计算机的发展史

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1、movi e. mpgI机算机发展史(一)1945年，由美国生产了第一台全自动电子数字计算机“埃尼阿克”(英文缩 写词是 ENIAC,即 Electronic Numerical Integrator and Calculator，中文意思是电 子数字积分器和计算器)。它是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而 研制成的。主要发明人是电气工程师普雷斯波埃克特(J. Prespen Eckert)和物理 学家约翰莫奇勒博士(John W. Mauchly)。这台计算机1946年2月交付使用， 共服役9年。它采用电子管作为计算机的基本元件，每秒可进行5000次加减运 算。它使用了 18000只

2、电子管，10000只电容，7000只电阻，体积3000立方英 尺，占地170平方米，重量30吨，耗电140150千瓦，是一个名副其实的“庞 然大物”。ENIAC机的问世具有划时代的意义，表明计算机时代的到来，在以后的40 多年里，计算机技术发展异常迅速，在人类科技史上还没有一种学科可以与电子 计算机的发展速度相提并论。下面介绍各代计算机的硬件结构及系统的特点：一、第一代(19461958)：电子管数字计算机计算机的逻辑元件采用电子管，主存储器采用汞延迟线、磁鼓、磁芯；外存 储器采用磁带；软主要采用机器语言、汇编语言；应用以科学计算为主。其特点 是体积大、耗电大、可靠性差、价格昂贵、维修复杂，但

3、它奠定了以后计算机技 术的基础。二、第二代(19581964)：晶体管数字计算机晶体管的发明推动了计算机的发展，逻辑元件采用了晶体管以后，计算机的 体积大大缩小，耗电减少，可靠性提高，性能比第一代计算机有很大的提高。主存储器采用磁芯，外存储器已开始使用更先进的磁盘;软件有了很大发展， 出现了各种各样的高级语言及其编译程序，还出现了以批处理为主的操作系统， 应用以科学计算和各种事务处理为主，并开始用于工业控制。三、第三代(19641971):集成电路数字计算机20世纪60年代，计算机的逻辑元件采用小、中规模集成电路(SSI、MSI)， 计算机的体积更小型化、耗电量更少、可靠性更高，性能比第十代计

4、算机又有了 很大的提高，这时，小型机也蓬勃发展起来，应用领域日益扩大。主存储器仍采用磁芯，软件逐渐完善，分时操作系统、会话式语言等多种高 级语言都有新的发展。四、第四代（1971年以后）：大规模集成电路数字计算机计算机的逻辑元件和主存储器都采用了大规模集成电路（LSI）。所谓大规模 集成电路是指在单片硅片上集成10002000个以上晶体管的集成电路，其集成度 比中、小规模的集成电路提高了 12个以上数量级。这时计算机发展到了微型化、 耗电极少、可靠性很高的阶段。大规模集成电路使军事工业、空间技术、原子能 技术得到发展，这些领域的蓬勃发展对计算机提出了更高的要求，有力地促进了 计算机工业的空前大

5、发展。随着大规模集成电路技术的迅速发展，计算机除了向 巨型机方向发展外，还朝着超小型机和微型机方向飞越前进。1971年末，世界 上第一台微处理器和微型计算机在美国旧金山南部的硅谷应运而生，它开创了微 型计算机的新时代。此后各种各样的微处理器和微型计算机如雨后春笋般地研制 出来，潮水般地涌向市场，成为当时首屈一指的畅销品。这种势头直至今天仍然 方兴未艾。特别是IBM-PC系列机诞生以后，几乎一统世界微型机市场，各种各 样的兼容机也相继问世。二现代计算机阶段（即传统大型机阶段）所谓现代计算机是指采用先进的电子技术来代替陈旧落后的机械或继电器 技术。现代计算机经历了半个多世纪的发展，这一时期的杰出代

6、表人物是英国科 学家图灵和美籍匈牙利科学家冯诺依曼。图灵对现代计算机的贡献主要是：建立了图灵机的理论模型，发展了可计 算性理论；提出了定义机器智能的图灵测试。冯诺依曼的贡献主要是：确立了现代计算机的基本结构，即冯诺依曼 结构。其特点可以概括为如下几点：（1）使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作；（2）存储单元是定长的线性组织；（3）存储空间的单元是直接寻址的；（4）使用机器语言，指令通过操作码来完成简单的操作；（5）对计算进行集中的顺序控制。现代计算机的划代原则主要是依据计算机所采用的电子器件不同来划分的， 这就是人们通常所说的电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路等四代。16

7、66年，在英国Samuel Morland发明了一部可以计算加数及减数的机械计 数机。1673年，Gottfried Leibniz制造了一部踏式(stepped)圆柱形转轮的计数机，叫 “Stepped Reckoner”，这部计算器可以把重复的数字相乘，并自动地加入加数器 里。1694年,德国数学家，Gottfried Leibniz，把巴斯卡的Pascalene改良，制造 了一部可以计算乘数的机器，它仍然是用齿轮及刻度盘操作。1773年,Philipp-Matthaus制造及卖出了少量精确至12位的计算机器。1775年,The third Earl of Stanhope发明了一部与Le

8、ibniz相似的乘法计算器。1786年J.H.Mueller设计了一部差分机，可惜没有拨款去制造。1801年，Joseph-Marie Jacquard的织布机是用连接按序的打孔卡控制编织的 样式。1854 年,George Boole 出版An Investigation of the Laws of Thought ”，是讲 述符号及逻辑理由，它后来成为计算机设计的基本概念。1858年，一条电报线第一次跨越大西洋，并且提供了几日的服务。1861年，一条跨越大陆的电报线把大西洋和太平洋沿岸连接起来。1876年,Alexander Graham Bell发明了电话并取得专利权。1876至187

9、8 年,Baron Kelvin制造了一部泛音分析机及潮汐预测机。1882 年,William S. Burroughs辞去在银行文员的工作，并专注于加数器的发 明。1889年,Herman Hollerith的电动制表机在比赛中有出色的表现，并被用于 1890中的人口调查。Herman Hollerith采用了 Jacquard织布机的概念用来计算， 他用咭贮存资料，然后注入机器内编译结果。这机器使本来需要十年时间才能得 到的人口调查结果，在短短六星期内做到。1893年，第一部四功能计算器被发明。1895 年,Guglielmo Marconi 传送广播讯号。1896 年Hollerith

10、成立制表机器公司(Tabulating Machine Company)o1901年，打孔键出现，之后的半个世纪只有很少的改变。1904年,John A.Fleming取得真空二极管的专利权，为无线电通讯建立基础。1906年,Lee de Foredt加了一个第三活门在Felming的二极管，创制了三电 极真空管。1907年,唱片音乐在纽约组成第一间正式的电台。1908年，英国科学家Campbell Swinton述了电子扫描方法及预示用阴极射线管制造电视。1911年,Hollerith的表机公司与其它两间公司合并，组成Computer Tabulating Recording Company

11、 (C-T-R),制表及录制公司。但在 1924 年，改名为 International Business Machine Corporation (IBM)。1911年,荷兰物理学家 Kamerlingh Onnes在Leiden Unversity发现超导电。1931年,Vannever Bush发明了一部可以解决差分程序的计数机，这机器可以 解决一些令数学家，科学家头痛的复杂差分程序。1935 年,IBM (International Business Machine Corporation)引入IBM 601 ”， 它是一部有算术部件及可在1秒钟内计算乘数的穿孔咭机器。它对科学及商业

12、的计算起很大的作用。总共制造了 1500部。1937 年,Alan Turing 想出 了一个通用机器(Universal Machine) ” 的概念， 可以执行任何的算法，形成了一个可计算(computability)”的基本概念。Turing的 概念比其它同类型的发明为好，因为他用了符号处理(symbol processing)的概 念。1939 年 11 月 John Vincent Atannsoff 与 John Berry 制造了一部 16 位加数器。 它是第一部用真空管计算的机器。1939年,Zuse与Schreyer开鈶制造了V2” 后来叫Z2，这机器沿用Z1 的机械贮存器，

13、加上一个用断电器逻辑(Relay Logic)的新算术部件。但当Zuse 完成草稿后，这计划被中断一年。1939-40年,Schreyer完成了用真空管的10位加数器，以及用氖气灯(霓虹灯) 的存贮器。1940年 1 月，在 Bell Labs, Samuel Williams 及Stibitz 完成了一部可以计算复 杂数字的机器，叫“复杂数字计数机(Complex Number Calculator)”，后来改称 为“断电器计数机型号I (Model I Relay Calculator) ” 。它用电话开关部份做逻 辑部件：145个断电器，10个横杠开关。数字用“Plus 3BCD”代表。

14、在同年9 月，电传打字etype安装在一个数学会议里，由New Hampshire连接去纽约。1940 年, Zuse终于完成Z2，它比运作得更好，但不是太可靠。1941年夏季，Atanasoff及Berry完成了一部专为解决联立线性方程系统 (system of simultaneous linear equations) 的计算器，后来叫做ABC (Atanasoff-Berry Computer)”，它有 60 个 50 位的存贮器，以电容器(capacitories) 的形式安装在2个旋转的鼓上，时钟速度是60Hz。1941年2月,Zuse完成V3”(后来叫Z3)，是第一部操作中可编写

15、程序的计 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。 存贮器可以贮存64个字，所以需要1400个断电器。它有多于1200个的算术及 控制部件，而程序编写，输入，输出的与Z1相同。1943年1月Howard H. Aiken 完成ASCC Mark I” (自动按序控制计算器 Mark I ， Automatic Sequence -Controlled Calculator Mark I)，亦称 “Haward Mark I”。这部机器有 51 尺长，重5 顿，由750,000部份合并而成。它有72个累加器，每一个有自己的算术部件， 及23位数的寄存器。1943年12月，Tommy Flowers与他的队伍，完成第一部“Colossus”，它有 2400个真空管用作逻辑部件,5个纸带圈读取器(reader),每个可以每秒工作5000 字符。1943 年，由 John Brainered 领导，ENIAC 开始研究。而 John Mauchly 及 J. Presper Eckert负责这计划的执行。1946v第一台电