计算机的发展历史
野蔷薇花语-
计算机的发展历史
一、第一台计算机的诞生
第一台计算
机
(ENIAC)
于
1946
年
2
月
,
在美国诞生。
ENIAC
PC
机
耗资
100
万美圆
600
美圆
重量
30
吨
10kg
占地
150
平方米
0
.
25
平方米
电子器件
< br>1
.
9
万只电子管
100
块集成电路
运算速度
5000
次
/
秒
500
万次
/
秒
二、计算机发展历史
1
、第一代计算机(
1946~1958)
电子管为
基本电子器件;
使用机器语言和汇编语言;
主要应用于国防和科
学计算;
运算速度每秒几千次至几万次。
2
、第二代计算机
(1958~1964)
晶体管为主要器件;
软件上出现了操作系统和算法语言;
运算速度每秒几万次至
几十万次。
3
、第三代计算机
(1964~1971)
普遍采用集成电路;体积缩小;运算速度每秒几十万次至几百万次。
4
、第四代计算机
(1971~ )
以大规模集成电路为主要器件;运算速度每秒几百万次至上亿次。
三、我国计算机发展历史
p>
从
1953
年开始研究,到
1958
年研制出了我国第一台计算机
在
1982
年我国研制出了运算速度
1
亿次的银河
I
、
II
型等小型系列机。
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<
/p>
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。
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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<
/p>
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,<
/p>
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。<
/p>
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。
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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。
< br>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
p>
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<
/p>
、
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。
p>
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。
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1946
年
2
月<
/p>
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
p>
(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
< br>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<
/p>
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。
p>
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
185
5
年制成了积分仪。
19<
/p>
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<
/p>
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
)<
/p>
,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。
p>
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
~
p>
1959)
,计算机主要用于科学计算。主存储器
< br>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
~<
/p>
1964)
,主存储器均采用磁心存储器,磁鼓
< br>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。
p>
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,
< br>计算机系统
中开始出现固件子系统。
p>
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
p>
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
< br>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
3.1415926
和
p>
3.1415927
之间。
这一结果比西方
早
一千年。