计算机的发展经历了漫长而丰富的历程：

　　一、第一代计算机（1946 - 1957 年）：使用电子管作为主要元件，体积庞大、功耗高、运算速度慢、存储容量小，主要用于科学计算。

　　　ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer，电子数字积分计算机）的发展历程如下：

　　第二次世界大战期间，为了满足美国陆军计算火炮火力表的需求，1943 年美国军方拨款支持研制电子计算机。宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学院的莫希利（John Mauchly）提出了试制第一台电子计算机的初始设想，随后成立了以他和埃克特（John Eckert）为首的研制小组。

　　1946 年 2 月 15 日，第一台全自动计算机 ENIAC 正式交付使用。它使用了18000 多个电子管，另加 1500 各继电器以及其它器件，总体积约 90 立方米，重达 30 吨，占地 170 平方米，功率 140 千瓦，价格 140 万美元。

　　ENIAC 每秒可进行 5000 次加减运算，或者 400 次乘法运算，运算速度比继电器计算机快 1000 倍。它把过去借助台式计算器需 7 至 20 小时才能计算出一条发射弹道的工作量缩短到只用 30 秒，极大地提高了计算效率，表明了电子数字计算机时代的到来，具有划时代的伟大意义，是科学技术发展史上的重大里程碑。

　　不过，ENIAC 也存在一些缺点，例如体积大、耗电量高，且由于机器运行产生的高热量使电子管容易损坏，只要有一个电子管损坏，整台机器就不能正常运转，更换电子管也非常麻烦。

　　ENIAC 的研发过程中也有一些重要人物的参与。数学家冯·诺依曼（John von Neumann）在研制过程中期加入了小组。原本的 ENIAC 没有存储器且用布线接板进行控制，存在诸多问题。1945 年，冯·诺依曼和研制小组共同发表了全新的“存储程序通用电子计算机方案”——EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer），解决了许多关键性问题，保证了计算机的顺利问世。

　　ENIAC 问世后，计算机技术不断发展。后续越来越多的高性能计算机被研制出来，计算机从第一代发展到了第四代，目前正在向第五代、第六代智能计算机发展。

　　二、第二代计算机出现在 1958 年至 1964 年期间，其主要特点包括：

　　1. 采用晶体管取代了第一代计算机中的电子管。晶体管的体积更小、功耗更低、稳定性更高、寿命更长。

　　2. 运算速度得到了显著提高，一般每秒可达几十万次。

　　3. 软件方面，出现了高级程序设计语言，如 FORTRAN、COBOL 等，使得编程更加方便和高效。

　　4. 计算机的应用领域从科学计算扩展到了数据处理、事务处理等。

　　第二代计算机的出现，使得计算机的性能得到了大幅提升，成本有所降低，为计算机的广泛应用奠定了基础。

第二代计算机发展历程如下：

　　1947 年 12 月 16 日，威廉·邵克雷（William Shockley）、约翰·巴顿（John Bardeen）和沃特·布拉顿（Walter Brattain）成功地在贝尔实验室制造出第一个晶体管。

　　在晶体管诞生之前，放大电信号主要通过电子管（真空三极管），但由于其制作困难、体积大、耗能高且使用寿命短，人们一直希望能用固态器件来替换它。1945 年，贝尔实验室开始对包括硅和锗在内的几种新材料进行研究，探索其潜在应用前景，并成立了一个专门的“半导体小组”，由威廉·肖克利担任组长，成员包括约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿。

　　经过多次失败后，他们终于制造出第一个基于锗半导体的具有放大功能的点接触式晶体管。把间距为 50μm 的两个金电极压在锗半导体上，微小的电信号由一个金电极（发射极）进入锗半导体（基极）并被显著放大，然后通过另一个金电极（集电极）输出，这个器件在 1kHz 的增益为 4.5。

　　肖克利、巴丁和布拉顿因此获得了 1956 年的诺贝尔物理学奖。晶体管的出现为集成电路、微处理器以及计算机内存的产生奠定了基础。

　　1950 年，威廉·邵克雷开发出双极晶体管（bipolar junction transistor），这是现在通行的标准的晶体管。

　　从实用角度看，点接触式晶体管的产量有限。但它的发明意义重大，标志着现代半导体产业的诞生和信息时代的正式开启。之后，晶体管不断发展和改进，在电子设备中得到广泛应用，逐渐取代了电子管。

　　三、 第三代计算机（1965 - 1971 年）：以中小规模集成电路为主要元件，性能进一步提升，价格降低，应用范围更加广泛。

　　第三代计算机出现在 1965 年到 1971 年期间，其主要特点包括：

　　1. 采用中小规模集成电路取代了晶体管。集成电路将多个晶体管和其他电子元件集成在一个小小的芯片上，大大减小了计算机的体积，提高了可靠性和稳定性。

　　2. 运算速度进一步提高，每秒可达几十万到几百万次。

　　3. 操作系统逐渐成熟，出现了分时操作系统，使计算机在同一时间段可以为多个用户服务，提高了计算机的使用效率。

　　4. 计算机的应用领域更加广泛，除了科学计算、数据处理和事务处理外，还开始用于过程控制等领域。

　　5. 在软件方面，出现了结构化程序设计方法，为软件开发带来了更高的效率和质量。

第三代计算机发展历程如下：

　　第三代计算机在性能、体积、成本和应用范围等方面都有了显著的进步，为计算机的普及和广泛应用奠定了更加坚实的基础。 集成电路的发明可以追溯到 1958 年。

　　杰克·基尔比（Jack Kilby）是集成电路的主要发明者之一。1958 年，基尔比在德州仪器公司工作时，把晶体管、电阻和电容等集成在微小的平板上，用热焊方式把元件以极细的导线互连，在不超过 4 平方毫米的面积上，大约集成了 20 余个元件。1959 年 2 月 6 日，基尔比向美国专利局申报专利，这种由半导体元件构成的微型固体组合件，从此被命名为“集成电路”（IC）。

　　几乎在同一时期，1959 年 7 月 30 日，仙童半导体公司的罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）也采用先进的平面处理技术研制出集成电路，并申请到一项发明专利。

　　基尔比被誉为“第一块集成电路的发明家”，而诺伊斯被誉为“提出了适合于工业生产的集成电路理论”的人。1969 年，美国联邦法院最后从法律上承认了集成电路是一项“同时的发明”。

　　集成电路的发明，使得电子设备的体积大幅减小，性能显著提升，成本也大大降低。它将多个晶体管和其他电子元件集成在一个小小的芯片上，大大减小了计算机等电子设备的体积，提高了可靠性和稳定性。集成电路是现代电子技术的基石，为计算机、通信、控制等众多领域的发展提供了关键支撑，对人类社会的信息化进程产生了深远影响。

　　在集成电路发明后的几十年里，其技术不断发展和进步。从最初的小规模集成电路，逐渐发展到中规模、大规模以及超大规模集成电路，集成度越来越高，芯片上能够容纳的晶体管数目不断增加。同时，制造工艺也在不断改进，线宽越来越小，芯片性能不断提升。

　　例如，1961 年，德州仪器公司仅用不到 9 个月时间，研制出第一台用集成电路组装的计算机，标志着电脑从此进入它的第三代历史。1988 年，16M DRAM 问世，1 平方厘米大小的硅片上集成有 3500 万个晶体管，标志着进入甚大规模集成电路（ULSI）阶段。到如今，集成电路已经广泛应用于各种电子设备和系统中，成为现代科技不可或缺的重要组成部分。

　　四、 第四代计算机（1972 年至今）：采用大规模和超大规模集成电路，计算机向微型化、智能化、网络化方向发展。个人计算机（PC）逐渐普及，操作系统不断完善，软件应用丰富多样。

　　第四代计算机出现在 1972 年至今，其具有以下显著特点：

　　1. 采用大规模和超大规模集成电路（LSI 和 VLSI）作为主要电子元件。这使得计算机的体积更小、性能更强、功耗更低。

　　2. 运算速度大幅提升，每秒可达几千万次甚至亿次以上。

　　3. 微型计算机（个人计算机）迅速发展和普及，计算机逐渐走入家庭和办公场所。

　　4. 软件方面，操作系统不断完善，出现了图形用户界面（GUI），如 Windows 操作系统，使得计算机的操作更加直观和便捷。

　　5. 计算机网络技术迅速崛起，实现了计算机之间的信息共享和资源共享，极大地促进了信息技术的发展和应用。

　　6. 应用领域极其广泛，涵盖了科学研究、工业生产、商业活动、教育、医疗、娱乐等几乎所有领域，成为推动社会发展和变革的重要力量。

　　第四代计算机的发展使得信息技术发生了翻天覆地的变化，深刻地改变了人们的生活和工作方式。

　　第四代计算机的发展趋势主要包括以下几个方面：

　　1. 微型化：计算机的体积越来越小，重量越来越轻，便于携带和使用。例如，笔记本电脑、平板电脑等微型计算机设备已经广泛应用于各个领域。

　　2. 高性能化：尽管芯片上的晶体管数量已经十分庞大，但人们仍在不断追求更高的运算速度和更强的处理能力，以满足日益复杂的计算需求。

　　3. 智能化：计算机能够模拟人类的某些智能行为，如感知、推理、学习、思考、联想和证明等。人工智能技术的发展将使计算机在语音识别、图像识别、自然语言处理等方面的能力不断提升。

　　4. 多媒体化：可以更好地处理多媒体信息，如图像、声音、视频等。这使得计算机在娱乐、教育、设计等领域的应用更加丰富和多样化。

　　5. 网络化：通过网络将分布在不同地点的计算机和外部设备连接起来，实现资源共享和信息传递。云计算技术的兴起就是网络化的一个重要体现，它为用户提供了强大的计算和存储能力。

　　6. 绿色环保：随着对能源和环境问题的关注增加，计算机的设计和制造将更加注重节能减排，降低能耗，减少对环境的影响。

　　7. 人机交互的改进：例如采用更自然、直观的交互方式，如触摸屏、语音指令、手势识别等，使用户与计算机的交互更加便捷和高效。

　　总之，第四代计算机在性能、功能、体积、能耗等多个方面不断发展和优化，以适应社会的需求和技术的进步。同时，这些趋势也在一定程度上推动了第五代计算机及相关技术的探索和研究。

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