計算機網路的演變過程表格

⑴ 28 張圖詳解網路基礎知識：OSI、TCP/IP 參考模型（含動態圖）

目錄

1、網路協議

其實協議在我們生活中也能找到相應的影子。

舉個例子，有 2 個男生准備追求同一個妹子，妹子來自河南，講河南話，還會點普通話；一個男生來自胡建，講閩南語，也會點普通話；另一個男生來自廣東，只講粵語；

協議一致，溝通自如

語言不通，無法溝通

你們猜猜？最後誰牽手成功了？答案肯定是來自胡建的那位，雙方可以通過 普通話 進行溝通，表達內容都能理解。而來自廣東的帥哥只會講粵語，不會普通話，妹子表示聽不懂，就無法進行溝通下了。

每個人的成長環境不同，所講的語言、認知、理解能力也就不同。為了使來自五湖四海的朋友能溝通自如，就需要大家協商，認識某一個語言或規則，彼此能互相理解，這個語言就是普通話。

通過這個例子，大家可以這樣理解：

把普通話比作「協議」、把聊天比作「通信」，把說話的內容比作「數據」。

相信這樣類比，大家就知道，協議是什麼了？

簡單地說，就是程序員指定一些標准，使不同的通信設備能彼此正確理解、正確解析通信的內容。我們都知道計算機世界裡是二進制，要麼 1，要麼 0，那為啥可以表達豐富多彩的內容呢？

也是因為協議，不同欄位，不同組合，可以解析不同意思，這就依然協議，讓協議來正確處理。

例如，我們使用手機連 WiFi 來刷抖音，使用的是 802.11（WLAN）協議，通過這個協議接入網路。如果你所連的 WIFI 是不需要手動設置 IP 地址，是通過自動獲取的，就使用到了 DHCP 協議，這樣你的手機算上接入了 區域網， 如果你區域網內有台 NAS 伺服器，存放了某些不可描述的視頻資源，你就可以訪問觀看了，但這時你可能無法訪問互聯網資源，例如，你還想刷會抖音，看看妹子扭一扭，結果出現如下畫面：

出現這種畫面，說明無法使用 互聯網， 可能是無線路由器沒有設置好相關協議，比如： NAT、PPPoE 協議（上網賬號或密碼設置錯誤了），只有設置正確了，就可以通過運營商（ISP）提供的線路把區域網接入到互聯網中，實現手機可以訪問互聯網上的資源（伺服器）。玩微信撩妹子、刷抖音看妹子。

網路協議示意圖

延伸閱讀

1、區域網：最顯著的特點就是范圍有限，行政可控的區域可以是一所高校、一個餐廳、一個園區、一棟辦公樓或一個家庭的私有網路。

2、城域網：原本是介意區域網和廣域網之間，實際工作中很少再刻意去區分城域網和廣域網了，所以這邊不再介紹。

3、廣域網：簡單說就是負責把多個區域網連接起來，它的傳輸距離長距離傳輸，廣域網的搭建一般是由運營商來。

4、互聯網：把全世界上提供資源共享的 IT 設備所在網路連接起來，接入了互聯網就可以隨時隨地訪問這些資源了。

5、物聯網：把所有具有聯網功能的物體都接入互聯網就形成了物聯網。如空調聯網，就可以遠程式控制制空調； 汽車 聯網，就可以遠程獲取行程數據。

總結一下吧！我們可以把電腦、手機等 IT 設備比喻做來自五湖四海的人們，大家都通過多種語言（網路協議）實現溝通（通信）。所有人要一起交流，就用普通話，大家都能理解。所有胡建人在一起，就用閩南語進行溝通，彼此也能理解。這么的方言，就好比計算機網路世界裡也有這么多協議，只是不同協議用在不同地方。

好奇的同學，可能就會問，那網路協議是由誰來規定呢？這就需要提到一個組織，ISO。這個組織制定了一個國際標准 ，叫做 OSI 參考模型，如下，很多廠商都會參考這個制定網路協議。

OSI 參考模型圖

2、OSI 參考模型

既然是模型，就好比模範一樣，大家都要向它學習，以它為原型，展開學習研究。前面我們也提到了一些協議，這么多協議如果不進行歸納，分層，大家學習起來是不是感覺很凌亂？

所以 OSI 參考模型就是將這樣復雜的協議整理並進行分層，分為易於理解的 7 層，並定義每一層的 服務 內容，協議的具體內容是 規則 。上下層之間通過 介面 進行交互，同一層之間通過 協議 進行交互。相信很多網路工程師在今後工作中遇到問題，討論協議問題還會用到這個模型展開討論。所以說，對於計算機網路初學者來說，學習了解 OSI 參考模型就是通往成功的第一步。

OSI 參考模型分層功能

7.應用層

為應用程序提供服務並規定應用程序中通信相關的細節，OSI 的最高層。包括文件傳輸、Email、遠程登錄等協議。程序員接觸這一層比較多。

應用層示例圖

6.表示層

主要負責數據格式的轉換，為上下層能夠處理的格式。如編碼、加密、解密等。

表示層示例圖

5.會話層

即負責建立、管理和終止通信連接（數據流動的邏輯通路），數據分片、重組等傳輸的管理。

會話層示例圖

4.傳輸層

保證可靠傳輸，不需要再路由器上處理，只需再通信雙方節點上進行處理，如處理差錯控制和流量控制。

傳輸層示例圖

3.網路層

主要負責定址和路由選擇，將數據包傳輸到目的地。

網路層示例圖

2.數據鏈路層

負責物理層面上互連、節點之間的通信傳輸，將0 、 1 序列比特流劃分為具有意義的數據幀傳輸給對端。這一層有點類似網路層，網路層也是基於目的地址來傳輸，不同是：網路層是將數據包負責在整個網路轉發，而數據鏈路層僅是在網段內轉發，所以大家抓包會發現，源目 MAC 地址每經過一個二層網段，都會變化。

數據鏈路層示例圖

1.物理層

負責 0、1 比特流（0、1 序列）與電壓高低電平、光的閃滅之間的互相轉換，為數據鏈路層提供物理連接。

物理層示例圖

OSI 為啥最後沒有得到運用呢？其實最主要的原因，是 OSI 模型出現的比 tcp/ip 出現的時間晚，在 OSI 開始使用前，TCP/IP 已經被廣泛的應用了。如果要換成 OSI 模型也不太現實。其次是 OSI 是專家們討論，最後形成的，由於沒有實踐，導致該協議實現起來很復雜，很多廠商不願意用 OSI，與此相比，TCP/IP 協議比較簡單，實現起來也比較容易，它是從公司中產生的，更符合市場的要求。綜合各種因素，最終 OSI 沒有被廣泛的應用。

下面我們來看看 TCP/IP 與 OSI 分層之間的對應關系及相應的協議：

4.應用層

從上圖，可以知道 TCP/IP 四層模型，把應用層、表示層、會話層集成再一起了，該層的協議有：HTTP 、 POP3 、 TELNET 、 SSH 、 FTP 、 SNMP 等。

目前，大部分基於 TCP/IP 的應用都是 客戶端/服務端 架構。一般我們把提供資源服務的那一側叫服務端， 發起訪問服務資源的這一側叫客戶端。

應用層

3.傳輸層

主要職責就是負責兩端節點間的應用程序互相通信，每個節點上可能有很多應用程序，例如，登錄了微信，又打開了網頁，又打開迅雷看看，那數據到達後怎麼正確傳送到相應的應用程序呢？那就需要 埠號 來正確識別了。傳輸層中最為常見的兩個協議分別是傳輸控制協議 TCP （Transmission Control Protocol）和用戶數據報協議 UDP （User Datagram Protocol）

面向連接 顧名思義，就是建立連接，什麼時候建立連接呢？就是在通信之前需要先建立一條邏輯的通信鏈路。就跟我們平時打電話一樣，得先撥通，通了之後即鏈路建立好了，這條鏈路只有你和對方可以在這條鏈路傳播說話內容。掛電話後，這條鏈路也就斷開了。

面向無連接 無連接，即通信之前不需要建立連接，直接發送即可。跟我們以前寫信很像，不需要管對方在不在？直接寫信寄過去就可以了。

面向連接傳輸

面向無連 接傳輸

2.網路層

主要職責就是將數據包從源地址發送到目的地址。

在網路傳輸中，每個節點會根據數據的 IP 地址信息，來判斷該數據包應該由哪個介面（網卡）發送出去。各個地址會參考一個發出介面列表， MAC 定址中所參考的這張表叫做 MAC 地址轉發表 ，而 IP 定址中所參考的叫做 路由表 。MAC 地址轉發表根據自學自動生成。路由控製表則根據路由協議自動生成。MAC 地址轉發表中所記錄的是實際的 MAC 地址本身，而路由表中記錄的 IP 地址則是集中了之後的網路號（即網路號與子網掩碼）。

1.網路介面層

在 TCP/IP 把物理層和數據鏈路層集成為 網路介面層 。主要任務是將上層的數據封裝成幀發送到網路上，數據幀通過網路到達對端，對端收到後對數據幀解封，並檢查幀中包含的 MAC 地址。如果該地址就是本機的 MAC 地址或者是廣播地址，則上傳到網路層，否則丟棄該幀。

封裝與解封裝

所謂的封裝，其實就跟你寄快遞的時候，給物品加上紙盒包裝起來或者快件到站點，快遞員貼一層標簽的過程。在網路上，就是上層的數據往下送的時候，下層會添加頭部，不過，只有在二層，不僅會加上頭部，還會在上層數據尾部添加 FCS。

封裝

所謂解封裝，就如同你收到快件一樣，一層一層地拆外包裝，直到看到快件。網路也是，一層一層地拆掉頭部，往上層傳送，直到看到數據內容。

解封裝

我們把應用層的數據封裝傳輸層頭部後的報文，稱為 段 ；

把段封裝網路層頭部後的報文，稱為 包 ；

把包封裝乙太網頭部和幀尾，稱為 幀 。

⑵ 計算機的發展經歷了哪幾個階段

第1代：電子管數字機（1946—1958年）

第2代：晶體管數字機（1958—1964年）

第3代：集成電路數字機（1964—1970年）

第4代：大規模集成電路機（1970年至今）

計算機（computer）俗稱電腦，是現代一種用於高速計算的電子計算機器，可以進行數值計算，又可以進行邏輯計算，還具有存儲記憶功能。是能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數據的現代化智能電子設備。

由硬體系統和軟體系統所組成，沒有安裝任何軟體的計算機稱為裸機。可分為超級計算機、工業控制計算機、網路計算機、個人計算機、嵌入式計算機五類，較先進的計算機有生物計算機、光子計算機、量子計算機等。

(2)計算機網路的演變過程表格擴展閱讀：

主要特點

運算速度快：計算機內部電路組成，可以高速准確地完成各種算術運算。當今計算機系統的運算速度已達到每秒萬億次，微機也可達每秒億次以上，使大量復雜的科學計算問題得以解決。

計算精確度高：科學技術的發展特別是尖端科學技術的發展，需要高度精確的計算。計算機控制的導彈之所以能准確地擊中預定的目標，是與計算機的精確計算分不開的。

邏輯運算能力強：計算機不僅能進行精確計算，還具有邏輯運算功能，能對信息進行比較和判斷。計算機能把參加運算的數據、程序以及中間結果和最後結果保存起來，並能根據判斷的結果自動執行下一條指令以供用戶隨時調用。

⑶ 跪求電腦的發展史

ENIAC是電腦發展史上的一個里程碑本來，計算機的英文原詞「computer」是指從事數據計算的人。而他們往往都需要藉助某些機械計算設備或模擬計算機。這些早期計算設備的祖先包括有算盤，以及可以追溯到公元前87年的被古希臘人用於計算行星移動的安提基特拉機制。隨著中世紀末期歐洲數學與工程學的再次繁榮，1623年由Wilhelm Schickard率先研製出了歐洲第一台計算設備，這是一個能進行六位以內數加減法，並能通過鈴聲輸出答案的「計算鍾」。使用轉動齒輪來進行操作。
1642年法國數學家Pascal 在WILLIAM Oughtred計算尺的基礎上，將計算尺加以改進，能進行八位計算。還賣出了許多製品，成為當時一種時髦的商品。
1801年，Joseph Marie Jacquard對織布機的設計進行了改進，其中他使用了一系列打孔的紙卡片來作為編織復雜圖案的程序。Jacquard式織布機，盡管並不被認為是一台真正的計算機，但是它的出現確實是現代計算機發展過程中重要的一步。
19世紀前期，巴比奇.查爾斯(Babbage Charles )1792-1871英國數學家和分析儀發明者，他依據的原理與現代數字計算器的原理相似。是構想和設計一台完全可編程計算機的第一人，當時是1820年。但由於技術條件，經費限制，以及無法忍耐對設計不停的修補，這台計算機在他有生之年始終未能問世。約到19世紀晚期，許多後來被證明對計算機科學有著重大意義的技術相繼出現，包括打孔卡片以及真空管。Hermann Hollerith設計了一台製表用的機器，就實現了應用打孔卡片的大規模自動數據處理。
在20世紀前半葉，為了迎合科學計算的需要，許許多多單一用途的並不斷深化復雜的模擬計算機被研製出來。這些計算機都是用它們所針對的特定問題的機械或電子模型作為計算基礎。20世紀三四十年代，計算機的性能逐漸強大並且通用性得到提升，現代計算機的關鍵特色被不斷地加入進來。
1937年由克勞德·艾爾伍德·香農（Claude Shannon）發表了他的偉大論文《對繼電器和開關電路中的符號分析》，文中首次提及數字電子技術的應用。他向人們展示了如何使用開關來實現邏輯和數學運算。此後，他通過研究Vannevar Bush的微分模擬器進一步鞏固了他的想法。這是一個標志著二進制電子電路設計和邏輯門應用開始的重要時刻，而作為這些關鍵思想誕生的先驅，應當包括：Almon Strowger，他為一個含有邏輯門電路的設備申請了專利；尼古拉・特斯拉（Nikola Tesla），他早在1898年就曾申請含有邏輯門的電路設備；Lee De Forest，於1907年他用真空管代替了繼電器。
Commodore公司在20世紀八十年代生產的Amiga 500電腦沿著這樣一條上下求索的漫漫長途去定義所謂的「第一台電子計算機」可謂相當困難。1941年5月12日，Konrad Zuse完成了他的機電共享設備「Z3」，這是第一台具有自動二進制數學計算特色以及可行的編程功能的計算機，但還不是「電子」計算機。此外，其他值得注意的成就主要有：1941年夏天誕生的阿塔納索夫-貝瑞計算機是世界上第一台電子計算機，它使用了真空管計算器，二進制數值，可復用內存；在英國於1943年被展示的神秘的巨像計算機（Colossus computer），盡管編程能力極其有限，但是它的的確確告訴了人們使用真空管既值得信賴又能實現電氣化的再編程；哈佛大學的Harvard Mark I；以及基於二進制的「埃尼阿克」（ENIAC，1944年），這是第一台通用意圖的計算機，但由於其結構設計不夠彈性化，導致對它的每一次再編程都意味著電氣物理線路的再連接。
開發埃尼阿克的小組針對其缺陷又進一步完善了設計，並最終呈現出今天我們所熟知的馮·諾伊曼結構（程序存儲體系結構）。這個體系是當今所有計算機的基礎。20世紀40年代中晚期，大批基於此一體系的計算機開始被研製，其中以英國最早。盡管第一台研製完成並投入運轉的是「小規模實驗機」（Small-Scale Experimental Machine，SSEM），但真正被開發出來的實用機很可能是EDSAC。
在整個20世紀50年代，真空管計算機居於統治地位。1958年 9月12日 在Robert Noyce（INTEL公司的創始人）的領導下，發明了集成電路。不久又推出了微處理器。1959年到1964年間設計的計算機一般被稱為第二代計算機。
到了60年代，晶體管計算機將其取而代之。晶體管體積更小，速度更快，價格更加低廉，性能更加可靠，這使得它們可以被商品化生產。1964年到1972年的計算機一般被稱為第三代計算機。大量使用集成電路，典型的機型是IBM360系列。
到了70年代，集成電路技術的引入極大地降低了計算機生產成本，計算機也從此開始走向千家萬戶。1972年以後的計算機習慣上被稱為第四代計算機。基於大規模集成電路，及後來的超大規模集成電路。1972年4月1日 INTEL推出8008微處理器。1976年Stephen Wozinak（史提芬 沃茲奈克）和Stephen Jobs（史蒂夫 喬布斯）創辦蘋果計算機公司。並推出其Apple I 計算機。1977年5月 Apple II 型計算機發布。1979年6月1日 INTEL發布了8位元的8088微處理器。
1982年,微型電腦開始普及，大量進入學校和家庭。1982年1月Commodore 64計算機發布，價格：595美元。 1982 年2月80286發布。時鍾頻率提高到20MHz，並增加了保護模式，可訪問16M內存。支持1GB以上的虛擬內存。每秒執行270萬條指令，集成了134000個晶體管。
1990年11月: 第一代MPC (多媒體個人電腦標准)發布。處理器至少80286/12MHz，後來增加到80386SX/16 MHz ，及一個光碟機，至少150 KB/sec的傳輸率。
1994年10月10日 Intel 發布75 MHz Pentium處理器。1995年11月1日Pentium Pro發布。主頻可達200 MHz ，每秒鍾完成4.4億條指令，集成了550萬個晶體管。1997年1月8日Intel發布Pentium MMX。對游戲和多媒體功能進行了增強。
此後計算機的變化日新月異，1965年發表的摩爾定律發表不斷被應證，預測在未來10~15年仍依然適用。
編輯本段【發展階段】
歷史上，計算機的發展經歷了以下五個重要階段。
⒈大型機階段
大型機（Mainframe）經歷了第一代電子管計算機，第二代晶體管計算機，第三代中小規模集成電路計算機，第四代超大規模集成電路計算機的發展過程，是計算機技術逐步走向成熟。
⒉小型機階段
小型機(Minicomputer)是對大型主機進行的第一次「縮小化」。它能滿足中小型企事業單位的信息處理要求，而且成本較低，使其價格可為中小部門接受。
⒊微型機階段
微型機（Microcompuer）是對大型主機進行的第二次「縮小化」。1976年蘋果計算機公司成立，1977年推出AppleⅡ微型機大獲成功，成為個人及家庭能買的起的計算機。1981年IBM公司瑞出個人計算機IBM-PC，此後它又經歷了若干代的演變，計算機得到空前的普及，逐漸形成了龐大的個人電腦市場。
⒋客戶機/伺服器階段
早在1964年，IBM就與美國航空公司建立了第一個聯機訂票系統，把全美2000個訂票終端用電話線連在一起。訂票中心的IBM大型機處理訂票事務，用今天的術語它就是今天的伺服器，而分散在各地的訂票終端則成為客戶機，於是它們在邏輯上就構成一個早期的客戶機/副武器系統。
隨著微型機的發展，20世紀70年代出現了在局部范圍（例如在一座大樓）內把計算機連在一起的技術，稱為區域網。在區域網中，如果每台計算機在邏輯上都是平等的，不存在主從關系，就稱為對等（peer to peer）網路。但是，大多數區域網都不是對等網路，而是非對等網路。在非對等網路中，存在主從關系，即某些計算機是扮演主角的伺服器，其餘計算機則是充當配角的客戶機。早期的伺服器主要是為其客戶機提供資源共享的磁碟伺服器，文件伺服器，後來的伺服器主要是資料庫伺服器，應用伺服器等。
客戶機/伺服器（client/server）結構模式是對大型主機結構模式的一次挑戰。由於客戶機/伺服器結構靈活，適應面廣，成本較低，因此得到廣泛應用。
⒌互聯網階段
自1969年美國國防部的阿帕網（ARPANET）運行以來，計算機廣域網開始發展起來。1983年TCP/IP傳輸控制協議與網際互聯協議正式成為阿帕網的協議標准，這使網際互聯有了突飛猛進的發展。以它為主幹發展起來的網際網路（Internet）到1990年已經連接了3000多個網路和20萬台計算機。進入20世紀90年代，網際網路繼續以指數方式迅猛發展。進入21世紀，全球約有1億網際網路用戶。
1991年6月我國第一條與國際互聯網連接的專線建成，它從中國科學院高能物理研究所接到美國斯坦福大學的直線加速器中心。到1994年我國實現了採用TCP/IP協議的國際互聯網的全功能連接，可以通過主幹網接入網際網路。
現在，計算機將向高速、大量化、數字化、綜合化、個人化的趨勢發展

⑷ 計算機網路：網路層（2）

如圖，一個IP數據報由首部和數據兩部分組成。首部的前一部分是固定長度，共20位元組，是所有IP數據報必須具有的。在首部的固定部分的後面是一些可選欄位，其長度是可變的。

（1）版本
佔4位，指IP協議的版本。通信雙方使用的IP協議的版本必須一致。目前廣泛使用的IP協議版本號為4（即IPv4）。也有使用IPv6的（即版本6的IP協議）。
（2）首部長度
佔4位，可表示的最大十進制數值是15。 這個欄位所表示數的單位是32位字（1個32位字長是4位元組），因此，當I的首部長度為1111時（即十進制的15），首部長度就達到最大值60位元組。當分組的首部長度不是4位元組的整數倍時，必須利用最後的填充欄位加以填充。 因此數據部分永遠在4位元組的整數倍時開始，這樣在實現IP協議時較為方便。首部長度限制為60位元組的缺點是有時可能不夠用。但這樣做是希望用戶盡量減少開銷。最常用的首部長度就是20位元組（即首部長度為0101），這時不使用任何選項。
（3）區分服務
佔8位，用來獲得更好的服務。這個欄位在舊標准中叫做服務類型，但實際上一直沒有被使用過。1998年ITF把這個欄位改名為區分服務DS（ Differentiated Services。只有在使用區分服務時，這個欄位才起作用。在一般的情況下都不使用這個欄位。
（4）總長度
總長度指首部和數據之和的長度，單位為位元組。總長度欄位為16位，因此數據報的最大長度為216-1=65535位元組。
在IP層下面的每一種數據鏈路層都有其自己的幀格式，其中包括幀格式中的數據欄位的最大長度，這稱為最大傳送單元MTU（ Maximum Transfer Unit）。當一個IP數據報封裝成鏈路層的幀時，此數據報的總長度（即首部加上數據部分）一定不能超過下面的數據鏈路層的MTU值。雖然使用盡可能長的數據報會使傳輸效率提高，但由於乙太網的普遍應用，所以實際上使用的數據報長度 很少有超過1500位元組 的。為了不使IP數據報的傳輸效率降低，有關IP的標准文檔規定，所有的主機和路由器必須能夠處理的IP數據報長度不得小於576位元組。這個數值也就是最小的IP數據報的總長度。當數據報長度超過網路所容許的最大傳送單元MTU時，就必須把過長的數據報進行分片後才能在網路上傳送。這時，數據報首部中的「總長度」欄位不是指未分片前的數據報長度，而是指分片後的每一個分片的首部長度與數據長度的總和。
（5）標識 （identification）
佔16位。軟體在存儲器中維持一個計數器，每產生一個數據報，計數器就加1，並將此值賦給標識欄位。但這個「標識」並不是序號，因為IP是無連接服務，數據報不存在按序接收的問題。當數據報由於長度超過網路的MTU而必須分片時，這個標識欄位的值就被復制到所有的數據報片的標識欄位中。相同的標識欄位的值使分片後的各數據報片最後能正確地重裝成為原來的數據報。
（6）標志（flag）
佔3位，但目前只有兩位有意義。
標志欄位中的最低位記為 MF （ More Fragment）。MF=1即表示後面「還有分片」的數據報。MF=0表示這已是若千數據報片中的最後一個。
標志欄位中間的一位記為 DF （Dont Fragment），意思是「不能分片」。只有當DF=0時才允許分片。
（7）片偏移
佔13位。片偏移指出：較長的分組在分片後，某片在原分組中的相對位置。也就是說，相對於用戶數據欄位的起點，該片從何處開始。片偏移以8個位元組為偏移單位。這就是說，每個分片的長度一定是8位元組（64位）的整數倍。
（8）生存時間
佔8位，生存時間欄位常用的英文縮寫是TTL（ Time To live），表明是數據報在網路中的壽命。由發出數據報的源點設置這個欄位。其目的是防止無法交付的數據報無限制地在網際網路中兜圈子（例如從路由器R1轉發到R2，再轉發到R3，然後又轉發到R1），因而白白消耗網路資源。最初的設計是以秒作為TTL值的單位。每經過一個路由器時，就把TTL減去數據報在路由器所消耗掉的一段時間。若數據報在路由器消耗的時間小於1秒，就把TTL值減1。當TTL值減為零時，就丟棄這個數據報然而隨著技術的進步，路由器處理數據報所需的時間不斷在縮短，一般都遠遠小於1秒鍾，後來就把TTL欄位的功能改為「跳數限制」（但名稱不變）。路由器在轉發數據報之前就把TTL值減1。若TTL值減小到零，就丟棄這個數據報，不再轉發。因此，現在TTL的單位不再是秒，而是跳數。 TTL的意義是指明數據報在網際網路中至多可經過多少個路由器 。顯然，數據報能在網際網路中經過的路由器的最大數值是255。若把TTL的初始值設置為1，就表示這個數據報只能在本區域網中傳送。因為這個數據報一傳送到區域網上的某個路由器，在被轉發之前TTL值就減小到零，因而就會被這個路由器丟棄。
（9）協議
佔8位，協議欄位指出此數據報攜帶的數據是使用何種協議，以便使目的主機的IP層知道應將數據部分上交給哪個處理過程。

過程大致如下：
（1）從數據報的首部提取目的主機的IP地址D，得出目的網路地址為N。
（2）若N就是與此路由器直接相連的某個網路地址，則進行直接交付，不需要再經過其他的路由器，直接把數據報交付給目的主機（這里包括把目的主機地址D轉換為具體的硬體地址，把數據報封裝為MAC幀，再發送此幀）；否則就是間接交付，執行（3）。
（3）若路由表中有目的地址為D的特定主機路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執行（4）。
（4）若路由表中有到達網路N的路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執行（5）
（5）若路由表中有一個默認路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的默認路由器；否則，執行（6）。
（6）報告轉發分組出錯。

在進行更詳細的轉發解釋之前，先要了解一下子網掩碼：

上一篇說到了二級IP地址，也就是IP地址由網路號和主機號組成。

二級IP地址有以下缺點:
第一，IP地址空間的利用率有時很低每一個A類地址網路可連接的主機數超過1000萬，而每一個B類地址網路可連接的主機數也超過6萬。然而有些網路對連接在網路上的計算機數目有限制，根本達不到這樣大的數值。例如10 BASE-T乙太網規定其最大結點數只有1024個。這樣的乙太網若使用一個B類地址就浪費6萬多個IP地址，地址空間的利用率還不到2%，而其他單位的主機無法使用這些被浪費的地址。有的單位申請到了一個B類地址網路，但所連接的主機數並不多，可是又不願意申請一個足夠使用的C類地址，理由是考慮到今後可能的發展。IP地址的浪費，還會使IP地址空間的資源過早地被用完。
第二，給每一個物理網路分配一個網路號會使路由表變得太大因而使網路性能變壞。
每一個路由器都應當能夠從路由表査出應怎樣到達其他網路的下一跳路由器。因此，互聯網中的網路數越多，路由器的路由表的項目數也就越多。這樣，即使我們擁有足夠多的IP地址資源可以給每一個物理網路分配一個網路號，也會導致路由器中的路由表中的項目數過多。這不僅增加了路由器的成本（需要更多的存儲空間），而且使查找路由時耗費更多的時間，同時也使路由器之間定期交換的路由信息急劇增加，因而使路由器和整個網際網路的性能都下降了。
第三，兩級IP地址不夠靈活。
有時情況緊急，一個單位需要在新的地點馬上開通一個新的網路。但是在申請到一個新的IP地址之前，新增加的網路是不可能連接到網際網路上工作的。我們希望有一種方法，使一個單位能隨時靈活地增加本單位的網路，而不必事先到網際網路管理機構去申請新的網路號。原來的兩級IP地址無法做到這一點。

於是為解決上述問題，從1985年起在IP地址中又增加了一個「子網號欄位」，使兩級IP地址變成為三級IP地址，它能夠較好地解決上述問題，並且使用起來也很靈活。這種做法叫作劃分子網 （subnetting），或子網定址或子網路由選擇。劃分子網已成為網際網路的正式標准協議。

劃分子網的基本思路如下：
（1）一個擁有許多物理網路的單位，可將所屬的物理網路劃分為若干個子網 subnet）。劃分子網純屬一個單位內部的事情。本單位以外的網路看不見這個網路是由多少個子網組成，因為這個單位對外仍然表現為一個網路。
（2）劃分子網的方法是從網路的主機號借用若干位作為子網號 subnet-id，當然主機號也就相應減少了同樣的位數。於是兩級IP地址在本單位內部就變為三級IP地址：網路號、子網號和主機號。也可以用以下記法來表示：
IP地址：=（<網路號>，<子網號>，<主機號>}

（3）凡是從其他網路發送給本單位某個主機的IP數據報，仍然是根據IP數據報的目的網路號找到連接在本單位網路上的路由器。但此路由器在收到IP數據報後，再按目的網路號和子網號找到目的子網，把IP數據報交付給目的主機。

簡單來說就是原來的IP地址總長度不變，把原來由「網路號+主機號」組成的IP地址，變為了「網路號+子網號+主機號」，因為其他網路找當前網路的主機時，使用的還是網路號，所以外面的網看不見當前網路的子網。當本網的路由器在收到IP數據報後，按目的網路號和子網號找到目的子網，把IP數據報交付給目的主機。

現在剩下的問題就是：假定有一個數據報（其目的地址是145.133.10）已經到達了路由器R1。那麼這個路由器如何把它轉發到子網145.3.3.0呢？
我們知道，從IP數據報的首部並不知道源主機或目的主機所連接的網路是否進行了子網的劃分。這是因為32位的IP地址本身以及數據報的首部都沒有包含任何有關子網劃分的信息。因此必須另外想辦法，這就是使用子網掩碼（ （subnet mask）。

子網掩碼，簡單來說就是把除了主機號設置為0，其他位置的數字都設置為1。
以B類地址為例：

把三級IP地址的網路號與子網號連起來，與子網掩碼做「與」運算，就得到了子網的網路地址。

在網際網路的標准規定：所有的網路都必須使用子網掩碼，同時在路由器的路由表中也必須有子網掩碼這一欄。如果一個網路不劃分子網，那麼該網路的子網掩碼就使用默認子網掩碼。
那麼既然沒有子網，為什麼還要使用子網掩碼？
這就是為了更便於査找路由表。
默認子網掩碼中1的位置和IP地址中的網路號欄位 net-id正好相對應。因此，若用默認子網掩碼和某個不劃分子網的IP地址逐位相「與」（AND），就應當能夠得出該IP地址的網路地址來。這樣做可以不用查找該地址的類別位就能知道這是哪一類的IP地址。顯然，

子網掩碼是一個網路或一個子網的重要屬性。在RFC950成為網際網路的正式標准後，路由器在和相鄰路由器交換路由信息時，必須把自己所在網路（或子網）的子網掩碼告訴相鄰路由器。在路由器的路由表中的每一個項目，除了要給出目的網路地址外，還必須同時給出該網路的子網掩碼。若一個路由器連接在兩個子網上就擁有兩個網路地址和兩個子網掩碼。
以一個B類地址為例，說明可以有多少種子網劃分的方法。在採用固定長度子網時，所劃分的所有子網的子網掩碼都是相同的。

表中的「子網號的位數」中沒有0,1,15和16這四種情況，因為這沒有意義。雖然根據已成為網際網路標准協議的RFC950文檔，子網號不能為全1或全0，但隨著無分類域間路由選擇CIDR的廣泛使用，現在全1和全0的子網號也可以使用了，但一定要謹慎使用，要弄清你的路由器所用的路由選擇軟體是否支持全0或全1的子網號。這種較新的用法我們可以看出，若使用較少位數的子網號，則每一個子網上可連接的主機數就較多。
反之，若使用較多位數的子網號，則子網的數目較多但每個子網上可連接的主機數就較少因此我們可根據網路的具體情況（一共需要劃分多少個子網，每個子網中最多有多少個主機）來選擇合適的子網掩碼。

所以，劃分子網增加了靈活性，但卻減少了能夠連接在網路上的主機總數。

在劃分子網的情況下，分組轉發的演算法必須做相應的改動。
使用子網劃分後，路由表必須包含以下三項內容：目的網路地址、子網掩碼和下一跳地址。
所以之前的流程變成了下面這樣：
（1）從收到的數據報的首部提取目的IP地址D。
（2）先判斷是否為直接交付。對路由器直接相連的網路逐個進行檢查：用各網路的子網掩碼和D逐位相「與」（AND操作），看結果是否和相應的網路地址匹配。若匹配，則把分組進行直接交付（當然還需要把D轉換成物理地址，把數據報封裝成幀發送出去），轉發任務結束。否則就是間接交付，執行（3）。
（3）若路由表中有目的地址為D的特定主機路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執行（4）。
（4）對路由表中的每一行（目的網路地址，子網掩碼，下一跳地址），用其中的子網掩碼和D逐位相「與」（AND操作），其結果為N。若N與該行的目的網路地址匹配，則把數據報傳送給該行指明的下一跳路由器；否則，執行（5）。
5）若路由表中有一個默認路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的默認路由器；否則，執行（6）
（6）報告轉發分組出錯。

⑸ 簡述計算機的發展歷程

第1代：電子管數字機（1946—1958年）

第2代：晶體管數字機（1958—1964年）

第3代：集成電路數字機（1964—1970年）

第4代：大規模集成電路機（1970年至今）

計算工具的演化經歷了由簡單到復雜、從低級到高級的不同階段，例如從「結繩記事」中的繩結到算籌、算盤計算尺、機械計算機等。它們在不同的歷史時期發揮了各自的歷史作用，同時也啟發了現代電子計算機的研製思想。

(5)計算機網路的演變過程表格擴展閱讀：

計算機發明者約翰·馮·諾依曼。計算機是20世紀最先進的科學技術發明之一，對人類的生產活動和社會活動產生了極其重要的影響，並以強大的生命力飛速發展。它的應用領域從最初的軍事科研應用擴展到社會的各個領域，已形成了規模巨大的計算機產業，帶動了全球范圍的技術進步，由此引發了深刻的社會變革，計算機已遍及一般學校、企事業單位，進入尋常百姓家，成為信息社會中必不可少的工具。

⑹ 計算機網路的第一階段使用操作系統

是的,
歷程有:
第一代電子管計算機 (1945-1956)
1946年2月15日，標志現代計算機誕生的ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)在費城公諸於世。ENIAC代表了計算機發展史上的里程碑，它通過不同部分之間的重新接線編程，還擁有並行計算能力。ENIAC由美國政府和賓夕法尼亞大學合作開發，使用了18000個電子管，70000個電阻器，有5百萬個焊接點，耗電160千瓦，其運算速度為每秒5000次。第一代計算機的特點是操作指令是為特定任務而編制的，每種機器有各自不同的機器語言，功能受到限制，速度也慢。另一個明顯特徵是使用真空電子管和磁鼓儲存數據 .
第二代晶體管計算機 (1956-1963)
1948年，晶體管發明代替了體積龐大電子管，電子設備的體積不斷減小。1956年，晶體管在計算機中使用，晶體管和磁芯存儲器導致了第二代計算機的產生。第二代計算機體積小、速度快、功耗低、性能更穩定。1960年，出現了一些成功地用在商業領域、大學和政府部門的第二代計算機。第二代計算機用晶體管代替電子管，還有現代計算機的一些部件:列印機、磁帶、磁碟、內存、操作系統等。計算機中存儲的程序使得計算機有很好的適應性，可以更有效地用於商業用途。在這一時期出現了更高級的COBOL和FORTRAN等語言，使計算機編程更容易。新的職業(程序員、分析員和計算機系統專家)和整個軟體產業由此誕生。
第三代集成電路計算機 (1964-1971)
1958年德州儀器的工程師Jack Kilby發明了集成電路(IC)，將三種電子元件結合到一片小小的矽片上。更多的元件集成到單一的半導體晶元上，計算機變得更小，功耗更低，速度更快。這一時期的發展還包括使用了操作系統，使得計算機在中心程序的控制協調下可以同時運行許多不同的程序。
第四代大規模集成電路計算機 (1971-現在)
大規模集成電路 (LSI) 可以在一個晶元上容納幾百個元件。到了 80 年代，超大規模集成電路 (VLSI) 在晶元上容納了幾十萬個元件，後來的 (ULSI) 將數字擴充到百萬級。可以在硬幣大小的晶元上容納如此數量的元件使得計算機的體積和價格不斷下降，而功能和可靠性不斷增強。 70 年代中期，計算機製造商開始將計算機帶給普通消費者，這時的小型機帶有友好界面的軟體包，供非專業人員使用的程序和最受歡迎的字處理和電子表格程序。 1981 年， IBM 推出個人計算機 (PC) 用於家庭、辦公室和學校。 80 年代個人計算機的競爭使得價格不斷下跌，微機的擁有量不斷增加，計算機繼續縮小體積。與 IBM PC 競爭的 Apple Macintosh 系列於 1984 年推出， Macintosh 提供了友好的圖形界面，用戶可以用滑鼠方便地操作。

⑺ 求從第一代電腦到第五代電腦的變化

電腦的發展歷史
1.
電腦的英文名稱為 Computer,直譯的意思是計算機.
電腦由早期的機械式電腦發展到現在所使用的個人電腦,經過了一段相當長的時間,最早的計算機得追溯到西元 1942年由法國數學加巴斯卡所發明的巴斯卡機,這台機器是由許多的齒輪與杠桿所組成的.
一般我們對電腦世代的分類是以製造電腦所使用的元件不同來劃分,共分為四個世代:
第一代(西元1946年~西元1958年):使用真空管製造.
第二代(西元1959年~西元1964年):使用電晶體製造.

第三代(西元1965年~西元1970年):使用積體電路製造.

第四代(西元1970年~) :使用超大型積體電路製造.
第一代電腦:真空管時代:使用真空管為材料以打孔卡片作為外部儲存媒體以磁鼓作為內部儲存媒體程式語言為機器語言及組合語言
第二代電腦:電晶體時代使用電晶體為材料開始使用磁帶磁碟的發明以磁蕊作為內部儲存媒體硬體的模組化高階語言的出現
第三代電腦:積體電路的時代使用積體電路向上相容的概念作業系統的出現 軟體的快速發展 迷你電腦的出現
第四代電腦:超大型積體電路的時代微處理機的出現以半導體作為內部儲存媒體微電腦的流行套裝軟體的發展

計算機發展的三次飛躍

計算機器件從電子管到晶體管，再從分立元件到集成電路以至微處理器，促使計算機的發展出現了三次飛躍。

1、在電子管計算機時期(1946～1959)，計算機主要用於科學計算。主存儲器是決定計算機技術面貌的主要因素。當時，主存儲器有水銀延遲線存儲器、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓和磁心存儲器等類型，通常按此對計算機進行分類。

2、到了晶體管計算機時期(1959～1964)，主存儲器均採用磁心存儲器，磁鼓和磁碟開始用作主要的輔助存儲器。不僅科學計算用計算機繼續發展，而且中、小型計算機，特別是廉價的小型數據處理用計算機開始大量生產。

3、1964年以後，在集成電路發展的同時，計算機也進入了產品系列化的發展時期。半導體存儲器逐步取代了磁心存儲器的主存儲器地位，磁碟成了不可缺少的輔助存儲器，並且開始普遍採用虛擬存儲技術。隨著各種半導體只讀存儲器和可改寫的只讀存儲器的迅速發展，以及微程序技術的發展和應用，計算機系統中開始出現固件子系統。

20世紀70年代以後，計算機用集成電路的集成度迅速從中小規模發展到大規模、超大規模的水平，微處理器和微型計算機應運而生，各類計算機的性能迅速提高。隨著字長4位、8位、16位、32位和64位的微型計算機相繼問世和廣泛應用，對小型計算機、通用計算機和專用計算機的需求量也相應增長了。

微型計算機在社會上大量應用後，一座辦公樓、一所學校、一個倉庫常常擁有數十台以至數百台計算機。實現它們互連的局部網隨即興起，進一步推動了計算機應用系統從集中式系統向分布式系統的發展。

在電子管計算機時期，一些計算機配置了匯編語言和子程序庫，科學計算用的高級語言FORTRAN初露頭角。在晶體管計算機階段，事務處理的COBOL語言、科學計算機用的ALGOL語言，和符號處理用的LISP等高級語言開始進入實用階段。操作系統初步成型，使計算機的使用方式由手工操作改變為自動作業管理。

進入集成電路計算機發展時期以後，在計算機中形成了相當規模的軟體子系統，高級語言種類進一步增加，操作系統日趨完善，具備批量處理、分時處理、實時處理等多種功能。資料庫管理系統、通信處理程序、網路軟體等也不斷增添到軟體子系統中。軟體子系統的功能不斷增強，明顯地改變了計算機的使用屬性，使用效率顯著提高。

在現代計算機中，外圍設備的價值一般已超過計算機硬體子系統的一半以上，其技術水平在很大程度上決定著計算機的技術面貌。外圍設備技術的綜合性很強，既依賴於電子學、機械學、光學、磁學等多門學科知識的綜合，又取決於精密機械工藝、電氣和電子加工工藝以及計量的技術和工藝水平等。

外圍設備包括輔助存儲器和輸入輸出設備兩大類。輔助存儲器包括磁碟、磁鼓、磁帶、激光存儲器、海量存儲器和縮微存儲器等；輸入輸出設備又分為輸入、輸出、轉換、、模式信息處理設備和終端設備。在這些品種繁多的設備中，對計算機技術面貌影響最大的是磁碟、終端設備、模式信息處理設備和轉換設備等。

新一代計算機是把信息採集存儲處理、通信和人工智慧結合在一起的智能計算機系統。它不僅能進行一般信息處理，而且能面向知識處理，具有形式化推理、聯想、學習和解釋的能力，將能幫助人類開拓未知的領域和獲得新的知識。

二、計算技術在中國的發展

在人類文明發展的歷史上中國曾經在早期計算工具的發明創造方面寫過光輝的一頁。遠在商代，中國就創造了十進制記數方法，領先於世界千餘年。到了周代，發明了當時最先進的計算工具——算籌。這是一種用竹、木或骨製成的顏色不同的小棍。計算每一個數學問題時，通常編出一套歌訣形式的演算法，一邊計算，一邊不斷地重新布棍。中國古代數學家祖沖之，就是用算籌計算出圓周率在3.1415926和3.1415927之間。這一結果比西方早一千年。

珠算盤是中國的又一獨創，也是計算工具發展史上的第一項重大發明。這種輕巧靈活、攜帶方便、與人民生活關系密切的計算工具，最初大約出現於漢朝，到元朝時漸趨成熟。珠算盤不僅對中國經濟的發展起過有益的作用，而且傳到日本、朝鮮、東南亞等地區，經受了歷史的考驗，至今仍在使用。

中國發明創造指南車、水運渾象儀、記里鼓車、提花機等，不僅對自動控制機械的發展有卓越的貢獻，而且對計算工具的演進產生了直接或間接的影響。例如，張衡製作的水運渾象儀，可以自動地與地球運轉同步，後經唐、宋兩代的改進，遂成為世界上最早的天文鍾。

記里鼓車則是世界上最早的自動計數裝置。提花機原理劉計算機程序控制的發展有過間接的影響。中國古代用陽、陰兩爻構成八卦，也對計算技術的發展有過直接的影響。萊布尼茲寫過研究八卦的論文，系統地提出了二進制算術運演算法則。他認為，世界上最早的二進製表示法就是中國的八卦。

經過漫長的沉寂，新中國成立後，中國計算技術邁入了新的發展時期，先後建立了研究機構，在高等院校建立了計算技術與裝置專業和計算數學專業，並且著手創建中國計算機製造業。

1958年和1959年，中國先後製成第一台小型和大型電子管計算機。60年代中期，中國研製成功一批晶體管計算機，並配製了ALGOL等語言的編譯程序和其他系統軟體。60年代後期，中國開始研究集成電路計算機。70年代，中國已批量生產小型集成電路計算機。80年代以後，中國開始重點研製微型計算機系統並推廣應用；在大型計算機、特別是巨型計算機技術方面也取得了重要進展；建立了計算機服務業，逐步健全了計算機產業結構。

在計算機科學與技術的研究方面，中國在有限元計算方法、數學定理的機器證明、漢字信息處理、計算機系統結構和軟體等方面都有所建樹。在計算機應用方面，中國在科學計算與工程設計領域取得了顯著成就。在有關經營管理和過程式控制制等方面，計算機應用研究和實踐也日益活躍。

三、計算機科學與技術

計算機科學與技術是一門實用性很強、發展極其迅速的面向廣大社會的技術學科，它建立在數學、電子學 (特別是微電子學)、磁學、光學、精密機械等多門學科的基礎之上。但是，它並不是簡單地應用某些學科的知識，而是經過高度綜合形成一整套有關信息表示、變換、存儲、處理、控制和利用的理論、方法和技術。

計算機科學是研究計算機及其周圍各種現象與規模的科學，主要包括理論計算機科學、計算機系統結構、軟體和人工智慧等。計算機技術則泛指計算機領域中所應用的技術方法和技術手段，包括計算機的系統技術、軟體技術、部件技術、器件技術和組裝技術等。計算機科學與技術包括五個分支學科，即理論計算機科學、計算機系統結構、計算機組織與實現、計算機軟體和計算機應用。

1、理論計算機學 是研究計算機基本理論的學科。在幾千年的數學發展中，人們研究了各式各樣的計算，創立了許多演算法。但是，以計算或演算法本身的性質為研究對象的數學理論，卻是在20世紀30年代才發展起來的。

當時，由幾位數理邏輯學者建立的演算法理論，即可計算性理論或稱遞歸函數論，對20世紀40年代現代計算機設計思想的形成產生過影響。此後，關於現實計算機及其程序的數學模型性質的研究，以及計算復雜性的研究等不斷有所發展。

理論計算機科學包括自動機論、形式語言理論、程序理論、演算法分析，以及計算復雜性理論等。自動機是現實自動計算機的數學模型，或者說是現實計算機程序的模型，自動機理論的任務就在於研究這種抽象機器的模型；程序設計語言是一種形式語言，形式語言理論根據語言表達能力的強弱分為O～3型語言，與圖靈機等四類自動機逐一對應；程序理論是研究程序邏輯、程序復雜性、程序正確性證明、程序驗證、程序綜合、形式語言學，以及程序設計方法的理論基礎；演算法分析研究各種特定演算法的性質。計算復雜性理論研究演算法復雜性的一般性質。

2、計算機系統結構 程序設計者所見的計算機屬性，著重於計算機的概念結構和功能特性，硬體、軟體和固件子系統的功能分配及其界面的確定。使用高級語言的程序設計者所見到的計算機屬性，主要是軟體子系統和固件子系統的屬性，包括程序語言以及操作系統、資料庫管理系統、網路軟體等的用戶界面。使用機器語言的程序設計者所見到的計算機屬性，則是硬體子系統的概念結構(硬體子系統結構)及其功能特性，包括指令系統(機器語言)，以及寄存器定義、中斷機構、輸入輸出方式、機器工作狀態等。

硬體子系統的典型結構是馮·諾伊曼結構，它由運算器控制器、存儲器和輸入、輸出設備組成，採用「指令驅動」方式。當初，它是為解非線性、微分方程而設計的，並未預見到高級語言、操作系統等的出現，以及適應其他應用環境的特殊要求。在相當長的一段時間內，軟體子系統都是以這種馮·諾伊曼結構為基礎而發展的。但是，其間不相適應的情況逐漸暴露出來，從而推動了計算機系統結構的變革。

3、計算機組織與實現 是研究組成計算機的功能、部件間的相互連接和相互作用，以及有關計算機實現的技術，均屬於計算機組織與實現的任務。

在計算機系統結構確定分配給硬子系統的功能及其概念結構之後，計算機組織的任務就是研究各組成部分的內部構造和相互聯系，以實現機器指令級的各種功能和特性。這種相互聯系包括各功能部件的布置、相互連接和相互作用。

隨著計算機功能的擴展和性能的提高，計算機包含的功能部件也日益增多，其間的互連結構日趨復雜。現代已有三類互連方式，分別以中央處理器、存儲器或通信子系統為中心，與其他部件互連。以通信子系統為中心的組織方式，使計算機技術與通信技術緊密結合，形成了計算機網路、分布計算機系統等重要的計算機研究與應用領域。

與計算實現有關的技術范圍相當廣泛，包括計算機的元件、器件技術，數字電路技術，組裝技術以及有關的製造技術和工藝等。

4、軟體 軟體的研究領域主要包括程序設計、基礎軟體、軟體工程三個方面。程序設計指設計和編製程序的過程，是軟體研究和發展的基礎環節。程序設計研究的內容，包括有關的基本概念、規范、工具、方法以及方法學等。這個領域發展的特點是：從順序程序設計過渡到並發程序設計和分幣程序設計；從非結構程序設計方法過渡到結構程序設計方法；從低級語言工具過渡到高級語言工具；從具體方法過渡到方法學。

基礎軟體指計算機系統中起基礎作用的軟體。計算機的軟體子系統可以分為兩層：靠近硬體子系統的一層稱為系統軟體，使用頻繁，但與具體應用領域無關；另一層則與具體應用領域直接有關，稱為應用軟體；此外還有支援其他軟體的研究與維護的軟體，專門稱為支援軟體。

軟體工程是採用工程方法研究和維護軟體的過程，以及有關的技術。軟體研究和維護的全過程，包括概念形成、要求定義、設計、實現、調試、交付使用，以及有關校正性、適應性、完善性等三層意義的維護。軟體工程的研究內容涉及上述全過程有關的對象、結構、方法、工具和管理等方面。

軟體自動研究系統的任務是：在軟體工程中採用形式方法：使軟體研究與維護過程中的各種工作盡可能多地由計算機自動完成；創造一種適應軟體發展的軟體、固件與硬體高度綜合的高效能計算機。

計算機產業

計算機產業包括兩大部門，即計算機製造業和計算機服務業。後者又稱為信息處理產業或信息服務業。計算機產業是一種省能源、省資源、附加價值高、知識和技術密集的產業，對於國民經濟的發展、國防實力和社會進步均有巨大影響。因此，不少國家採取促進計算機產業興旺發達的政策。

計算機製造業包括生產各種計算機系統、外圍設備終端設備，以及有關裝置、元件、器件和材料的製造。計算機作為工業產品，要求產品有繼承性，有很高的性能-價格比和綜合性能。計算機的繼承性特別體現在軟體兼容性方面，這能使用戶和廠家把過去研製的軟體用在新產品上，使價格很高的軟體財富繼續發揮作用，減少用戶再次研製軟體的時間和費用。提高性能-價格比是計算機產品更新的目標和動力。

計算機製造業提供的計算機產品，一般僅包括硬體子系統和部分軟體子系統。通常，軟體子系統中缺少適應各種特定應用環境的應用軟體。為了使計算機在特定環境中發揮效能，還需要設計應用系統和研製應用軟體此外，計算機的運行和維護，需要有掌握專業知識的技術人員，這常常是一股用戶所作不到的。

針對這些社會需要，一些計算機製造廠家十分重視向用戶提供各種技術服務和銷售服務。一些獨立於計算機製造廠家的計算機服務機構，也在50年代開始出現。到60年代末期，計算機服務業在世界范圍內已形成為獨立的行業。

四、計算機的發展與應用

1、計算機科學與技術的各門學科相結合 改進了研究工具和研究方法，促進了各門學科的發展。過去，人們主要通過實驗和理論兩種途徑進行科學技術研究。現在，計算和模擬已成為研究工作的第三條途徑。

2、計算機與有關的實驗觀測儀器相結合 可對實驗數據進行現場記錄、整理、加工、分析和繪制圖表，顯著地提高實驗工作的質量和效率。計算機輔助設計已成為工程設計優質化、自動化的重要手段。在理論研究方面，計算機是人類大腦的延伸，可代替人腦的若干功能並加以強化。古老的數學靠紙和筆運算，現在計算機成了新的工具，數學定理證明之類的繁重腦力勞動，已可能由計算機來完成或部分完成。

3、計算和模擬作為一種新的研究手段，常使一些學科衍生出新的分支學科。例如，空氣動力學、氣象學、彈性結構力學和應用分析等所面臨的「計算障礙」，在有了高速計算機和有關的計算方法之後開始有所突破，並衍生出計算空氣動力學、氣象數值預報等邊緣分支學科。利用計算機進行定量研究，不僅在自然科學中發揮了重大的作用，在社會科學和人文學科中也是如此。例如，在人口普查、社會調查和自然語言研究方面，計算機就是一種很得力的工具。

計算機在各行各業中的廣泛應用，常常產生顯著的經濟效益和社會效益，從而引起產業結構、產品結構、經營管理和服務方式等方面的重大變革。在產業結構中已出觀了計算機製造業和計算機服務業，以及知識產業等新的行業。

微處理器和微計算機已嵌入機電設備、電子設備、通信設備、儀器儀表和家用電器中，使這些產品向智能化方向發展。計算機被引入各種生產過程系統中，使化工、石油、鋼鐵、電力、機械、造紙、水泥等生產過程的自動化水平大大提高，勞動生產率上升、質量提高、成本下降。計算機嵌入各種武器裝備和武器系統干，可顯著提高其作戰效果。

4、經營管理方面 計算機可用於完成統計、計劃、查詢、庫存管理、市場分析、輔助決策等，使經營管理工作科學化和高效化，從而加速資金周轉，降低庫存水準，改善服務質量，縮短新產品研製周期，提高勞動生產率。在辦公室自動化方面，計算機可用於文件的起草、檢索和管理等，顯著提高辦公效率。

5、計算機還是人們的學習工具和生活工具。藉助家用計算機、個人計算機、計算機網、資料庫系統和各種終端設備，人們可以學習各種課程，獲取各種情報和知識，處理各種生活事務(如訂票、購物、存取款等)，甚至可以居家辦公。越來越多的人的工作、學習和生活中將與計算機發生直接的或間接的聯系。普及計算機教育已成為一個重要的問題。

總之，計算機的發展和應用已不僅是一種技術現象而且是一種政治、經濟、軍事和社會現象。世界各國都力圖主動地駕馭這種社會計算機化和信息化的進程，克服計算機化過程中可能出現的消極因素，更順利地向高

⑻ 計算機發展的幾個階段（詳細）

計算機是新技術革命的一支主力，也是推動社會向現代化邁進的活躍因素。計算機科學與技術是第二次世界大戰以來發展最快、影響最為深遠的新興學科之一。計算機產業已在世界范圍內發展成為一種極富生命力的戰略產業。

現代計算機是一種按程序自動進行信息處理的通用工具,它的處理對象是信息，處理結果也是信息。利用計算機解決科學計算、工程設計、經營管理、過程式控制制或人工智慧等各種問題的方法，都是按照一定的演算法進行的。這種演算法是定義精確的一系列規則，它指出怎樣以給定的輸入信息經過有限的步驟產生所需要的輸出信息。

信息處理的一般過程，是計算機使用者針對待解抉的問題,事先編製程序並存入計算機內，然後利用存儲程序指揮、控制計算機自動進行各種基本操作，直至獲得預期的處理結果。計算機自動工作的基礎在於這種存儲程序方式，其通用性的基礎則在於利用計算機進行信息處理的共性方法。

計算機的歷史

現代計算機的誕生和發展 現代計算機問世之前，計算機的發展經歷了機械式計算機、機電式計算機和萌芽期的電子計算機四個階段。

早在17世紀，歐洲一批數學家就已開始設計和製造以數字形式進行基本運算的數字計算機。1642年，法國數學家帕斯卡採用與鍾表類似的齒輪傳動裝置，製成了最早的十進制加法器。1678年，德國數學家萊布尼茲製成的計算機，進一步解決了十進制數的乘、除運算。

英國數學家巴貝奇在1822年製作差分機模型時提出一個設想，每次完成一次算術運算將發展為自動完成某個特定的完整運算過程。1884年，巴貝奇設計了一種程序控制的通用分析機。這台分析機雖然已經描繪出有關程序控制方式計算機的雛型，但限於當時的技術條件而未能實現。

巴貝奇的設想提出以後的一百多年期間，電磁學、電工學、電子學不斷取得重大進展，在元件、器件方面接連發明了真空二極體和真空三極體；在系統技術方面，相繼發明了無線電報、電視和雷達……。所有這些成就為現代計算機的發展准備了技術和物質條件。

與此同時，數學、物理也相應地蓬勃發展。到了20世紀30年代，物理學的各個領域經歷著定量化的階段，描述各種物理過程的數學方程，其中有的用經典的分析方法已根難解決。於是，數值分析受到了重視，研究出各種數值積分，數值微分，以及微分方程數值解法，把計算過程歸結為巨量的基本運算，從而奠定了現代計算機的數值演算法基礎。

社會上對先進計算工具多方面迫切的需要，是促使現代計算機誕生的根本動力。20世紀以後，各個科學領域和技術部門的計算困難堆積如山，已經阻礙了學科的繼續發展。特別是第二次世界大戰爆發前後，軍事科學技術對高速計算工具的需要尤為迫切。在此期間，德國、美國、英國部在進行計算機的開拓工作，幾乎同時開始了機電式計算機和電子計算機的研究。

德國的朱賽最先採用電氣元件製造計算機。他在1941年製成的全自動繼電器計算機Z-3，已具備浮點記數、二進制運算、數字存儲地址的指令形式等現代計算機的特徵。在美國，1940～1947年期間也相繼製成了繼電器計算機MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。不過，繼電器的開關速度大約為百分之一秒，使計算機的運算速度受到很大限制。

電子計算機的開拓過程，經歷了從製作部件到整機從專用機到通用機、從「外加式程序」到「存儲程序」的演變。1938年，美籍保加利亞學者阿塔納索夫首先製成了電子計算機的運算部件。1943年，英國外交部通信處製成了「巨人」電子計算機。這是一種專用的密碼分析機，在第二次世界大戰中得到了應用。

1946年2月美國賓夕法尼亞大學莫爾學院製成的大型電子數字積分計算機(ENIAC)，最初也專門用於火炮彈道計算，後經多次改進而成為能進行各種科學計算的通用計算機。這台完全採用電子線路執行算術運算、邏輯運算和信息存儲的計算機，運算速度比繼電器計算機快1000倍。這就是人們常常提到的世界上第一台電子計算機。但是，這種計算機的程序仍然是外加式的，存儲容量也太小，尚未完全具備現代計算機的主要特徵。

新的重大突破是由數學家馮·諾伊曼領導的設計小組完成的。1945年3月他們發表了一個全新的存儲程序式通用電子計算機方案—電子離散變數自動計算機(EDVAC)。隨後於1946年6月，馮·諾伊曼等人提出了更為完善的設計報告《電子計算機裝置邏輯結構初探》。同年7～8月間，他們又在莫爾學院為美國和英國二十多個機構的專家講授了專門課程《電子計算機設計的理論和技術》，推動了存儲程序式計算機的設計與製造。

1949年，英國劍橋大學數學實驗室率先製成電子離散時序自動計算機(EDSAC)；美國則於1950年製成了東部標准自動計算機(SFAC)等。至此，電子計算機發展的萌芽時期遂告結束，開始了現代計算機的發展時期。

在創制數字計算機的同時，還研製了另一類重要的計算工具——模擬計算機。物理學家在總結自然規律時，常用數學方程描述某一過程；相反，解數學方程的過程，也有可能採用物理過程模擬方法，對數發明以後，1620年製成的計算尺，己把乘法、除法化為加法、減法進行計算。麥克斯韋巧妙地把積分(面積)的計算轉變為長度的測量，於1855年製成了積分儀。

19世紀數學物理的另一項重大成就——傅里葉分析，對模擬機的發展起到了直接的推動作用。19世紀後期和20世紀前期，相繼製成了多種計算傅里葉系數的分析機和解微分方程的微分分析機等。但是當試圖推廣微分分析機解偏微分方程和用模擬機解決一般科學計算問題時，人們逐漸認識到模擬機在通用性和精確度等方面的局限性，並將主要精力轉向了數字計算機。

電子數字計算機問世以後，模擬計算機仍然繼續有所發展，並且與數字計算機相結合而產生了混合式計算機。模擬機和混合機已發展成為現代計算機的特殊品種，即用在特定領域的高效信息處理工具或模擬工具。

20世紀中期以來，計算機一直處於高速度發展時期，計算機由僅包含硬體發展到包含硬體、軟體和固件三類子系統的計算機系統。計算機系統的性能—價格比，平均每10年提高兩個數量級。計算機種類也一再分化，發展成微型計算機、小型計算機、通用計算機(包括巨型、大型和中型計算機)，以及各種專用機(如各種控制計算機、模擬—數字混合計算機)等。

計算機器件從電子管到晶體管，再從分立元件到集成電路以至微處理器，促使計算機的發展出現了三次飛躍。

在電子管計算機時期(1946～1959)，計算機主要用於科學計算。主存儲器是決定計算機技術面貌的主要因素。當時，主存儲器有水銀延遲線存儲器、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓和磁心存儲器等類型，通常按此對計算機進行分類。

到了晶體管計算機時期(1959～1964)，主存儲器均採用磁心存儲器，磁鼓和磁碟開始用作主要的輔助存儲器。不僅科學計算用計算機繼續發展，而且中、小型計算機，特別是廉價的小型數據處理用計算機開始大量生產。

1964年，在集成電路計算機發展的同時，計算機也進入了產品系列化的發展時期。半導體存儲器逐步取代了磁心存儲器的主存儲器地位，磁碟成了不可缺少的輔助存儲器，並且開始普遍採用虛擬存儲技術。隨著各種半導體只讀存儲器和可改寫的只讀存儲器的迅速發展，以及微程序技術的發展和應用，計算機系統中開始出現固件子系統。

20世紀70年代以後，計算機用集成電路的集成度迅速從中小規模發展到大規模、超大規模的水平，微處理器和微型計算機應運而生，各類計算機的性能迅速提高。隨著字長4位、8位、16位、32位和64位的微型計算機相繼問世和廣泛應用，對小型計算機、通用計算機和專用計算機的需求量也相應增長了。

微型計算機在社會上大量應用後，一座辦公樓、一所學校、一個倉庫常常擁有數十台以至數百台計算機。實現它們互連的局部網隨即興起，進一步推動了計算機應用系統從集中式系統向分布式系統的發展。

在電子管計算機時期，一些計算機配置了匯編語言和子程序庫，科學計算用的高級語言FORTRAN初露頭角。在晶體管計算機階段，事務處理的COBOL語言、科學計算機用的ALGOL語言，和符號處理用的LISP等高級語言開始進入實用階段。操作系統初步成型，使計算機的使用方式由手工操作改變為自動作業管理。

進入集成電路計算機發展時期以後，在計算機中形成了相當規模的軟體子系統，高級語言種類進一步增加，操作系統日趨完善，具備批量處理、分時處理、實時處理等多種功能。資料庫管理系統、通信處理程序、網路軟體等也不斷增添到軟體子系統中。軟體子系統的功能不斷增強，明顯地改變了計算機的使用屬性，使用效率顯著提高。

在現代計算機中，外圍設備的價值一般已超過計算機硬體子系統的一半以上，其技術水平在很大程度上決定著計算機的技術面貌。外圍設備技術的綜合性很強，既依賴於電子學、機械學、光學、磁學等多門學科知識的綜合，又取決於精密機械工藝、電氣和電子加工工藝以及計量的技術和工藝水平等。

外圍設備包括輔助存儲器和輸入輸出設備兩大類。輔助存儲器包括磁碟、磁鼓、磁帶、激光存儲器、海量存儲器和縮微存儲器等；輸入輸出設備又分為輸入、輸出、轉換、、模式信息處理設備和終端設備。在這些品種繁多的設備中，對計算機技術面貌影響最大的是磁碟、終端設備、模式信息處理設備和轉換設備等。

新一代計算機是把信息採集存儲處理、通信和人工智慧結合在一起的智能計算機系統。它不僅能進行一般信息處理，而且能面向知識處理，具有形式化推理、聯想、學習和解釋的能力，將能幫助人類開拓未知的領域和獲得新的知識。

計算技術在中國的發展 在人類文明發展的歷史上中國曾經在早期計算工具的發明創造方面寫過光輝的一頁。遠在商代，中國就創造了十進制記數方法，領先於世界千餘年。到了周代，發明了當時最先進的計算工具——算籌。這是一種用竹、木或骨製成的顏色不同的小棍。計算每一個數學問題時，通常編出一套歌訣形式的演算法，一邊計算，一邊不斷地重新布棍。中國古代數學家祖沖之，就是用算籌計算出圓周率在3.1415926和3.1415927之間。這一結果比西方早一千年。

珠算盤是中國的又一獨創，也是計算工具發展史上的第一項重大發明。這種輕巧靈活、攜帶方便、與人民生活關系密切的計算工具，最初大約出現於漢朝，到元朝時漸趨成熟。珠算盤不僅對中國經濟的發展起過有益的作用，而且傳到日本、朝鮮、東南亞等地區，經受了歷史的考驗，至今仍在使用。

中國發明創造指南車、水運渾象儀、記里鼓車、提花機等，不僅對自動控制機械的發展有卓越的貢獻，而且對計算工具的演進產生了直接或間接的影響。例如，張衡製作的水運渾象儀，可以自動地與地球運轉同步，後經唐、宋兩代的改進，遂成為世界上最早的天文鍾。

記里鼓車則是世界上最早的自動計數裝置。提花機原理劉計算機程序控制的發展有過間接的影響。中國古代用陽、陰兩爻構成八卦，也對計算技術的發展有過直接的影響。萊布尼茲寫過研究八卦的論文，系統地提出了二進制算術運演算法則。他認為，世界上最早的二進製表示法就是中國的八卦。

經過漫長的沉寂，新中國成立後，中國計算技術邁入了新的發展時期，先後建立了研究機構，在高等院校建立了計算技術與裝置專業和計算數學專業，並且著手創建中國計算機製造業。

1958年和1959年，中國先後製成第一台小型和大型電子管計算機。60年代中期，中國研製成功一批晶體管計算機，並配製了ALGOL等語言的編譯程序和其他系統軟體。60年代後期，中國開始研究集成電路計算機。70年代，中國已批量生產小型集成電路計算機。80年代以後，中國開始重點研製微型計算機系統並推廣應用；在大型計算機、特別是巨型計算機技術方面也取得了重要進展；建立了計算機服務業，逐步健全了計算機產業結構。

在計算機科學與技術的研究方面，中國在有限元計算方法、數學定理的機器證明、漢字信息處理、計算機系統結構和軟體等方面都有所建樹。在計算機應用方面，中國在科學計算與工程設計領域取得了顯著成就。在有關經營管理和過程式控制制等方面，計算機應用研究和實踐也日益活躍。

計算機科學與技術

計算機科學與技術是一門實用性很強、發展極其迅速的面向廣大社會的技術學科，它建立在數學、電子學 (特別是微電子學)、磁學、光學、精密機械等多門學科的基礎之上。但是，它並不是簡單地應用某些學科的知識，而是經過高度綜合形成一整套有關信息表示、變換、存儲、處理、控制和利用的理論、方法和技術。

計算機科學是研究計算機及其周圍各種現象與規模的科學，主要包括理論計算機科學、計算機系統結構、軟體和人工智慧等。計算機技術則泛指計算機領域中所應用的技術方法和技術手段，包括計算機的系統技術、軟體技術、部件技術、器件技術和組裝技術等。計算機科學與技術包括五個分支學科，即理論計算機科學、計算機系統結構、計算機組織與實現、計算機軟體和計算機應用。

理論計算機學 是研究計算機基本理論的學科。在幾千年的數學發展中，人們研究了各式各樣的計算，創立了許多演算法。但是，以計算或演算法本身的性質為研究對象的數學理論，卻是在20世紀30年代才發展起來的。

當時，由幾位數理邏輯學者建立的演算法理論，即可計算性理論或稱遞歸函數論，對20世紀40年代現代計算機設計思想的形成產生過影響。此後，關於現實計算機及其程序的數學模型性質的研究，以及計算復雜性的研究等不斷有所發展。

理論計算機科學包括自動機論、形式語言理論、程序理論、演算法分析，以及計算復雜性理論等。自動機是現實自動計算機的數學模型，或者說是現實計算機程序的模型，自動機理論的任務就在於研究這種抽象機器的模型；程序設計語言是一種形式語言，形式語言理論根據語言表達能力的強弱分為O～3型語言，與圖靈機等四類自動機逐一對應；程序理論是研究程序邏輯、程序復雜性、程序正確性證明、程序驗證、程序綜合、形式語言學，以及程序設計方法的理論基礎；演算法分析研究各種特定演算法的性質。計算復雜性理論研究演算法復雜性的一般性質。

計算機系統結構 程序設計者所見的計算機屬性，著重於計算機的概念結構和功能特性，硬體、軟體和固件子系統的功能分配及其界面的確定。使用高級語言的程序設計者所見到的計算機屬性，主要是軟體子系統和固件子系統的屬性，包括程序語言以及操作系統、資料庫管理系統、網路軟體等的用戶界面。使用機器語言的程序設計者所見到的計算機屬性，則是硬體子系統的概念結構(硬體子系統結構)及其功能特性，包括指令系統(機器語言)，以及寄存器定義、中斷機構、輸入輸出方式、機器工作狀態等。

硬體子系統的典型結構是馮·諾伊曼結構，它由運算器控制器、存儲器和輸入、輸出設備組成，採用「指令驅動」方式。當初，它是為解非線性、微分方程而設計的，並未預見到高級語言、操作系統等的出現，以及適應其他應用環境的特殊要求。在相當長的一段時間內，軟體子系統都是以這種馮·諾伊曼結構為基礎而發展的。但是，其間不相適應的情況逐漸暴露出來，從而推動了計算機系統結構的變革。

計算機組織與實現 是研究組成計算機的功能、部件間的相互連接和相互作用，以及有關計算機實現的技術，均屬於計算機組織與實現的任務。

在計算機系統結構確定分配給硬子系統的功能及其概念結構之後，計算機組織的任務就是研究各組成部分的內部構造和相互聯系，以實現機器指令級的各種功能和特性。這種相互聯系包括各功能部件的布置、相互連接和相互作用。

隨著計算機功能的擴展和性能的提高，計算機包含的功能部件也日益增多，其間的互連結構日趨復雜。現代已有三類互連方式，分別以中央處理器、存儲器或通信子系統為中心，與其他部件互連。以通信子系統為中心的組織方式，使計算機技術與通信技術緊密結合，形成了計算機網路、分布計算機系統等重要的計算機研究與應用領域。

與計算實現有關的技術范圍相當廣泛，包括計算機的元件、器件技術，數字電路技術，組裝技術以及有關的製造技術和工藝等。

軟體 軟體的研究領域主要包括程序設計、基礎軟體、軟體工程三個方面。程序設計指設計和編製程序的過程，是軟體研究和發展的基礎環節。程序設計研究的內容，包括有關的基本概念、規范、工具、方法以及方法學等。這個領域發展的特點是：從順序程序設計過渡到並發程序設計和分幣程序設計；從非結構程序設計方法過渡到結構程序設計方法；從低級語言工具過渡到高級語言工具；從具體方法過渡到方法學。

基礎軟體指計算機系統中起基礎作用的軟體。計算機的軟體子系統可以分為兩層：靠近硬體子系統的一層稱為系統軟體，使用頻繁，但與具體應用領域無關；另一層則與具體應用領域直接有關，稱為應用軟體；此外還有支援其他軟體的研究與維護的軟體，專門稱為支援軟體。

軟體工程是採用工程方法研究和維護軟體的過程，以及有關的技術。軟體研究和維護的全過程，包括概念形成、要求定義、設計、實現、調試、交付使用，以及有關校正性、適應性、完善性等三層意義的維護。軟體工程的研究內容涉及上述全過程有關的對象、結構、方法、工具和管理等方面。

軟體目動研究系統的任務是：在軟體工程中採用形式方法：使軟體研究與維護過程中的各種工作盡可能多地由計算機自動完成；創造一種適應軟體發展的軟體、固件與硬體高度綜合的高效能計算機。

計算機產業

計算機產業包括兩大部門，即計算機製造業和計算機服務業。後者又稱為信息處理產業或信息服務業。計算機產業是一種省能源、省資源、附加價值高、知識和技術密集的產業，對於國民經濟的發展、國防實力和社會進步均有巨大影響。因此，不少國家採取促進計算機產業興旺發達的政策。

計算機製造業包括生產各種計算機系統、外圍設備終端設備，以及有關裝置、元件、器件和材料的製造。計算機作為工業產品，要求產品有繼承性，有很高的性能-價格比和綜合性能。計算機的繼承性特別體現在軟體兼容性方面，這能使用戶和廠家把過去研製的軟體用在新產品上，使價格很高的軟體財富繼續發揮作用，減少用戶再次研製軟體的時間和費用。提高性能-價格比是計算機產品更新的目標和動力。

計算機製造業提供的計算機產品，一般僅包括硬體子系統和部分軟體子系統。通常，軟體子系統中缺少適應各種特定應用環境的應用軟體。為了使計算機在特定環境中發揮效能，還需要設計應用系統和研製應用軟體此外，計算機的運行和維護，需要有掌握專業知識的技術人員，這常常是一股用戶所作不到的。

針對這些社會需要，一些計算機製造廠家十分重視向用戶提供各種技術服務和銷售服務。一些獨立於計算機製造廠家的計算機服務機構，也在50年代開始出現。到60年代末期，計算機服務業在世界范圍內已形成為獨立的行業。

計算機的發展與應用

計算機科學與技術的各門學科相結合，改進了研究工具和研究方法，促進了各門學科的發展。過去，人們主要通過實驗和理論兩種途徑進行科學技術研究。現在，計算和模擬已成為研究工作的第三條途徑。

計算機與有關的實驗觀測儀器相結合，可對實驗數據進行現場記錄、整理、加工、分析和繪制圖表，顯著地提高實驗工作的質量和效率。計算機輔助設計已成為工程設計優質化、自動化的重要手段。在理論研究方面，計算機是人類大腦的延伸，可代替人腦的若干功能並加以強化。古老的數學靠紙和筆運算，現在計算機成了新的工具，數學定理證明之類的繁重腦力勞動，已可能由計算機來完成或部分完成。

計算和模擬作為一種新的研究手段，常使一些學科衍生出新的分支學科。例如，空氣動力學、氣象學、彈性結構力學和應用分析等所面臨的「計算障礙」，在有了高速計算機和有關的計算方法之後開始有所突破，並衍生出計算空氣動力學、氣象數值預報等邊緣分支學科。利用計算機進行定量研究，不僅在自然科學中發揮了重大的作用，在社會科學和人文學科中也是如此。例如，在人口普查、社會調查和自然語言研究方面，計算機就是一種很得力的工具。

計算機在各行各業中的廣泛應用，常常產生顯著的經濟效益和社會效益，從而引起產業結構、產品結構、經營管理和服務方式等方面的重大變革。在產業結構中已出觀了計算機製造業和計算機服務業，以及知識產業等新的行業。

微處理器和微計算機已嵌入機電設備、電子設備、通信設備、儀器儀表和家用電器中，使這些產品向智能化方向發展。計算機被引入各種生產過程系統中，使化工、石油、鋼鐵、電力、機械、造紙、水泥等生產過程的自動化水平大大提高，勞動生產率上升、質量提高、成本下降。計算機嵌入各種武器裝備和武器系統干，可顯著提高其作戰效果。

經營管理方面，計算機可用於完成統計、計劃、查詢、庫存管理、市場分析、輔助決策等，使經營管理工作科學化和高效化，從而加速資金周轉，降低庫存水準，改善服務質量，縮短新產品研製周期，提高勞動生產率。在辦公室自動化方面，計算機可用於文件的起草、檢索和管理等，顯著提高辦公效率。

計算機還是人們的學習工具和生活工具。藉助家用計算機、個人計算機、計算機網、資料庫系統和各種終端設備，人們可以學習各種課程，獲取各種情報和知識，處理各種生活事務(如訂票、購物、存取款等)，甚至可以居家辦公。越來越多的人的工作、學習和生活中將與計算機發生直接的或間接的聯系。普及計算機教育已成為一個重要的問題。

總之，計算機的發展和應用已不僅是一種技術現象而且是一種政治、經濟、軍事和社會現象。世界各國都力圖主動地駕馭這種社會計算機化和信息化的進程，克服計算機化過程中可能出現的消極因素，更順利地向高

⑼ 計算機發展時間表

計算機發展歷史：

計算工具的演化經歷了由簡單到復雜、從低級到高級的不同階段，例如從「結繩記事」中的繩結到算籌、算盤計算尺、機械計算機等。它們在不同的歷史時期發揮了各自的歷史作用，同時也啟發了現代電子計算機的研製思想。

1889年，美國科學家赫爾曼·何樂禮研製出以電力為基礎的電動製表機，用以儲存計算資料。

1930年，美國科學家范內瓦·布希造出世界上首台模擬電子計算機。

1946年2月14日，由美國軍方定製的世界上第一台電子計算機「電子數字積分計算機」（ENIAC Electronic Numerical And Calculator）在美國賓夕法尼亞大學問世了。ENIAC（中文名：埃尼阿克）是美國奧伯丁武器試驗場為了滿足計算彈道需要而研製成的，這台計算器使用了17840支電子管，大小為80英尺×8英尺，重達28t（噸），功耗為170kW，其運算速度為每秒5000次的加法運算，造價約為487000美元。ENIAC的問世具有劃時代的意義，表明電子計算機時代的到來。在以後60多年裡，計算機技術以驚人的速度發展，沒有任何一門技術的性能價格比能在30年內增長6個數量級。

第1代：電子管數字機（1946—1958年）

硬體方面，邏輯元件採用的是真空電子管，主存儲器採用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯；外存儲器採用的是磁帶。軟體方面採用的是機器語言、匯編語言。應用領域以軍事和科學計算為主。

特點是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般為每秒數千次至數萬次）、價格昂貴，但為以後的計算機發展奠定了基礎。

第2代：晶體管數字機（1958—1964年）

硬體方的操作系統、高級語言及其編譯程序。應用領域以科學計算和事務處理為主，並開始進入工業控制領域。特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高（一般為每秒數10萬次，可高達300萬次）、性能比第1代計算機有很大的提高。

第3代：集成電路數字機（1964—1970年）

硬體方面，邏輯元件採用中、小規模集成電路（MSI、SSI），主存儲器仍採用磁芯。軟體方面出現了分時操作系統以及結構化、規模化程序設計方法。特點是速度更快（一般為每秒數百萬次至數千萬次），而且可靠性有了顯著提高，價格進一步下降，產品走向了通用化、系列化和標准化等。應用領域開始進入文字處理和圖形圖像處理領域。

第4代：大規模集成電路機（1970年至今）

硬體方面，邏輯元件採用大規模和超大規模集成電路（LSI和VLSI）。軟體方面出現了資料庫管理系統、網路管理系統和面向對象語言等。特點是1971年世界上第一台微處理器在美國矽谷誕生，開創了微型計算機的新時代。應用領域從科學計算、事務管理、過程式控制制逐步走向家庭。

由於集成技術的發展，半導體晶元的集成度更高，每塊晶元可容納數萬乃至數百萬個晶體管，並且可以把運算器和控制器都集中在一個晶元上、從而出現了微處理器，並且可以用微處理器和大規模、超大規模集成電路組裝成微型計算機，就是我們常說的微電腦或PC機。微型計算機體積小，價格便宜，使用方便，但它的功能和運算速度已經達到甚至超過了過去的大型計算機。另一方面，利用大規模、超大規模集成電路製造的各種邏輯晶元，已經製成了體積並不很大，但運算速度可達一億甚至幾十億次的巨型計算機。我國繼1983年研製成功每秒運算一億次的銀河Ⅰ這型巨型機以後，又於1993年研製成功每秒運算十億次的銀河Ⅱ型通用並行巨型計算機。這一時期還產生了新一代的程序設計語言以及資料庫管理系統和網路軟體等。

隨著物理元、器件的變化，不僅計算機主機經歷了更新換代，它的外部設備也在不斷地變革。比如外存儲器，由最初的陰極射線顯示管發展到磁芯、磁鼓，以後又發展為通用的磁碟，現又出現了體積更小、容量更大、速度更快的只讀光碟（CD—ROM）。

時代：

計算機簡介：

計算機（computer）俗稱電腦，是現代一種用於高速計算的電子計算機器，可以進行數值計算，又可以進行邏輯計算，還具有存儲記憶功能。是能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數據的現代化智能電子設備。由硬體系統和軟體系統所組成，沒有安裝任何軟體的計算機稱為裸機。可分為超級計算機、工業控制計算機、網路計算機、個人計算機、嵌入式計算機五類，較先進的計算機有生物計算機、光子計算機、量子計算機等。