化方向发展。
智能电子计算机。它是一种有知识、会学习、能推理的计算机，具有能理解自然语言、声音、文字和图像的能力，并且具有说话的能力，使人机能够用自然语言直接对话。它可以利用已有的和不断学习到的知识，进行思维、联想、推理，并得出结论。它能解决复杂问题，具有汇集、记忆、检索有关知识的能力。智能电子计算机突破了传统的冯·诺依曼式机器的概念，舍弃了二进制结构，把许多处理机并联起来，并行处理信息，速度大大提高。它的智能化人机接口使人们不必编写程序，只需发出命令或提出要求，计算机就会完成推理和判断并且给出解释。图1.5所示为IBM公司制造的一种并行计算机试验床，可模拟各种并行计算机结构。
图1.5 智能电子计算机
神经网络计算机。它是利用电子计算机来模仿人的大脑判断能力和适应能力，并具有可并行处理多种数据功能的神经网络计算机。与以逻辑处理为主的智能电子计算机不同，它本身可以判断对象的性质与状态，并能采取相应的行动，而且它可同时并行处理实时变化的大量数据，能够引出结论。以往的信息处理系统只能处理条理清晰、经络分明的数据。而人的大脑却具有处理支离破碎、含糊不清信息的灵活性。因此，神经网络计算机将比拟人脑的智慧和灵活性。