计算机发展史

计算机发展史姓名：班级：学号：摘要：从世界上第一台电子计算机的发明开始，在近一个世纪的时间里，计算机技术经历了天翻地覆的变化。本文以时间为顺序，详细叙述了计算机的发展历史。关键词：计算机；冯·诺依曼；集成电路一．引言计算机作为20世纪最先进的科学技术发明之一，对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，并以强大的生命力飞速发展。它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，已形成了规模巨大的计算机产业，带动了全球范围的技术进步，由此引发了深刻的社会变革，计算机已遍及一般学校、企事业单位，进入寻常百姓家，成为信息社会中必不可少的工具。二．计算机发展历史设计出可以自行计算的机器，自古以来就是人类的一个梦想。早在公元前5世纪，中国人已经开始用算筹作为计算工具。后来，人们发明了算盘，并在15世纪得到广泛采用。在西方，数学家们利用对数运算，发明计算尺。1673年，数学家莱布尼茨发明了乘法机，这是第一台可以运行完整的四则运算的计算机。19世纪初，法国的J.M雅卡尔发明了用穿孔卡片来控制的纺织机，是一种能依照一定的“程序”自动控制的计算机，这是“程序”第一次出现在计算机器中。这种思想给当时的科学家们带来了一个新的希望。1.第一代：电子管计算机（1946-1957）1.1背景1883年，托马斯·爱迪生正在为寻找电灯泡最佳灯丝材料，曾做过一个小小的实验。他在真空电灯泡内部碳丝附近安装了一小截铜丝，希望铜丝能阻止碳丝蒸发。但是他失败了，他无意中发现，没有连接在电路里的铜丝，却因接收到碳丝发射的热电子产生了微弱的电流。当时爱迪生正潜心研究城市电力系统，没重视这个现象。但他为这一发现申请了专利，并命名为“爱迪生效应”。1904年，世界上第一只电子二极管在英国物理学家弗莱明的手下诞生，这使爱迪生效应具有了实用价值。1906年，美国发明家德福雷斯特，在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，从而发明了第一只真空三极管。电子管的问世为计算机科学家们提供了一种新技术，便是用电设备取代机械设备进行自动的数学运算。1.2发展过程1946年2月14日，美国宾夕法尼亚大学正式对外公开了世界上第一台电子计算机ENIAC。它使用了17468个真空电子管，耗电174千瓦，占地170平方米，重达30吨，每秒钟可进行5000次加法运算。虽然它还比不上今天最普通的一台微型计算机，但在当时它已是运算速度的绝对冠军，并且其运算的精确度和准确度也是史无前例的。ENIAC奠定了电子计算机的发展基础，在计算机发展史上具有划时代的意义,它的问世标志着电子计算机时代的到来。ENIAC诞生后，数学家冯·诺依曼提出了重大的改进理论，主要有两点：其一是电子计算机应该以二进制为运算基础，其二是电子计算机应采用存储程序方式工作，并且进一步明确指出了整个计算机的结构应由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。冯·诺依曼的这些理论的提出，解决了计算机的运算自动化的问题和速度配合问题，对后来计算机的发展起到了决定性的作用。直至今天，绝大部分的计算机还是采用冯·诺依曼方式工作。电子管计算机的基本电子元件是电子管，内存储器采用水银延迟线，外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等。由于当时电子技术的限制，运算速度只是每秒几千次~几万次基本运算，内存容量仅几千个字。因此，第一代计算机体积大，耗电多，速度低，造价高，使用不便;主要局限于一些军事和科研部门进行科学计算。2.第二代：晶体管计算机（1957-1964）2.1背景虽然第一代计算机的问世具有划时代的意义，但其所使用的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，这些都使计算机的普及及应用受到了限制。在此背景下，一种更加可靠，性能更优的电子器件也成了此时计算机科学家们的研究重点。2.2发展过程1948年，贝尔实验室的WilliamB.Shockley、JohnBardeen和WalterH.Brattain发明了晶体管，10年后晶体管取代了计算机中的电子管，诞生了晶体管计算机，从而开辟了电子时代新纪元。晶体管计算机的基本电子元件是晶体管，内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器。与第一代电子管计算机相比，晶体管计算机体积小，耗电少，成本低，逻辑功能强，使用方便，可靠性高。软件上广泛采用高级语言，并出现了早期的操作系统。3.第三代：中小规模集成电路计算机（1964-1971）3.1背景晶体管计算机虽然相比较于电子管计算机，体积有了明显改善，但仍略显笨重。在此期间，半导体技术飞速发展，人们对于减小计算机的体积有了更多的期待。同时，晶体管计算机的功耗较大也是一个问题。3.2发展过程随着半导体工艺的发展，成功制造了集成电路。集成电路是在几平方毫米的基片，集中了几十个或上百个电子元件组成的逻辑电路。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。4.第四代：大规模和超大规模集成电路计算机（1971-）4.1背景到了第三代中小规模集成电路计算机的出现，计算机的运算速度已经达到了每秒数百万到几千万次，但随着科技的发展，人们对于计算机的要求也越来越高，计算机需要进入集成度更高的时代来满足人们对计算机不同的需求。4.2发展过程在科学家们的努力下，集成了上千甚至上万个电子元件的大规模集成电路和超大规模集成电路出现，电子计算机发展进入了第四代。第四代计算机的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基本运算。在软件方法上产生了结构化程序设计和面向对象程序设计的思想。另外，网络操作系统、数据库管理系统得到广泛应用。微处理器和微型计算机也在这一阶段诞生并获得飞速发展。三．结语从第一台计算机产生至今的半个多世纪里，计算机的应用得到不断拓展，计算机类型不断分化，这就决定计算机的发展也朝不同的方向延伸。当今计算机技术正朝着巨型化、微型化、网络化和智能化方向发展，在未来更有一些新技术会融入到计算机的发展里去。也得益于计算机的高速发展，近半个世纪里，人类无论是生活质量还是科技水平都有巨大的提升。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。可以预见到，在将来人们的生活与计算机技术的应用将更和谐的融入到一起。