计算机的发展历史

早期的计算机

公元前 5 世纪,中国人发明了算盘,它被认为是最早的计算机,并被广泛应用于商业贸易中,一直使用至今。直到 17 世纪,计算设备才有了第二次重要的进步

中国的计算设备

  • 结绳

大约在石器时代早期,先民使用的”计算机“是结绳,即用绳子打结的多少来表示数的概念

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  • 算筹

它最早出现在何时,已经不可查考了,但是到春秋战国,算筹的使用已经非常普遍了。算筹在中国的起源很早,中国著名科学家 祖冲之(429-500)借助算筹为计算工具,计算出圆周率在 3.14159263.1415927 之间,成为了世界上最早把圆周率数值算到 7 位数字以上的科学家

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  • 算盘

珠算盘是我们的祖先创造发明的一种简便的计算工具,珠算盘起源于北宋时代

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外国的计算设备

  • 圆形计算尺

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  • 计算尺

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机械计算机的发展史

  • 1623 年,德国科学家 契克卡德(W.Schickard) 制造了人类有史以来的第一台计算机,这台计算机能够进行六位数的加减乘除运算

第一台计算机

  • 1642 年,法国科学家 帕斯卡(B.Pascal) 发明了著名的帕斯卡机械计算机,首次确立了计算机器的概念

帕斯卡机械计算机

  • 1674 年莱布尼兹 改进了帕斯卡的计算机,使之成为一种能够连续运算的机器,并且提出了 二进制 数的概念。(据说这个概念来源于中国的八卦)

莱布尼兹

  • 1820 年,第一台商用计算机是由法国阿尔萨斯地区的 托玛斯·杜·寇莫(Thomas de Colmar) 在 1820 年初研发的四则计算机。下面是与 帕斯卡计算器 的比较

四则计算机

  • 1822 年,英国科学家 巴贝奇(C.Babbage) 制造出了第一台差分机,它可以处理三个不同的 5 位数,计算精度达到 6 位小数

差分机

  • 1878 年,手摇计算机是 1878 年由一位在俄国工作的瑞典发明家奥涅尔制造的

手摇计算机

现代计算机的发展历程

第 1 代电子管计算机

1946 - 1957

  • 第一台电子计算机取名为 ENIAC1946 年 2 月 15 日 在美国宣告诞生。由美国宾夕法尼亚大学摩尔学院教授 莫奇利埃克特 共同研制的。运算速度达到 每秒 5000 次加法,一条炮弹的轨迹,20 秒内就能把它算完(ENIAC 总共安装了 17468 只电子管。它的耗电量超过 174千瓦;电子管平均 7 分钟就要被烧坏一次)

ENIAC

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  • 1947 年

    ,美国科学家发明了晶体管,晶体管与电子管的比较如下:

    • 体积比电子管小很多
    • 耗电大大降低
    • 稳定性有很大提高

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第 2 代晶体管计算机

1958 - 1964

1956 年,晶体管在计算机中使用,晶体管和磁芯存储器的使用促使了第 2 代计算机的产生。第 2 代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定

  • 晶体管计算机

美国 贝尔实验室1954 年 研制成功第一台使用晶体管的第二代计算机 TRADIC。装有 800 只晶体管,仅 100 瓦功率,占地也只有 3 立方英尺。相比采用定点运算的第一代计算机,第二代计算机普遍增加了浮点运算,计算能力实现了一次飞跃

  • 我国的晶体管计算机

1958 年 启动,1965 年 研制成功的我国第一台大型晶体管计算机(109 乙机)。对 109 乙机加以改进,两年后又推出 109 丙机,为用户运行了 15 年,有效算题时间 10 万小时以上,在我国两弹实验中发挥了重要作用,被用户誉为 功勋机

  • 集成电路

1959 年 美国人 基尔比向 发明了集成电路。在不超过 4 平方毫米的面积上,大约集成了 20 余个元件

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第 3 代集成电路计算机

人们将集成电路分为中、小规模,大规模和超大规模。第 3 代计算机的芯片属于中、小规模集成电路。IBM 于 1964 年 研制出计算机历史上最成功的机型之一 IBM S/360。IBM 由于 S/360 的成功,进一步巩固了自己在业界的地位,蓝色巨人 IBM 几乎成为计算机的代名词

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第 4 代大规模集成电路计算机

1971 - 至今

第 4 代计算机最显著的特点是大规模集成电路和超大规模集成电路的运用。大规模集成电路的采用,使得计算机向微型化发展,计算机不但可以放在办公桌上,而且可以放在手提包里,甚至衣服的口袋里,而其功能却大大增强,可靠性大大提高,而价格却大大下降,一般家庭就可以买得起

计算机主要电子器件

  • 第一代:真空电子管
  • 第二代:晶体管
  • 第三代:中、小规模集成电路
  • 第四代:大规模、超大规模集成电路
阶段 年份 元件 语言 应用范围
1946 - 1957 电子管 机器语言 汇编语言 科学计算
1958 - 1964 静态管 高级语言 科学计算、数据处理、工业控制
1965 - 1970 中小规模集成电路 高级语言 各个领域
1970 - 至今 大规模/超大规模集成电路 面向对象高级语言 网络时代
未来计算机 光子、量子 DNA 等 量子编程语言 复杂的大规模数据处理与计算

大家知道是什么因素推动我们的计算机不断的更新换代的呢?计算机的不断发展是一种必然的趋势,每一代的发展变化如下:

  • 体积和耗电量大大减少
  • 功能大大增强
  • 应用领域进一步拓宽

特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现,使得计算机迅速普及,进入了办公室和家庭,在办公自动化和多媒体应用等领域发挥了很大的作用。

计算机发展史上的重要人物

查尔斯·巴贝奇

查尔斯·巴贝奇

  • 生卒:1792 年 12 月 26 日 - 1871 年 10 月 18 日
  • 现代计算机之祖父,英国数学家、发明家兼机械工程师。由于提出了差分机与分析机的设计概念(并有部分实做机器),被视为计算机先驱(注:由于时代的原因,当时的科技水平无法满足巴贝奇的设计精度要求导致计算机的发明延迟了 100 年,其也被称之为失败的英雄)

艾伦·麦席森·图灵

  • 生卒:1912 年 6 月 23 日 - 1954 年 6 月 7 日
  • 计算机科学之父,图灵对于人工智能的发展有诸多贡献,提出了一种用于判定机器是否具有智能的试验方法,即图灵测试,至今,每年都有试验的比赛。此外,图灵提出的著名的图灵机模型为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。
    • 计算机的本质:输入、处理、输出

约翰·阿坦那索夫

  • 生卒:1903 年 10 月 4 日 - 1995 年 6 月 15 日
  • 电子计算机之父,首先采用电子管研制数字计算机,提出了计算机的三原则
    • 以二进制的逻辑基础来实现数字运算,以保证精度
    • 利用电子技术来实现控制,逻辑运算和算术运算,以保证计算速度
    • 采用把计算功能和二进制数更新存储的功能相分离的结构

约翰·冯·诺依曼

约翰·冯·诺依曼

  • 生卒:1903 年 12 月 28 日 - 1957 年 2 月 8 日
  • 现代计算机之父,开创了现代计算机理论,其体系结构沿用至今,而且他早在 40 年代就已预见到计算机建模和仿真技术对当代计算机将产生的意义深远的影响;他认为计算机具有两个基本能力
    • 能够存储程序
    • 能够自动执行程序

格蕾丝·赫柏

格蕾丝·赫柏

  • 生卒:1906 年 12 月 9 日 - 1992 年 1 月 1 日
  • 计算机软件之母,为数不多的女程序员之一,计算机语言领域的开拓者

罗伯特·梅特卡夫

罗伯特·梅特卡夫

  • 生日:1946 年
  • 计算机网络先驱,发明了以太网路,成立 3COM 且制定了 Metcalfe’s Law。美国布什总统颁给他全国科技奖章,以表扬他创新以太网路及将其标准化及商业通用化上的领导地位

蒂姆·伯纳斯·李

蒂姆·伯纳斯·李

  • 生日:1955 年 6 月 8 日
  • 万维网之父,互联网之父蒂姆·伯纳斯·李是万维网的发明人,也是万维网联盟(World Wide Web Consortium)的发起人。1990 年,他在日内瓦的欧洲粒子物理实验室里开发出了世界上第一个网页浏览器

史蒂夫·乔布斯

史蒂夫·乔布斯

  • 生卒:1955 年 02 月 24 日 - 2011 年 10 月 05 日
  • 苹果教父:活着就是为了改变世界,勇于变革,不断创新,引领全球资讯科技和电子产品的潮流,把电脑和电子产品变得简约化、平民化,让曾经是昂贵稀罕的电子产品变为现代人生活的一部分