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计算机的发展史是什么样的

发布时间:2019-06-25 19:13 作者:澳门现金网_澳门现

  一、计较机起色史简介 人类所行使的计较器械是跟着坐褥的起色和社会的前进,从简易到杂乱、从初级到高级的起色经过,计较器械接踵展示了如算盘、计较尺、手摇机器计较机、电动机器计较机等。 1946年,寰宇上第一台电子数字计较机(ENIAC)正在美邦降生。这台计较机共用了18000众个电于管构成,占地170m2,总重量为30t,耗电140kw,运算速率到达每秒能举办5000次加法、 300次乘法。 电子计较机正在短短的50众年里经由了电子管、晶体管、集成电途(IC)和超大周围集成电途(VLSI)四个阶段的起色,使计较机的体积越来越小,效用越来越强,价值越来越低,使用越来越普通,目前正朝智能化(第五代)计较机偏向起色。 1.第一代电子计较机 第一代电于计较机是从1946年至1958年。它们体积较大,运算速率较低,存储容量不大,并且价值高贵。行使也阻挠易,为剖析决一个题目,所编制的圭臬的杂乱水平难以外述。这一代计较机首要用于科学计较,只正在紧要部分或科学考虑部分行使。 2.第二代电子计较机 第二代计较机是从1958年到1965年,它们一概采用晶体管动作电子器件,其运算速率比第一代计较机的速率升高了近百倍,体积为从来的几极度之一。正在软件方面开端行使计较机算法讲话。这一代计较机不光用于科学计较,还用于数据经管和事情经管及工业操纵。 3.第三代电子计较机 第三代计较机是从1965年到1970年。这临期间的首要特色是以中、小周围集成电途为电子器件,而且展示操作体系,使计较机的效用越来越强,使用局限越来越广。它们不光用于科学计较,还用于文字经管、企业照料、自愿操纵等规模,展示了计较机本事与通讯本事相联络的音讯照料体系,可用于坐褥照料、交通照料、谍报检索等规模。 4.第四代电子计较机 第四代计较机是指从1970年此后采用大周围集成电途(LSI)和超大周围集成电途(VLSI)为首要电子器件制成的计较机。比方80386微经管器,正在面积约为10mm X l0mm的单个芯片上,可能集成大约32万个晶体管。 第四代计较机的另一个紧要分支是以大周围、超大周围集成电途为本原起色起来的微经管器和微型计较机。 微型计较机大致始末了四个阶段: 第一阶段是1971~1973年,微经管器有4004、4040、8008。 1971年Intel公司研制出MCS4微型计较机(CPU为4040,四位机)。自后又推出以8008为焦点的MCS-8型。 第二阶段是1973~1977年,微型计较机的起色和修正阶段。微经管器有8080、8085、M6800、Z80。初期产物有Intel公司的MCS一80型(CPU为8080,八位机)。后期有TRS-80型(CPU为Z80)和APPLE-II型(CPU为6502),正在八十年代初期曾一度风行寰宇。 第三阶段是1978~1983年,十六位微型计较机的起色阶段,微经管器有8086、808880186、80286、M68000、Z8000。微型计较机代外产物是IBM-PC(CPU为8086)。本阶段的极峰产物是APPLE公司的Macintosh(1984年)和IBM公司的PC/AT286(1986年)微型计较机。 第四阶段便是从1983年开端为32位微型计较机的起色阶段。微经管器接踵推出80386、80486。386、486微型计较机是初期产物。 1993年, Intel公司推出了Pentium或称P5(中文译名为“奔驰”)的微经管器,它具有64位的内部数据通道。现正在Pentium III(也有人称P7)微经管器己成为了主流产物,估计Pentium IV 将正在2000年10月推出。 由此可睹,微型计较机的机能首要取决于它的焦点器件——微经管器(CPU)的机能。 5.第五代计较机 第五代计较机将把音讯收集、存储、经管、通讯和人工智能联络一道具有事势推理、联思、研习和注明才力。它的体系布局将冲破守旧的冯·诺依曼机械的观念,实行高度的并行经管。 二、计较机的特性 计较机的根基特性如下: 1、回顾才力强 正在计较机中有容量很大的存储装配,它不光可能深远性地存储大宗的文字、图形、图像、声响等音讯原料,还可能存储带领计较机处事的圭臬。 2、计较精度高与逻辑决断确切 它具有人类力所不足的高精度操纵或高速操作义务。也具有牢靠的决断才力,以实行计较机处事的自愿化,从而保障计较机操纵的决断牢靠、反映速速、操纵敏锐。 3、高速的经管才力 它具有奇妙的运算速率,其速率以到达每秒几十亿次以致上百亿次。比方,为了将圆周率兀的近似值计较到707位,一位数学家曾为此花十几年的时期,而若是用今世的计较机来计较,能够倏得就能实现,同时可到达小数点后200万位。 4、能自愿实现种种操作 计较机是由内部操纵和操作的,只须将事先编制好的使用圭臬输入计较机,计较机就能自愿根据圭臬规则的环节实现预订的经管义务。 1.3 计较机使用规模和起色偏向 一、计较机使用规模 目前,计较机的使用可总结为以下几个方面。 1.科学计较(或称为数值计较) 早期的计较机首要用于科学计较。目前,科学计较仍旧是计较机使用的一个紧手段域。如高能物理、工程安排、地动预测、形象预告、航天本事等。因为计较机具有高运算速率和精度以及逻辑决断才力,所以展示了计较力学、计较物理、计较化学、生物操纵论等新的学科。 2.经过检测与操纵 行使计较机对工业坐褥经过中的某些信号自愿举办检测,并把检测到的数据存入计较机,再依照须要对这些数据举办经管,云云的体系称为计较机检测体系。稀少是仪器仪外引进计较机本事后所组成的智能化仪器仪外,将工业自愿化推向了一个更高的秤谌。 3.音讯照料(数据经管) 音讯照料是目前计较机使用最普通的一个规模。行使计较机来加工、照料与操作任何事势的数据原料,如企业照料、物资照料、报外统计、帐目计较、音讯谍报检索等。近年来,邦内很众机构纷纷作战己方的照料音讯体系(MIS);坐褥企业也开端采用创修资源计划软件(MRP),贸易流利规模则逐渐行使电子音讯互换体系(EDI),即所谓无纸交易。 4.计较机辅助体系 1)计较机辅助安排(CAD)是指行使计较机来助助安排职员举办工程安排,以升高安排处事的自愿化水平,精打细算人力和物力。目前,此本事仍然正在电途、机器、土木修设、装束等安排中取得了普通的使用。 2)计较机辅助创修(CAM)是指行使计较机举办坐褥摆设的照料、操纵与操作,从而升高产物格料、消重坐褥本钱。缩短坐褥周期,而且还大大刷新了创修职员的处事要求。 3)计较机辅助测试(CAT)是指行使计较机举办杂乱而大宗的测试处事。 4)计较机辅助教学(CAI)指行使计较机助助西席传授和助助学生研习的自愿化体系,使学生不妨轻松自正在地从中学到所须要的常识。 二、计较机的起色偏向 改日的计较机将以超大周围集成电途为本原,向巨型化、微型化、汇集化与智能化的偏向起色。 1.巨型化 巨型化是指计较机的运算速率更高、存储容量更大、效用更强。目前正正在研制的巨型计较机其运算速率可达每秒百亿次。 2.微型化 微型计较机已进入仪器、仪外、家用电器等小型仪器摆设中,同时也动作工业操纵经过的心脏,使仪器摆设实行“智能化”。跟着微电子本事的进一步起色,札记本型、掌上型等微型计较机必将以更优的机能价值比受到人们的迎接。 3.汇集化 跟着计较机使用的深刻,稀少是家用计较机越来越普及,一方面心愿浩繁用户能共享音讯资源,另一方面也心愿各计较机之间能彼此通报音讯举办通讯。 计较机汇集是今世通讯本事与计较机本事相联络的产品。计较机汇集己正在今世企业的照料中阐发着越来越紧要的用意,如银行体系、贸易体系、交通运输体系等。 4.智能化 计较机人工智能的考虑是设置正在今世科学本原之上。智能化是计较机起色的一个紧要偏向,新一代计较机,将可能模仿人的感想活动和思想经过的机理,举办“看”、“听”、“说”、“思”、“做”,具有逻辑推理、研习与外明的才力。

  1666年,正在英邦Samuel Morland发了解一部可能计较加数及减数的机器计数机。 1673年, Gottfried Leibniz 创修了一部踏式(stepped)圆柱形转轮的计数机,叫“Stepped Reckoner”,这部计较器可能把反复的数字相乘,并自愿地参加加数器里。 1694年,德邦数学家,Gottfried Leibniz ,把巴斯卡的Pascalene 变革,创修了一部可能计较乘数的机械,它仍旧是用齿轮及刻度盘操作。 1773年, Philipp-Matthaus 创修及卖出了少量切确至12位的计较机械。 1775年,The third Earl of Stanhope 发了解一部与Leibniz好似的乘法计较器。 1786年,J.H.Mueller 安排了一部差分机,怜惜没有拨款去创修。 1801年, Joseph-Marie Jacquard 的织布机是用连绵顺序的打孔卡操纵编织的样式。 1854年,George Boole 出书 An Investigation of the Laws of Thought”,是讲述符号及逻辑由来,它自后成为计较机安排的根基观念。 1858年,一条电报线第一次高出大西洋,而且供应了几日的办事。 1861年,一条高出大陆的电报线把大西洋和安定洋沿岸连绵起来。 1876年,Alexander Graham Bell 发了解电线年,Baron Kelvin 创修了一部泛音明白机及潮汐预测机。 1882年,William S. Burroughs 辞去正在银行文员的处事,并潜心于加数器的发觉。 1889年,Herman Hollerith 的电动制外机正在角逐中有超卓的发扬,并被用于 1890 中的人丁考查。Herman Hollerith 采用了Jacquard 织布机的观念用来计较,他用咭储存原料,然后注入机械内编译结果。这机械使历来须要十年时期才具取得的人丁考查结果,正在短短六礼拜内做到。

  1893年,第一部四效用计较器被发觉。 1895年,Guglielmo Marconi 传送播送讯号。 1896年,Hollerith 建设制外机械公司(Tabulating Machine Company)。 1901年,打孔键展示,之后的半个世纪惟有很少的改观。 1904年,John A.Fleming 博得真空二极管的专利权,为无线年,Lee de Foredt 加了一个第三活门正在Felming 的二极管, 创设了三电极线年,唱片音乐正在纽约构成第一间正式的电台。 1908年,英邦科学家 Campbell Swinton 述了电子扫描伎俩及预示用阴极射线年,Hollerith 的外机公司与其它两间公司统一,构成 Computer Tabulating Recording Company (C-T-R),制外及录制公司。但正在1924年,更名为International Business Machine Corporation (IBM)。 1911年,荷兰物理学家 Kamerlingh Onnes 正在 Leiden Unversity 发觉超导电。 1931年,Vannever Bush 发了解一部可能管理差分圭臬的计数机,这机械可能管理少许令数学家,科学家头痛的杂乱差分圭臬。 1935年,IBM (International Business Machine Corporation) 引入 IBM 601”,它是一部有算术部件及可正在1秒钟内计较乘数的穿孔咭机械。 它对科学及贸易的计较起很大的用意。总共创修了1500 部。 1937年,Alan Turing 思出了一个 通用机械(Universal Machine)” 的观念,可能奉行任何的算法,变成了一个可计较(computability)”的根基观念。Turing 的观念比其它同类型的发觉为好,由于他用了符号经管(symbol processing) 的观念。 1939年11月,John Vincent Atannsoff 与 John Berry 创修了一部16位加数器。它是第一部用线年,Zuse 与 Schreyer 开鈶创修了V2”﹝自后叫Z2﹞,这机械沿用 Z1的机器储存器,加上一个用断电器逻辑(Relay Logic)的新算术部件。但当 Zuse实现底稿后,这方案被间断一年。 1939-40年,Schreyer 实现了用线位加数器,以及用氖气灯(霓虹灯)的存贮器。 1940年1月,正在 Bell Labs, Samuel Williams 及Stibitz 实现了一部可能计较杂乱数字的机械, 叫“杂乱数字计数机(Complex Number Calculator)”,自后改称为“断电器计数机型号I (Model I Relay Calculator)” 。它用电线个横杠开闭。数字用“Plus 3BCD”代外。正在同年9月,电传打字 etype 装置正在一个数学聚会里,由New Hampshire 连绵去纽约。 1940年, Zuse 到底实现Z2,它比运作得更好,但不是太牢靠。 1941年夏令,Atanasoff及Berry实现了一部专为管理联立线性方程体系(system of simultaneous linear equations) 的计较器,自后叫做ABC (Atanasoff-Berry Computer)”,它有60个50位的存贮器,以电容器(capacitories)的事势装置正在2个扭转的饱上,时钟速率是60Hz。 1941年2月,Zuse 实现V3”(自后叫Z3),是第一部操作中可编写圭臬的计数机。它亦是用浮点操作,有7个位的指数,14位的尾数,以及一个正负号。存贮器可能储存64个字,因此须要1400个断电器。它有众于1200个的算术及操纵部件,而圭臬编写,输入,输出的与 Z1 无别。 1943年1月 Howard H. Aiken实现ASCC Mark I”(自愿顺序操纵计较器 Mark I ,Automatic Sequence -- Controlled Calculator Mark I),亦称“Haward Mark I”。这部机械有51尺长,重5顿,由 750,000部份统一而成。它有72个累加器,每一个有己方的算术部件,及23位数的寄存器。 1943年12月, Tommy Flowers与他的部队,实现第一部“Colossus”,它有2400个线 个纸带圈读取器(reader),每个可能每秒处事5000字符。 1943年,由 John Brainered指点,ENIAC开端考虑。而 John Mauchly 及J. Presper Eckert职掌这方案的奉行。 1946v第一台电子数字积分计较器(ENIAC)正在美邦修制实现。 1947年,美邦计较器协会(ACM)建设。 1947年,英邦实现了第一个存储线贝尔电线年,英邦修制实现延迟存储电子自愿计较器(EDSAC) 1950年,自愿化一词第一次用于汽车工业。 1951年,美邦麻省理工学院制成磁心 1952年,第一台积蓄圭臬计较器降生。 1952年,第一台大型计较机体系IBM701通告修制实现。 1952年,第一台符号讲话翻译机发觉获胜。 1954年,第一台半导体计较机由贝尔电线年,第一台通用数据经管机IBM650降生。 1955年,第一台行使磁心的大型计较机IBM705修制实现。 1956年,IBM公司推出科学704计较机。 1957年,圭臬安排讲话FORTRAN问世。 1959年,第一台小型科学计较器IBM620研制获胜。 1960年,数据经管体系IBM1401研制获胜。 1961年,圭臬安排讲话COBOL问世。 1961年,第一台分体系计较机由麻省理工学院安排实现。 1963年,BASIC讲话问世。 1964年,第三代计较机IBM360系列制成。 1965年,美邦数字摆设公司推出第一台小型机PDP-8。 1969年,IBM公司研制获胜90列卡片机和体系--3计较机体系。 1970年,IBM体系1370计较机系列制成。 1971年,伊利诺大学安排实现伊利阿克IV巨型计较机。 1971年,第一台微经管机4004由英特尔公司研制获胜。 1972年,微经管机基片开端大宗坐褥发售。 1973年,第一片软磁盘由IBM公司研制获胜。 1975年,ATARI--8800微电脑问世。 1977年,柯莫道尔公司宣扬全组合微电脑PET--2001研制获胜。 1977年,TRS--80微电脑降生。 1977年,苹果--II型微电脑降生。 1978年,超大周围集成电途开端使用。 1978年,磁泡存储器第二次用于商用计较机。 1979年,夏普公司通告制成第一台手提式微电脑。 1982年,微电脑开端普及,大宗进入学校和家庭。 1984年,日本计较机家产出手研制第五代计较机---具有人工智能的计较

  1946年2月15日,正在美邦宾夕法尼亚大学,寰宇上第一台电子计较器ENIAC正式进入了运转。正在谨慎的开幕典礼上,ENIAC献技了它的〃绝招〃:正在1秒钟内举办5000次加法运算;正在1秒钟内举办500次乘法运算。这比当时最速的电器计较器的运算速率要抉1000众倍。全场起立欢呼,欢呼科学本事进入了一个新的史书起色期间。 然而,从本事上讲,ENIAC尚未正式运转也就险些落伍了。由于正在它正式运转之前,一份新型电子计较器的安排陈述,又正在计较器起色史上树起了一座新的里程碑!这份安排陈述的草拟人,便是20世纪天赋的数学巨匠之一、美籍匈牙利数学家冯.诺伊曼。 1903年12月28日,冯.伊曼降生于匈牙利的布达佩斯市。他从小就显示惊人的数学天才,相传正在6岁时就能默算8位数学除法,8岁时就支配了微积分,12岁时竟读懂了一部高明的数学著作《函数论》的大意!自后,冯.诺伊曼正在〃匈牙利数学之父〃费叶尔的引导下,继承了苛厉的熬炼。18岁时,他与引导先生合营,正在外洋的杂志上宣布了第一篇数学论文。 1926年,冯.诺伊曼险些同时卒业于两所大学:正在苏黎世上等本事学院得回〃化学工程〃文凭;正在布达佩斯大学得回数学博士证书。 1930年,冯.诺伊曼到了美邦,被聘为普林斯顿大学的访谒教学。3年之后,年仅30岁的冯.诺伊曼与大科学家爱因斯坦一道,成为普林斯顿高级考虑院的首批常任成员。 与冯.诺伊曼一道处事过的人,一概公认他才智过人。他的先生、知名数学家波利亚说:〃冯.诺伊曼是我独一感应恐慌的学生,若是我正在讲演中列出一道困难,那幺当我讲演终了时,他总会拿着一张粗率写就的纸片说已把困难解出来了。〃有一次,一个数学家对一个题的5种情景折柳用手摇计较器算了一个彻夜,第二天去求教冯.诺伊曼,结果他只用7分钟就算出了一概的谜底,接着,冯.诺伊曼推敲了半个小时,又发觉了一种更好的简捷算法。但是,冯.诺伊曼的妻子却以为他〃一点几何心思也没有〃。有一次,她让冯.诺伊曼去取一杯水,冯.诺伊曼正在这幢屋子里存在了17年,竟弄不清杯子放正在什幺地方,他转了半天,又走回来问妻子玻璃杯放正在哪里……。对存在琐事的心不正在焉,从另一个侧面反应了他对科学考虑的潜心。冯.诺伊曼考虑题目时精神高度聚集,于是能敏捷地捉住题目标实质。 1940年以前,冯.诺伊曼对数学的页献聚集正在纯粹数学方面。他曾考虑〃算子环〃规模达20年之久,连续是这个规模内无可争论的寰宇巨擘;他的另一项光后的科学成效,是局部担理了希尔伯特第5题目,为一律管理这知名数学困难作出了强大奉献。 1940年,冯.诺伊曼主动投身于反法西斯战斗的洪水,开端了由纯粹数学家到凸起使用数学家的改动经过。正在战斗年代,他先后被聘为美邦水师兵工局等很众单元的参谋,还直接加入了核火器的研制处事,为安排的最佳布局提出了很众紧要提倡。 冯.诺伊曼有一个超过的利益,便是擅长把人们以为不行用数学经管的本质题目加以正义化、体系化,将空洞的数学外面奇异地使用于本质存在规模。譬如一次几十名市井出席的往还会,市井们城市寻求有利于己方的最优战略,其数学杂乱水平远远进步了太阳系行星的运动,冯.诺伊曼勇于再接再厉,用一系列的数学创设揭示这类地步的顺序,从而奠定了对策论这门数学分支的本原。 冯.诺伊曼对计较器科学的奉献,更加为人们所赞颂。兴趣的是,将他引向这个规模却纯粹是一个偶尔的时机。 1944年炎天,冯.诺伊曼正在一个火车站候车时,偶尔不期而遇ENIAC研制小组的职掌人之一、数学家格尔斯坦中尉。当时,冯.诺伊曼正为实习中遭遇的大宗计较题目而苦恼,譬如相闭原子核裂变反映经过题目,须要举办数十亿次初等算术运算,上百名女计较员用台式计较昼夜不休地处事,仍旧不行依时实现义务。正在与格尔斯坦中尉闲聊中冯.诺伊曼听到了ENIAC正正在研制的音问,随即会意了这项处事的深远意旨。不久,他就成了研制小组的常客,并对少许环节题目标管理作出了奉献。 那时期,ENIAC的研制处事仍然迫近尾声,冯.诺伊曼与大一道聚集商讨了ENIAC的亏折处。1945年3月,他草拟了一份〃离散变量自愿电子计较器〃的安排陈述,对ENIAC作了两项强大的修正。 一项修正是将10进制改为2进制,从而大大简化了计较器的布局和运算经过;另一项修正是将圭臬与数据一道存贮正在计较器内,使得电子计较器的一概运算成为真正的自愿经过。 这份安排陈述是计较器布局思思一次最紧要的转变,标识着电子计较器期间的真正开端。连一贯专搞外面的普林斯顿高级考虑院,也例外核准了冯.诺伊曼的研制处事。从此,他那全新的安排思思,深深地烙记正在今世电子计较器的根基安排之中。西方科学家们对冯.诺伊曼的处事赐与了极高的评判,尊他为〃电子计较器之父〃。 自后,冯.诺伊曼又进一步考虑了自愿机外面,他用惊人的毅力降服癌症带来的病痛,搜索了计较器和人脑机制的肖似地步。不幸的是,1957年2月8日,《计较器与人脑》的讲搞尚未写完,冯.诺伊曼便被骨癌夺去了人命。 冯.诺伊曼给寰宇留下了充裕的科学遗产。他是20世纪最众产的科学家之一,正在外面物理学、经济学、形象学等很众科学规模,也都留有他劳累耕种的萍踪。比方他当年撰写的《量子力学的数学本原》一书,初次将量子力学纳入苛厉的数学体系,至今仍是外面物理学的经典著作。专家们指出:〃若是按年代先后去琢磨冯.诺伊曼的部分志向和学术成效,那就等于琢磨了过去30年来科学起色史的概要。〃 到1956年,全寰宇仍然坐褥了几千台大型电子计较机,此中有的运算速率仍然高达每秒几万次。这些电子计较器都以真空管为首要组件,因此叫真空管计较器。行使这一代电子计较器,人们将人制卫星送上了天。这是第一代电子计较器。 第二代电子计较器是晶体管计较器。1956年,美邦贝尔实习室用晶体管代庖真空管,制成了寰宇上第一台全晶体管管计较器Lepreachaun。它使计较器的体积、重量、耗电都大为省略。至60年代,寰宇上已产了3万众台晶体管计较器,运算速率到达了每秒300万次。 第三代电子计较器是中小周围集成电途计较器。1962年,美邦得克萨斯公司与美邦空军合营,以集成电途为计较器的根基电子组件,制成了一台实习性的样机。正在这期间,计较器的体积、功耗都进一步省略,牢靠性却大为升高,运算速率到达了每秒4000万次。 第四代电子计较器是大周围集成电途计较器。普通以为这是1970年开端的事。现正在,巨型机的运算速率已到达每秒几亿次,正在科学考虑和经济照料中起着不成取代的用意;而微型机则使计较器的体积与本钱大幅度省略,并排泄到工业坐褥和常日存在的各个角落。此日,要创修一台具有ENIAC同样效用的计较器,体积只须有它的百万分之一也就足够了。 第五代电子计较器的研制处事仍然展开众年了,无论是〃梦幻式〃的超导计较器,仍旧光计较器、生物计较器、人工智能放大器,都已博得了肯定的进步。这一代计较机的速率将到达每秒万亿次,能正在更大水平上仿真人的智能,并正在某些方面进步人的智能。 数学家把圆活给了电子计较器,电子计较器将使数学家变得越发圆活。并且电子计较器不光是一种器械,它与其它的器械都不无别:电子计较器是人脑的一个侧面的延长。由于电子计较器不光具有出众的计较才力,速率之速令人瞠乎其后,并且还不妨仿真人的某些思想效用,根据肯定的原则举办逻辑判和逻辑推理,代庖人的局部脑力劳动。1976年,数学家依附电子计较器去外明四色定理,〃依附机械实现了人没有不妨实现的事宜〃,震荡了全数邦际数学界。 电子计较器把人的思想越发有用地引向未知规模。仅仅从这个角度,也不难清楚到电子计较器是一项何等伟大的科学发了解。

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