第一篇：計算機發展史學習報告

課程名稱： 計算機科學基礎 報告名稱：計算機發展史

專業名稱： 工科海洋1504 班級學號： 3150100598 學生姓名： 盧葉盛

2015年9月27日

計算機發展學習報告

一.學習內容

1.計算機是什么。2.計算機模型。3.計算機組成。4.計算機系統。

5.計算機發展路程。6.信息系統。

7.計算機文化與計算機思維。

二.體會最深

就個人而言，我對計算機發展的幾個過程印象深刻。從電子管，晶體管走向集成電路和大規模集成電路這四個階段。總體特稱呈現，微型化，普及化，廉價化，多功能化等幾個特征。從時間上看，更新速度在不斷加快。因為從個人角度，只接觸過微型計算機，所以也只能針對微型計算機來談談自己的看法。

為什么會對這部分印象深刻呢？總的來說，有以下幾點因素。一是驚訝于電腦的發展，竟然會這么迅速，如此普及。對于我們這一代人，電腦，平板，手機成為了生活中不可或缺的一部分。作為經歷過的人，很自然得驚訝于前人的智慧吧；二是被電腦，這門藝術所吸引的。從晶體管，電子管，集成電路，龐大的信息群被一個個小小的芯片所容納，這不得不說是前人的偉大智慧。

三.知識梳理

1.計算機模型：黑盒模型，數據處理機，馮?諾依曼模型，哈佛模型

系統軟件

計算機系統：

軟件

應用軟件 處理器系統

硬件

儲存器系統 外部設備

2.信息系統六要素：硬件，軟件，數據，用戶，過程，通信 3.計算機思維特征:

4.計算機發展史：第一代：電子管計算機（1946-1957）5.第二代：晶體管計算機（1958-1964）

6.第三代：中小規模集成電路計算機（1965-1970）

7.第四代：大規模超大規模集成電路計算機（1970-現在）

四.課外擴充

一、電子計算機在國外的發展

1、第一代電子計算機的發展

第一代電子計算機又稱“電子計算機”。以電子管為主要電路元件的電子計算機。第一臺電子管計算機于1946年在美國制成，取名埃尼阿克(eniac)。1946-1957年生產的電子計算機都是第一代電子計算機。

世界上第一臺電子計算機是個龐然大物：重30噸，占地150平方米，肚子里裝有18800只電子管。它是1954年，在美國賓夕法尼亞大學誕生的。

20世紀40年代中期，美國賓夕法尼亞大學電工系由莫利奇和艾克特領導，為美國陸軍軍械部阿伯丁彈道研究實驗室研制了一臺用于炮彈彈道軌跡計算的“電子數值積分和計算機”(ElectronicNumericalIntegratorandCalculator簡稱ENIAC)。這臺叫做“埃尼阿克”的計算機占地面積170平方米，總重量30噸，使用了18000只電子管，6000個開關，7000只電阻，10000只電容，50萬條線，耗電

量140千瓦，可進行5000次加法/秒運算。這個龐然大物于1946年2月15日在美國舉行了揭幕典禮。這臺計算機的問世，標志著電腦時代的開始。

2、第二代電子計算機的發展

第二代電子計算機采用晶體管制造的電子計算機。國外第二代電子計算機的生存期大約是1957-1964年。其軟件開始使用面向過程的程序設計語言，如fortran、algol等。中國第一臺晶體管計算機于1967年制成，運算速度為每秒五萬次。

第二代電子計算機是用晶體管制造的計算機。在20世紀50年代之前，計算機都采用電子管作元件。電子管元件有許多明顯的缺點。例如，在運行時產生的熱量太多，可靠性較差，運算速度不快，價格昂貴，體積龐大，這些都使計算機發展受到限制。于是，晶體管開始被用來作計算機的元件。晶體管不僅能實現電子管的功能，又具有尺寸小、重量輕、壽命長、效率高、發熱少、功耗低等優點。使用了晶體管以后，電子線路的結構大大改觀，制造高速電子計算機的設想也就更容易實現了。

1954年，美國貝爾實驗室研制成功第一臺使用晶體管線路的計算機，取名“催迪克”（TRADIC），裝有800個晶體管。1955年，美國在阿塔拉斯洲際導彈上裝備了以晶體管為主要元件的小型計算機。10年以后，在美國生產的同一型號的導彈中，由于改用集成電路元件，重量只有原來的1/100，體積與功耗減少到原來的1/300。1958年，美國的IBM公司制成了第一臺全部使用晶體管的計算機RCA501型。由于第二代計算機采用晶體管邏輯元件，及快速磁芯存儲器，計算機速度從每秒幾千次提高到幾十萬次，主存儲器的存貯量，從幾千提高到10萬以上。1959年，IBM公司又生產出全部晶體管化的的電子計算機IBM7090。1958-1964年，晶體管電子計算機經歷了大范圍的發展過程。從印刷電路板到單元電路和隨機存儲器，從運算理論到程序設計語言，不斷的革新使晶體管電子計算機日臻完善。1961年，世界上最大的晶體管電子計算機ATLAS安裝完畢。

3、第三代電子計算機的發展

第三代電子計算機采用中、小規模集成電路制造的電子計算機。1964年開始出現，60年代末大量生產。其機種多樣化、系列化，外部設備品種繁多，并開始與通信設備相結合而發展為由多機組成的計算機網。運算速度可達每秒幾百萬次，甚至幾千萬次、上億次。

4、第四代電子計算機的發展

1967年和1977年分別出現了大規模和超大規模集成電路。由大規模和超大規模集成電路組裝成的計算機，被稱為第四代電子計算機。美國ILLIAC-IV計算機，是第一臺全面使用大規模集成電路作為邏輯元件和存儲器的計算機，它標志著計算機的發展已到了第四代。1975年，美國阿姆爾公司研制成470V/6型計算機，隨后日本富士通公司生產出M-190機，是比較有代表性的第四代計算機。英國曼徹斯特大學1968年開始研制第四代機。1974年研制成功ICL2900計算機，1976年研制成功DAP系列機。1973年，德國西門子公司、法國國際信息公司與荷蘭飛利浦公司聯合成立了統一數據公司，共同研制出Unidata7710系列機。第四代計算機是指從1970年以后采用大規模集成電路（LSI）和超大規模集成電路（VLSI）為主要電子器件制成的計算機。例如80386微處理器，在面積約為10mm X l0mm的單個芯片上，可以集成大約32萬個晶體管。

第四代計算機的另一個重要分支是以大規模、超大規模集成電路為基礎發展起來的微處理器和微型計算機。微型計算機大致經歷了四個階段

第一階段是1971～1973年，微處理器有4004、4040、8008。1971年Intel公司研制出MCS4微型計算機（CPU為4040，四位機）。后來又推出以8008為核心的MCS-8型。

第二階段是1973～1977年，微型計算機的發展和改進階段。微處理器有8080、8085、M6800、Z80。初期產品有Intel公司的MCS一80型（CPU為8080，八位機）。后期有TRS-80型（CPU為Z80）和APPLE-II型（CPU為6502），在八十年代初期曾一度風靡世界。

第三階段是1978～1983年，十六位微型計算機的發展階段，微處理器有8086、8088、80186、80286、M68000、Z8000。微型計算機代表產品是IBM-PC（CPU為8086）。本階段的頂峰產品是APPLE公司的Macintosh(1984年)和IBM公司的PC/AT286(1986年)微型計算機。

第四階段便是從1983年開始為32位微型計算機的發展階段。微處理器相繼推出80386、80486。386、486微型計算機是初期產品。1993年，Intel公司推出了Pentium或稱P5（中文譯名為“奔騰”）的微處理器，它具有64位的內部數據通道。現在Pentium III（也有人稱P7）微處理器己成為了主流產品，預計Pentium IV 將在2000年10月推出。

由此可見，微型計算機的性能主要取決于它的核心器件——微處理器（CPU）的性能。

微型機的出現與發展

將CPU濃縮在一塊芯片上的微型機的出現與發展，掀起了計算機大普及的浪潮。1969年，英特爾（Intel）公司受托設計一種計算器所用的整套電路，公司的一名年輕工程師費金（Federico Fagin）成功地在4.2×3.2的硅片上，集成了2250個晶體管。這就是第一個微處理器——Intel 4004。它是4位的。在它之后，1972年初又誕生了8位微處理器Intel 8008。1973年出現了第二代微處理器（8位），如Intel 8080（1973）、M6800（1975，M代表摩托羅拉公司）、Z80（1976，Z代表齊洛格公司）等。1978年出現了第三代微處理器（16位），如Intel 8086、Z8000、M68000等。1981年出現了第四代微處理器（32位），如iAPX432、i80386、MAC-

32、NS-16032、Z80000、HP-32等。它們的性能都與七十年代大中型計算機大致相匹敵。微處理器的兩三年就換一代的速度，是任何技術也不能比擬的。

個人計算機的誕生

最早的個人計算機之一是美國蘋果（Apple）公司的AppleⅡ型計算機，于1977年開始在市場上出售。繼之出現了TRS－80（Radio Shack公司）和PET－2001（Commodore公司）。從此以后，各種個人計算機如雨后春筍一般紛紛出現。當時的個人計算機一般以8位或16位的微處理器芯片為基礎，存儲容量為64KB以上，具有鍵盤、顯示器等輸入輸出設備，并可配置小型打印機、軟盤、盒式磁盤等外圍設備，且可以使用各種高級語言自編程序。

隨著PC機的不斷普及，IBM公司于1979年8月也組織了個人計算機研制小組。兩年后宣布了IBM－PC，1983年又推出了擴充機型IBM－PC/XT，引起計算機工業界極大震動。在當時，IBM個人計算機具有一系列特點：設計先進（使用Intel8088微處理器）、軟件豐富（有八百多家公司以它為標準編制軟件）、功能齊全（通信能力強，可與大型機相連）、價格便宜（生產高度自動化，成本很低）。到1983年，IBM－PC迅速占領市場，取代了號稱美國微型機之王的蘋果公司。

5、第五代電子計算機的發展

第五代計算機是把信息采集、存儲、處理、通信同人工智能結合在一起的智能計算機系統。它能進行數值計算或處理一般的信息，主要能面向知識處理，具有形式化推理、聯想、學習和解釋的能力，能夠幫助人們進行判斷、決策、開拓未知領域和獲得新的知識.人-機之間可以直接通過自然語言（聲音、文字）或圖形圖象交換信息。第五代計算機又稱新一代計算機。

1981年10月，日本首先向世界宣告開始研制第五代計算機，并于1982年4月制訂為期10年的“第五代計算機技術開發計劃”，總投資為1000億日元，目前已順利完成第五代計算機第一階段規定的任務。

第五代計算機是為適應未來社會信息化的要求而提出的，與前四代計算機有著本質的區別，是計算機發展史上的一次重要變革。

二、電子計算機在國內的發展

1958年，中科院計算所研制成功我國第一臺小型電子管通用計算機103機(八一型),標志著我國第一臺電子計算機的誕生。

1965年，中科院計算所研制成功第一臺大型晶體管計算機109乙，之后推出109丙機，該機為兩彈試驗中發揮了重要作用；

1974年，清華大學等單位聯合設計、研制成功采用集成電路的DJS-130小型計算機，運算速度達每秒100萬次； 1983年，國防科技大學研制成功運算速度每秒上億次的銀河-I巨型機，這是我國高速計算機研制的一個重要里程碑；

1985年，電子工業部計算機管理局研制成功與IBM PC機兼容的長城0520CH微機。

1992年，國防科技大學研究出銀河-II通用并行巨型機，峰值速度達每秒4億次浮點運算(相當于每秒10億次基本運算操作)，為共享主存儲器的四處理機向量機，其向量中央處理機是采用中小規模集成電路自行設計的，總體上達到80年代中后期國際先進水平。它主要用于中期天氣預報；

1993年，國家智能計算機研究開發中心（后成立北京市曙光計算機公司）研制成功曙光一號全對稱共享存儲多處理機，這是國內首次以基于超大規模集成電路的通用微處理器芯片和標準UNIX操作系統設計開發的并行計算機；

1995年，曙光公司又推出了國內第一臺具有大規模并行處理機(MPP)結構的并行機曙光1000(含36個處理機)，峰值速度每秒25億次浮點運算，實際運算速度上了每秒10億次浮點運算這一高性能臺階。曙光1000與美國Intel公司1990年推出的大規模并行機體系結構與實現技術相近，與國外的差距縮小到5年左右。1997年，國防科大研制成功銀河-III百億次并行巨型計算機系統，采用可擴展分布共享存儲并行處理體系結構，由130多個處理結點組成，峰值性能為每秒130億次浮點運算，系統綜合技術達到90年代中期國際先進水平。

1997至1999年，曙光公司先后在市場上推出具有機群結構(Cluster)的曙光1000A，曙光2000-I，曙光2000-II超級服務器，峰值計算速度已突破每秒1000億次浮點運算，機器規模已超過160個處理機，1999年，國家并行計算機工程技術研究中心研制的神威I計算機通過了國家級驗收，并在國家氣象中心投入運行。系統有384個運算處理單元，峰值運算速度達每秒3840億次

2000年，曙光公司推出每秒3000億次浮點運算的曙光3000超級服務器。2001年，中科院計算所研制成功我國第一款通用CPU——“龍芯”芯片 2002年，曙光公司推出完全自主知識產權的“龍騰”服務器，龍騰服務器采用了“龍芯-1”CPU，采用了曙光公司和中科院計算所聯合研發的服務器專用主板，采用曙光LINUX操作系統，該服務器是國內第一臺完全實現自有產權的產品，在國防、安全等部門將發揮重大作用。2003年，百萬億次數據處理超級服務器曙光4000L通過國家驗收，再一次刷新國產超級服務器的歷史紀錄，使得國產高性能產業再上新臺階。

三、計算機的發展方向 生物計算機

生物計算機的運算過程就是蛋白質分子與周圍物理化學介質相互作用過程，計算機的轉換開關由酶來充當，而程序則在酶合成系統本身和蛋白質的結構中極其明顯地表示出來。

20世紀 70 年代人們發現脫氧核糖核酸(DNA)處于不同狀態時可以代表信息的有或無，DNA分子中的遺傳密碼相當于存儲的數據 DNA分子間通過生化反應 從一種基因代瑪轉變為另一種基因代碼反應前的基因代碼相當于輸入數據，反應后的基因代碼相當于輸出數據，如果能控制這一反應過程那么就可以制作成功DNA，計算機蛋白質分子比硅晶片上電子元件要小得多，彼此相距甚近，生物計算機完成一項運算所需的時間僅為10 微微秒，比人的思維速度快100萬倍，DNA分子計算機具有驚人的存貯容量。1立方米的DNA溶液可存儲1萬億億的二進制數據，DNA計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一，由于生物芯片的原材料是蛋白質分子，所以生物計算機既有自我修復的功能又可直接與生物活體相聯，預計10-20年后 DNA計算機將進入實用階段。納米計算機

目前計算機使用的硅芯片已經到達其物理極限，體積無法太小，通電和斷電的頻率無法再提高，耗電量也無法再減少，科學家認為，解決這個問題的途徑是研制 納米晶體管，并用這種納米晶體管來制作納米計算機，估計納米計算機的運算速度將是現在的硅，芯片計算機的1.5 萬倍，而且耗費的能量也要減少很多，而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。目前 納米計算機的研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普實驗室的科研人員已開始應用納米技術研制芯片 一旦他們的研究獲得成功，將為其他縮微計算機元件的研制和生產鋪平道路，美國加利福尼亞大學伯克利分校以及斯坦福大學的科學家成功地將納米碳管植入硅片中，這項研究的成功朝著制作超快速納米計算機的方向前進了一步。

五.學習方法

8.將需要記憶部分做一個概括和總結，列成樹狀圖或是表格形式，便于記憶。

9.搜索關于計算機發展史的視頻，文獻資料，拓寬眼界，豐富知識。10.上機操作，通過觀看屬性，了解自己的電腦的配置，結構。

六.存在問題

11.對于整體的發展史只有個粗略了解，資料尋找的難度較大。12.不能將知識和實踐有機結合。13.計算機思維概念模糊。

七.感想收獲

1.對書本第一章知識有較深的理解和熟悉。2.對于計算機的基本架構有初步的認識。3.了解簡單的計算機思維。

第二篇：計算機發展史

計算機發展史

關于世界上第一臺計算機的疑問，在國內的絕大部分媒體上都會出現世界上第一臺電子計算機是上世紀1946年由美國電氣工程師普雷斯波·埃克特(J.Prespen Eckert)和物理學家約翰·莫奇勒博士(John W.Mauchly)發明的ENIAC文字記載，但另一種說法卻是：世界上第一臺電子計算機是由美國愛荷華州立大學的約翰· 文森特·阿塔納索夫（John Vincent

Atanasoff）教授和他的研究生克利福特·貝瑞（Clifford Berry）先生在1937年至1941年間開發的“阿塔納索夫-貝瑞計算機（Atanasoff-Berry Computer，簡稱ABC）”。

影響較大的是 ENIAC(“埃尼阿克”，Electronic Numerical Integrator and

Calculator，電子數字積分器和計算器)。它是美國奧伯丁武器試驗場為了滿足彈道設計的需要而由美國賓夕法尼亞大學研制而成的。這臺計算機的字長只有12位。它采用電子管作為計算機的基本元件，每秒可進行5000次加法運算。它使用了18800只電子管，占地達170平方米，重量30噸，每小時耗電達150千瓦，是一個名副其實的“龐然大物”。

ENIAC機的問世具有劃時代的意義，在以后的60多年里，計算機技術發展異常迅速，在人類科技史上還沒有一種學科可以與電子計算機的發展速度相提并論。

對于電子計算機的發展，一般根據構成它的主要邏輯元件的不同將計算機的發展分成四個階段。下面簡單概括一下計算機的發展歷程。

第一代是電子管計算機，其發展年代大致為1946-1958年。主要特點是：硬件方面，采用電子管為基本邏輯電路元件，主存儲器采用延線或磁鼓（后期采用了磁芯），外存儲器采用磁帶存儲器，此時的計算機體積龐大、功耗大、可靠性差、價格昂貴；軟件方面，最初只能使用機器語言，編寫程序、修改程序都很不方便，50年代中期以后逐步發展了匯編語言，但仍未從根本上解決編制程序的困難，因而當時計算機的應用以科學計算為主。

第二代是晶體管計算機，其發展年代大致為1958-1964年。其主要特點是：硬件方面，采用晶體管為基本邏輯電路元件，主存儲器全部采用磁芯存儲器，外存儲器采用磁盤。計算機的速度提高、體積減小、功耗減低、可靠性增強；軟件方面已開始有很大的發展，出現了一系列高級程序設計語言及編譯程序，并且提出了多道程序設計、并行處理和可變的微程序設計思想，開始出現操作系統。此時，計算機的應用也從單一的科學計算發展到了數據、事務管理和過程控制等。

第三代是集成電路計算機，其發展年代大致為1964-1971年。其主要特點是：硬件方面，邏輯元件已開始采用中、小規模集成電路（SSI和MSI），主存儲器從磁芯存儲器逐步過渡到了半導體存儲器，計算機的體積進一步減小，運算速度、運算精度、存儲容量以及可靠性等主要性能指標大為改善；軟件方面，對計算機程序設計語言進行了標準化工作，并提出了計算機結構化程序設計思想，軟件中的操作系統開始普及。計算機的應用領域迅速發展，包括商業、科技、工程等領域。

第四代是大規模集成電路計算機，自1971年開始。其主要特點是：硬件方面，計算機邏輯元件采用大規模和超大規模集成電路，主存儲器采用半導體存儲器，提供虛擬能力，計算機外圍設備多樣化、系列化；軟件方面，實現了軟件固化技術，出現了面向對象的計算機程序設計編程思想，并廣泛采用了數據庫技術、計算機網絡技術。計算機的應用領域更加廣泛并逐漸改變著人類的生活方式。其發展過程中最重要的成就之一表現在微處理器（Micro-processor)技術上。微處理器是一種超小型化的電子器件，它把計算機的運算器、控制器等核心部件集成在一個集成電路芯片上。微處理器的出現為微型計算機的誕生奠定了基礎。

隨著大規模集成電路技術的迅速發展，計算機除了向巨型機方向發展外，還朝著超小型機和微型機方向飛越前進。

第一臺計算機

人們通常所說的計算機，是指電子數字計算機。一般認為，世界上第一臺數字式電子計算機誕生于1946年2月，它是美國賓夕法尼亞大學物理學家莫克利（J.Mauchly）和工程師埃克特（J.P.Eckert）等人共同開發的電子數值積分計算機（Electronic Numerical Integrator And Calculator，簡稱ENIACENIAC是一個龐然大物，其占地面積為170平方米，總重量達30噸。機器中約有18800只電子管、1500個繼電器、70000只電阻以及其它各種電氣元件，每小時耗電量約為140千瓦。這樣一臺“巨大”的計算機每秒鐘可以進行5000次加減運算，相當于手工計算的20萬倍，機電式計算機的1000倍。

ENIAC雖是第一臺正式投入運行的電子計算機，但它不具備現代計算機“存儲程序”的思想。1946年6月，馮·諾依曼博士發表了“電子計算機裝置邏輯結構初探”論文，并設計出第一臺“存儲程序”的離散變量自動電子計算機（The Electronic Discrete Variable Automatic Computer，簡稱EDVAC），1952年正式投入運行，其運算速度是ENIAC的240倍。馮·諾依曼提出的EDVAC計算機結構為人們普遍接受，此計算機結構又稱馮·諾依曼型計算機。第一代電子管計算機研制(1958-1964年)

第二代晶體管計算機研制(1965-1972年)

第三代基于中小規模集成電路的計算機研制(1973-80年代初)第四代基于超大規模集成電路的計算機研制(80年代中期至今)

超導計算機:光計算機

超導計算機:納米計算機

計算機的分類：計算機種類很多，可以從不同的角度對計算機進行分類。按照計算機原理分類，可分為數字式電子計算機、模擬式電子計算機和混合式電子計算機。按照計算機用途分類，可分為通用計算機和專用計算機。按照計算機性能分類，可分為巨型機、小巨型機、大型機、小型機、工作站和個人計算機六大類。

第三篇：計算機發展史

計算機發展歷程的啟示

我們生活在一個高速發展的信息時代，通過計算機的革新我們的生活有了翻天覆地的變化，我們通過計算機了解新聞大事，和遠在國外的家人朋友進行視頻通話，在網上進行購物，等等。計算機引領了一個新的時代。我很早接觸計算機，通過這學期的學習，我了解了計算機的基本發展歷史，最早的計算機起源于公元前5世紀，中國人發明的，就是算盤，并一直沿用至今，在某些運算上使用算盤甚至比現代計算機還要快捷，在此我要歌頌一下我國古代人民的偉大智慧。直到17世紀，計算設備才有了第二次重要的進步，1645年，法國人Blaise Pascal發明了自動進位加法器，這項技術在現在看來很笨拙，但是他對計算設備來說是有本質突破的，從手動到自動了。文藝復興時期，人們長期被神權壓抑的創造力得到空前釋放。其中制造一臺能幫助人進行計算的機器，就是最耀眼的思想火花之一。當時無數偉大的科學家為了這一目標努力著，但是局限于當時科學技術整體的不成熟，所以他們都失敗了，但是正是得益于他們的探索，使“計算機”這個新興思想得以保存并不斷發展至今，使后人受益。所以，當我們感嘆成功者的智慧時，也不能忘了這些探索者們的辛勤。而給我啟示更多的是這個世界是一個相互關聯的世界，計算機在當時沒有發展起來，也許并不是研究計算機的科學家的思想不夠成熟，而是與計算機關聯的技術領域還不成熟。就像人們探測到了地底一萬里有巨大寶藏，但是沒有工具能讓我們一下就到了埋寶藏的地方，所以只能用鏟子挖，等有了挖掘機時用挖掘機挖。科學發展是這樣的，整個社會也是這樣的，事物與事物，人與人之間都有千絲萬縷的關系，互相促進，互相制約的。在計算機學習中，我最大的啟示就是：

1.乘法與加法

從上計算機的第一課，老師就開始和我們說計算機的加法運算比乘法運算快得到，可能會快100倍，因為早期的計算機乘法都是轉換成加法指令實現的，因此我們在程序設計時盡量不使用乘法，i*2，改為i+i等等。但是隨著CPU的不斷發展，乘法運算已經是CPU的內置指令，現在CPU加法運算也只是比乘法效率快3倍，所以我們不需要害怕做乘法了。

2.PC服務器與小型機

PC簡稱個人電腦，PC服務器一般指采用個人電腦的技術架構生產的服務器。小型機是60，70年代遺留的名詞，因為那時大型機是主角，小型機是指相對大型機更輕量級的服務器，80年代開始小型機充當大量應用的核心服務器，如數據庫服務器，中間件服務器等等。

從80年代開始，PC與小型機就不是一個檔次的計算機，小型機具有高性能的運算能力，PC的能力不及小型機的1/100，隨著PC的迅速發展，小型機的價格高高在上，PC服務器在90年代也開始有了應用，2000年以后PC服務器開始大量普及，10000元的PC服務器也開始出現，相比上百萬的小型機，PC服務器的性價比決對超值。隨著INTEL及AMD的CPU雙核，三核，四核的出現，PC服務器與IBM,HP等小型機的性能進一步縮小，大量評測顯示現在PC的四核CPU與IBM POWER6性能完全相當，小型機在性能上的優勢已經完全失去。從現在來看，小型機最大的優勢是穩定性及可擴展性，這些只是高端系統才會考慮，這方面同樣受到PC分布式架構系統的挑戰，因此也出現了現在大家看到的小型機的沒落，逐漸變成了IT領域的奢侈品，只有有錢國企還在為小型機買單。

3.拼音與五筆

1983年王永民先生發明了五筆漢字輸入法，被國內外專家評價為“其意義不亞于活字印刷術”的“五筆字型”，讓國人看到了漢字輸入的希望，經過多年的發展，90年代國內90％以上的用戶漢字輸入都使用五筆輸入法，一時間也讓人形成不會五筆就不會計算機一樣的感覺，看到別人用拼音輸入法就知道這是一個小菜鳥。用五筆輸入法一般人可以比較輕松的一分鐘打60字，專業打字員可以每分鐘到150字以上，而那時的拼音輸入法也有很多種，如普通拼音，雙拼，模糊音等等，但是普通人一分鐘只能達到30字左右，主要是因為拼音輸入法重碼率太高，選字消耗的時間太多。

2000年左右拼音輸入法出現了新的生機，微軟拼音，拼音之星，拼音加加，紫光拼音等輸入法開始流行，主要原因是使用計算機的人越來越多，互聯網的應用，五筆輸入法的學習成本太高，所以很多人依然選擇了拼音輸入法，這時期的拼音輸入法的詞匯量非常多，所以詞語或短語輸入效率比較高，加上互聯網的普及，詞庫更新更方便，所以拼音輸入法的速率與五筆相差無幾。

五筆輸入法后來也推出了98版，雖然輸入效率可以進一步提高，但是由于要重新記憶新的字根法則比較麻煩，所以很多人還是用老版的字根法則，當然也出現了一些新的流行軟件，如陳橋五筆，極品五筆等，但是沒有本質的格新。

2000年期間應該是五筆與拼音55開的局面，在這個特殊的時候也產生了智能混合輸入法，就是會根據你的輸入字母顯示五筆碼漢字和拼音碼漢字，典型的代表是萬能五筆，萬能五筆因為這個特性也紅級一時，現在也還有不少人在使用。隨著互聯網的大量普及，拼音輸入法在2007年左右迎來了新的春天，詞庫的進一步加大，在線自動詞庫更新，智能組詞等特性，一般人用拼音輸入法的效率已經與五筆輸入法不相上下，零學習成本讓新一代網民自然選擇了拼音輸入法，再也沒有人鄙視你用拼音輸入法。隨著云輸入法的應用，拼音輸入法將會再有一次質的飛越，但五筆輸入法依然只會被專業打字員相中。

4.串行與并行

并行與串行是一個永恒的話題，也許你會認為并行一定比串行快，但是實現上是什么樣呢，在計算機系統里你可以看大量并行與串行的架構轉變。10年以前，硬盤接口是并行一統天下，并行接口速率從8MB/s一路高歌猛進，但是到了

133MB/s后發現舉步維艱，由于并行接口的總線達到80根，隨著傳輸速率的提高，傳輸過程中線路之間的干擾非常厲害。這時SATA（串行接口）硬盤開始登場，SATA1.0的速率就已經是1.5Gb/s，由串行接口沒有傳輸信息號的干擾，3Gb/s，6Gb/s已經輕松實現，現在PC的并行接口的硬盤也基本淘汰，服務器SCSI也大量轉向SAS硬盤。

5.CPU單核與多核

單核CPU經歷了頻率快速發展，在1G的時候出現了一個坎，經過架構調整后繼續前進，終于發現到了4G以后前途暗淡，通過增加頻率帶來了更多穩定性與功耗問題。多核讓CPU重新找到了暫時的方向，2核，3核，4核，到6核，8核，CPU終于從單核正式跨入了多核時代。

6.簡單與復雜

SQL語言因為簡單快速普及，JavaEE里亂七八糟的框架讓初學者要崩潰，但是現在依然活力四射。Google的簡易讓Yahoo搜索應用一路千丈，Oracle數據庫的復雜架構讓其它數據庫只能奮力追趕。iPhone因為她的簡單美讓無數人瘋狂，一夜之間讓微軟和諾基亞從智能手機的領跑者變成追隨者，微軟一個Office軟

件你可能用了10年還只是用了五分之一的功能，以至于讓其它辦公軟件難以超越。

我想，在未來的計算機發展中可能出現的以下的趨勢：1）模塊化，PC之所以有今天這么大的普及度，就是因為他的通用模塊化設計起了決定性的推動作用，以后的PC同樣也不會犧牲這方面優點，而且還會將它發揚光大，不但在內置板卡中實現模塊化，甚至可以提供多個外接插槽，以供使用人加入新的模塊，增加性能或功能使用起來和現在筆記本中的PCMICA有點接近。2）無線化，追求自由一直是人類的夢想，計算機的無線化風潮同樣也是人們夢寐以求的，和現在筆記本講的“無線你的無限”有所不同的是：未來的計算機將實現網絡和設備間的無線連接，這將意味著未來在家中使用臺式機比現在的筆記本還方便，因為顯示器(當然不會是CRT的)與主機之間也是通過無線來連接的，無線顯示器實現這種夢想的技術稱為UWB技術，它是一種與其它技術有很大不同的無線通信技術，它可以為無線局域網WLAN和個人局域網的接口卡和接入技術帶來低功耗、高帶寬并且相對簡單的無線通信技術，所以INTEL稱他為無線USB，希望能夠成為計算機與計算機或是計算機與消費電子產品(如數字相機)間的高頻寬的無線連結。

3）專門化，其實并不是每一件工作都需要一部高性能的PC才能完成，甚至是有時候采用高性能的計算機還有可能帶來麻煩，因為高性能勢必帶來高能耗、高發熱量等不良的負面效應。將來的計算機由于從事的工作不同，在性能上在外形上都會有很大的不同。通用PC將逐漸由專用設備(軟硬件一體化的計算機)所代替，以提高工作效率。4）網絡化，計算機已經越來越普及，各種家用電器也開始具備了智能化，這些現象將促進家電與計算機的網絡化進程，家庭網絡分布式系統將逐漸取代目前單機操作的模式，計算機可以通過網絡控制著各種家電的運行，并通過互聯網下載各種新的家電應用程序，以增加家電的功能，改善家電的性能等等。也可以通過互聯網遠程遙控家中的家電，在辦公室的時候就可以提前讓家中的電器做好飯，煮好菜，開空調等等。5）環保化，隨著計算機的性能的提高，能耗也將越來越大；而且計算機在家庭生活中的扮演的角色越來越重要，運行的時間也將變長。為了不讓計算機成為家中用電量最大的電器，技術人員也先進各種方法讓計算機的能耗降低，比如通過上面提到的專門化的計算機，讓計算機的效率大幅提高，從而可以讓低性能的硬件系統具備專業的功能，減少能耗。6）人性化，未來人類的工具和家中的控制中心，計算機需要和使用人進行非常多的交流，才能更為使用人服務。這就要求計算機和人之間的交流要人性化，才能讓使用人真正樂意使用計算機。為了實現這個目標，未來的計算機的交互方式將會多樣化，不但可以通過書寫控制，還可以通過語言控制，甚至可以通過眼睛進行控制，因為智能化的提高，多數工作計算機可以自動選擇操作的流程，過程無需人們參與，所以軟件的界面也越來越簡單，使用起來就像現在家用電器或者手機一樣簡單，使用人無需再進行專門的學習，就連老人都能運用自如。

我相信，新型計算機與相關技術的研發和應用，是二十一世紀科技領域的重大創新，必將推進全球經濟社會高速發展，實現人類發展史上的重大突破。科學在發展，人類在進步，歷史上的新生事物都要經過一個從無到有的艱難歷程，隨著一代又一代科學家們的不斷努力，未來的計算機一定會是更加方便人們的工作、學習、生活的好伴侶。

第四篇：計算機發展史

無處不在、無所不能的電腦，已歷經了50多個春華秋實。50余年在人類的歷史長河中只是一瞬間，電腦卻徹底改變了我們的生活。回顧電腦發展的歷史，并依此上溯它的起源，真令人驚嘆滄海桑田的巨變；歷數電腦史上的英雄人物和跌宕起伏的發明故事，將給后人留下了長久的思索和啟迪。請讀者隨著我們的史話倒轉時空，從電腦最初的源頭說起。

誰都知道，電腦的學名叫做電子計算機。以人類發明這種機器的初衷，它的始祖應該是計算工具。英語里“Calculus”（計算）一詞來源于拉丁語，既有“算法”的含義，也有腎臟或膽囊里的“結石”的意思。遠古的人們用石頭來計算捕獲的獵物，石頭就是他們的計算工具。著名科普作家阿西莫夫說，人類最早的計算工具是手指，英語單詞“Dight”既表示“手指”又表示“整數數字”；而中國古人常用“結繩”來幫助記事，“結繩”當然也可以充當計算工具。石頭、手指、繩子……，這些都是古人用過的“計算機”。

不知何時，許多國家的人都不約而同想到用“籌碼”來改進工具，其中要數中國的算籌最有名氣。商周時代問世的算籌，實際上是一種竹制、木制或骨制的小棍。古人在地面或盤子里反復擺弄這些小棍，通過移動來進行計算，從此出現了“運籌”這個詞，運籌就是計算，后來才派生出“籌”的詞義。中國古代科學家祖沖之最先算出了圓周率小數點后的第6位，使用的工具正是算籌，這個結果即使用筆算也很不容易求得。

歐洲人發明的算籌與中國不盡相同，他們的算籌是根據“格子乘法”的原理制成。例如要計算1248×456，?可以先畫一個矩形，然后把它分成3×2個小格子，在小格子邊依次寫下乘數、被乘數的各位數字，再用對角線把小格子一分為二，分別記錄上述各位數字相應乘積的十位數與個位數。?把這些乘積由右到左，?沿斜線方向相加，最后就得到乘積。1617年，英國數學家納皮爾把格子乘法表中可能出現的結果，印刻在一些狹長條的算籌上，利用算籌的擺放來進行乘、除或其他運算。納皮爾算籌在很長一段時間里，是歐洲人主要的計算工具。算籌在使用中，一旦遇到復雜運算常弄得繁雜混亂，讓人感到不便，于是中國人又發明了一種新式的“計算機”。

著名作家謝爾頓在他的小說《假如明天來臨》里講過一個故事：騙子杰夫向經銷商兜售一種袖珍計算機，說它“價格低廉，絕無故障，節約能源，十年中無需任何保養”。當商人打開包裝盒一看，這臺“計算機”原來是一把來自中國的算盤。世界文明的四大發源地──黃河流域、印度河流域、尼羅河流域和幼發拉底河流域──先后都出現過不同形式的算盤，只有中國的珠算盤一直沿用至今。珠算盤最早可能萌芽于漢代，定型于南北朝。它利用進位制記數，通過撥動算珠進行運算：上珠每珠當五，下珠每珠當一，每一檔可當作一個數位。打算盤必須記住一套口訣，口訣相當于算盤的“軟件”。算盤本身還可以存儲數字，使用起來的確很方便，它幫助中國古代數學家取得了不少重大的科技成果，在人類計算工具史上具有重要的地位。

15世紀以后，隨著天文、航海的發展，計算工作日趨繁重，迫切需要探求新的計算方法并改進計算工具。1630年，英國數學家奧特雷德使用當時流行的對數刻度尺做乘法運算，突然萌生了一個念頭：若采用兩根相互滑動的對數刻度尺，不就省得用兩腳規度量長度嗎？他的這個設想導致了“機械化”計算尺的誕生。奧特雷德是理論數學家，對這個小小的計算尺并不在意，也沒有打算讓它流傳于世，此后二百年，他的發明未被實際運用。18世紀末，以發明蒸汽機聞名于世的瓦特，成功地制出了第一把名副其實的計算尺。瓦特原來就是一位儀表匠，他的蒸汽機工廠投產后，需要迅速計算蒸汽機的功率和氣缸體積。瓦特設計的計算尺，在尺座上多了一個滑標，用來“存儲”計算的中間結果，這種滑標很長時間一直被后人所沿用。

1850年以后，對數計算尺迅速發展，成了工程師們必不可少的隨身攜帶的“計算機”，直到20世紀五、六十年代，它仍然是代表工科大學生身份的一種標志。

凝聚著許許多多科學家和能工巧匠智慧的早期計算工具，在不同的歷史階段發揮過巨大作用，但也將隨著科學發展而逐漸消亡，最終完成它們的歷史使命。

第一臺真正的計算機是著名科學家帕斯卡（B.Pascal）發明的機械計算機。

帕斯卡1623年出生在法國一位數學家家庭，他三歲喪母，由擔任著稅務官的父親拉扯他長大成人。從小，他就顯示出對科學研究濃厚的興趣。

少年帕斯卡對他的父親一往情深，他每天都看著年邁的父親費力地計算稅率稅款，很想幫助做點事，可又怕父親不放心。于是，未來的科學家想到了為父親制做一臺可以計算稅款的機器。19歲那年，他發明了人類有史以來第一臺機械計算機。

帕斯卡的計算機是一種系列齒輪組成的裝置，外形像一個長方盒子，用兒童玩具那種鑰匙旋緊發條后才能轉動，只能夠做加法和減法。然而，即使只做加法，也有個“逢十進一”的進位問題。聰明的帕斯卡采用了一種小爪子式的棘輪裝置。當定位齒輪朝9轉動時，棘爪便逐漸升高；?一旦齒輪轉到0，棘爪就“咔嚓”一聲跌落下來，推動十位數的齒輪前進一檔。

帕斯卡發明成功后，一連制作了50臺這種被人稱為“帕斯卡加法器”的計算機，至少現在還有5臺保存著。?比如，在法國巴黎工藝學校、英國倫敦科學博物館都可以看到帕斯卡計算機原型。據說在中國的故宮博物院，也保存著兩臺銅制的復制品，是當年外國人送給慈僖太后的禮品，“老佛爺”哪里懂得它的奧妙，只把它當成了西方的洋玩具，藏在深宮里面。

帕斯卡是真正的天才，他在諸多領域內都有建樹。后人在介紹他時，說他是數學家、物理學家、哲學家、流體動力學家和概率論的創始人。凡是學過物理的人都知道一個關于液體壓強性質的“帕斯卡定律”，這個定律就是他的偉大發現并以他的名字命名的。他甚至還是文學家，其文筆優美的散文在法國極負盛名。可惜，長期從事艱苦的研究損害了他的健康，1662年英年早逝，死時年僅39歲。他留給了世人一句至理名言：“人好比是脆弱的蘆葦，但是他又是有思想的蘆葦。”

全世界“有思想的蘆葦”，尤其是計算機領域的后來者，都不會忘記帕斯卡在渾沌中點燃的亮光。1971年發明的一種程序設計語言──PASCAL語言，就是為了紀念這位先驅，使帕斯卡的英名長留在電腦時代里。

帕斯卡逝世后不久，與法蘭西毗鄰的德國萊茵河畔，有位英俊的年輕人正挑燈夜讀。黎明時分，青年人站起身，揉了一下疲乏的腰部，臉上流露出會心的微笑，一個朦朧的設想已醞釀成熟。雖然在帕斯卡發明加法器的時候，他尚未出世，但這篇由帕斯卡親自撰寫的關于加法計算機的論文，卻使他似醍醐灌頂，勾起強烈的發明欲。他就是德國大數學家、被《不列顛百科全書》稱為“西方文明最偉大的人物之一”的萊布尼茨（G.Leibnitz）。

萊布尼茨早年歷經坎坷。當幸運之神降臨之時，他獲得了一次出使法國的機會。帕斯卡的故鄉張開臂膀接納他，為他實現計算機器的夙愿創造了契機。在巴黎，他聘請到一些著名機械專家和能工巧匠協助工作，終于在1674年造出一臺更完美的機械計算機。

萊布尼茨發明的新型計算機約有1米長，?內部安裝了一系列齒輪機構，除了體積較大之外，?基本原理繼承于帕斯卡。?不過，萊布尼茨技高一籌，他為計算機增添了一種名叫“步進輪”的裝置。步進輪是一個有9個齒的長圓柱體，9個齒依次分布于圓柱表面；旁邊另有個小齒輪可以沿著軸向移動，以便逐次與步進輪嚙合。每當小齒輪轉動一圈，步進輪可根據它與小齒輪嚙合的齒數，分別轉動1/

10、2/10圈……，直到9/10圈，這樣一來，它就能夠連續重復地做加法。

稍熟悉電腦程序設計的人都知道，連續重復計算加法就是現代計算機做乘除運算采用的辦法。萊布尼茨的計算機，加、減、乘、除四則運算一應俱全，也給其后風靡一時的手搖計算機鋪平了道路。

不久，因獨立發明微積分而與牛頓齊名的萊布尼茨，又為計算機提出了“二進制”數的設計思路。有人說，他的想法來自于東方中國。

大約在公元1700年左右某天，友人送給他一幅從中國帶來圖畫，名稱叫做“八卦”，是宋朝人邵雍所摹繪的一張“易圖”。萊布尼茨用放大鏡仔細觀察八卦的每一卦象，發現它們都由陽（—）?和陰（--）兩種符號組合而成。他撓有興趣地把8種卦象顛來倒去排列組合，?腦海中突然火花一閃──這不就是很有規律的二進制數字嗎？?若認為陽（—）是“1”?，陰（--）是“0”，八卦恰好組成了二進制000到111共8個基本序數。正是在中國人睿智的啟迪下，萊布尼茨最終悟出了二進制數之真諦。雖然萊布尼茨設計的計算機用的還是十進制，但他率先系統提出了二進制數的運算法則，直到今天，二進制數仍然左右著現代電腦的高速運算。

帕斯卡的計算機經由萊布尼茨的改進之后，人們又給它裝上電動機以驅動機器工作，成為名符其實的“電動計算機”，并且一直使用到本世紀20年代才退出舞臺。盡管帕斯卡與萊布尼茨的發明還不是現代意義上的計算機，但它們畢竟昭示著人類計算機史里的第一抹曙光。

要讓機器聽人類的話，按人類的意愿去計算，就要實現人與機器之間的對話，或者說，要把人類的思想傳送給機器，讓機器按人的意志自動執行。

說來也怪，實現人與機器對話的始作俑者卻不是研制計算機的那些前輩，而是與計算機發明毫不相干的兩位法國紡織機械師。他們先后發明了一種指揮機器工作的“程序”，把思想直接“注入”到了提花編織機的針尖上。

顧名思義，提花編織機具有升降紗線的提花裝置，是一種能使綢布編織出圖案花紋的織布機器。

應該是，提花編織機最早出現在中國。在我國出土的戰國時代墓葬物品中，就有許多用彩色絲線編織的漂亮花布。據史書記載，西漢年間，鉅鹿縣紡織工匠陳寶光的妻子，能熟練地掌握提花機操作技術，?她的機器配置了120根經線，平均60天即可織成一匹花布，每匹價值萬錢。明朝刻印的《天工開物》一書中，還赫然地印著一幅提花機的示意圖。可以想象，當歐洲的王公貴族對從“絲綢之路”傳入的美麗綢緞贊嘆不已時，中國的提花機也必定會沿著“絲綢之路”傳入歐洲。

不過，用當時的編織機編織圖案相當費事。所有的綢布都是用經線（縱向線）和緯線（橫向線）編織而成。若要織出花樣，織工們必須細心地按照預先設計的圖案，在適當位置“提”?起一部分經線，?以便讓滑梭牽引著不同顏色的緯線通過。機器當然不可能自己“想”到該在何處提線，只能靠人手“提”起一根又一根經線，不厭其煩地重復這種操作。

1725年，法國紡織機械師布喬（B.?Bouchon）突發奇想，想出了一個“穿孔紙帶”的絕妙主意。布喬首先設法用一排編織針控制所有的經線運動，然后取來一卷紙帶，根據圖案打出一排排小孔，并把它壓在編織針上。啟動機器后，正對著小孔的編織針能穿過去鉤起經線，其他的針則被紙帶擋住不動。這樣一來，編織針就自動按照預先設計的圖案去挑選經線，布喬的“思想”于是“傳遞”給了編織機，而編織圖案的“程序”也就“儲存”在穿孔紙帶的小孔之中。真正成功的改進是在80年后，另一位法國機械師杰卡德（J.Jacquard），大約在1805年完成了“自動提花編織機”的設計制作。

那是舉世矚目的法國大革命的年代──攻打巴士底獄，推翻封建王朝，武裝保衛巴黎，市民們高唱著“馬賽曲”，紛紛走上街頭，革命風暴如火如荼。雖然杰卡德在1790年就基本形成了他的提花機設計構想，但為了參加革命，他無暇顧及發明創造，也扛起來福槍，投身到里昂保衛戰的行列里。直到19世紀到來之后，杰卡德的機器才得以組裝完成。

杰卡德為他的提花機增加了一種裝置，能夠同時操縱1200個編織針，控制圖案的穿孔紙帶后來也換成了穿孔卡片。據說，杰卡德編織機面世后僅25年，考文垂附近的鄉村里就有了600臺，?在老式蒸氣機噗嗤噗嗤的伴奏下，把穿孔卡片上的圖案變成一匹匹漂亮的花綢布。紡織工人最初強烈反對這架自動化的新鮮玩意的到來，因為害怕機器會搶去他們的飯碗，使他們失去工作，但因為它優越的性能，終于被人們普遍接受。1812年，僅在法國已經裝配了萬余臺，并通過英國傳遍了西方世界，杰卡德也因此而被受予了榮譽軍團十字勛章和金質獎章。

杰卡德提花編織機奏響了19世紀機器自動化的序曲。在倫敦出版的《不列顛百科全書》和中國出版的《英漢科技詞匯大全》兩部書中，“JACQUARD”（杰卡德）一詞的詞條下，英語和漢語的意思居然都是“提花機”，可見，杰卡德的名字已經與提花機融為了一體。杰卡德提花機的原理，即使到了電腦時代的今天，依然沒有更大的改動，街頭巷尾小作坊里使用的手工絨線編織機，其基本結構仍與杰卡德編織機大體相似。

此外，杰卡德編織機“千瘡百孔”的穿孔卡片，不僅讓機器編織出絢麗多彩的圖案，而且意味著程序控制思想的萌芽，穿孔紙帶和穿孔卡片也廣泛用于早期電腦以存儲程序和數據。或許，我們現在把“程序設計”俗稱為“編程序”，就引申自編織機的“編織花布”的詞義。

今天出版的許多計算機書籍扉頁里，都登載著巴貝奇（C.?Babbage）的照片：寬闊的額，狹長的嘴，銳利的目光顯得有些憤世嫉俗，堅定的但絕非缺乏幽默的外貌，給人以一個極富深邃思想的學者形象。

巴貝奇是一位富有的銀行家的兒子，1792年出生在英格蘭西南部的托特納斯，后來繼承了相當豐厚的遺產，但他把金錢都用于了科學研究。童年時代的巴貝奇顯示出極高的數學天賦，?考入劍橋大學后，他發現自己掌握的代數知識甚至超過了教師。畢業留校，24歲的年青人榮幸受聘擔任劍橋大學“路卡辛講座”的數學教授。這是一個很少有人能夠獲得的殊榮，牛頓的老師巴羅是第一名，牛頓是第二名。在教學之余，巴貝奇完成了大量發明創造，如運用運籌學理論率先提出“一便士郵資”制度，發明了供火車使用的速度計和排障器等等。假若巴貝奇繼續在數學理論和科技發明領域耕耘，他本來是可以走上鮮花鋪就的坦途。然而，這位曠世奇才卻選擇了一條無人敢于攀登的崎嶇險路。

事情還得從法國講起。?18世紀末，?法蘭西發起了一項宏大的計算工程──人工編制《數學用表》，這在沒有先進計算工具的當時，是件極其艱巨的工作。法國數學界調集大批數學家，組成了人工手算的流水線，算得天昏地暗，才完成了17卷大部頭書稿。即便如此，計算出的數學用表仍然存在大量錯誤。據說有一天，巴貝奇與著名的天文學家赫舍爾湊在一起，對兩大部頭的天文數表評頭論足，翻一頁就是一個錯，翻兩頁就有好幾處。面對錯誤百出的數學表，巴貝奇目瞪口呆，他甚至喊出聲來：“天哪，這些計算錯誤已經充斥彌漫了整個宇宙！”

這件事也許就是巴貝奇萌生研制計算機構想的起因。巴貝奇在他的自傳《一個哲學家的生命歷程》里，寫到了大約發生在1812年的一件事：“有一天晚上，我坐在劍橋大學的分析學會辦公室里，神志恍惚地低頭看著面前打開的一張對數表。一位會員走進屋來，瞧見我的樣子，忙喊道：?喂！你夢見什么啦？?我指著對數表回答說：?我正在考慮這些表也許能用機器來計算！?”巴貝奇的第一個目標是制作一臺“差分機”。所謂“差分”的含義，是把函數表的復雜算式轉化為差分運算，用簡單的加法代替平方運算。那一年，剛滿20歲的巴貝奇從法國人杰卡德發明的提花編織機上獲得了靈感，差分機設計閃爍出了程序控制的靈光──它能夠按照設計者的旨意，自動處理不同函數的計算過程。

巴貝奇耗費了整整十年光陰，于1822年完成了第一臺差分機，它可以處理3個不同的5位數，計算精度達到6位小數，當即就演算出好幾種函數表。由于當時工業技術水平極低，第一臺差分機從設計繪圖到機械零件加工，都是巴貝奇親自動手完成。當他看著自己的機器制作出準確無誤的《數學用表》，高興地對人講：“哪怕我的機器出了故障，比如齒輪被卡住不能動，那也毫無關系。你看，每個輪子上都有數字標記，它不會欺騙任何人。”以后實際運用證明，這種機器非常適合于編制航海和天文方面的數學用表。

成功的喜悅激勵著巴貝奇，他連夜奮筆上書皇家學會，要求政府資助他建造第二臺運算精度為20位的大型差分機。英國政府看到巴貝奇的研究有利可圖，破天荒地與科學家簽訂了第一個合同，?財政部慷慨地為這臺大型差分機提供出1.7萬英鎊的資助。巴貝奇自己也貼進去1.3萬英鎊巨款，?用以彌補研制經費的不足。在當年，這筆款項的數額無異于天文數字──有資料介紹說，1831年約翰·布爾制造一臺蒸汽機車的費用才784英磅。

然而，第二臺差分機在機械制造工廠里觸上了“暗礁”。

第二臺差分機大約有25000個零件，?主要零件的誤差不得超過每英寸千分之一，即使用現在的加工設備和技術，要想造出這種高精度的機械也絕非易事。巴貝奇把差分機交給了英國最著名的機械工程師約瑟夫·克萊門特所屬的工廠制造，但工程進度十分緩慢。設計師心急火燎，從劍橋到工廠，從工廠到劍橋，一天幾個來回。他把圖紙改了又改，讓工人把零件重做一遍又一遍。年復一年，日復一日，直到又一個10年過去后，巴貝奇依然望著那些不能運轉的機器發愁，全部零件亦只完成不足一半數量。參加試驗的同事們再也堅持不下去，紛紛離他而去。巴貝奇獨自苦苦支撐了第三個10年，終于感到無力回天。

那天清晨，巴貝奇走進車間，偌大的作業場空無一人，只剩下滿地的滑車和齒輪，四處一片狼藉。他呆立在尚未完工的機器旁，深深地嘆了口氣。在痛苦的煎熬中，他無計可施，只得把全部設計圖紙和已完成的部分零件送進倫敦皇家學院博物館供人觀賞。1842年，在巴貝奇的一生中是極不平常的一年。英國政府宣布斷絕對他的一切資助，連科學界的友人都用一種怪異的目光看著他。英國首相譏諷道：“這部機器的唯一用途，就是花掉大筆金錢！”同行們譏笑他是“愚笨的巴貝奇”。皇家學院的權威人士，包括著名天文學家艾瑞等人，都公開宣稱他的差分機“毫無任何價值”……

就在痛苦艱難的時刻，孤獨苦悶的巴貝奇意外地收到一封來信，寫信人不僅對他表示理解而且還希望與他共同工作。娟秀字體的簽名，表明了她不凡的身份──伯爵夫人。

接到信函后不久，巴貝奇實驗室門口走進來一位年輕的女士。她身披素雅的斗蓬，鬢角上斜插一朵白色的康乃馨，顯得那么典雅端莊。巴貝奇一時愣在那里，他與這位女士似曾相識，又想不起曾在何處邂逅。女士落落大方地作了自我介紹，正是那位寫信人。

“您還記得我嗎？”女士低聲問道，“十多年前，您還給我講過差分機原理。”看到巴貝奇迷惑的眼神，她又笑著補充說：“您說我像野人見到了望遠鏡。”巴貝奇恍然大悟，想起已經十分遙遠的往事。面前這位女士和那個小女孩之間，依稀還有幾分相似。原來，?伯爵夫人本名叫阿達·奧古斯塔（AdaAugusta），是英國著名詩人拜倫的獨生女。她比巴貝奇的年齡小20多歲，1815年出生。阿達自小命運多舛，來到人世的第二年，父親拜倫因性格不合與她的母親離異，從此別離英國。可能是從未得到過父愛的緣由，小阿達沒有繼承到父親詩一般的浪漫熱情，卻繼承了母親的數學才能和毅力。

還是在阿達的少女時代，母親的一位朋友領著她們去參觀巴貝奇的差分機。其他女孩子圍著差分機嘰嘰喳喳亂發議論，摸不著頭腦。只有阿達看得非常仔細，她十分理解并且深知巴貝奇這項發明的重大意義。或許是這個小女孩特殊的氣質，在巴貝奇的記憶里打下了較深的印記。他趕緊請阿達入座，并欣然同意與這位小有名氣的數學才女共同研制新的計算機器。

就這樣，在阿達27歲時，她成為巴貝奇科學研究上的合作伙伴，迷上這項常人不可理喻的“怪誕”研究。其時，她已經成了家，丈夫是洛甫雷斯伯爵。按照英國的習俗，許多資料在介紹里都把她稱為“洛甫雷斯伯爵夫人”。

30年的困難和挫折并沒有使巴貝奇屈服，阿達的友情援助更堅定了他的決心。還在大型差分機進軍受挫的1834年，巴貝奇就已經提出了一項新的更大膽的設計。他最后沖刺的目標，不是僅僅能夠制表的差分機，而是一種通用的數學計算機。巴貝奇把這種新的設計叫做“分析機”?，它能夠自動解算有100個變量的復雜算題，每個數可達25位，速度可達每秒鐘運算一次。

今天我們再回首看看巴貝奇的設計，分析機的思想仍然閃爍著天才的光芒。

由于巴貝奇晚年因喉疾幾乎不能說話，介紹分析機的文字主要由阿達替他完成。阿達在一篇文章里介紹說：“這臺機器不論在可能完成的計算范圍、簡便程度以及可靠性與精確度方面，或者是計算時完全不用人參與這方面，都超過了以前的機器。”巴貝奇把分析機設計得那樣精巧，?他打算用蒸汽機為動力，驅動大量的齒輪機構運轉。巴貝奇的分析機大體上有三大部分：其一是齒輪式的“存貯庫”，巴貝奇稱它為“倉庫”?（Store），每個齒輪可貯存10個數，齒輪組成的陣列總共能夠儲存1000個50位數。分析機的第二個部件是所謂“運算室”，它被巴貝奇命名為“作坊”（Mill），其基本原理與帕斯卡的轉輪相似，用齒輪間的嚙合、旋轉、平移等方式進行數字運算。為了加快運算速度，他改進了進位裝置，使得50位數加50位數的運算可完成于一次轉輪之中。第三部分巴貝奇沒有為它具體命名，其功能是以杰卡德穿孔卡中的“0”和“1”來控制運算操作的順序，類似于電腦里的控制器。他甚至還考慮到如何使這臺機器處理依條件轉移的動作，比如，第一步運算結果若是“1”，就接著做乘法，若是“0”就進行除法運算。此外，巴貝奇也構思了送入和取出數據的機構，以及在“倉庫”和“作坊”之間不斷往返運輸數據的部件。

阿達“心有靈犀一點通”，她非常準確地評價道：“分析機?編織?的代數模式同杰卡德織布機編織的花葉完全一樣”。于是，為分析機編制一批函數計算程序的重擔，落到了數學才女的肩頭。阿達開天辟地第一次為計算機編出了程序，其中包括計算三角函數的程序、級數相乘程序、伯努利函數程序等等。阿達編制的這些程序，即使到了今天，電腦軟件界的后輩仍然不敢輕易改動一條指令。人們公認她是世界上第一位軟件工程師。眾所周知，?美國國防部據說是花了250億美元和10年的光陰，把它所需要軟件的全部功能混合在一種計算機語言中，希望它能成為軍方數千種電腦的標準。1981年，這種語言被正式命名為ADA（阿達）語言，使阿達的英名流傳至今。

不過，以上講的都是后話，殊不知巴貝奇和阿達當年處在怎樣痛苦的水深火熱之中！由于得不到任何資助，巴貝奇為把分析機的圖紙變成現實，耗盡了自己全部財產，弄得一貧如洗。他只好暫時放下手頭的活，和阿達商量設法賺一些錢，如制作什么國際象棋玩具，什么賽馬游戲機等等。為籌措科研經費，他們不得不“下海”搞“創收”。最后，兩人陷入了惶惶不可終日的窘境。阿達忍痛兩次把丈夫家中祖傳的珍寶送進當鋪，以維持日常開銷，而這些財寶又兩次被她母親出資贖了回來。貧困交加，無休止的腦力勞動，使阿達的健康狀況急劇惡化。1852年，懷著對分析機成功的美好夢想，軟件才女英年早逝，死時年僅36歲。阿達去世后，巴貝奇又默默地獨自堅持了近20年。晚年的他已經不能準確地發音，甚至不能有條理地表達自己的意思，但是他仍然百折不撓地堅持工作。1871年，為計算機事業貢獻畢生精力的先驅者巴貝奇，終于滿懷著對分析機無言的悲悵，孤獨地離開了人世。有人把他的大腦用鹽漬著保存起來，想經過若干年后，有更先進技術來研究他大腦保存的精神。

分析機終于沒能造出來，巴貝奇和阿達失敗了。巴貝奇和阿達的失敗是因為他們看得太遠，分析機的設想超出了他們所處時代至少一個世紀！社會發展的需求和科學技術發展的可能，使得他們注定要成為的悲劇人物。盡管如此，巴貝奇和阿達為電腦科學留下了一份極其珍貴的精神遺產，包括30種不同設計方案，近2000張組裝圖和50000張零件圖……，更包括那種在逆境中自強不息，為追求理想奮不顧身的拼搏精神。

巴貝奇巨星隕落后，世人已逐漸將他淡忘，20世紀已經來臨。計算機的歷史等待著，等待著巴貝奇式的人物再世，等待著人類劃時代的壯舉。

大約在1936年，美國青年霍德華·艾肯（H.Aiken）來哈佛大學攻讀物理學博士學位。恰好在世紀之交來到人世的艾肯，屬于大器晚成的科學家。由于家庭貧困，他不得不以半工半讀的方式艱難地讀完高中。大學期間，也是一邊工作，一邊刻苦學習，直到畢業后才謀到一份工程師的工作。36歲那年，他毅然辭去收入豐厚的職務，重新走進大學校門。由于博士論文的研究涉及到空間電荷的傳導理論，需要求解非常復雜的非線性微分方程，在進行繁瑣的手工計算之余，艾肯很想發明一種機器代替人工求解的方法，幻想能有一臺計算機幫助他解決數學難題。

三年之后，正如萊布尼茨在書里“找到”帕斯卡一樣，艾肯也是在圖書館里“發現”的巴貝奇和阿達。巴貝奇和阿達的論文，令年輕人心搖旌動。70多年過去后，巴貝奇仿佛還在對他娓娓而談：“任何人如果不接受我失敗的教訓，還仍然下決心去研制一臺把數學分析的全部工作都包括在內的機器的話，我不怕把自己的名譽交給他去作出應有的評價，因為只有他才完全了解我工作的性質及其成果的價值”。以艾肯所處時代的科技水平，也許已經能夠完成巴貝奇未競的事業，造出通用計算機。為此，他寫了一篇《自動計算機的設想》的建議書，提出要用機電方式，而不是用純機械方法來構造新的“分析機”。然而，正在求學的讀書人根本沒有可能籌措到那么大的一筆經費。

取得博士學位的艾肯進入了美國海軍軍械局。一名小小的中尉，他仍然沒有錢。“金錢不是萬能的”，但是，對于艾肯實現計算機夢想來說，“沒有錢卻是萬萬不能的”，否則只會重蹈巴貝奇和阿達的復轍。

年輕的海軍中尉想到了制表機行業的IBM公司。

艾肯從他一位老師口中得知IBM董事長沃森的大名，他的老師此時正在一所由IBM出資創辦的“哥倫比亞大學統計局”里任職，非常樂意為學生寫了份推薦信。艾肯連續通宵達旦地準備材料，擬好了一份詳細的可行性報告，直接跑去找沃森。他聽老師講，沃森的作風從來就是獨斷專行，不設法說服此人，研制計算機的計劃一準泡湯。

IBM的總部座落在一幢古色古香的建設物里。?沃森坐在寬大的寫字臺后，一言不發聽艾肯陳述。在他的背后，是整整齊齊擺滿各種書籍的大書柜，書柜的上方貼著只有一個單詞的格言──思考（THINK），這是沃森最為推崇的行動準則。

艾肯說完了該說的話，忐忑不安地望著對面這位愛好“思考”的企業家。

“至少需要多少錢？”沃森開口詢問。“恐怕要投入數以萬計吧”，艾肯喃喃地回答，“不過……”

沃森擺了擺手，打斷了艾肯的話頭，拿起筆來，在報告上劃了幾下。

艾肯心里一緊：“沒戲了！”出于禮貌，他還是恭敬地用雙手接過那張紙，隨即低頭一瞅，頓時喜上眉稍──沃森的大筆一揮，批給了計算機100萬美元！

有了IBM作堅強后盾，?新的計算機研制工作在哈佛物理樓后的一座紅磚房里開了場，艾肯把它取名為“馬克1號”（MarkⅠ），又叫做“自動序列受控計算機”。IBM又派來萊克、德菲和漢密爾頓等工程師組成攻關小組，財源充足，兵強馬壯。比起巴貝奇和阿達，艾肯的境況實在要幸運得多。?IBM也因此從生產制表機、肉鋪磅秤、咖啡碾磨機等亂七八糟玩意的行業里，正式跨進了計算機的“領地”。

艾肯設計的馬克1號已經是一種電動的機器，?它借助電流進行運算，最關鍵的部件，用的是普通電話上的繼電器。?馬克1號上大約安裝了3000個繼電器，每一個都有由彈簧支撐著的小鐵棒，?通過電磁鐵的吸引上下運動。吸合則接通電路，代表“1”；釋放則斷開電路，代表“0”。繼電器“開關”能在大約1/100秒的時間內接通或是斷開電流，當然比巴貝奇的齒輪先進得多。

為馬克1號編制計算程序的也是一位女數學家格雷斯·霍波（G.?Hopper）。這位聲名遐邇的數學博士，1944年參加到哈佛大學計算機研究工作，她說：“我成了世界上第一臺大型計算機MarkⅠ的第三名程序員。”霍波博士后來還為第一臺儲存程序的商業電子計算機UNIVAC寫過程序，又率先研制成功第一個編譯程序A-O和計算機商用語言COBOL，被公認是計算機語言領域的帶頭人。有一天，她在調試程序時出現了故障，拆開繼電器后，發現有只飛蛾被夾扁在觸點中間，從而“卡”住了機器的運行。于是，霍波恢諧地把程序故障統稱為“臭蟲”?（bug），而這一奇怪的“稱呼”，后來成為計算機領域的專業行話，如DOS系統中的調試程序，程序名稱就叫DEBUG。

1944年2月，馬克1號計算機在哈佛大學正式運行。從外表看，它的外殼用鋼和玻璃制成，長約15米，高約2.4米，自重達到31.5噸，是個像恐龍般巨大身材的龐然大物。據說，艾肯和他的同事們，?為它裝備了15萬個元件和長達800公里的電線。這臺機器能以令當時人們吃驚的速度工作──每分鐘進行200次以上的運算。它可以作23位數加23位數的加法，一次僅需要0.3秒；而進行同樣位數的乘法，則需要6秒多的時間。只是它運行起來響聲不絕于耳，有的參觀者說：“就象是擠滿了一屋子編織絨線活的婦女”，也許你會聯想到，馬克1號計算機也與杰卡德編織機有天然的聯系。馬克1號代表著自帕斯卡以來，?人類所制造的機械計算機或電動計算機之頂尖水平，當時就被用來計算原子核裂變過程。它以后運行了15年，編出的數學用表我們至今還在使用。1946年，艾肯和霍波聯袂發表文章說，這臺機器能自動實現人們預先選定的系列運算，甚至可以求解微分方程。

馬克1號終于實現了巴貝奇的夙愿。?事隔多年后，已經擔任大學教授的艾肯談起巴貝奇其人其事來，仍然驚嘆不已，他曾感慨地說，如果巴貝奇晚生75年，我就會失業。但是，馬克1號是早期計算機的最后代表，?從它投入運行的那一刻開始就已經過時，因為此時此刻，人類社會已經跨進了電子的時代。

第五篇：計算機發展史簡介

第一章 計算機發展史簡介

一．先驅者的貢獻

帕斯卡（Biaise Pascal，1623~1662）

? 法國數學家、物理學家

?19 歲受機械時鐘的啟發發明第一個齒輪式機械計算器（1642 年），只能做加、減法 巴貝奇（C.Babbage，1791～1871）

? 英國數學家

? 公認的計算機之父 ? 研制出差分機和分析機 ?提出程序控制的思想

? 提出了完整的通用計算機的設計方案，已經有許多的現代計算機的元素在里面，最終100 年后由艾肯實現

愛達.拜倫(Ada Augusts Lovelace，1815～1852)? 英國數學家

? 為巴貝奇的分析機編制程序

? 雖然還沒出現?°循環?±，?°子程序?± 的概念，但其中已經蘊含了現在程序的思想。? 被稱為世界上第一位程序員 艾肯（Howard Aiken，1900～1973)? 美國數學教授

? 制造出第一臺機電式計算機MarkI，后又制造出MarkII ?MarkI 的一些參數：

?

以機電的方法代替機械的方法實現分析機，1944 年完成，在哈佛大學用了15 年 ? 15.5米,高2.4米,75萬個零部件 ?

乘法速度是3 秒

圖靈(Alan Turing，1912～1954)? 英國科學家

? 現代計算機誕生過程中最重要的兩個 人物之一，另一個是馮.諾依曼 ? 他對現代計算機的貢獻有兩個：

?

建立圖靈機理論模型

?

提出定義機器智能的圖靈測試

馮.諾依曼(Von.Neumann,1903～1957)? 美國數學教授 ? 現代計算機之父 ? 兩個方面的重要貢獻

?

提出了存儲程序的思想

? 在EDVAC設計中提出的計算機結構奠定了現代 計算機體系結構框架,被稱為馮.諾依曼結構

二．現代計算機的誕生

? 第一臺電子數字計算機電子計算機ENIAC的誕生

(Electronic Numerical Integrator And Computer)電子數字積分計算機 ?1946 年美國制造

? 是現代計算機的里程碑，是第一臺采用電子技術的計算機 ?ENIAC的性能

?

占地170平方米、重30 噸、耗電140 千瓦 ? 18000 個電子管、70000 個電阻、10000 個電容 ? 10 位數的乘法時間3 毫秒

?

與IBM 的超級計算機?°白色選擇?± 相比較

? 18000 個真空管---33 萬億個晶體管，18 億倍 ?

存儲容量800 字節---4 萬億字節，50 億倍 ?

計算速度5000 次/ 秒---12.3 萬億次/ 秒，25 億倍

?ENIAC的缺陷

? ENIAC 使用的是十進制數

?

存儲容量很小

?

程序不是存儲在計算機內部

?

使用的是電子管，耗電量大，性能不太穩定，馮.諾依曼與EDVAC ? 首次設計了存儲程序計算機EDVAC ?EDVAC（1952 正式投入使用）

?

人類第一臺具有內部存儲程序功能 的計算機 ?

采用二進制，速度比ENIAC 快240 倍

? EDVAC奠定了現代計算機體系結構的基礎，直到現在還是主流計算機的體系結構

三．計算機發展史

? 計算機代的劃分（代表計算機縱向的發展）

? 第一代計算機(1946~1959)—— 電子管 5 千~4 萬（次/ 秒）

? 第二代計算機(1959~1963)—— 晶體管

幾十萬~ 百萬（次/ 秒）

? 第三代計算機(1964~1975)—— 集成電路

百萬~ 幾百萬（次/ 秒）

? 第四代計算機(1975~ 至今)—— 超大規模集成電路（VLSI）

幾百萬~ 百萬億（次/ 秒）

?第五代計算機（人工智能計算機）

? 80年代初，日本曾提出尋找一種非馮.諾依曼結構的計算機，希望計算機能理解人的自然語言，但最終失敗

?并行計算機、網絡計算機、光計算機、化學和生物計算機、量子計算機等等 ? 摩爾定律

?微芯片上集成的晶體管數目每12個月翻一番

?集成電路的集成度每18個月翻一番

? 如果價錢不變的話，電腦芯片的性能每隔18 個月至兩年就會翻一番

四．計算機的發展趨勢

? 微型化

? 進一步提高集成度，利用高性能的超大規模集成電路研制質量更加可靠、性能更加優良、價格更加低廉、整機更加小巧的微型計算機 ? 巨型化

? 高速度、海量存儲、強功能 ? 網絡化

? 把各自獨立的計算機用通訊線路連結起來，形成各計算機用戶之間可以相互通訊并能使用公共資源的網絡系統 ? 智能化

?讓計算機具有模擬人的感覺和思維過程的能力 ?

多媒體化

? 讓計算機除能處理數字和文字信息、三維圖形、動畫，還可以用聽覺、觸覺、甚至嗅覺等多種媒體形式與人交換信息

總結

? 計算機的產生建立在圖靈機模型的基礎之上

? 艾肯和祖思的機電式計算機為后來的電子計算機的產生積累了經驗 ?ENIAC 采用了先進的電子技術，是現代電子計算機的里程碑

? 馮.諾依曼模型明確反映現代計算機的存儲程序工作原理以及計算機的基本體系結構