计算机的发展历程 计算机发展全历程

1.1、计算工具的发展

古老的计算工具

打结笔记——在一些古老的部落中，为了记录和传承部落的风俗、传统、传说和重要事件，用不同粗细的绳子组成不同距离的结，结有大有小。每一种结法、距离、绳子粗细都表达了不同的含义，由专门人员(通常是酋长、巫师)按照一定的规则记录下来，代代相传。

算盘——算盘是中国传统的计算工具。是中国人在长期使用计数芯片的基础上发明的，是中国古代一项伟大而重要的发明。人们常常把算盘的发明与中国古代四大发明相提并论，认为算盘也是中华民族对人类的一大贡献。

现代计算工具

计算尺——对数(1614)发明后，乘除可以变成加减。利用这个特性，可以制作对数计算尺。这是计算工具的又一伟大发明。最早的设计者是英国的e .冈特，但那时候只是一些刻有对数的音阶，远没有现代形态。经过多次改进，成为现代计算尺。

机械计算机——与计算尺同时，17世纪的另一项重要发明是机械计算机。最早的设计者是w·西卡德，他在给天文学家j·开普勒(1623，1624)的信中描述了他发明的四台计算机，但并没有成功制造出来。b·帕斯卡(1642)是第一台能计算加减法的计算机的发明者，到目前为止巴黎还保存着几台计算机。帕斯卡计算器可以把一长串数字相加。在他的计算器里，有一些互锁的齿轮。一档转十位，另一档也会转一位。人们可以像拨电话号码一样拨入号码，计算结果会出现在另一个窗口，但只能进行加减计算。帕斯卡的发明推广和介绍了计算器的基本原理，一直沿用到现在。

现代计算机

穿孔制表机——1880年，美国的h .霍尔瑞斯和J. S .比林斯发明了电子穿孔卡片计算机，将数据处理机械化，用于人口调查，取得了巨大的成功。他们成立了一家手表制造公司，后来发展成为一家制造电子计算机的垄断企业——国际商用机器公司。霍尔瑞斯首先将穿孔纸带改造成穿孔卡片，以满足人口数据收集的需要。因为每个人的调查数据都有几个不同的项目，比如性别，籍贯，年龄等等。霍尔瑞斯将每个人的所有调查项目依次排列在一张卡片上，然后根据调查结果在相应项目的位置打孔。比如穿孔卡片的“性别”栏下，有“男”和“女”两个选项；在“年龄”栏下，有“0岁”到“70岁以上”等一系列选项。统计人员可以根据每个调查对象的具体情况，在每列穿孔卡的相应位置打孔。每张卡片代表一个公民的个人档案。

1.2，世界第一台电脑

世界上第一台电子数字计算机于1946年2月15日在宾夕法尼亚大学正式投入运行。它的名字叫ENIAC，是电子数值积分仪和计算机的缩写。它是由美国奥博丁武器试验场为满足弹道计算的需要而开发的。它使用17468根真空电子管，消耗174千瓦，占地170平方米，重30吨，每秒可进行5000次添加，成本约为48.7万美元。

1.3、计算机开发过程

第一代:电子管数字机

硬件方面，逻辑元件采用true 空电子管，主存采用水银延迟线电子管数字计算机、阴极射线示波器管静电存储器、磁鼓、磁芯。外部存储器是磁带。软件使用机器语言和汇编语言。应用领域主要是军事和科学计算。其特点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢，价格贵，但是为以后的计算机发展打下了基础。

第二代:晶体管数字机

操作系统，高级语言，硬件端编译器。应用领域以科学计算和事务处理为主，开始进入工控领域。与第一代计算机相比，它具有体积更小、能耗更低、可靠性更高、计算速度更快、性能更高的特点。

第三代:集成电路数字机

硬件方面，逻辑元件采用中小规模集成电路，主存仍然采用磁芯。软件方面出现了分时操作系统和结构化、大规模编程方法。特点是速度更快、可靠性更高、价格更低、产品通用化、系列化、标准化。应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域。

第四代:大规模集成电路机器

在硬件方面，采用大规模和超大规模集成电路作为逻辑元件。软件中出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言。特点是世界上第一台微处理器于1971年在美国硅谷诞生，开创了微型计算机的新时代。应用领域逐渐从科学计算、事务管理、过程控制走向家庭。

1.4、计算机之父

约翰·冯·诺依曼是著名的匈牙利裔美国数学家。1903年12月28日出生于匈牙利布达佩斯的一个犹太家庭。

冯·诺依曼的父亲马克斯年轻迷人。凭借勤奋、机智和良好的管理，他年轻时是布达佩斯的银行家之一。冯·诺依曼的母亲是一个善良的女人，贤惠，温顺，受过良好的教育。

冯·诺依曼从小就表现出数学天才，关于他的童年有很多传说。大多数传说告诉我们，冯·诺依曼从小就有惊人的吸收知识和解决问题的速度。六岁就能心算八位数乘除，八岁就掌握微积分，十二岁就明白了Borel的代表作《函数论》的精髓。

自20世纪初以来，物理学和电子学的科学家一直在争论应该采用什么样的结构来制造可以进行数值计算的机器。人们被十进制所困扰，这是一种习惯性的计数方法。所以当时要求发展模拟计算机的呼声越来越高。20世纪30年代中期，美国科学家冯·诺依曼(von Neumann)大胆提出，应摒弃十进制，以二进制作为数字计算机的基础。同时他还说，计算程序是事先准备好的，然后电脑按照人们事先做好的计算顺序进行数值计算。

人们称这个理论为冯·诺依曼架构。从ENIVAC到最先进的计算机，采用冯诺依曼架构。所以冯·诺依曼是数字计算机之父。

冯·诺依曼体系结构的特点:

(1)计算机处理的数据和指令都用二进制数表示

(2)按顺序执行程序

当计算机运行时，要执行的程序和要处理的数据首先存储在主存储器中。当计算机执行程序时，它会自动地、顺序地从主存储器中取出指令，并逐一执行。这个概念叫做顺序执行程序。

(3)计算机硬件由算术单元、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。