第一篇：計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)發(fā)展史

我對程序設(shè)計(jì)的一點(diǎn)粗淺看法

——計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)發(fā)展史

【內(nèi)容提要】

程序設(shè)計(jì)（Programming）是給出解決特定問題程序的過程，是軟件構(gòu)造活動中的重要組成部分。程序設(shè)計(jì)一般是以某種程序設(shè)計(jì)語言為基石，構(gòu)造出這種語言下的程序。程序設(shè)計(jì)的過程一般包括分析、設(shè)計(jì)、編碼、測試、排錯(cuò)等不同階段。

程序設(shè)計(jì)語言是人們?yōu)榱嗣枋鲇?jì)算過程而設(shè)計(jì)的一種具有語法語義描述的記號。沒有程序設(shè)計(jì)語言支持的計(jì)算機(jī)無異于一堆廢料。從最早的一代設(shè)計(jì)程序語言——機(jī)器語言，到現(xiàn)在的面向于數(shù)據(jù)庫的第四代語言，程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展已經(jīng)突破了語言的本身，更是一種交互式程序設(shè)計(jì)環(huán)境的發(fā)展。在計(jì)算機(jī)問世至今的半個(gè)世紀(jì)中，人們一直在為研究出更新更好的程序設(shè)計(jì)語言而努力著。

【關(guān)鍵詞】

程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)方法 計(jì)算機(jī)技術(shù) 發(fā)展

計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)發(fā)展史

一、程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展

（一）“史前”時(shí)期

世界上最早的“計(jì)算機(jī)”是我國的算盤,它被人們沿用至今。在17世紀(jì)，Pascal等人發(fā)明了一種以傳動齒輪為基礎(chǔ)的“計(jì)算機(jī)”，它是以齒輪的轉(zhuǎn)動來控制計(jì)算的累加與進(jìn)位。上個(gè)世紀(jì)初，英國劍橋大學(xué)著名數(shù)學(xué)家Charles Babbage于1822年與1848年分別設(shè)計(jì)出了兩種差分機(jī)，并于1833年制造出了有名的分析機(jī)。分析機(jī)在原理上與當(dāng)今社會的計(jì)算機(jī)非常類似，它靠輸入讀進(jìn)穿孔卡片來對輸入的數(shù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算并給出結(jié)果。而且分析機(jī)可以隨意重復(fù)運(yùn)算序列。這些是由Ada Lovelace設(shè)計(jì)的運(yùn)算序列可以解決許多問題。實(shí)際上，這種運(yùn)算序列就是程序的雛形，而這種設(shè)計(jì)思想一直沿用至今。因而Ada Lovelace被稱為是世界上第一個(gè)程序員(ADA語言就是為紀(jì)念她而命名)。1890年Hollerith研制出了一種同樣使用穿孔卡片的統(tǒng)計(jì)機(jī)被用作各種統(tǒng)計(jì)工作。此后，Hollerith成立了一個(gè)公司,這個(gè)公司便是如今的IBM。

本世紀(jì)30年代，英國數(shù)學(xué)家Turing提出了圖靈機(jī)的概念,它是由一個(gè)控制塊、一條存儲帶及一個(gè)讀寫頭構(gòu)成的能執(zhí)行左移、右移、在存儲帶中清除或?qū)懭敕栆约皸l件轉(zhuǎn)移等操作的機(jī)器。這種圖靈機(jī)的結(jié)構(gòu)雖然較為簡單,但是卻能完成現(xiàn)代計(jì)算機(jī)所能完成的一切運(yùn)算。隨后Church發(fā)明了一種以邏輯公式中約束變量的代入為主要運(yùn)算的λ-演算,這種運(yùn)算已經(jīng)相當(dāng)于一種語法與語義都非常簡單的程序設(shè)計(jì)語言,已被廣泛應(yīng)用于程序理論以及程序設(shè)計(jì)語言理論與實(shí)踐的研究中。

（二）低級語言時(shí)期

1.第一代程序設(shè)計(jì)語言——機(jī)器語言

機(jī)器語言是二進(jìn)制機(jī)器代碼編成的代碼序列，用來控制計(jì)算機(jī)執(zhí)行規(guī)定的操作。其特點(diǎn)是能直接反映計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),并且用機(jī)器語言編寫的程序不須作任何處理即可直接輸入計(jì)算機(jī)執(zhí)行。由于機(jī)器語言與機(jī)器是一對一的,不同的機(jī)器有不同的指令系統(tǒng),一種機(jī)器編寫的程序也無法直接搬到另一種機(jī)器上運(yùn)行。一個(gè)問題如果需要在多種機(jī)器上求解,那么就必須對同一問題重復(fù)編寫多個(gè)應(yīng)用程序。

2.第二代程序設(shè)計(jì)語言——匯編語言

由于機(jī)器語言程序的直觀性差,且與人們習(xí)慣使用的數(shù)學(xué)表達(dá)式及自然語言差距太大,導(dǎo)致機(jī)器語言難學(xué)、難記,編寫出來的程序難以調(diào)試、修改、移植和維護(hù),極大限制了計(jì)算機(jī)的推廣作用。在這種情況下，用助記符號來表示機(jī)器指令的操作符與操作數(shù)(亦稱運(yùn)算符與運(yùn)算對象)，用地址符號或標(biāo)號代替指令或操作數(shù)的地址的匯編語言出現(xiàn)了。機(jī)器不能直接識別使用匯編語言編寫的程序，還要由匯編語言編譯器轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令才能運(yùn)行。

由于匯編語言與機(jī)器指令之間是一對一的關(guān)系，導(dǎo)致即使是編寫一個(gè)很簡單的程序也需要數(shù)百條指令。所以在匯編語言的基礎(chǔ)上，人們又研制出了只需一條指令便可編譯成多條機(jī)器指令的宏匯編語言。而后又研制出了用于把多個(gè)獨(dú)立編寫的程序塊連接組裝成一個(gè)完整程序的連接程序。但匯編語言大多是針對特定的計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的,所以它對機(jī)器的依賴性很強(qiáng),同時(shí)還有很多的機(jī)器語言中存在的問題，匯編語言也沒有解決。

（三）高級語言階段

1954年，第一個(gè)完全脫離機(jī)器硬件的高級語言——FORTRAN語言問世了。高級語言在不同的平臺上會被編譯成不同的機(jī)器語言，使得程序設(shè)計(jì)語言不再過度的依賴某種特定的機(jī)器或者語言環(huán)境。1970年，一個(gè)標(biāo)志著結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)時(shí)期開始的語言問世了，它就是Pascal語言。這個(gè)標(biāo)致性的語言擁有嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)化形式、豐富且完備的數(shù)據(jù)類型，運(yùn)行效率高、查錯(cuò)能力強(qiáng)。同時(shí)Pascal語言還是一種自編譯語言。這個(gè)以法國數(shù)學(xué)家pascal命名的語言現(xiàn)已成為使用最廣泛的基于DOS的語言之一。

80年代初，在程序設(shè)計(jì)的思想上又發(fā)生了一次大的革命。這個(gè)時(shí)期研制出的語言多為面對對象的程序設(shè)計(jì)。之后，高級語言的目標(biāo)則是面對應(yīng)用的程序設(shè)計(jì)。它側(cè)重于描述程序“做什么”而不是“如何做”。

程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展是一個(gè)不斷演變的過程。從最開始的機(jī)器語言，到匯編語言，再到各種各樣的高級語言，最后到支持面對對象技術(shù)的面對對象的語言，甚至未來的面對應(yīng)用的語言，它的演化過程的根本推動力就是抽象機(jī)制的更高要求，以及對程序設(shè)計(jì)思想的更好的支持。也就是說把機(jī)器能夠理解的語言提升到能夠很好的模擬人類思考問題的形式的過程。

二、程序設(shè)計(jì)方法的發(fā)展

（一）傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法

傳統(tǒng)的編程方法主要是基于DOS操作系統(tǒng)下計(jì)算機(jī)程序的編程方法。用傳統(tǒng)的編程方法編制完成特定功能的程序時(shí)，必須設(shè)計(jì)程序的算法，明晰數(shù)據(jù)的流程。傳統(tǒng)編程方法的算法是變化多端的，同一問題可以有最優(yōu)算法，也可以有一般算法，甚至可能存在劣等算法；它的數(shù)據(jù)流程是紛繁雜亂的，數(shù)據(jù)的調(diào)用、控制方向等又是交叉變化的，而且這種編程方法一般依賴于操作平臺、編譯系統(tǒng)等，所以移植性比較差。導(dǎo)致程序的設(shè)計(jì)也變得困難和繁瑣。

（二）可視化編程方法

可視化編程可通過調(diào)用控件，并為控制對象設(shè)置屬性，根據(jù)開發(fā)者的需要，直接在窗口中進(jìn)行用戶界面的布局設(shè)計(jì)。該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：編程簡單、自動生成程序代碼、效率高。因此在當(dāng)今的編程語言中也被廣泛采用。

（三）面向?qū)ο蟮木幊谭椒?/p>

為了實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)算，每個(gè)對象都能夠接收信息、處理數(shù)據(jù)和向其它對象發(fā)送信息而應(yīng)運(yùn)而生的面對對象的編程方法達(dá)到了軟件工程的三個(gè)主要目標(biāo)：重用性、靈活性和擴(kuò)展性。用這種方法編寫出的計(jì)算機(jī)程序是由單個(gè)能夠起到子程序作用的單元或?qū)ο蠼M合而成的。

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)是一種把面向?qū)ο蟮乃枷霊?yīng)用于軟件開發(fā)過程中，指導(dǎo)開發(fā)活動的系統(tǒng)方法。是建立在“對象”概念基礎(chǔ)上的方法學(xué)。對象是由數(shù)據(jù)和容許的操作組成的封裝體，與客觀實(shí)體有直接對應(yīng)關(guān)系，一個(gè)對象類定義了具有相似性質(zhì)的一組對象。而繼承性是對具有層次關(guān)系的對象類的屬性和操作進(jìn)行共享的一種方式。從傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法，發(fā)展到可視化編程序設(shè)計(jì)方法，進(jìn)而發(fā)展到面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法的發(fā)展軌跡，是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)方法發(fā)展的三個(gè)重要的階段。在程序設(shè)計(jì)實(shí)踐中，這三種方法不僅嚴(yán)格獨(dú)立，又相互交叉，彼此緊密聯(lián)系。但是需要指出的是，在當(dāng)今社會面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法是最大眾化的程序設(shè)計(jì)方法，這是毋庸置疑的。

今天，程序設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究已經(jīng)取得了非常多的成果，不僅是結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的方法日益完善，且廣泛推廣。模塊程序化，遞歸程序設(shè)計(jì)方法和逐步求精程序設(shè)計(jì)方法等均取得了巨大的成果，成為當(dāng)今社會程序設(shè)計(jì)中非常有效的方法。而抽象數(shù)據(jù)的代數(shù)規(guī)范和程序的形式推導(dǎo)技術(shù)仍在發(fā)展中，特別是程序變換技術(shù)和自動化方面還不成熟，但也取得了可喜的進(jìn)展。

結(jié)論

用科學(xué)的邏輯思維方法去認(rèn)識事物才能更加清楚的了解過去、現(xiàn)在和未來。程序設(shè)計(jì)的發(fā)展同樣遵循科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一般規(guī)律。以自然辯證法的觀點(diǎn)來分析程序設(shè)計(jì)有助于我們更加深入的認(rèn)識和探討程序設(shè)計(jì)發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢。有了自認(rèn)辯證法這把開啟科學(xué)認(rèn)知大門的鑰匙，我們將回首過去，把握現(xiàn)在，放眼未來。才能正確的選擇程序設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，更好的學(xué)習(xí)和利用程序設(shè)計(jì)來改變我們的生活。

參考文獻(xiàn)

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7． 《程序設(shè)計(jì)方法學(xué)》 胡正國，吳健，鄧正宏 編著國防工業(yè)出版社2003.1 8．《數(shù)據(jù)庫發(fā)展新技術(shù)》 磊哲 編著 電子工業(yè)出版社2006.1 9．《智能協(xié)作信息技術(shù)》 姚莉，張維明 編著 電子工業(yè)出版社 2002.4 10.《軟件發(fā)展與社會進(jìn)步》 蔡希堯 編著 電子工業(yè)出版社2006.2

第二篇：計(jì)算機(jī)發(fā)展史

計(jì)算機(jī)發(fā)展史

關(guān)于世界上第一臺計(jì)算機(jī)的疑問，在國內(nèi)的絕大部分媒體上都會出現(xiàn)世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)是上世紀(jì)1946年由美國電氣工程師普雷斯波·埃克特(J.Prespen Eckert)和物理學(xué)家約翰·莫奇勒博士(John W.Mauchly)發(fā)明的ENIAC文字記載，但另一種說法卻是：世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)是由美國愛荷華州立大學(xué)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(fā)的“阿塔納索夫-貝瑞計(jì)算機(jī)（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(shù)字積分器和計(jì)算器)。它是美國奧伯丁武器試驗(yàn)場為了滿足彈道設(shè)計(jì)的需要而由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制而成的。這臺計(jì)算機(jī)的字長只有12位。它采用電子管作為計(jì)算機(jī)的基本元件，每秒可進(jìn)行5000次加法運(yùn)算。它使用了18800只電子管，占地達(dá)170平方米，重量30噸，每小時(shí)耗電達(dá)150千瓦，是一個(gè)名副其實(shí)的“龐然大物”。

ENIAC機(jī)的問世具有劃時(shí)代的意義，在以后的60多年里，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展異常迅速，在人類科技史上還沒有一種學(xué)科可以與電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展速度相提并論。

對于電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，一般根據(jù)構(gòu)成它的主要邏輯元件的不同將計(jì)算機(jī)的發(fā)展分成四個(gè)階段。下面簡單概括一下計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程。

第一代是電子管計(jì)算機(jī)，其發(fā)展年代大致為1946-1958年。主要特點(diǎn)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(shí)的計(jì)算機(jī)體積龐大、功耗大、可靠性差、價(jià)格昂貴；軟件方面，最初只能使用機(jī)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(fā)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(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用以科學(xué)計(jì)算為主。

第二代是晶體管計(jì)算機(jī)，其發(fā)展年代大致為1958-1964年。其主要特點(diǎn)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(jì)算機(jī)的速度提高、體積減小、功耗減低、可靠性增強(qiáng)；軟件方面已開始有很大的發(fā)展，出現(xiàn)了一系列高級程序設(shè)計(jì)語言及編譯程序，并且提出了多道程序設(shè)計(jì)、并行處理和可變的微程序設(shè)計(jì)思想，開始出現(xiàn)操作系統(tǒng)。此時(shí)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也從單一的科學(xué)計(jì)算發(fā)展到了數(shù)據(jù)、事務(wù)管理和過程控制等。

第三代是集成電路計(jì)算機(jī)，其發(fā)展年代大致為1964-1971年。其主要特點(diǎn)是：硬件方面，邏輯元件已開始采用中、小規(guī)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(dǎo)體存儲器，計(jì)算機(jī)的體積進(jìn)一步減小，運(yùn)算速度、運(yùn)算精度、存儲容量以及可靠性等主要性能指標(biāo)大為改善；軟件方面，對計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化工作，并提出了計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想，軟件中的操作系統(tǒng)開始普及。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速發(fā)展，包括商業(yè)、科技、工程等領(lǐng)域。

第四代是大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，自1971年開始。其主要特點(diǎn)是：硬件方面，計(jì)算機(jī)邏輯元件采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，主存儲器采用半導(dǎo)體存儲器，提供虛擬能力，計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備多樣化、系列化；軟件方面，實(shí)現(xiàn)了軟件固化技術(shù)，出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)編程思想，并廣泛采用了數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛并逐漸改變著人類的生活方式。其發(fā)展過程中最重要的成就之一表現(xiàn)在微處理器（Micro-processor)技術(shù)上。微處理器是一種超小型化的電子器件，它把計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器、控制器等核心部件集成在一個(gè)集成電路芯片上。微處理器的出現(xiàn)為微型計(jì)算機(jī)的誕生奠定了基礎(chǔ)。

隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)除了向巨型機(jī)方向發(fā)展外，還朝著超小型機(jī)和微型機(jī)方向飛越前進(jìn)。

第一臺計(jì)算機(jī)

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

ENIAC雖是第一臺正式投入運(yùn)行的電子計(jì)算機(jī)，但它不具備現(xiàn)代計(jì)算機(jī)“存儲程序”的思想。1946年6月，馮·諾依曼博士發(fā)表了“電子計(jì)算機(jī)裝置邏輯結(jié)構(gòu)初探”論文，并設(shè)計(jì)出第一臺“存儲程序”的離散變量自動電子計(jì)算機(jī)（The Electronic Discrete Variable Automatic Computer，簡稱EDVAC），1952年正式投入運(yùn)行，其運(yùn)算速度是ENIAC的240倍。馮·諾依曼提出的EDVAC計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)為人們普遍接受，此計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)又稱馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)。第一代電子管計(jì)算機(jī)研制(1958-1964年)

第二代晶體管計(jì)算機(jī)研制(1965-1972年)

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

超導(dǎo)計(jì)算機(jī):光計(jì)算機(jī)

超導(dǎo)計(jì)算機(jī):納米計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)的分類：計(jì)算機(jī)種類很多，可以從不同的角度對計(jì)算機(jī)進(jìn)行分類。按照計(jì)算機(jī)原理分類，可分為數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)、模擬式電子計(jì)算機(jī)和混合式電子計(jì)算機(jī)。按照計(jì)算機(jī)用途分類，可分為通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。按照計(jì)算機(jī)性能分類，可分為巨型機(jī)、小巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)六大類。

第三篇：計(jì)算機(jī)發(fā)展史

計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程的啟示

我們生活在一個(gè)高速發(fā)展的信息時(shí)代，通過計(jì)算機(jī)的革新我們的生活有了翻天覆地的變化，我們通過計(jì)算機(jī)了解新聞大事，和遠(yuǎn)在國外的家人朋友進(jìn)行視頻通話，在網(wǎng)上進(jìn)行購物，等等。計(jì)算機(jī)引領(lǐng)了一個(gè)新的時(shí)代。我很早接觸計(jì)算機(jī)，通過這學(xué)期的學(xué)習(xí)，我了解了計(jì)算機(jī)的基本發(fā)展歷史，最早的計(jì)算機(jī)起源于公元前5世紀(jì)，中國人發(fā)明的，就是算盤，并一直沿用至今，在某些運(yùn)算上使用算盤甚至比現(xiàn)代計(jì)算機(jī)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(jì)，計(jì)算設(shè)備才有了第二次重要的進(jìn)步，1645年，法國人Blaise Pascal發(fā)明了自動進(jìn)位加法器，這項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)在看來很笨拙，但是他對計(jì)算設(shè)備來說是有本質(zhì)突破的，從手動到自動了。文藝復(fù)興時(shí)期，人們長期被神權(quán)壓抑的創(chuàng)造力得到空前釋放。其中制造一臺能幫助人進(jìn)行計(jì)算的機(jī)器，就是最耀眼的思想火花之一。當(dāng)時(shí)無數(shù)偉大的科學(xué)家為了這一目標(biāo)努力著，但是局限于當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)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(jì)算機(jī)”這個(gè)新興思想得以保存并不斷發(fā)展至今，使后人受益。所以，當(dāng)我們感嘆成功者的智慧時(shí)，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(gè)世界是一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的世界，計(jì)算機(jī)在當(dāng)時(shí)沒有發(fā)展起來，也許并不是研究計(jì)算機(jī)的科學(xué)家的思想不夠成熟，而是與計(jì)算機(jī)關(guān)聯(lián)的技術(shù)領(lǐng)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(jī)時(shí)用挖掘機(jī)挖。科學(xué)發(fā)展是這樣的，整個(gè)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(guān)系，互相促進(jìn)，互相制約的。在計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)中，我最大的啟示就是：

1.乘法與加法

從上計(jì)算機(jī)的第一課，老師就開始和我們說計(jì)算機(jī)的加法運(yùn)算比乘法運(yùn)算快得到，可能會快100倍，因?yàn)樵缙诘挠?jì)算機(jī)乘法都是轉(zhuǎn)換成加法指令實(shí)現(xiàn)的，因此我們在程序設(shè)計(jì)時(shí)盡量不使用乘法，i*2，改為i+i等等。但是隨著CPU的不斷發(fā)展，乘法運(yùn)算已經(jīng)是CPU的內(nèi)置指令，現(xiàn)在CPU加法運(yùn)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(wù)器與小型機(jī)

PC簡稱個(gè)人電腦，PC服務(wù)器一般指采用個(gè)人電腦的技術(shù)架構(gòu)生產(chǎn)的服務(wù)器。小型機(jī)是60，70年代遺留的名詞，因?yàn)槟菚r(shí)大型機(jī)是主角，小型機(jī)是指相對大型機(jī)更輕量級的服務(wù)器，80年代開始小型機(jī)充當(dāng)大量應(yīng)用的核心服務(wù)器，如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，中間件服務(wù)器等等。

從80年代開始，PC與小型機(jī)就不是一個(gè)檔次的計(jì)算機(jī)，小型機(jī)具有高性能的運(yùn)算能力，PC的能力不及小型機(jī)的1/100，隨著PC的迅速發(fā)展，小型機(jī)的價(jià)格高高在上，PC服務(wù)器在90年代也開始有了應(yīng)用，2000年以后PC服務(wù)器開始大量普及，10000元的PC服務(wù)器也開始出現(xiàn)，相比上百萬的小型機(jī)，PC服務(wù)器的性價(jià)比決對超值。隨著INTEL及AMD的CPU雙核，三核，四核的出現(xiàn)，PC服務(wù)器與IBM,HP等小型機(jī)的性能進(jìn)一步縮小，大量評測顯示現(xiàn)在PC的四核CPU與IBM POWER6性能完全相當(dāng)，小型機(jī)在性能上的優(yōu)勢已經(jīng)完全失去。從現(xiàn)在來看，小型機(jī)最大的優(yōu)勢是穩(wěn)定性及可擴(kuò)展性，這些只是高端系統(tǒng)才會考慮，這方面同樣受到PC分布式架構(gòu)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)，因此也出現(xiàn)了現(xiàn)在大家看到的小型機(jī)的沒落，逐漸變成了IT領(lǐng)域的奢侈品，只有有錢國企還在為小型機(jī)買單。

3.拼音與五筆

1983年王永民先生發(fā)明了五筆漢字輸入法，被國內(nèi)外專家評價(jià)為“其意義不亞于活字印刷術(shù)”的“五筆字型”，讓國人看到了漢字輸入的希望，經(jīng)過多年的發(fā)展，90年代國內(nèi)90％以上的用戶漢字輸入都使用五筆輸入法，一時(shí)間也讓人形成不會五筆就不會計(jì)算機(jī)一樣的感覺，看到別人用拼音輸入法就知道這是一個(gè)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(yè)打字員可以每分鐘到150字以上，而那時(shí)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(dá)到30字左右，主要是因?yàn)槠匆糨斎敕ㄖ卮a率太高，選字消耗的時(shí)間太多。

2000年左右拼音輸入法出現(xiàn)了新的生機(jī)，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(jì)算機(jī)的人越來越多，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，五筆輸入法的學(xué)習(xí)成本太高，所以很多人依然選擇了拼音輸入法，這時(shí)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(lián)網(wǎng)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(jìn)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(dāng)然也出現(xiàn)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(zhì)的格新。

2000年期間應(yīng)該是五筆與拼音55開的局面，在這個(gè)特殊的時(shí)候也產(chǎn)生了智能混合輸入法，就是會根據(jù)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?yàn)檫@個(gè)特性也紅級一時(shí)，現(xiàn)在也還有不少人在使用。隨著互聯(lián)網(wǎng)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(jìn)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(jīng)與五筆輸入法不相上下，零學(xué)習(xí)成本讓新一代網(wǎng)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(yīng)用，拼音輸入法將會再有一次質(zhì)的飛越，但五筆輸入法依然只會被專業(yè)打字員相中。

4.串行與并行

并行與串行是一個(gè)永恒的話題，也許你會認(rèn)為并行一定比串行快，但是實(shí)現(xiàn)上是什么樣呢，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里你可以看大量并行與串行的架構(gòu)轉(zhuǎn)變。10年以前，硬盤接口是并行一統(tǒng)天下，并行接口速率從8MB/s一路高歌猛進(jìn)，但是到了

133MB/s后發(fā)現(xiàn)舉步維艱，由于并行接口的總線達(dá)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(shí)SATA（串行接口）硬盤開始登場，SATA1.0的速率就已經(jīng)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(jīng)輕松實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在PC的并行接口的硬盤也基本淘汰，服務(wù)器SCSI也大量轉(zhuǎn)向SAS硬盤。

5.CPU單核與多核

單核CPU經(jīng)歷了頻率快速發(fā)展，在1G的時(shí)候出現(xiàn)了一個(gè)坎，經(jīng)過架構(gòu)調(diào)整后繼續(xù)前進(jìn)，終于發(fā)現(xiàn)到了4G以后前途暗淡，通過增加頻率帶來了更多穩(wěn)定性與功耗問題。多核讓CPU重新找到了暫時(shí)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(shí)代。

6.簡單與復(fù)雜

SQL語言因?yàn)楹唵慰焖倨占埃琂avaEE里亂七八糟的框架讓初學(xué)者要崩潰，但是現(xiàn)在依然活力四射。Google的簡易讓Yahoo搜索應(yīng)用一路千丈，Oracle數(shù)據(jù)庫的復(fù)雜架構(gòu)讓其它數(shù)據(jù)庫只能奮力追趕。iPhone因?yàn)樗暮唵蚊雷専o數(shù)人瘋狂，一夜之間讓微軟和諾基亞從智能手機(jī)的領(lǐng)跑者變成追隨者，微軟一個(gè)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(jì)算機(jī)發(fā)展中可能出現(xiàn)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?yàn)樗耐ㄓ媚K化設(shè)計(jì)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(yōu)點(diǎn)，而且還會將它發(fā)揚(yáng)光大，不但在內(nèi)置板卡中實(shí)現(xiàn)模塊化，甚至可以提供多個(gè)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(xiàn)在筆記本中的PCMICA有點(diǎn)接近。2）無線化，追求自由一直是人類的夢想，計(jì)算機(jī)的無線化風(fēng)潮同樣也是人們夢寐以求的，和現(xiàn)在筆記本講的“無線你的無限”有所不同的是：未來的計(jì)算機(jī)將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備間的無線連接，這將意味著未來在家中使用臺式機(jī)比現(xiàn)在的筆記本還方便，因?yàn)轱@示器(當(dāng)然不會是CRT的)與主機(jī)之間也是通過無線來連接的，無線顯示器實(shí)現(xiàn)這種夢想的技術(shù)稱為UWB技術(shù)，它是一種與其它技術(shù)有很大不同的無線通信技術(shù)，它可以為無線局域網(wǎng)WLAN和個(gè)人局域網(wǎng)的接口卡和接入技術(shù)帶來低功耗、高帶寬并且相對簡單的無線通信技術(shù)，所以INTEL稱他為無線USB，希望能夠成為計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或是計(jì)算機(jī)與消費(fèi)電子產(chǎn)品(如數(shù)字相機(jī))間的高頻寬的無線連結(jié)。

3）專門化，其實(shí)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(shí)候采用高性能的計(jì)算機(jī)還有可能帶來麻煩，因?yàn)楦咝阅軇荼貛砀吣芎摹⒏甙l(fā)熱量等不良的負(fù)面效應(yīng)。將來的計(jì)算機(jī)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(shè)備(軟硬件一體化的計(jì)算機(jī))所代替，以提高工作效率。4）網(wǎng)絡(luò)化，計(jì)算機(jī)已經(jīng)越來越普及，各種家用電器也開始具備了智能化，這些現(xiàn)象將促進(jìn)家電與計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程，家庭網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)將逐漸取代目前單機(jī)操作的模式，計(jì)算機(jī)可以通過網(wǎng)絡(luò)控制著各種家電的運(yùn)行，并通過互聯(lián)網(wǎng)下載各種新的家電應(yīng)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(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程遙控家中的家電，在辦公室的時(shí)候就可以提前讓家中的電器做好飯，煮好菜，開空調(diào)等等。5）環(huán)保化，隨著計(jì)算機(jī)的性能的提高，能耗也將越來越大；而且計(jì)算機(jī)在家庭生活中的扮演的角色越來越重要，運(yùn)行的時(shí)間也將變長。為了不讓計(jì)算機(jī)成為家中用電量最大的電器，技術(shù)人員也先進(jìn)各種方法讓計(jì)算機(jī)的能耗降低，比如通過上面提到的專門化的計(jì)算機(jī)，讓計(jì)算機(jī)的效率大幅提高，從而可以讓低性能的硬件系統(tǒng)具備專業(yè)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(jì)算機(jī)需要和使用人進(jìn)行非常多的交流，才能更為使用人服務(wù)。這就要求計(jì)算機(jī)和人之間的交流要人性化，才能讓使用人真正樂意使用計(jì)算機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，未來的計(jì)算機(jī)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(jìn)行控制，因?yàn)橹悄芑奶岣撸鄶?shù)工作計(jì)算機(jī)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(xiàn)在家用電器或者手機(jī)一樣簡單，使用人無需再進(jìn)行專門的學(xué)習(xí)，就連老人都能運(yùn)用自如。

我相信，新型計(jì)算機(jī)與相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，是二十一世紀(jì)科技領(lǐng)域的重大創(chuàng)新，必將推進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)社會高速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人類發(fā)展史上的重大突破。科學(xué)在發(fā)展，人類在進(jìn)步，歷史上的新生事物都要經(jīng)過一個(gè)從無到有的艱難歷程，隨著一代又一代科學(xué)家們的不斷努力，未來的計(jì)算機(jī)一定會是更加方便人們的工作、學(xué)習(xí)、生活的好伴侶。

第四篇：計(jì)算機(jī)發(fā)展史

無處不在、無所不能的電腦，已歷經(jīng)了50多個(gè)春華秋實(shí)。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(fā)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(shù)電腦史上的英雄人物和跌宕起伏的發(fā)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(zhuǎn)時(shí)空，從電腦最初的源頭說起。

誰都知道，電腦的學(xué)名叫做電子計(jì)算機(jī)。以人類發(fā)明這種機(jī)器的初衷，它的始祖應(yīng)該是計(jì)算工具。英語里“Calculus”（計(jì)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(jié)石”的意思。遠(yuǎn)古的人們用石頭來計(jì)算捕獲的獵物，石頭就是他們的計(jì)算工具。著名科普作家阿西莫夫說，人類最早的計(jì)算工具是手指，英語單詞“Dight”既表示“手指”又表示“整數(shù)數(shù)字”；而中國古人常用“結(jié)繩”來幫助記事，“結(jié)繩”當(dāng)然也可以充當(dāng)計(jì)算工具。石頭、手指、繩子……，這些都是古人用過的“計(jì)算機(jī)”。

不知何時(shí)，許多國家的人都不約而同想到用“籌碼”來改進(jìn)工具，其中要數(shù)中國的算籌最有名氣。商周時(shí)代問世的算籌，實(shí)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(fù)擺弄這些小棍，通過移動來進(jìn)行計(jì)算，從此出現(xiàn)了“運(yùn)籌”這個(gè)詞，運(yùn)籌就是計(jì)算，后來才派生出“籌”的詞義。中國古代科學(xué)家祖沖之最先算出了圓周率小數(shù)點(diǎn)后的第6位，使用的工具正是算籌，這個(gè)結(jié)果即使用筆算也很不容易求得。

歐洲人發(fā)明的算籌與中國不盡相同，他們的算籌是根據(jù)“格子乘法”的原理制成。例如要計(jì)算1248×456，?可以先畫一個(gè)矩形，然后把它分成3×2個(gè)小格子，在小格子邊依次寫下乘數(shù)、被乘數(shù)的各位數(shù)字，再用對角線把小格子一分為二，分別記錄上述各位數(shù)字相應(yīng)乘積的十位數(shù)與個(gè)位數(shù)。?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(shù)學(xué)家納皮爾把格子乘法表中可能出現(xiàn)的結(jié)果，印刻在一些狹長條的算籌上，利用算籌的擺放來進(jìn)行乘、除或其他運(yùn)算。納皮爾算籌在很長一段時(shí)間里，是歐洲人主要的計(jì)算工具。算籌在使用中，一旦遇到復(fù)雜運(yùn)算常弄得繁雜混亂，讓人感到不便，于是中國人又發(fā)明了一種新式的“計(jì)算機(jī)”。

著名作家謝爾頓在他的小說《假如明天來臨》里講過一個(gè)故事：騙子杰夫向經(jīng)銷商兜售一種袖珍計(jì)算機(jī)，說它“價(jià)格低廉，絕無故障，節(jié)約能源，十年中無需任何保養(yǎng)”。當(dāng)商人打開包裝盒一看，這臺“計(jì)算機(jī)”原來是一把來自中國的算盤。世界文明的四大發(fā)源地──黃河流域、印度河流域、尼羅河流域和幼發(fā)拉底河流域──先后都出現(xiàn)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(jìn)位制記數(shù)，通過撥動算珠進(jìn)行運(yùn)算：上珠每珠當(dāng)五，下珠每珠當(dāng)一，每一檔可當(dāng)作一個(gè)數(shù)位。打算盤必須記住一套口訣，口訣相當(dāng)于算盤的“軟件”。算盤本身還可以存儲數(shù)字，使用起來的確很方便，它幫助中國古代數(shù)學(xué)家取得了不少重大的科技成果，在人類計(jì)算工具史上具有重要的地位。

15世紀(jì)以后，隨著天文、航海的發(fā)展，計(jì)算工作日趨繁重，迫切需要探求新的計(jì)算方法并改進(jìn)計(jì)算工具。1630年，英國數(shù)學(xué)家奧特雷德使用當(dāng)時(shí)流行的對數(shù)刻度尺做乘法運(yùn)算，突然萌生了一個(gè)念頭：若采用兩根相互滑動的對數(shù)刻度尺，不就省得用兩腳規(guī)度量長度嗎？他的這個(gè)設(shè)想導(dǎo)致了“機(jī)械化”計(jì)算尺的誕生。奧特雷德是理論數(shù)學(xué)家，對這個(gè)小小的計(jì)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(fā)明未被實(shí)際運(yùn)用。18世紀(jì)末，以發(fā)明蒸汽機(jī)聞名于世的瓦特，成功地制出了第一把名副其實(shí)的計(jì)算尺。瓦特原來就是一位儀表匠，他的蒸汽機(jī)工廠投產(chǎn)后，需要迅速計(jì)算蒸汽機(jī)的功率和氣缸體積。瓦特設(shè)計(jì)的計(jì)算尺，在尺座上多了一個(gè)滑標(biāo)，用來“存儲”計(jì)算的中間結(jié)果，這種滑標(biāo)很長時(shí)間一直被后人所沿用。

1850年以后，對數(shù)計(jì)算尺迅速發(fā)展，成了工程師們必不可少的隨身攜帶的“計(jì)算機(jī)”，直到20世紀(jì)五、六十年代，它仍然是代表工科大學(xué)生身份的一種標(biāo)志。

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

第一臺真正的計(jì)算機(jī)是著名科學(xué)家帕斯卡（B.Pascal）發(fā)明的機(jī)械計(jì)算機(jī)。

帕斯卡1623年出生在法國一位數(shù)學(xué)家家庭，他三歲喪母，由擔(dān)任著稅務(wù)官的父親拉扯他長大成人。從小，他就顯示出對科學(xué)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(fèi)力地計(jì)算稅率稅款，很想幫助做點(diǎn)事，可又怕父親不放心。于是，未來的科學(xué)家想到了為父親制做一臺可以計(jì)算稅款的機(jī)器。19歲那年，他發(fā)明了人類有史以來第一臺機(jī)械計(jì)算機(jī)。

帕斯卡的計(jì)算機(jī)是一種系列齒輪組成的裝置，外形像一個(gè)長方盒子，用兒童玩具那種鑰匙旋緊發(fā)條后才能轉(zhuǎn)動，只能夠做加法和減法。然而，即使只做加法，也有個(gè)“逢十進(jìn)一”的進(jìn)位問題。聰明的帕斯卡采用了一種小爪子式的棘輪裝置。當(dāng)定位齒輪朝9轉(zhuǎn)動時(shí)，棘爪便逐漸升高；?一旦齒輪轉(zhuǎn)到0，棘爪就“咔嚓”一聲跌落下來，推動十位數(shù)的齒輪前進(jìn)一檔。

帕斯卡發(fā)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(jì)算機(jī)，至少現(xiàn)在還有5臺保存著。?比如，在法國巴黎工藝學(xué)校、英國倫敦科學(xué)博物館都可以看到帕斯卡計(jì)算機(jī)原型。據(jù)說在中國的故宮博物院，也保存著兩臺銅制的復(fù)制品，是當(dāng)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(dāng)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(lǐng)域內(nèi)都有建樹。后人在介紹他時(shí)，說他是數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)家、流體動力學(xué)家和概率論的創(chuàng)始人。凡是學(xué)過物理的人都知道一個(gè)關(guān)于液體壓強(qiáng)性質(zhì)的“帕斯卡定律”，這個(gè)定律就是他的偉大發(fā)現(xiàn)并以他的名字命名的。他甚至還是文學(xué)家，其文筆優(yōu)美的散文在法國極負(fù)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(shí)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(jì)算機(jī)領(lǐng)域的后來者，都不會忘記帕斯卡在渾沌中點(diǎn)燃的亮光。1971年發(fā)明的一種程序設(shè)計(jì)語言──PASCAL語言，就是為了紀(jì)念這位先驅(qū)，使帕斯卡的英名長留在電腦時(shí)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(shí)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(gè)朦朧的設(shè)想已醞釀成熟。雖然在帕斯卡發(fā)明加法器的時(shí)候，他尚未出世，但這篇由帕斯卡親自撰寫的關(guān)于加法計(jì)算機(jī)的論文，卻使他似醍醐灌頂，勾起強(qiáng)烈的發(fā)明欲。他就是德國大數(shù)學(xué)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(jīng)坎坷。當(dāng)幸運(yùn)之神降臨之時(shí)，他獲得了一次出使法國的機(jī)會。帕斯卡的故鄉(xiāng)張開臂膀接納他，為他實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)器的夙愿創(chuàng)造了契機(jī)。在巴黎，他聘請到一些著名機(jī)械專家和能工巧匠協(xié)助工作，終于在1674年造出一臺更完美的機(jī)械計(jì)算機(jī)。

萊布尼茨發(fā)明的新型計(jì)算機(jī)約有1米長，?內(nèi)部安裝了一系列齒輪機(jī)構(gòu)，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(jì)算機(jī)增添了一種名叫“步進(jìn)輪”的裝置。步進(jìn)輪是一個(gè)有9個(gè)齒的長圓柱體，9個(gè)齒依次分布于圓柱表面；旁邊另有個(gè)小齒輪可以沿著軸向移動，以便逐次與步進(jìn)輪嚙合。每當(dāng)小齒輪轉(zhuǎn)動一圈，步進(jìn)輪可根據(jù)它與小齒輪嚙合的齒數(shù)，分別轉(zhuǎn)動1/

10、2/10圈……，直到9/10圈，這樣一來，它就能夠連續(xù)重復(fù)地做加法。

稍熟悉電腦程序設(shè)計(jì)的人都知道，連續(xù)重復(fù)計(jì)算加法就是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)做乘除運(yùn)算采用的辦法。萊布尼茨的計(jì)算機(jī)，加、減、乘、除四則運(yùn)算一應(yīng)俱全，也給其后風(fēng)靡一時(shí)的手搖計(jì)算機(jī)鋪平了道路。

不久，因獨(dú)立發(fā)明微積分而與牛頓齊名的萊布尼茨，又為計(jì)算機(jī)提出了“二進(jìn)制”數(shù)的設(shè)計(jì)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(xì)觀察八卦的每一卦象，發(fā)現(xiàn)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(guī)律的二進(jìn)制數(shù)字嗎？?若認(rèn)為陽（—）是“1”?，陰（--）是“0”，八卦恰好組成了二進(jìn)制000到111共8個(gè)基本序數(shù)。正是在中國人睿智的啟迪下，萊布尼茨最終悟出了二進(jìn)制數(shù)之真諦。雖然萊布尼茨設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)用的還是十進(jìn)制，但他率先系統(tǒng)提出了二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算法則，直到今天，二進(jìn)制數(shù)仍然左右著現(xiàn)代電腦的高速運(yùn)算。

帕斯卡的計(jì)算機(jī)經(jīng)由萊布尼茨的改進(jìn)之后，人們又給它裝上電動機(jī)以驅(qū)動機(jī)器工作，成為名符其實(shí)的“電動計(jì)算機(jī)”，并且一直使用到本世紀(jì)20年代才退出舞臺。盡管帕斯卡與萊布尼茨的發(fā)明還不是現(xiàn)代意義上的計(jì)算機(jī)，但它們畢竟昭示著人類計(jì)算機(jī)史里的第一抹曙光。

要讓機(jī)器聽人類的話，按人類的意愿去計(jì)算，就要實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器之間的對話，或者說，要把人類的思想傳送給機(jī)器，讓機(jī)器按人的意志自動執(zhí)行。

說來也怪，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器對話的始作俑者卻不是研制計(jì)算機(jī)的那些前輩，而是與計(jì)算機(jī)發(fā)明毫不相干的兩位法國紡織機(jī)械師。他們先后發(fā)明了一種指揮機(jī)器工作的“程序”，把思想直接“注入”到了提花編織機(jī)的針尖上。

顧名思義，提花編織機(jī)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(jī)器。

應(yīng)該是，提花編織機(jī)最早出現(xiàn)在中國。在我國出土的戰(zhàn)國時(shí)代墓葬物品中，就有許多用彩色絲線編織的漂亮花布。據(jù)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(jī)操作技術(shù)，?她的機(jī)器配置了120根經(jīng)線，平均60天即可織成一匹花布，每匹價(jià)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(jī)的示意圖。可以想象，當(dāng)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(shí)，中國的提花機(jī)也必定會沿著“絲綢之路”傳入歐洲。

不過，用當(dāng)時(shí)的編織機(jī)編織圖案相當(dāng)費(fèi)事。所有的綢布都是用經(jīng)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(xì)心地按照預(yù)先設(shè)計(jì)的圖案，在適當(dāng)位置“提”?起一部分經(jīng)線，?以便讓滑梭牽引著不同顏色的緯線通過。機(jī)器當(dāng)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(jīng)線，不厭其煩地重復(fù)這種操作。

1725年，法國紡織機(jī)械師布喬（B.?Bouchon）突發(fā)奇想，想出了一個(gè)“穿孔紙帶”的絕妙主意。布喬首先設(shè)法用一排編織針控制所有的經(jīng)線運(yùn)動，然后取來一卷紙帶，根據(jù)圖案打出一排排小孔，并把它壓在編織針上。啟動機(jī)器后，正對著小孔的編織針能穿過去鉤起經(jīng)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(yù)先設(shè)計(jì)的圖案去挑選經(jīng)線，布喬的“思想”于是“傳遞”給了編織機(jī)，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(jìn)是在80年后，另一位法國機(jī)械師杰卡德（J.Jacquard），大約在1805年完成了“自動提花編織機(jī)”的設(shè)計(jì)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(wèi)巴黎，市民們高唱著“馬賽曲”，紛紛走上街頭，革命風(fēng)暴如火如荼。雖然杰卡德在1790年就基本形成了他的提花機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)想，但為了參加革命，他無暇顧及發(fā)明創(chuàng)造，也扛起來福槍，投身到里昂保衛(wèi)戰(zhàn)的行列里。直到19世紀(jì)到來之后，杰卡德的機(jī)器才得以組裝完成。

杰卡德為他的提花機(jī)增加了一種裝置，能夠同時(shí)操縱1200個(gè)編織針，控制圖案的穿孔紙帶后來也換成了穿孔卡片。據(jù)說，杰卡德編織機(jī)面世后僅25年，考文垂附近的鄉(xiāng)村里就有了600臺，?在老式蒸氣機(jī)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(qiáng)烈反對這架自動化的新鮮玩意的到來，因?yàn)楹ε聶C(jī)器會搶去他們的飯碗，使他們失去工作，但因?yàn)樗鼉?yōu)越的性能，終于被人們普遍接受。1812年，僅在法國已經(jīng)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(yù)軍團(tuán)十字勛章和金質(zhì)獎?wù)隆?/p>

杰卡德提花編織機(jī)奏響了19世紀(jì)機(jī)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(jī)”，可見，杰卡德的名字已經(jīng)與提花機(jī)融為了一體。杰卡德提花機(jī)的原理，即使到了電腦時(shí)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(jī)，其基本結(jié)構(gòu)仍與杰卡德編織機(jī)大體相似。

此外，杰卡德編織機(jī)“千瘡百孔”的穿孔卡片，不僅讓機(jī)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(shù)據(jù)。或許，我們現(xiàn)在把“程序設(shè)計(jì)”俗稱為“編程序”，就引申自編織機(jī)的“編織花布”的詞義。

今天出版的許多計(jì)算機(jī)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(jiān)定的但絕非缺乏幽默的外貌，給人以一個(gè)極富深邃思想的學(xué)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(dāng)豐厚的遺產(chǎn)，但他把金錢都用于了科學(xué)研究。童年時(shí)代的巴貝奇顯示出極高的數(shù)學(xué)天賦，?考入劍橋大學(xué)后，他發(fā)現(xiàn)自己掌握的代數(shù)知識甚至超過了教師。畢業(yè)留校，24歲的年青人榮幸受聘擔(dān)任劍橋大學(xué)“路卡辛講座”的數(shù)學(xué)教授。這是一個(gè)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(xué)之余，巴貝奇完成了大量發(fā)明創(chuàng)造，如運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)理論率先提出“一便士郵資”制度，發(fā)明了供火車使用的速度計(jì)和排障器等等。假若巴貝奇繼續(xù)在數(shù)學(xué)理論和科技發(fā)明領(lǐng)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(xiǎn)路。

事情還得從法國講起。?18世紀(jì)末，?法蘭西發(fā)起了一項(xiàng)宏大的計(jì)算工程──人工編制《數(shù)學(xué)用表》，這在沒有先進(jìn)計(jì)算工具的當(dāng)時(shí)，是件極其艱巨的工作。法國數(shù)學(xué)界調(diào)集大批數(shù)學(xué)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(jì)算出的數(shù)學(xué)用表仍然存在大量錯(cuò)誤。據(jù)說有一天，巴貝奇與著名的天文學(xué)家赫舍爾湊在一起，對兩大部頭的天文數(shù)表評頭論足，翻一頁就是一個(gè)錯(cuò)，翻兩頁就有好幾處。面對錯(cuò)誤百出的數(shù)學(xué)表，巴貝奇目瞪口呆，他甚至喊出聲來：“天哪，這些計(jì)算錯(cuò)誤已經(jīng)充斥彌漫了整個(gè)宇宙！”

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

巴貝奇耗費(fèi)了整整十年光陰，于1822年完成了第一臺差分機(jī)，它可以處理3個(gè)不同的5位數(shù)，計(jì)算精度達(dá)到6位小數(shù)，當(dāng)即就演算出好幾種函數(shù)表。由于當(dāng)時(shí)工業(yè)技術(shù)水平極低，第一臺差分機(jī)從設(shè)計(jì)繪圖到機(jī)械零件加工，都是巴貝奇親自動手完成。當(dāng)他看著自己的機(jī)器制作出準(zhǔn)確無誤的《數(shù)學(xué)用表》，高興地對人講：“哪怕我的機(jī)器出了故障，比如齒輪被卡住不能動，那也毫無關(guān)系。你看，每個(gè)輪子上都有數(shù)字標(biāo)記，它不會欺騙任何人。”以后實(shí)際運(yùn)用證明，這種機(jī)器非常適合于編制航海和天文方面的數(shù)學(xué)用表。

成功的喜悅激勵著巴貝奇，他連夜奮筆上書皇家學(xué)會，要求政府資助他建造第二臺運(yùn)算精度為20位的大型差分機(jī)。英國政府看到巴貝奇的研究有利可圖，破天荒地與科學(xué)家簽訂了第一個(gè)合同，?財(cái)政部慷慨地為這臺大型差分機(jī)提供出1.7萬英鎊的資助。巴貝奇自己也貼進(jìn)去1.3萬英鎊巨款，?用以彌補(bǔ)研制經(jīng)費(fèi)的不足。在當(dāng)年，這筆款項(xiàng)的數(shù)額無異于天文數(shù)字──有資料介紹說，1831年約翰·布爾制造一臺蒸汽機(jī)車的費(fèi)用才784英磅。

然而，第二臺差分機(jī)在機(jī)械制造工廠里觸上了“暗礁”。

第二臺差分機(jī)大約有25000個(gè)零件，?主要零件的誤差不得超過每英寸千分之一，即使用現(xiàn)在的加工設(shè)備和技術(shù)，要想造出這種高精度的機(jī)械也絕非易事。巴貝奇把差分機(jī)交給了英國最著名的機(jī)械工程師約瑟夫·克萊門特所屬的工廠制造，但工程進(jìn)度十分緩慢。設(shè)計(jì)師心急火燎，從劍橋到工廠，從工廠到劍橋，一天幾個(gè)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(fù)一年，日復(fù)一日，直到又一個(gè)10年過去后，巴貝奇依然望著那些不能運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器發(fā)愁，全部零件亦只完成不足一半數(shù)量。參加試驗(yàn)的同事們再也堅(jiān)持不下去，紛紛離他而去。巴貝奇獨(dú)自苦苦支撐了第三個(gè)10年，終于感到無力回天。

那天清晨，巴貝奇走進(jìn)車間，偌大的作業(yè)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(jī)器旁，深深地嘆了口氣。在痛苦的煎熬中，他無計(jì)可施，只得把全部設(shè)計(jì)圖紙和已完成的部分零件送進(jìn)倫敦皇家學(xué)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(xué)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(jī)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(xué)院的權(quán)威人士，包括著名天文學(xué)家艾瑞等人，都公開宣稱他的差分機(jī)“毫無任何價(jià)值”……

就在痛苦艱難的時(shí)刻，孤獨(dú)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(shí)驗(yàn)室門口走進(jìn)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(shí)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(jī)原理。”看到巴貝奇迷惑的眼神，她又笑著補(bǔ)充說：“您說我像野人見到了望遠(yuǎn)鏡。”巴貝奇恍然大悟，想起已經(jīng)十分遙遠(yuǎn)的往事。面前這位女士和那個(gè)小女孩之間，依稀還有幾分相似。原來，?伯爵夫人本名叫阿達(dá)·奧古斯塔（AdaAugusta），是英國著名詩人拜倫的獨(dú)生女。她比巴貝奇的年齡小20多歲，1815年出生。阿達(dá)自小命運(yùn)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(dá)沒有繼承到父親詩一般的浪漫熱情，卻繼承了母親的數(shù)學(xué)才能和毅力。

還是在阿達(dá)的少女時(shí)代，母親的一位朋友領(lǐng)著她們?nèi)⒂^巴貝奇的差分機(jī)。其他女孩子圍著差分機(jī)嘰嘰喳喳亂發(fā)議論，摸不著頭腦。只有阿達(dá)看得非常仔細(xì)，她十分理解并且深知巴貝奇這項(xiàng)發(fā)明的重大意義。或許是這個(gè)小女孩特殊的氣質(zhì)，在巴貝奇的記憶里打下了較深的印記。他趕緊請阿達(dá)入座，并欣然同意與這位小有名氣的數(shù)學(xué)才女共同研制新的計(jì)算機(jī)器。

就這樣，在阿達(dá)27歲時(shí)，她成為巴貝奇科學(xué)研究上的合作伙伴，迷上這項(xiàng)常人不可理喻的“怪誕”研究。其時(shí)，她已經(jīng)成了家，丈夫是洛甫雷斯伯爵。按照英國的習(xí)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(dá)的友情援助更堅(jiān)定了他的決心。還在大型差分機(jī)進(jìn)軍受挫的1834年，巴貝奇就已經(jīng)提出了一項(xiàng)新的更大膽的設(shè)計(jì)。他最后沖刺的目標(biāo)，不是僅僅能夠制表的差分機(jī)，而是一種通用的數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)。巴貝奇把這種新的設(shè)計(jì)叫做“分析機(jī)”?，它能夠自動解算有100個(gè)變量的復(fù)雜算題，每個(gè)數(shù)可達(dá)25位，速度可達(dá)每秒鐘運(yùn)算一次。

今天我們再回首看看巴貝奇的設(shè)計(jì)，分析機(jī)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(jī)的文字主要由阿達(dá)替他完成。阿達(dá)在一篇文章里介紹說：“這臺機(jī)器不論在可能完成的計(jì)算范圍、簡便程度以及可靠性與精確度方面，或者是計(jì)算時(shí)完全不用人參與這方面，都超過了以前的機(jī)器。”巴貝奇把分析機(jī)設(shè)計(jì)得那樣精巧，?他打算用蒸汽機(jī)為動力，驅(qū)動大量的齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)。巴貝奇的分析機(jī)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(gè)齒輪可貯存10個(gè)數(shù)，齒輪組成的陣列總共能夠儲存1000個(gè)50位數(shù)。分析機(jī)的第二個(gè)部件是所謂“運(yùn)算室”，它被巴貝奇命名為“作坊”（Mill），其基本原理與帕斯卡的轉(zhuǎn)輪相似，用齒輪間的嚙合、旋轉(zhuǎn)、平移等方式進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算。為了加快運(yùn)算速度，他改進(jìn)了進(jìn)位裝置，使得50位數(shù)加50位數(shù)的運(yùn)算可完成于一次轉(zhuǎn)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(yùn)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(jī)器處理依條件轉(zhuǎn)移的動作，比如，第一步運(yùn)算結(jié)果若是“1”，就接著做乘法，若是“0”就進(jìn)行除法運(yùn)算。此外，巴貝奇也構(gòu)思了送入和取出數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)，以及在“倉庫”和“作坊”之間不斷往返運(yùn)輸數(shù)據(jù)的部件。

阿達(dá)“心有靈犀一點(diǎn)通”，她非常準(zhǔn)確地評價(jià)道：“分析機(jī)?編織?的代數(shù)模式同杰卡德織布機(jī)編織的花葉完全一樣”。于是，為分析機(jī)編制一批函數(shù)計(jì)算程序的重?fù)?dān)，落到了數(shù)學(xué)才女的肩頭。阿達(dá)開天辟地第一次為計(jì)算機(jī)編出了程序，其中包括計(jì)算三角函數(shù)的程序、級數(shù)相乘程序、伯努利函數(shù)程序等等。阿達(dá)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(rèn)她是世界上第一位軟件工程師。眾所周知，?美國國防部據(jù)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(jì)算機(jī)語言中，希望它能成為軍方數(shù)千種電腦的標(biāo)準(zhǔn)。1981年，這種語言被正式命名為ADA（阿達(dá)）語言，使阿達(dá)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(dá)當(dāng)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(jī)的圖紙變成現(xiàn)實(shí)，耗盡了自己全部財(cái)產(chǎn)，弄得一貧如洗。他只好暫時(shí)放下手頭的活，和阿達(dá)商量設(shè)法賺一些錢，如制作什么國際象棋玩具，什么賽馬游戲機(jī)等等。為籌措科研經(jīng)費(fèi)，他們不得不“下海”搞“創(chuàng)收”。最后，兩人陷入了惶惶不可終日的窘境。阿達(dá)忍痛兩次把丈夫家中祖?zhèn)鞯恼鋵毸瓦M(jìn)當(dāng)鋪，以維持日常開銷，而這些財(cái)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(dá)的健康狀況急劇惡化。1852年，懷著對分析機(jī)成功的美好夢想，軟件才女英年早逝，死時(shí)年僅36歲。阿達(dá)去世后，巴貝奇又默默地獨(dú)自堅(jiān)持了近20年。晚年的他已經(jīng)不能準(zhǔn)確地發(fā)音，甚至不能有條理地表達(dá)自己的意思，但是他仍然百折不撓地堅(jiān)持工作。1871年，為計(jì)算機(jī)事業(yè)貢獻(xiàn)畢生精力的先驅(qū)者巴貝奇，終于滿懷著對分析機(jī)無言的悲悵，孤獨(dú)地離開了人世。有人把他的大腦用鹽漬著保存起來，想經(jīng)過若干年后，有更先進(jìn)技術(shù)來研究他大腦保存的精神。

分析機(jī)終于沒能造出來，巴貝奇和阿達(dá)失敗了。巴貝奇和阿達(dá)的失敗是因?yàn)樗麄兛吹锰h(yuǎn)，分析機(jī)的設(shè)想超出了他們所處時(shí)代至少一個(gè)世紀(jì)！社會發(fā)展的需求和科學(xué)技術(shù)發(fā)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(dá)為電腦科學(xué)留下了一份極其珍貴的精神遺產(chǎn)，包括30種不同設(shè)計(jì)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(qiáng)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(jì)已經(jīng)來臨。計(jì)算機(jī)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(shí)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(xué)攻讀物理學(xué)博士學(xué)位。恰好在世紀(jì)之交來到人世的艾肯，屬于大器晚成的科學(xué)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(xué)期間，也是一邊工作，一邊刻苦學(xué)習(xí)，直到畢業(yè)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(wù)，重新走進(jìn)大學(xué)校門。由于博士論文的研究涉及到空間電荷的傳導(dǎo)理論，需要求解非常復(fù)雜的非線性微分方程，在進(jìn)行繁瑣的手工計(jì)算之余，艾肯很想發(fā)明一種機(jī)器代替人工求解的方法，幻想能有一臺計(jì)算機(jī)幫助他解決數(shù)學(xué)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(fā)現(xiàn)”的巴貝奇和阿達(dá)。巴貝奇和阿達(dá)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(xùn)，還仍然下決心去研制一臺把數(shù)學(xué)分析的全部工作都包括在內(nèi)的機(jī)器的話，我不怕把自己的名譽(yù)交給他去作出應(yīng)有的評價(jià)，因?yàn)橹挥兴磐耆私馕夜ぷ鞯男再|(zhì)及其成果的價(jià)值”。以艾肯所處時(shí)代的科技水平，也許已經(jīng)能夠完成巴貝奇未競的事業(yè)，造出通用計(jì)算機(jī)。為此，他寫了一篇《自動計(jì)算機(jī)的設(shè)想》的建議書，提出要用機(jī)電方式，而不是用純機(jī)械方法來構(gòu)造新的“分析機(jī)”。然而，正在求學(xué)的讀書人根本沒有可能籌措到那么大的一筆經(jīng)費(fèi)。

取得博士學(xué)位的艾肯進(jìn)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(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)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(dá)的復(fù)轍。

年輕的海軍中尉想到了制表機(jī)行業(yè)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(shí)正在一所由IBM出資創(chuàng)辦的“哥倫比亞大學(xué)統(tǒng)計(jì)局”里任職，非常樂意為學(xué)生寫了份推薦信。艾肯連續(xù)通宵達(dá)旦地準(zhǔn)備材料，擬好了一份詳細(xì)的可行性報(bào)告，直接跑去找沃森。他聽老師講，沃森的作風(fēng)從來就是獨(dú)斷專行，不設(shè)法說服此人，研制計(jì)算機(jī)的計(jì)劃一準(zhǔn)泡湯。

IBM的總部座落在一幢古色古香的建設(shè)物里。?沃森坐在寬大的寫字臺后，一言不發(fā)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(gè)單詞的格言──思考（THINK），這是沃森最為推崇的行動準(zhǔn)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(yè)家。

“至少需要多少錢？”沃森開口詢問。“恐怕要投入數(shù)以萬計(jì)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(bào)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(shí)喜上眉稍──沃森的大筆一揮，批給了計(jì)算機(jī)100萬美元！

有了IBM作堅(jiān)強(qiáng)后盾，?新的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)”。IBM又派來萊克、德菲和漢密爾頓等工程師組成攻關(guān)小組，財(cái)源充足，兵強(qiáng)馬壯。比起巴貝奇和阿達(dá)，艾肯的境況實(shí)在要幸運(yùn)得多。?IBM也因此從生產(chǎn)制表機(jī)、肉鋪磅秤、咖啡碾磨機(jī)等亂七八糟玩意的行業(yè)里，正式跨進(jìn)了計(jì)算機(jī)的“領(lǐng)地”。

艾肯設(shè)計(jì)的馬克1號已經(jīng)是一種電動的機(jī)器，?它借助電流進(jìn)行運(yùn)算，最關(guān)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(gè)繼電器，每一個(gè)都有由彈簧支撐著的小鐵棒，?通過電磁鐵的吸引上下運(yùn)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(guān)”能在大約1/100秒的時(shí)間內(nèi)接通或是斷開電流，當(dāng)然比巴貝奇的齒輪先進(jìn)得多。

為馬克1號編制計(jì)算程序的也是一位女?dāng)?shù)學(xué)家格雷斯·霍波（G.?Hopper）。這位聲名遐邇的數(shù)學(xué)博士，1944年參加到哈佛大學(xué)計(jì)算機(jī)研究工作，她說：“我成了世界上第一臺大型計(jì)算機(jī)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(yè)電子計(jì)算機(jī)UNIVAC寫過程序，又率先研制成功第一個(gè)編譯程序A-O和計(jì)算機(jī)商用語言COBOL，被公認(rèn)是計(jì)算機(jī)語言領(lǐng)域的帶頭人。有一天，她在調(diào)試程序時(shí)出現(xiàn)了故障，拆開繼電器后，發(fā)現(xiàn)有只飛蛾被夾扁在觸點(diǎn)中間，從而“卡”住了機(jī)器的運(yùn)行。于是，霍波恢諧地把程序故障統(tǒng)稱為“臭蟲”?（bug），而這一奇怪的“稱呼”，后來成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的專業(yè)行話，如DOS系統(tǒng)中的調(diào)試程序，程序名稱就叫DEBUG。

1944年2月，馬克1號計(jì)算機(jī)在哈佛大學(xué)正式運(yùn)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(dá)到31.5噸，是個(gè)像恐龍般巨大身材的龐然大物。據(jù)說，艾肯和他的同事們，?為它裝備了15萬個(gè)元件和長達(dá)800公里的電線。這臺機(jī)器能以令當(dāng)時(shí)人們吃驚的速度工作──每分鐘進(jìn)行200次以上的運(yùn)算。它可以作23位數(shù)加23位數(shù)的加法，一次僅需要0.3秒；而進(jìn)行同樣位數(shù)的乘法，則需要6秒多的時(shí)間。只是它運(yùn)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(lián)想到，馬克1號計(jì)算機(jī)也與杰卡德編織機(jī)有天然的聯(lián)系。馬克1號代表著自帕斯卡以來，?人類所制造的機(jī)械計(jì)算機(jī)或電動計(jì)算機(jī)之頂尖水平，當(dāng)時(shí)就被用來計(jì)算原子核裂變過程。它以后運(yùn)行了15年，編出的數(shù)學(xué)用表我們至今還在使用。1946年，艾肯和霍波聯(lián)袂發(fā)表文章說，這臺機(jī)器能自動實(shí)現(xiàn)人們預(yù)先選定的系列運(yùn)算，甚至可以求解微分方程。

馬克1號終于實(shí)現(xiàn)了巴貝奇的夙愿。?事隔多年后，已經(jīng)擔(dān)任大學(xué)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(yè)。但是，馬克1號是早期計(jì)算機(jī)的最后代表，?從它投入運(yùn)行的那一刻開始就已經(jīng)過時(shí)，因?yàn)榇藭r(shí)此刻，人類社會已經(jīng)跨進(jìn)了電子的時(shí)代。

第五篇：計(jì)算機(jī)發(fā)展史簡介

第一章 計(jì)算機(jī)發(fā)展史簡介

一．先驅(qū)者的貢獻(xiàn)

帕斯卡（Biaise Pascal，1623~1662）

? 法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家

?19 歲受機(jī)械時(shí)鐘的啟發(fā)發(fā)明第一個(gè)齒輪式機(jī)械計(jì)算器（1642 年），只能做加、減法 巴貝奇（C.Babbage，1791～1871）

? 英國數(shù)學(xué)家

? 公認(rèn)的計(jì)算機(jī)之父 ? 研制出差分機(jī)和分析機(jī) ?提出程序控制的思想

? 提出了完整的通用計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方案，已經(jīng)有許多的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的元素在里面，最終100 年后由艾肯實(shí)現(xiàn)

愛達(dá).拜倫(Ada Augusts Lovelace，1815～1852)? 英國數(shù)學(xué)家

? 為巴貝奇的分析機(jī)編制程序

? 雖然還沒出現(xiàn)?°循環(huán)?±，?°子程序?± 的概念，但其中已經(jīng)蘊(yùn)含了現(xiàn)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(shù)學(xué)教授

? 制造出第一臺機(jī)電式計(jì)算機(jī)MarkI，后又制造出MarkII ?MarkI 的一些參數(shù)：

?

以機(jī)電的方法代替機(jī)械的方法實(shí)現(xiàn)分析機(jī)，1944 年完成，在哈佛大學(xué)用了15 年 ? 15.5米,高2.4米,75萬個(gè)零部件 ?

乘法速度是3 秒

圖靈(Alan Turing，1912～1954)? 英國科學(xué)家

? 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)誕生過程中最重要的兩個(gè) 人物之一，另一個(gè)是馮.諾依曼 ? 他對現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的貢獻(xiàn)有兩個(gè)：

?

建立圖靈機(jī)理論模型

?

提出定義機(jī)器智能的圖靈測試

馮.諾依曼(Von.Neumann,1903～1957)? 美國數(shù)學(xué)教授 ? 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父 ? 兩個(gè)方面的重要貢獻(xiàn)

?

提出了存儲程序的思想

? 在EDVAC設(shè)計(jì)中提出的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)奠定了現(xiàn)代 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)框架,被稱為馮.諾依曼結(jié)構(gòu)

二．現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的誕生

? 第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)ENIAC的誕生

(Electronic Numerical Integrator And Computer)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī) ?1946 年美國制造

? 是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的里程碑，是第一臺采用電子技術(shù)的計(jì)算機(jī) ?ENIAC的性能

?

占地170平方米、重30 噸、耗電140 千瓦 ? 18000 個(gè)電子管、70000 個(gè)電阻、10000 個(gè)電容 ? 10 位數(shù)的乘法時(shí)間3 毫秒

?

與IBM 的超級計(jì)算機(jī)?°白色選擇?± 相比較

? 18000 個(gè)真空管---33 萬億個(gè)晶體管，18 億倍 ?

存儲容量800 字節(jié)---4 萬億字節(jié)，50 億倍 ?

計(jì)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(jìn)制數(shù)

?

存儲容量很小

?

程序不是存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)部

?

使用的是電子管，耗電量大，性能不太穩(wěn)定，馮.諾依曼與EDVAC ? 首次設(shè)計(jì)了存儲程序計(jì)算機(jī)EDVAC ?EDVAC（1952 正式投入使用）

?

人類第一臺具有內(nèi)部存儲程序功能 的計(jì)算機(jī) ?

采用二進(jìn)制，速度比ENIAC 快240 倍

? EDVAC奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，直到現(xiàn)在還是主流計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)

三．計(jì)算機(jī)發(fā)展史

? 計(jì)算機(jī)代的劃分（代表計(jì)算機(jī)縱向的發(fā)展）

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

? 第二代計(jì)算機(jī)(1959~1963)—— 晶體管

幾十萬~ 百萬（次/ 秒）

? 第三代計(jì)算機(jī)(1964~1975)—— 集成電路

百萬~ 幾百萬（次/ 秒）

? 第四代計(jì)算機(jī)(1975~ 至今)—— 超大規(guī)模集成電路（VLSI）

幾百萬~ 百萬億（次/ 秒）

?第五代計(jì)算機(jī)（人工智能計(jì)算機(jī)）

? 80年代初，日本曾提出尋找一種非馮.諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，希望計(jì)算機(jī)能理解人的自然語言，但最終失敗

?并行計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、光計(jì)算機(jī)、化學(xué)和生物計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)等等 ? 摩爾定律

?微芯片上集成的晶體管數(shù)目每12個(gè)月翻一番

?集成電路的集成度每18個(gè)月翻一番

? 如果價(jià)錢不變的話，電腦芯片的性能每隔18 個(gè)月至兩年就會翻一番

四．計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢

? 微型化

? 進(jìn)一步提高集成度，利用高性能的超大規(guī)模集成電路研制質(zhì)量更加可靠、性能更加優(yōu)良、價(jià)格更加低廉、整機(jī)更加小巧的微型計(jì)算機(jī) ? 巨型化

? 高速度、海量存儲、強(qiáng)功能 ? 網(wǎng)絡(luò)化

? 把各自獨(dú)立的計(jì)算機(jī)用通訊線路連結(jié)起來，形成各計(jì)算機(jī)用戶之間可以相互通訊并能使用公共資源的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ? 智能化

?讓計(jì)算機(jī)具有模擬人的感覺和思維過程的能力 ?

多媒體化

? 讓計(jì)算機(jī)除能處理數(shù)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(jié)

? 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生建立在圖靈機(jī)模型的基礎(chǔ)之上

? 艾肯和祖思的機(jī)電式計(jì)算機(jī)為后來的電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生積累了經(jīng)驗(yàn) ?ENIAC 采用了先進(jìn)的電子技術(shù)，是現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的里程碑

? 馮.諾依曼模型明確反映現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的存儲程序工作原理以及計(jì)算機(jī)的基本體系結(jié)構(gòu)