计算机发展简史

《计算机发展简史》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机发展简史（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、Harbin Institute of Technology论文计算机发展简史课程名称：院 系：航天学院班级：姓名：学号：哈尔滨工业大学计算机发展简史摘要：20世纪人类最杰出、最伟大的科技发明之一，就是计算机。计算机的诞生，为人类科技史揭开了崭新的一页，对人类社会的发展产生了巨大的影响，标志着人类进入了史无前例的信息时代。计算机的发展 可以说是一部短暂、飞速而却扣人心弦的历史。本文围绕计算机的发展，分别从计算机的早期形态、近现 代计算机的产生及演变、计算机的应用前景三个方面进行了探究和论述。关键词：计算机发展应用前景0 引言从公元前五世纪最早的运算工具“算盘”在中国的出现，到1946 年第一台

2、现代计 算机在美国费城的诞生；从最初仅仅能够进行简单的四则运算的“计算尺”，到如今可以轻 松完成庞大数据的采集、分析、整合的高端设备；从最早只能在实验室见到的上百平方米的 庞然大物，到现在随处可见的方便小巧的电子产品随着信息技术的发展，计算机已经逐 渐融入了我们的工作、学习和生活中，已经形成了一种新的文化，构造了一种新的文明。计 算机的起源与演变，反映了人们对于更准确、更高效的数字处理技术的不断探索和追求，同 时，计算机的成长与进步，亦是体现了近现代以来电子领域的飞速发展。1 计算机的早期形态计算机，又称电子计算机或电脑，是一种利用电子学原理，根据一系列指令对数据进行 处理的机器。从其名称便可

3、看出，人们最早发明这种机器的初衷，是希望其可以作为计算工 具，方便生活中各种场合的运算。其实早在公元五世纪的中国，“算盘”便已作为一种早期形态的“计算机”出现在人们 的生活中。著名作家谢尔顿在他的小说假如明天来临里就曾讲过这样一个故事：骗子杰 夫像经销商兜售一种袖珍计算机，称其“价格低廉，绝无故障，节约能源，十年中无需任何 保养” 1。而当商人打开包装盒，却发现这台“计算机”原来是一把来自中国的算盘。可见， 作为早期方便实用的计算工具，“算盘”在人类计算工具史上具有重要的地位。而随着科技的发展，计算工作日益繁重，早期的计算工具已远远不能满足人们的需要， 它们虽在不同的历史阶段发挥了巨大得、不可

4、代替的作用，但最终也将完成历史使命、趋于 消亡。随着 1642 年人类有史以来第一台机械计算机的由法国著名数学家帕斯卡( B.Pascal, 1623-1662)发明产生，“计算机器”的概念首次被确定下来。而后，德国数学家莱布尼兹 (G.Leibnitz, 1646-1716)对“帕斯卡加法器”功能进行了提升，完善了四则运算并提出了 “二进制”的概念。尽管帕斯卡与莱布尼兹的发明还不是现代意义上的计算机，但它们毕竟 昭示了人类计算机史里的第一抹曙光。在这之后，更多的科学家、工程师们开始关注并为计算机的进一步完善提出了新的想法、 做出了不同程度的贡献。法国纺织机械师布乔(B.Bouchon)的“穿

5、孔纸带”和法国机械师杰卡德(J.Jacquard) 的“自动提花编织机”搭建出最初的程序控制思想。英国数学家查尔斯巴贝奇(Charles Babbage, 1791 1871)和奥古斯塔阿达(Augusta Ada, 1815 1852)的“差分分析机”虽最终未能完成，但却为电脑科学留下了包括30种 不同设计方案、近2000张组装图和50000张零件图等珍贵的精神遗产。美国统计专家赫曼霍列瑞斯(Herman Hollerith , 1860-1929)的“自动制表机”第一 次将数据转变成二进制信息，开创了数据处理之先河。美国物理学家霍华德艾肯(H. Aiken, 1900-1973)所发明的“

6、自动序列受控计算机” 马克1号出现之初即被用来实现系列运算、求解微分方程，甚至计算原子核的裂变过程。作 为早期计算机的最后代表，马克一号代表着自帕斯卡以来，人类所制造的机械计算机或电动 计算机之顶尖水平。不难看出，“计算机”的概念伴随着人类文明的产生和发展一直存在于人们的生活中 对于数字的认知奠定了“运算”对于人类生活的重要性，而对于“运算”的高效性和准确 性的追求促使了人们对于“通过某种机器减轻繁琐运算的负担”的希望。正是这种 强烈的需求促使了早期形态的计算机的一步步演变。但早期科技力量的薄弱导致了计算机演 变道路上的局限性。仅仅通过齿轮、摇杆完成计算的机械计算机虽然成功开创了计算机发展 史

7、的先河，但依旧不能满足人们对于大量数据、复杂运算的要求。“计算机”的发展仍然还 有很长一段路需要走。2 近代计算机的产生与演变毫无疑问，二十世纪初电子管的横空出世，无疑导致了计算机的发展历程中一次重要的 的转折，它使得计算机由最初的机械领域转向了电子领域。1946年2月14日，世界第一台世界上第一台电子数字计算机艾尼阿克(ENIAC)在美 国费城诞生。这个史无前例的“巨型计算机”安装了17468只电子管，7200个二极管，70000 多电阻器，10000多只电容器和6000只继电器，电路的焊接点多达50万，重达30吨，占 地面积170平方米，约为整整十间房大小。然而，它的能力足以使同一时代任何

8、机械或电动 计算机相形见绌。它能在1 秒钟内完成5000次加法，也可以在3/1000秒内完成两个十位数 乘法。其一天能完成的计算工作量，大约相当于一个人用手摇计算机操作40年2。艾尼阿克的产生，标志了电子计算机的创世，预示了人类社会至此迈入电脑信息化时代。 现代计算机的发展，可大致分为一下四个阶段：1. 第一代：电子管计算机 (1946-1957)以ENIAC为代表的第一代计算机是从1946年至1958年。其特点是使用真空电子管和 磁鼓储存数据。然而，大量电子管的应用使它们体积大、耗电多、运算速度较低、故障率较 高而且价格极贵，起初ENIAC的研制只花费了 40万美元，而之后的维修费用竟超过2

9、00万。 同时其操作指令是为特定任务而编制的，每种机器有各自不同的机器语言，功能受到限制， 使用并不方便，为了解决一个问题，所编制的程序的复杂程度难以表述。因此，这一代计算 机主要用于科学计算，只在重要部门或科学研究部门使用。2. 第二代：晶体管计算机(1958-1965)1948 年，晶体管发明代替了体积庞大电子管，使得电子设备的体积不断减小，电子线 路的结构大大改观。由于晶体管不仅能实现电子管的功能，又具有尺寸小、重量轻、寿命长、 效率高、发热少、功耗低等优点，因而开始被用来作计算机的元件。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“催迪克”(TRADIC)。

10、晶体管计算 机运算速度比第一代计算机的速度提高了近百倍，体积为原来的几十分之一，同时体积小、 速度快、功耗低、性能更稳定，并且寿命延长、价格降低，为计算机的广泛应用创造了条件。在软件方面，人们开始使用更高级的COBOL和FORTRAN等语言，使计算机编程更容 易。而计算机中存储的程序使得计算机有很好的适应性，可以更有效地用于商业用途。 这 一代计算机不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务处理及工业控制。3. 第三代：集成电路计算机(1965-1970)60年代初期，美国的基尔比(Jack Kilby，1923-2005)和诺伊斯(Noyce，Robert N.， 1927-)发明了集成电路，引

11、发了电路设计革命。一个比手指甲还小的晶片，却能包含几千 个晶体管元件。集成电路室计算机变得更小，功耗更低，速度更快。1962年1月，IBM公 司采用双极型集成电路，生产了 IBM360系列计算机。这一时期的发展还包括使用了操作系 统，使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。计算机的功能越来 越强，应用范围越来越广，不仅用于科学计算，还用于文字处理、企业管理、自动控制等领 域，出现了计算机技术与通信技术相结合的信息管理系统，可用于生产管理、交通管理、情 报检索等领域。4. 第四代：大规模集成电路计算机70 年代中期，计算机制造商开始将计算机带给普通消费者，这时的小型机带有友好

12、界 面的软件包，供非专业人员使用的程序和最受欢迎的字处理和电子表格程序。到了 80年代， 出现了可在芯片上容纳了几十万个元件的超大规模集成电路，将数字扩充到百万级，这使得 计算机的体积和价格不断下降。同时，第四代计算机的另一个重要分支则是以大规模、超大 规模集成电路为基础发展起来的微处理器和微型计算机。伴随着电力电子技术的不断进步，计算机的形态逐渐简单，功能逐渐复杂。近代计算机 的发展，起因于为满足战争的需要，可以说，计算机产生的根本动力既是人们为了创造更多 的物质财富，同时也是为了对于科技更高层面的探究。科技的进步促进了计算机的飞速发展， 而计算机向更高效、更经济方向的演变又对新兴科技的萌生

13、和开发产生了极大的帮助，二者 相辅相成，共同进步。另一方面，计算机也逐渐走向“平民化”趋势，从最初的“独一无二” 到如今的“人手一本”，计算机已经在悄无声息中覆盖了我们当下生活任何一个角落，不 得不说，计算机的出现，简化了繁琐的工作，方便了日常的生活，推动了文明的发展。3 计算机的应用前景未来的计算机将以超大规模集成电路为基础，向巨型化、微型化、网络化与智能化的方 向发展。1. 巨型化巨型计算机由于其高速运算、大储存能量和强功能，主要用于天文、气象、地质和核反 应、航天飞机、卫星轨道计算机等尖端科学技术领域和军事国防系统的研究开发。它的发展 集中体现了计算机科学技术的发展水平，推动了计算机系统

14、结构、硬件和软件的理论和技术、 计算数学以及计算机应用等多个科学分支的发展3。2. 微型化微型计算机已进入仪器、仪表、家用电器等小型仪器设备中，同时也作为工业控制过程 的心脏，使仪器设备实现“智能化”。随着微电子技术的进一步发展，笔记本电脑、平板电 脑等必将以更小巧的形态、更完善的性能、更低廉的价格受到人们的青睐。3. 网络化随着计算机应用的深入、家用计算机的普及，计算机研究者们一方面希望众多用户能共 享信息资源，另一方面也希望各计算机之间能互相传递信息进行通信。计算机网络是现代通 信技术与计算机技术相结合的产物，旨在把分布在不同地点的计算机及各类电子终端设备互 联起来，按照一定的网络协议相互

15、通信，以达到所有用户都可以共享软件、硬件和数据资源 的目的。目前，各国都在致力于三网合一的开发与建设就是“网络化”的一大趋势。4. 智能化计算机人工智能的研究是建立在现代科学基础之上。智能化就是要求使计算机具有类 似人类的认知、学习、理解、表达、推理等思维能力和行为能力，也是第五代计算机要实现 的目标4。智能化的研究领域很多，其中最有代表性的领域是专家系统和机器人。智能化是 计算机发展的一个重要方向，新一代计算机，将可以模拟人的感觉行为和思维过程的机理， 进行“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。展望未来，计算机的发展必然要经历很多新的突破。可以预见，计算机的

16、发展将趋向超 高速、超小型、网络互联和智能化，使计算机进入人工智能时代。量子、光子、分子、纳米 等新型计算机在不久的将来的产生，必将推动新的一轮计算机技术革命，对社会和科技的发 展产生深远的影响。4 结语从早期人类文明时期对数字的初步认知，到如今数字化、信息化时代日新月异的蓬勃发 展，人类从未停止过对于“计算机”的探究与改进。计算机由最初“思想的萌芽”到现在趋 于成熟的成长过程，反映了几百年来科学技术的发展历程，同时也代表了无数为之所付出的 辛勤努力及做出的巨大贡献。新型计算机与相关技术的研发和应用，必将推进全球经济社会 和科学技术的高速发展，继续不断实现人类发展史上的重大突破。参考文献：1 美西德尼谢尔顿.假如明天来临T.译林出版社.2007-72 叶平.电脑史话M.北京大学出版社.2001修订版3 中国科学院计算技术研究所.计算机的发展趋势：巨型化（或功能巨型化）.OnlineAvailable: htt p:/www.ic4 中国科学院计算技术研究所.计算机的发展趋势：智能化（或处理智能化）.OnlineAvailable: