计算机技术发展史 江苏大学工业中心制作 : 刘会霞等工业系统认识实习（第二部分）前言电子数字计算机 是20世纪人类最伟大 发明之一。短短的几 十年，这台机器以迅 猛磅礴之势，用非凡 的渗透力和亲和力， 彻底改变了我们这个 星球的模样，融进每 个人的工作、学习和 生活之中，已在世界 范围内形成了一种新 的文化，构造了一种 崭新的文明。计算机发展史 -发展篇自从1946年世界上第一台电子 数字计算机诞生以来，计算机经得 到了迅速发展和应用，著名的摩尔 定律很好地说明了着一点：平均每 18个月计算机的性能要提高一倍，而 价格要下降一半。大约在新石器时代早期，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。 “运筹策于帷幄之中，决胜于 千里之外。”,人类最早有实物作 证的计算工具诞生在中国。祖冲之 借助算筹， 成功地将圆周率值 计算到小数点后的第7位。珠算盘是中国古代在计算 工具领域的另一项发明，直到 今天，它仍然是许多人钟爱的 “计算机”。计算机的历史可以追溯到我 们祖先用石头或手指帮助计数的 远古时代。人类最早的 “计算机 ” 是手指， “Digit” 既表示“手 指”又表示“整数数字”。计算机发展史计算的手工时代17世纪初，英国数学家纳皮尔 提出了对数的概念，并制作了“ 纳皮尔算筹”，它只需要做简单 的加法就能计算出乘积，从而大 大简化了数值计算过程。英国牧师奥却德创造了原 始的对数计算尺，奥却德发明 的对数计算尺不仅能做加、减 、计算机发展史计算的机械时代乘、除、乘方、开方运算，甚至可以计算三 角函数、指数函数和对数函数，它一直使用 到袖珍电子计算器面世为止。17世纪最值得称颂的计算机 发明当然属于法国科学家布莱斯 帕斯卡，帕斯卡为了帮助父亲计 算税款制造了加法器，它第一次 确立了计算机器的概念。 德国伟大的数学家、因独立发明微积分而 与牛顿齐名莱布尼茨，受加法器的启发，在 1674年造出一台更完善的机械计算机“乘法 器”。莱布尼茨对计算机的贡献不仅在于乘法器， 公元1700年左右，莱布尼茨中国“易图”（八卦 ）里受到启发，最终悟出了二进制数之真谛。计算机发展史计算的机械时代无论是契克卡德、帕 斯卡，还是莱布尼茨，他 们发明的机器都缺乏程序 控制的功能。工业社会首 次大规模应用程序控制的 机器不是计算机，而是纺 织行业中的提花编织机， 然而，它对计算机程序设 计的思想产生过巨大的影 响力。18世纪末，法国数学界 调集大批数学家，组成了人 工手算的流水线，经过长期 艰苦奋斗，终于完成了17卷 数学用表的编制，但是 ，手工计算出的数据出现了 大量错误。这件事情强烈刺 激了巴贝奇制作了差分机 。计算机发展史计算的机械时代一位被同时称为“数字计算 机之父”的发明家是德国人，名 字叫楚 泽（K.Zuse），为了躲 避战火他发明的电磁式计算机 一直存放在地窖里。在计算机发展史 上占据重要地位的电 磁式计算机 Mark ，它是电脑“史前史” 里最后一台著名的计 算机。Mark在哈佛大学正式启动。它的外壳用钢和玻璃 制成，长约15米，高约2.4米，自重达31.5吨。它装 备了3000多个继电器，共有15万个元件和长达800公 里的电线，用穿孔纸带输入。这台机器每秒能进行3 次运算，23位数加23位数的加法，仅需要0.3秒；而 进行同样位数的乘法，则需要6秒多时间。计算机发展史电磁式计算机电子管诞生为通讯、广 播、电视等技术的发展铺平 了道路。可是，真空三极管 不仅具有放大功能，还可充 当开关器件，其速度要比继 电器快成千上万倍。计算机 的历史也由此跨进电子的纪 元。1946年，举世公认 的第一台电子数字计算 机ENIAC， 诞生在战火 纷飞的二次世界大战， 它的“出生地”是美国马 里兰州阿贝丁陆军试炮 场。二次世界大战关键 时期，战争需要像一只 有力的巨手，给电脑的 诞生铺平了道路。计算机发展史电子数字计算机的诞生1946年2月14日，世界上第一台电子计 算机研制成功。 这台机器的名字叫 “ENIAC”（埃尼阿克），即“电子数值 积分 和计算机” 的英文缩写。在ENIAC内部，总 共安装了17468只电子管，7200个二极管， 70000多电阻器，10000多 只电容器和6000 只继电器，电路的焊接点多达50万个；机器 被安装在一排2.75米高的金属柜里，占地面 积为170平方米左右，总重量达 到30吨。它 的耗电量超过174千瓦；电子管平均每隔7分 钟就 要被烧坏一只。ENIAC的运算速度达到每秒钟5000次加 法，可以在3/1000秒时间内做完两个10位数 乘法， 其运算速度超出Mark 至少1000倍 。一条炮弹的轨迹，20秒钟就能被它算完。 ENIAC标志着电子计算机的创世，人类社会 从此大步迈进了电脑时代的门槛。计算机发展史电子数字计算机的诞生1947年12月23日，美国科学 家巴丁博士、布菜顿博士和肖克 莱博士，在导体电路中进行用半 导体晶体把声音信号放大的实验 时，发明了科技史上具有划时代 意义的成果晶体管。晶体管促进并带来了“固态 革命”，进而推动了全球范围内 的半导体电子工业。作为主要部 件，它及时、普遍地首先在通讯 工具方面得到应用，并产生了巨 大的经济效益。由于晶体管彻底 改变了电子线路的结构，集成电 路以及大规模集成电路应运而生， 这样制造像高速电子计算机之类的高精密装 置就变成了现实。计算机发展史晶体管计算机1954年美国电报 电话公司（AT&T） 贝尔实验室研制成功 了第一台半导体计算 机（TRADIC ）。 计算机发展史晶体管计算机1960年IBM全面推 出晶体管化的7000系列 电脑。 以晶体管为主要 器件的IBM7090型电脑 ，换下了诞生不过一年 的IBM709电子管计算机 ，从1960年到1964年一 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 。计算机发展史集成电路计算机基尔比那年35岁，在不超过 4平方毫米的面积上，大约集成了 20余个元件。1959年2月6日， 基 尔比向美国专利局申报专利，这 种由半导体元件构成的微型固体 组合件，从此被命名为“集成电 路”（IC）。仙童半导体公司当即召集会议 商议对策。诺依斯提出：可以用平面处理 技术来实现集成电路的大批量生产，仙童 公司开始奋起疾追。1959年7月30日，他们 采用先进的平面处理技术研制出集成电路， 也申请到一项发明专利。1964年，仙童公司“八叛 逆”之一的摩尔（G. Moore） 博士，以三页纸的短小篇幅， 发表了一个奇特的理论。摩 尔天才地预言说道，集成电 路上能被集成的晶体管数目，将会以每18个月 翻一番的速度稳定增长，并在今后数十年内保 持着这种势头。摩尔的这个预言，因集成电路 芯片后来的发展曲线得以证实，并在较长时期 保持着有效性，被人誉为“摩尔定律”。计算机发展史集成电路计算机1964年4月7日， IBM公司宣布了一 项最新成就：IBM 公司投资50亿美圆 研制出的通用计算 机-IBM360系统。 IBM360系统是首次 使用集成电路作为元件构造的通用计算机。 系统用360为名， 表示 一圈360度，既代表着 360系统从工商业到科 学界的全方位应用， 也表示IBM的宗旨： 为用户全方位服务。集成电路的发明，为研制高速运行的超级电脑创造了条件。1960年，刚成立三年的控制数据公司（英文缩写CDC） ，接受美国原子能委员会的委托，涉足万难之险的巨型机领域。先后“克雷1号”（CRAY-1），“克雷2号”（Cray-2）和“克雷3号”（Gray-3）巨型机相继问世， 并行结构使运算速度分别达到每秒12亿次和每秒160亿次计算机发展史巨型机1971年，英特尔公司宣称 ，他们首创了一种“开启集成 电路新纪元”的半导体芯片， 根据该公第一块微处理器芯片 已属大规模集成电路范畴。 英特尔公司命名它为4004，第 一计算机发展史微处理器个4表示它可以一次处理4位数据， 第二个4 代表它是这类芯片的第4种型号。这种数字 代号沿用至今，就是现代所谓“386”、“486” 等计算机俗称的最早源头。 1972年4月， 霍夫小组研 制出另一型号的微处理器8008 。在做了少许改进后，1975年 又推出有史以来最成功的8位 微处理器8080。 8080集成了约 4800个晶体管，每秒执行29万 条指令。8080型微处理器正式 投放市场是在1974年，这种芯片及其仿制品后 来共卖掉数以百万计，引发了汹涌澎湃的微电 脑热潮。计算机发展史微处理器计算机发展史微处理器时间型号公司 1971 4004Intel19728008Intel1974Z-80Zilog19768086Intel197868000 Motorola198180286Intel198680386Intel198768030 Motorola198880486 Intel1993pentiumIntel1981年无疑是个分界 线。这一年，IBM公司推 出了它的个人电脑，人类 社会从此跨进个人电脑新 纪元 1981年8月12日，IBM 在纽约宣布IBM PC个人电 脑出世，个人电脑以前所 未有的广度和速度面向大 众普及。 IBM PC主机板上配置着64KB存储 器，另有5个插槽供增加内存或连接其他外 部设备。它还装备着显示 器、键盘和两个软磁盘驱 动器。它把过去一个大型 电脑机房的全套装置统统 搬到个人的书桌上。 计算机发展史个人计算机多媒体技术是电脑能够交互式处理 文字、声音、图像、动画、视频等多种 媒体信息。为了实现这些目标，多媒体 电脑配置的海量存储器激光光盘、 声音卡、3D图形卡等硬件设备，走过了 一段瓜熟蒂落的过程。计算机发展史多媒体计算机计算机发展史计算机网络和Internet计算机网络就 是通过电缆、电话 线、或无线通讯互 连的计算机的集合。 按计算机连网的区 域大小，可以把网 络分为局域网 （LAN，Local AreaNetwork）和广域网 （WAN，Wide Area Network）。如在一个房 间、一座大楼，或是 在一个小范围内的网 络就称为局域网，而 跨省市、跨国家的网 络则是广域网， Internet就是最大最典 型的广域网。计算机发展史-人物篇数字计算机首先来源于 理论突破，是逻辑代数为开 关电路设计奠定了的数学基 础。逻辑代数又称布尔代数 ，正是以它的创立者英 国数学家布尔（G.Boole）而 命名。1938年，美国数学家香 农（C. Shannon），第一次 在布尔代数和继电器开关电 路之间架起了桥梁。著名的 论文继电器和开关电路的 分析，被认为是通讯历史 上最杰出的理论之一。计算机发展史数字化生存的开拓者“电子计算机之父”的桂 冠，被戴在数学家 冯诺依曼 （J.Von Neumann）头上， 而 不是ENIAC的两位实际研究者， 这是因为冯诺依曼提出了现 代电脑的体系结构。1945年6月，冯 诺 依曼与戈德斯坦、勃克斯 等人，联名发表了一篇长 达101页纸的报告，即计 算机史上著名的“101页 报告”，直到今天，仍然 被认为是现代电脑科学发 展计算机发展史电子计算机之父里程碑式的文献。报告明确规定出计算机的五 大部件，并用二进制替代十进制运算使用“存 储程序”，以便电脑自动依次执行指令。人们 后来把这种“存储程序”体系结构的 机器统称 为“诺依曼机”。计算机发展史阿兰图林阿兰图林1912年6月23 日出生于英国伦敦一个书香 门第的家庭。8岁时，他开始 尝试写作了一部科学著作， 题名关于一种显微镜。 1931年，他考入剑桥皇家学 院。1936年， 图林发表了一篇划时代的论 文论可计算数及其在判定问题中的 应用 ，后被人改称理想计算机。论 文里论述了一种“图林机”，只要为它编好 程序， 它就可以承担其他机器能作的任何 工作。当世界上还