簡述計(jì)算機(jī)發(fā)展史

【專家解說】：早期計(jì)算機(jī) 公元前5世紀(jì)，中國人發(fā)明了算盤，廣泛應(yīng)用于商業(yè)貿(mào)易中，算盤被認(rèn)為是最早的計(jì)算機(jī)，并一直使用至今。算盤在某些方面的運(yùn)算能力要超過目前的計(jì)算機(jī)，算盤的方面體現(xiàn)了中國人民的智慧。 直到17世紀(jì)，計(jì)算設(shè)備才有了第二次重要的進(jìn)步。1642年，法國人Blaise Pascal（1623-1662）發(fā)明了自動(dòng)進(jìn)位加法器，稱為Pascalene。1694年，德國數(shù)學(xué)家Gottfried Wilhemvon Leibniz（1646-1716）改進(jìn)了Pascaline，使之可以計(jì)算乘法。后來，法國人Charles Xavier Thomas de Colmar發(fā)明了可以進(jìn)行四則運(yùn)算的計(jì)算器。 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的真正起源來自英國數(shù)學(xué)教授Charles Babbage。Charles Babbage發(fā)現(xiàn)通常的計(jì)算設(shè)備中有許多錯(cuò)誤，在劍橋?qū)W習(xí)時(shí)，他認(rèn)為可以利用蒸汽機(jī)進(jìn)行運(yùn)算。起先他設(shè)計(jì)差分機(jī)用于計(jì)算導(dǎo)航表，后來，他發(fā)現(xiàn)差分機(jī)只是專門用途的機(jī)器，于是放棄了原來的研究，開始設(shè)計(jì)包含現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本組成部分的分析機(jī)。（Analytical Engine） Babbage的蒸汽動(dòng)力計(jì)算機(jī)雖然最終沒有完成，以今天的標(biāo)準(zhǔn)看也是非常原始的，然而，它勾畫出現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)的基本功能部分，在概念上是一個(gè)突破。 在接下來的若干年中，許多工程師在另一些方面取得了重要的進(jìn)步，美國人Herman Hollerith（1860-1929），根據(jù)提花織布機(jī)的原理發(fā)明了穿孔片計(jì)算機(jī)，并帶入商業(yè)領(lǐng)域建立公司。 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程 第一代電子管計(jì)算機(jī) (1946-1957) 1946年2月15日，標(biāo)志現(xiàn)代計(jì)算機(jī)誕生的ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)在費(fèi)城公諸于世。ENIAC代表了計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的里程碑，它通過不同部分之間的重新接線編程，還擁有并行計(jì)算能力。ENIAC由美國政府和賓夕法尼亞大學(xué)合作開發(fā)，使用了18000個(gè)電子管，70000個(gè)電阻器，有5百萬個(gè)焊接點(diǎn)，耗電160千瓦，其運(yùn)算速度為每秒5000次。 第一代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是操作指令是為特定任務(wù)而編制的，每種機(jī)器有各自不同的機(jī)器語言，功能受到限制，速度也慢。另一個(gè)明顯特征是使用真空電子管和磁鼓儲(chǔ)存數(shù)據(jù) . 第二代晶體管計(jì)算機(jī) (1957-1964) 1948年，晶體管發(fā)明代替了體積龐大電子管，電子設(shè)備的體積不斷減小。1956年，晶體管在計(jì)算機(jī)中使用，晶體管和磁芯存儲(chǔ)器導(dǎo)致了第二代計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生。第二代計(jì)算機(jī)體積小、速度快、功耗低、性能更穩(wěn)定。1960年，出現(xiàn)了一些成功地用在商業(yè)領(lǐng)域、大學(xué)和政府部門的第二代計(jì)算機(jī)。第二代計(jì)算機(jī)用晶體管代替電子管，還有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的一些部件:打印機(jī)、磁帶、磁盤、內(nèi)存、操作系統(tǒng)等。計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的程序使得計(jì)算機(jī)有很好的適應(yīng)性，可以更有效地用于商業(yè)用途。在這一時(shí)期出現(xiàn)了更高級(jí)的COBOL和FORTRAN等語言，使計(jì)算機(jī)編程更容易。新的職業(yè)(程序員、分析員和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)專家)和整個(gè)軟件產(chǎn)業(yè)由此誕生。 第三代集成電路計(jì)算機(jī) (1964-1972) 1958年德州儀器的工程師Jack Kilby發(fā)明了集成電路(IC)，將三種電子元件結(jié)合到一片小小的硅片上。更多的元件集成到單一的半導(dǎo)體芯片上，計(jì)算機(jī)變得更小，功耗更低，速度更快。這一時(shí)期的發(fā)展還包括使用了操作系統(tǒng)，使得計(jì)算機(jī)在中心程序的控制協(xié)調(diào)下可以同時(shí)運(yùn)行許多不同的程序。 第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī) (1972-現(xiàn)在) 大規(guī)模集成電路 (LSI) 可以在一個(gè)芯片上容納幾百個(gè)元件。到了 80 年代，超大規(guī)模集成電路 (VLSI) 在芯片上容納了幾十萬個(gè)元件，后來的 (ULSI) 將數(shù)字?jǐn)U充到百萬級(jí)?？梢栽谟矌糯笮〉男酒先菁{如此數(shù)量的元件使得計(jì)算機(jī)的體積和價(jià)格不斷下降，而功能和可靠性不斷增強(qiáng)。 70 年代中期，計(jì)算機(jī)制造商開始將計(jì)算機(jī)帶給普通消費(fèi)者，這時(shí)的小型機(jī)帶有友好界面的軟件包，供非專業(yè)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(gè)人計(jì)算機(jī) (PC) 用于家庭、辦公室和學(xué)校。 80 年代個(gè)人計(jì)算機(jī)的競爭使得價(jià)格不斷下跌，微機(jī)的擁有量不斷增加，計(jì)算機(jī)繼續(xù)縮小體積。與 IBM PC 競爭的 Apple Macintosh 系列于 1984 年推出， Macintosh 提供了友好的圖形界面，用戶可以用鼠標(biāo)方便地操作。 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展史紀(jì)年 1666年，在英國Samuel Morland發(fā)明了一部可以計(jì)算加數(shù)及減數(shù)的機(jī)械計(jì)數(shù)機(jī)。 1673年, Gottfried Leibniz 制造了一部踏式(stepped)圓柱形轉(zhuǎn)輪的計(jì)數(shù)機(jī),叫“Stepped Reckoner”，這部計(jì)算器可以把重復(fù)的數(shù)字相乘，并自動(dòng)地加入加數(shù)器里。 1694年,德國數(shù)學(xué)家，Gottfried Leibniz ，把巴斯卡的Pascalene 改良，制造了一部可以計(jì)算乘數(shù)的機(jī)器，它仍然是用齒輪及刻度盤操作。 1773年, Philipp-Matthaus 制造及賣出了少量精確至12位的計(jì)算機(jī)器。 1775年,The third Earl of Stanhope 發(fā)明了一部與Leibniz相似的乘法計(jì)算器。 1786年,J.H.Mueller 設(shè)計(jì)了一部差分機(jī)，可惜沒有撥款去制造。 1801年, Joseph-Marie Jacquard 的織布機(jī)是用連接按序的打孔卡控制編織的樣式。 1854年,George Boole 出版 "An Investigation of the Laws of Thought”，是講述符號(hào)及邏輯理由，它后來成為計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的基本概念。 1858年,一條電報(bào)線第一次跨越大西洋，并且提供了幾日的服務(wù)。 1861年,一條跨越大陸的電報(bào)線把大西洋和太平洋沿岸連接起來。 1876年,Alexander Graham Bell 發(fā)明了電話并取得專利權(quán)。 1876至1878年,Baron Kelvin 制造了一部泛音分析機(jī)及潮汐預(yù)測機(jī)。 1882年,William S. Burroughs 辭去在銀行文員的工作，并專注于加數(shù)器的發(fā)明。 1889年,Herman Hollerith 的電動(dòng)制表機(jī)在比賽中有出色的表現(xiàn)，并被用于 1890 中的人口調(diào)查。Herman Hollerith 采用了Jacquard 織布機(jī)的概念用來計(jì)算，他用咭貯存資料,然后注入機(jī)器內(nèi)編譯結(jié)果。這機(jī)器使本來需要十年時(shí)間才能得到的人口調(diào)查結(jié)果，在短短六星期內(nèi)做到。 1893年,第一部四功能計(jì)算器被發(fā)明。 1895年,Guglielmo Marconi 傳送廣播訊號(hào)。 1896年,Hollerith 成立制表機(jī)器公司(Tabulating Machine Company)。 1901年,打孔鍵出現(xiàn)，之后的半個(gè)世紀(jì)只有很少的改變。 1904年,John A.Fleming 取得真空二極管的專利權(quán)，為無線電通訊建立基礎(chǔ)。 1906年,Lee de Foredt 加了一個(gè)第三活門在Felming 的二極管， 創(chuàng)制了三電極真空管。 1907年,唱片音樂在紐約組成第一間正式的電臺(tái)。 1908年,英國科學(xué)家 Campbell Swinton �述了電子掃描方法及預(yù)示用陰極射線管制造電視。 1911年,Hollerith 的表機(jī)公司與其它兩間公司合并，組成 Computer Tabulating Recording Company (C-T-R)，制表及錄制公司。但在1924年，改名為International Business Machine Corporation (IBM)。 1911年,荷蘭物理學(xué)家 Kamerlingh onnes 在 Leiden Unversity 發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)電。 1931年,Vannever Bush 發(fā)明了一部可以解決差分程序的計(jì)數(shù)機(jī)，這機(jī)器可以解決一些令數(shù)學(xué)家，科學(xué)家頭痛的復(fù)雜差分程序。 1935年,IBM (International Business Machine Corporation) 引入 "IBM 601”，它是一部有算術(shù)部件及可在1秒鐘內(nèi)計(jì)算乘數(shù)的穿孔咭機(jī)器。 它對(duì)科學(xué)及商業(yè)的計(jì)算起很大的作用?？偣仓圃炝?500 部。 1937年,Alan Turing 想出了一個(gè) "通用機(jī)器(Universal Machine)” 的概念，可以執(zhí)行任何的算法，形成了一個(gè)"可計(jì)算(computability)”的基本概念。Turing 的概念比其它同類型的發(fā)明為好，因?yàn)樗昧朔?hào)處理(symbol processing) 的概念。 1939年11月,John Vincent Atannsoff 與 John Berry 制造了一部16位加數(shù)器。它是第一部用真空管計(jì)算的機(jī)器。 1939年,Zuse 與 Schreyer 開鈶制造了"V2”［后來叫Z2］，這機(jī)器沿用 Z1的機(jī)械貯存器，加上一個(gè)用斷電器邏輯(Relay Logic)的新算術(shù)部件。但當(dāng) Zuse完成草稿后，這計(jì)劃被中斷一年。 1939-40年,Schreyer 完成了用真空管的10位加數(shù)器，以及用氖氣燈(霓虹燈)的存貯器。 1940年1月,在 Bell Labs, Samuel Williams 及Stibitz 完成了一部可以計(jì)算復(fù)雜數(shù)字的機(jī)器， 叫“復(fù)雜數(shù)字計(jì)數(shù)機(jī)(Complex Number Calculator)”，后來改稱為“斷電器計(jì)數(shù)機(jī)型號(hào)I (Model I Relay Calculator)” 。它用電話開關(guān)部份做邏輯部件：145個(gè)斷電器，10個(gè)橫杠開關(guān)。數(shù)字用“Plus 3BCD”代表。在同年9月，電傳打字 etype 安裝在一個(gè)數(shù)學(xué)會(huì)議里，由New Hampshire 連接去紐約。 1940年, Zuse 終于完成Z2，它比運(yùn)作得更好，但不是太可靠。 1941年夏季，Atanasoff及Berry完成了一部專為解決聯(lián)立線性方程系統(tǒng)(system of simultaneous linear equations) 的計(jì)算器，后來叫做"ABC (Atanasoff-Berry Computer)”，它有60個(gè)50位的存貯器，以電容器(capacitories)的形式安裝在2個(gè)旋轉(zhuǎn)的鼓上，時(shí)鐘速度是60Hz。 1941年2月,Zuse 完成"V3”(后來叫Z3)，是第一部操作中可編寫程序的計(jì)數(shù)機(jī)。它亦是用浮點(diǎn)操作，有7個(gè)位的指數(shù)，14位的尾數(shù)，以及一個(gè)正負(fù)號(hào)。存貯器可以貯存64個(gè)字，所以需要1400個(gè)斷電器。它有多于1200個(gè)的算術(shù)及控制部件，而程序編寫，輸入，輸出的與 Z1 相同。 1943年1月 Howard H. Aiken完成"ASCC Mark I”(自動(dòng)按序控制計(jì)算器 Mark I ，Automatic Sequence -- Controlled Calculator Mark I)，亦稱“Haward Mark I”。這部機(jī)器有51尺長，重5頓，由750,000部份合并而成。它有72個(gè)累加器，每一個(gè)有自己的算術(shù)部件，及23位數(shù)的寄存器。 1943年12月, Tommy Flowers與他的隊(duì)伍，完成第一部“Colossus”，它有2400個(gè)真空管用作邏輯部件，5 個(gè)紙帶圈讀取器(reader)，每個(gè)可以每秒工作5000字符。 1943年,由 John Brainered領(lǐng)導(dǎo)，ENIAC開始研究。而 John Mauchly 及J. Presper Eckert負(fù)責(zé)這計(jì)劃的執(zhí)行。 1946v第一臺(tái)電子數(shù)字積分計(jì)算器(ENIAC)在美國建造完成。 1947年,美國計(jì)算器協(xié)會(huì)(ACM)成立。 1947年,英國完成了第一個(gè)存儲(chǔ)真空管O 1948貝爾電話公司研制成半導(dǎo)體。 1949年,英國建造完成"延遲存儲(chǔ)電子自動(dòng)計(jì)算器"(EDSAC) 1950年,"自動(dòng)化"一詞第一次用于汽車工業(yè)。 1951年,美國麻省理工學(xué)院制成磁心 1952年,第一臺(tái)"儲(chǔ)存程序計(jì)算器"誕生。 1952年,第一臺(tái)大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)IBM701宣布建造完成。 1952年,第一臺(tái)符號(hào)語言翻譯機(jī)發(fā)明成功。 1954年,第一臺(tái)半導(dǎo)體計(jì)算機(jī)由貝爾電話公司研制成功。 1954年,第一臺(tái)通用數(shù)據(jù)處理機(jī)IBM650誕生。 1955年,第一臺(tái)利用磁心的大型計(jì)算機(jī)IBM705建造完成。 1956年,IBM公司推出科學(xué)704計(jì)算機(jī)。 1957年,程序設(shè)計(jì)語言FORTRAN問世。 1959年,第一臺(tái)小型科學(xué)計(jì)算器IBM620研制成功。 1960年,數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)IBM1401研制成功。 1961年,程序設(shè)計(jì)語言COBOL問世。 1961年,第一臺(tái)分系統(tǒng)計(jì)算機(jī)由麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)完成。 1963年,BASIC語言問世。 1964年,第三代計(jì)算機(jī)IBM360系列制成。 1965年,美國數(shù)字設(shè)備公司推出第一臺(tái)小型機(jī)PDP-8。 1969年,IBM公司研制成功90列卡片機(jī)和系統(tǒng)--3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 1970年,IBM系統(tǒng)1370計(jì)算機(jī)系列制成。 1971年,伊利諾大學(xué)設(shè)計(jì)完成伊利阿克IV巨型計(jì)算機(jī)。 1971年,第一臺(tái)微處理機(jī)4004由英特爾公司研制成功。 1972年,微處理機(jī)基片開始大量生產(chǎn)銷售。 1973年,第一片軟磁盤由IBM公司研制成功。 1975年,ATARI--8800微電腦問世。 1977年,柯莫道爾公司宣稱全組合微電腦PET--2001研制成功。 1977年,TRS--80微電腦誕生。 1977年,蘋果--II型微電腦誕生。 1978年,超大規(guī)模集成電路開始應(yīng)用。 1978年,磁泡存儲(chǔ)器第二次用于商用計(jì)算機(jī)。 1979年,夏普公司宣布制成第一臺(tái)手提式微電腦。 1982年,微電腦開始普及，大量進(jìn)入學(xué)校和家庭。 1984年,日本計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)著手研制"第五代計(jì)算機(jī)"---具有人工智能的計(jì)算機(jī)。