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计算机的发展史

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计算机的发展史

第一台

众所周知的第一台计算机是美国军方定制,专门为了计算弹道和射击特性表面而研制的,承担开发任务的“莫尔小组”由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成。1946年这台计算机主要元器件采用的是电子管。该机使用了1500

ENIAC

个继电器,18800个电子管,占地170m2,重量重达30多吨,耗电150KW,造价48万美元。开机时让周围居民暂时停电。这台计算机每秒能完成5000次加法运算,400次乘法运算,比当时最快的计算工具快300倍,是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。

用今天的标准看,它是那样的“笨拙”和“低级”,其功能远不如一只掌上可编程计算器,但它使科学家们从复杂的计算中解脱出来,它的诞生标志着人类进入了一个崭新的信息革命时代。

然而,英国在二战期间研制的用于破解密电的电子计算机巨人(Colossus)却要比ENIAC早两年(1943年12 ),巨人计算机是第一部全然电子化的电脑器件,使用了数量庞大的真空管,以纸带作为输入器件,能够执行各种布林逻辑的运算,但仍未具备图灵完全的标准。巨人计算机建造到第9部“马克二号”4,但是其实体器件、设计图样和操作方

法,直到1970年代都还是一个谜。后来温斯顿·丘吉尔亲自下达一项销毁命令,将巨人计算机全都拆解成巴掌大小的废铁,巨人计算机才因此在许多计算机历史里都未留下一纸纪录。英国布莱切利园目前展有巨人计算机的重建机种。

第一代

电子管计算机(1946-1957)这一阶段计算机的主要特征是采用电子管元件作基本器件,用光屏管或汞延时

电子管计算机

电路作存储器,输入与输出主要采用穿孔卡片或纸带,体积大、耗电量大、速度慢、存储容量小、可靠性差、维护困难且价格昂贵。在软件上,通常使用机器语言或者汇编语言,来编写应用程序。因此这一时代的计算机主要用于科学计算。[1]

这时的计算机的基本线路是采用电子管结构,程序从人工手编的机器指令程序,过渡到符号语言,第一代电子计算机是计算工具革命性发展的开始,它所采用的二进位制与程序存贮等基本技术思想,奠定了现代电子计算机技术基础。以冯·诺依曼为代表。

第二代

晶体管计算机(1957-1964)20世纪50年代中期,晶体管的出现使计算机生产技术得到了根本性的发展,由晶体管代替电子管作为计算机的基础器件,用磁芯或磁鼓作存储器,在整体性能上,比第一代计算机有了很大的提高。同时程序语言也相应的出现了,如Fortran,Cobol,Algo160等计算机高级语言。晶体管计算机被用于科学计算的同时,也开始在数据处理、过程控制方面得到应用。[2]

在20世纪50年代之前第一代,计算机都采用电子管作元件。电子管元件在运行时产生的热量太多,可靠性较差,运算速度不快,价格昂贵,体积庞大,这些都使计算机发展受到限制。于是,晶体管开始被用来作计算机的元件。晶体管不仅能实现电子管的功能,又具有尺寸小、重量轻、寿命长、效率高、发热少、功耗低等优点。使用晶体管后,电子线路的结构大大改观,制造高速电子计算机就更容易实现了。

晶体管计算机

第三代

中小规模集成电路计算机(1964-1971)20世纪60年代中期,随着半导体工艺的发展,成功制造了集成电路。中小规模集成电路成为计算机的主要部件,主存储器也渐渐过渡到半导体存储器,使计算机的体积更小,大大降低了计算机计算时的功耗,由于减少了焊点和

接插件,进一步提高了计算机的可靠性。在软件方面,有了标准化的程序设计语言和人机会话式的Basic语言,其应用领域也进一步扩大。[3]

第四代

大规模和超大规模集成电路计算机(1971-2016)随着大规模集成电路的成功制作并用于计算机硬件生产过程,计算机的体积进一步缩小,性能进一步提高。集成更高的大容量半导体存储器作为内存储器,发展了并行技术和多机系统,出现了精简指令集计算机(RISC),软件系统工程化、理论化,程序设计自动化。微型计算机在社会上的应用范围进一步扩大,几乎所有领域都能看到计算机的“身影”。[4]

第五代

第五代计算机指具有人工智能的新一代计算机,它具有推理、联想、判断、决策、学习等功能。计算机的发展将在什么时候进入第五代?什么是第五代计算机?对于这样的问题,已经有一个明确统一的说法了。

IBM发表声明称,该公司已经研制出一款能够模拟人脑神经元、突触功能以及其他脑功能的微芯片,从而完成计算功能,这是模拟人脑芯片领域所取得的又一大进展。IBM表示,这款微芯片擅长完成模式识别和物体分类等繁琐任务,而且功耗还远低于传统硬件。

值得注意的是,它并非想要用新的芯片取代原有的计算机芯片。IBM在其网站上介绍,传统的计算机关注语言和分析思考,而神经突触核心能够解决感知和形状识别的问题,它们分别像人类的左脑和右脑一样;而IBM接下来想要做的,就是让“左脑”和“右脑”

连接起来合作,形成一种新的“整体计算智能”。从这个说法上来看,传统的芯片擅长大量

的符号运算和数字处理,而神经突触核心的优势在于多感官和实时传感器数据处理。比如,Modha曾经表示,团队正在开发一种头戴设备,能够帮助盲人感知外部环境;而这一次IBM称,经过实验测试,这种芯片可以在录像片段中检测人、汽车、卡车和公共汽车,并识别出了它们。这其实就是依靠神经突触核心来完成的。

但有一点可以肯定,在现在的智能社会中,计算机、网络、通信技术会三位一体化。新世纪的计算机将把人从重复、枯燥的信息处理中解脱出来,从而改变我们的工作、生活和学习方式,给人类和社会拓展了更大的生存和发展空间。当历史的车轮不断前行时,我们会面对各种各样的未来计算机。

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