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计算机机械时代 发表评论(0) 编辑词条

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机械时代编辑本段回目录

计算系统的思想并不是新的,远在现代电气科学和电子器件出现以前它就已经存在了。用机器计算的概念在公元前500年就有记载,那时的巴比伦人发明了算盘(abacus),这是第一个机械式计算器。算盘用串珠实现计算,古代的巴比伦神父用它管理他们的巨大粮仓。算盘直到今天还在使用,始终没有改进,到1642年,当时的数学家Blaise Pascal发明了由齿轮和转轮构成的计算器。每个齿轮有十个齿牙,当其中一个齿轮转动一圈时,第二个齿轮推进一个齿牙。这和汽车里程表的原理一样,是所有机械计算器的基础。顺便说一下,PASCAL程序设计语言就是为了纪念Blaise Pascal在数学和机械计算器方面的开拓性工作而命名的。

第一个实际用于自动计算信息的轮式机械计算器可追溯到19世纪初,这是在人类发明灯泡和深入了解电之前。在这个计算机的萌芽时代,人们梦想有会用程序计算数据的机器——而不仅仅用计算器计算几个数据。

1937年人们通过一些设计图和日记发现:机械式计算机器的一位早期的开拓者是Charles Babbage。在Lovelace伯爵夫人Augusta Ada Byron的帮助下,受大不列颠皇家天文协会委托,Babbage于1823年研制可编程序的计算机器,这个机器要为皇家海军绘制导航表。他接受了挑战,并开始建造他称为分析机(Analytical Engine)的机器。这个机器就是由蒸汽驱动的机械式计算机,它存储1000个20位长的十进制数字和一个可变的程序,程序能修改机器功能以便执行各种计算任务。这个机器通过穿孔卡片输入,酷似20世纪五六十年代计算机使用的穿孔卡片。他可能借鉴了法国人Joseph Jacquard提出的用穿孔卡片的思想,后者在1801年就在他发明的现今称为“Jacquard织布机”的编织机器中使用了穿孔卡片作为输入。Jacquard织布机用穿孔卡片为其生产的布匹选择复杂的编织图案,人们称其为穿孔卡片编程织布机。

努力多年以后,Babbage对他的梦想逐渐失去信心,因为他认识到那个时代的机械师不可能制造出完成工作所需要的机械零件。分析机需要50 000多个机械零件,无法以足够的精密度制造出来,因此无法使分析机可靠地工作。

机械计算机时代的拓荒者 编辑本段回目录

在西欧,由中世纪进入文艺复兴时期的社会大变革,大大促进了自然科学技术的发展,人们长期被神权压抑的创造力得到空前释放。其中制造一台能帮助人进行计算的机器,就是最耀眼的思想火花之一。从那时起,一个又一个科学家为把这一思想火花变成引导人类进入自由王国的火炬而不懈努力。但限于当时的科技总体水平,大都失败了,这就是拓荒者的共同命运:往往见不到丰硕的果实。后人在享用这甜美的时候,应该能从中品出一些汗水与泪水的滋味…… 

1614: 苏格兰人John Napier (1550-1617)发表了一篇论文,其中提到他发明了一种可以计算四则运算和方根运算的精巧装置。 

1623: Wilhelm Schickard (1592-1635)制作了一个能进行六位以内数加减法,并能通过铃声输出答案的'计算钟'。通过转动齿轮来进行操作。 

1625: William Oughtred (1575-1660) 发明计算尺 

1642: 法国数学家Pascal 在WILLIAM Oughtred计算尺的基础上将计算尺加以改进,能进行八位计算。并且还卖出了许多,成为一种时髦的商品。 

1668: 英国人Samuel Morl和 (1625-1695)制作了一个非十进制的加法装置,适宜计算钱币。 

1671: 德国数学家Gottfried Leibniz设计了一架可以进行乘法,最终答案可以最大达到16位。 

1775: 英国Charles制作成功了一台与 Leibniz's 的计算机类似的机器。但更先进一些。 

1776: 德国人Mathieus Hahn成功的制作了一台乘法器。 

1801: Joseph-Maire Jacuard 开发了一台能用穿孔卡片控制的自动织布机。 

1820: 法国人Charles Xavier Thomas de Colmar (1785-1870),制作成功第一台成品计算机,非常的可靠,可以放在桌面上,在后来的90多年间一直在市场上出售。 

1822: 英国人Charles Babbage (1792-1871)设计了差分机和分析机,其中设计的理论非常的超前,类似于百年后的电子计算机,特别是利用卡片输入程序和数据的设计被后人所采用。 

1832: Babbage 和Joseph Clement 制成了一个差分机的成品,开始可以进行6位数的运算。后来发展到20位、30位,尺寸将近一个房子那么大。结果以穿孔的形式输出。但限于当时的制造技术,他们的设计难以制成。 

1834: 斯德哥尔摩的George Scheutz用木头做了一台差分机。 

1834: Babbage 设想制造一台通用的分析机,在只读存储器(穿孔卡片)中存储程序和数据,Babbage在以后的时间继续他的研究工作,并于1840年将操作数提高到了40位,并基本实现了控制中心(CPU)和存储程序的设想,而且程序可以根据条件进行跳转,能在几秒内作出一般的加法,几分钟内作出乘除法。 

1842: Babbage的差分机项目因为研制费用昂贵,被政府取消。但他自己仍花费大量的时间和精力于他的分析机研究。 

1843: Scheutz 和他的儿子Edvard Scheutz 制造了一台差分机,瑞典政府同意继续支持他们的研究工作。 

1847: Babbage 花两年时间设计了一台较简易的、31位的差分机,但没有人感兴趣并支持他造出这台机器。但后来伦敦科学博物馆用现代技术复制出这台机器后发现,它确实能准确的工作。 

1848: 英国数学家George Boole创立二进制代数学。提前差不多一个世纪为现代二进制计算机铺平了道路。 

1853: 令Babbage感到高兴的是,Scheutzes制造成功了真正意义上的比例差分机,能进行15位数的运算。象Babbage所设想的那样输出结果。后来伦敦的Brian Donkin又造出了更可靠的第二台。 

1858: 第一台制表机被Albany的Dudley天文台买走。第二台被英国政府买走。但天文台并没有将其充分利用,后来被送进了博物馆。而第二台却被幸运的使用了很长时间。 

1871: Babbage 制造了分析机的部分部件和印表机。 

1878: 纽约的西班牙人Ramon Verea,制造成功桌面计算器。比前面提到的都要快。但他对将其推向市场不感兴趣,只是想表明,西班牙人可以比美国人做的更好。 

1879: 一个调查委员会开始研究分析机是否可行,最后他们的结论是:分析机根本不可能工作。此时Babbage 已经去世了。调查之后,人们将他的分析机彻底遗忘了。但Howard Aiken 例外。 

1885: 这时期更多的计算机涌现出来。如美国、俄国、瑞典等。他们开始用有槽的圆柱代替易出故障的齿轮。 

1886: 芝加哥的Dorr E. Felt (1862-1930), 制造了第一台用按键操作的计算器,而且速度非常快,按键抬起,结果也就出来了。 

1889: Felt推出桌面印表计算器。 

1890: 1890美国人口普查。1880年的普查人工用了7年的时间进行统计。这意味着1890年的统计将会超过10年。美国人口普查部门希望能得到一台机器帮助提高普查的效率。Herman Hollerith,建立制表机公司的那个人,后来他的公司发展成了IBM公司。借鉴了Babbage的发明,用穿孔卡片存储数据,并设计了机器。结果仅仅用了6个周就得出了准确的数据(62622250人)。Herman Hollerith大发其财。 

1892: 圣多美和普林西比的William S. Burroughs (1857-1898),制作成功了一台比Felt的功能更强的机器,真正开创了办公自动化工业。 

1896: Herman Hollerith创办了IBM公司的前身。1900~1910 

1906: Henry Babbage, Charles Babbage 的儿子,在R. W. Munro的支持下,完成了父亲设计的分析机,但也仅能证明它能工作,而没有将其作为产品推出。 

计算机发展的各个历史时期历程编辑本段回目录

  随着社会的发展,时代赋予了信息新的含义,信息的传递搭载在计算机这个载体上,并逐渐成为人们生产、生活中不可或缺的信息工具的一部分。

  计算机无疑是人类历史上最重大的发明之一,在对人类社会影响的深度和广度上,是迄今为止所有其它任何发明所不能企及的。

  电子计算机不断的升级换代,推动着人类工业自动化、办公自动化、家庭自动化等诸多领域的革命,也促使人类步入了一个信息生产、知识生产、智能生产的全新时代。

17世纪中期——20世纪40年代:前人的励精图治,迎来了电子计算机的曙光

  算盘是人类最早的手动计算工具,机械式计算机则是在此之后出现的一种用机械技术来实现数学运算的计算工具。

计算机发展的各个历史时期历程

算盘

  

    1642年,法国数学家、物理学家和思想家帕斯卡发明加法机,这是人类历史上第一台机械式计算机,其原理对后来的计算机械产生了持久的影响。

计算机发展的各个历史时期历程计算机发展的各个历史时期历程

 帕斯卡和他发明的加法机

    1822年,英国数学家巴贝奇发明了差分机。这是最早采用寄存器来存储数据的计算机,体现了早期程序设计思想的萌芽。

计算机发展的各个历史时期历程计算机发展的各个历史时期历程计算机发展的各个历史时期历程

巴贝奇和他发明的差分机

  

20世纪40年代——50年代间:第一台电子管计算机ENIAC诞生,开创了第一代计算机时代

  1946年2月15日,世界上第一台通用数字电子计算机ENIAC的问世,宣告了人类从此进入电子计算机时代。

  

计算机发展的各个历史时期历程

计算机发展的各个历史时期历程

ENIAC

  

埃克特(右)和莫克利(左)因共同研制成功ENIAC而名垂青史

   ENIAC:每秒执行5000次加法或400次乘法,是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍,这样的计算速度在当时已经是人类智慧的最高水平

    19441945年间,美籍匈牙利科学家冯·诺伊曼提出一个新机型EDVAC的设计方案,其中提到了两个设想:采用二进制和“存储程序”。这两个设想对于现代计算机至关重要,也使冯·诺伊曼成为“现代电子计算机之父”,冯?诺伊曼机体系延续至今。

计算机发展的各个历史时期历程计算机发展的各个历史时期历程
现代电子计算机之父冯?诺伊曼

20世纪50年代——60年代间:晶体管成就了第二代计算机时代

    1948年7月1日, 美国《纽约时报》公布了贝尔实验室发明晶体管的消息。由此,在电脑领域引来一场晶体管革命,采用晶体管代替电子管成为第二代计算机的标志。

计算机发展的各个历史时期历程

1947年,贝尔实验室的肖克莱、巴丁、布拉顿发明点触型晶体管

计算机发展的各个历史时期历程

肖克莱(左)、巴丁(中)、布拉顿(右)于1956年共同获得诺贝尔物理学奖

    从1960年到1964年,以晶体管为主要器件的电脑,一直统治着科学计算的领域,并作为第二代电子计算机的典型代表,被永远载入电脑的史册里。

计算机发展的各个历史时期历程
IBM 7090 晶体管电脑

    1965年研制成功的我国第一台大型晶体管计算机,也即109系列机器。109丙机运行了15年,有效算题时间10万小时以上,在我国两弹试验中发挥了重要作用,被用户誉为“功勋机”。

计算机发展的各个历史时期历程

109机

20世纪60年代——70年代:第三代计算机时代的来临,得益于集成电路的发明

    1958年,美国物理学家基尔比和诺伊斯同时发明集成电路。集成电路的问世催生了微电子产业,采用集成电路作为逻辑元件成为第三代计算机的最重要特征。

计算机发展的各个历史时期历程

基尔比(左)和诺伊斯(右)

     1964年,IBM研制出计算机历史上最成功的机型之一IBM S/360。作为第三代计算机的杰出代表,IBM S/360极强的通用性适用于各方面的用户。

计算机发展的各个历史时期历程

“蓝色巨人”

    1983年12月,“银河-I”巨型计算机研制成功,作为我国第一台巨型计算机,它的诞生,标志着中国成为继美、日等少数国家之后,能独立设计和制造巨型机的国家。

计算机发展的各个历史时期历程

“银河-Ⅰ”巨型计算机

参考文献编辑本段回目录

http://www.nobelkepu.org.cn/2008lt/sstx/197807.shtml

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