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计算机的历史与未来

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计算机的历史计算机是新技术革命的一支主力,也是推动社会向现代化迈进的活跃因素。

计算机科学与技术是第二次世界大战以来发展最快、影响最为深远的新兴学科之一。计算机产业已在世界范围内发展成为一种极富生命力的战略产业。现代计算机是一种按程序自动进行信息处理的通用工具,它的处理对象是信息,处理结果也是信息。利用计算机解决科学计算、工程设计、经营管理、过程控制或人工智能等各种问题的方法,都是按照一定的算法进行的。这种算法是定义精确的一系列规则,它指出怎样以给定的输入信息经过有限的步骤产生所需要的输出信息。信息处理的一般过程,是计算机使用者针对待解抉的问题,事先编制程序并存入计算机内,然后利用存储程序指挥、控制计算机自动进行各种基本操作,直至获得预期的处理结果。计算机自动工作的基础在于这种存储程序方式,其通用性的基础则在于利用计算机进行信息处理的共性方法。计算机的历史现代计算机的诞生和发展现代计算机问世之前,计算机的发展经历了机械式计算机、机电式计算机和萌芽期的电子计算机三个阶段。早在17世纪,欧洲一批数学家就已开始设计和制造以数字形式进行基本运算的数字计算机。1642年,法国数学家帕斯卡采用与钟表类似的齿轮传动装置,制成了最早的十进制加法器。1678年,德国数学家莱布尼兹制成的计算机,进一步解决了十进制数的乘、除运算。英国数学家巴贝奇在1822年制作差分机模型时提出一个设想,每次完成一次算术运算将发展为自动完成某个特定的完整运算过程。1884年,巴贝奇设计了一种程序控制的通用分析机。这台分析机虽然已经描绘出有关程序控制方式计算机的雏型,但限于当时的技术条件而未能实现。巴贝奇的设想提出以后的一百多年期间,电磁学、电工学、电子学不断取得重大进展,在元件、器件方面接连发明了真空二极管和真空三极管;在系统技术方面,相继发明了无线电报、电视和雷达……。所有这些成就为现代计算机的发展准备了技术和物质条件。与此同时,数学、物理也相应地蓬勃发展。到了20世纪30年代,物理学的各个领域经历着定量化的阶段,描述各种物理过程的数学方程,其中有的用经典的分析方法已根难解决。于是,数值分析受到了重视,研究出各种数值积分,数值微分,以及微分方程数值解法,把计算过程归结为巨量的基本运算,从而奠定了现代计算机的数值算法基础。社会上对先进计算工具多方面迫切的需要,是促使现代计算机诞生的根本动力。20世纪以后,各个科学领域和技术部门的计算困难堆积如山,已经阻碍了学科的继续发展。特别是第二次世界大战爆发前后,军事科学技术对高速计算工具的需要尤为迫切。在此期间,德国、美国、英国部在进行计算机的开拓工作,几乎同时开始了机电式计算机和电子计算机的研究。德国的朱赛最先采用电气元件制造计算机。他在1941年制成的全自动继电器计算机Z-3,已具备浮点记数、二进制运算、数字存储地址的指令形式等现代计算机的特征。在美国,1940~1947年期间也相继制成了继电器计算机MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。不过,继电器的开关速度大约为百分之一秒,使计算机的运算速度受到很大限制。电子计算机的开拓过程,经历了从制作部件到整机从专用机到通用机、从“外加式程序”到“存储程序”的演变。1938年,美籍保加利亚学者阿塔纳索夫首先制成了电子计算机的运算部件。1943年,英国外交部通信处制成了“巨人”电子计算机。这是一种专用的密码分析机,在第二次世界大战中得到了应用。1946年2月美国宾夕法尼亚大学莫尔学院制成的大型电子数字积分计算机(ENIAC),最初也专门用于火炮弹道计算,后经多次改进而成为能进行各种科学计算的通用计算机。这台完全采用电子线路执行算术运算、逻辑运算和信息存储的计算机,运算速度比继电器计算机快1000倍。这就是人们常常提到的世界上第一台电子计算机。但是,这种计算机的程序仍然是外加式的,存储容量也太小,尚未完全具备现代计算机的主要特征。新的重大突破是由数学家冯·诺伊曼领导的设计小组完成的。1945年3月他们发表了一个全新的存储程序式通用电子计算机方案—电子离散变量自动计算机(EDVAC)。随后于1946年6月,冯·诺伊曼等人提出了更为完善的设计报告《电子计算机装置逻辑结构初探》。同年7~8月间,他们又在莫尔学院为美国和英国二十多个机构的专家讲授了专门课程《电子计算机设计的理论和技术》,推动了存储程序式计算机的设计与制造。1949年,英国剑桥大学数学实验室率先制成电子离散时序自动计算机(EDSAC);美国则于1950年制成了东部标准自动计算机(SFAC)等。至此,电子计算机发展的萌芽时期遂告结束,开始了现代计算机的发展时期。在创制数字计算机的同时,还研制了另一类重要的计算工具——模拟计算机。物理学家在总结自然规律时,常用数学方程描述某一过程;相反,解数学方程的过程,也有可能采用物理过程模拟方法,对数发明以后,1620年制成的计算尺,己把乘法、除法化为加法、减法进行计算。麦克斯韦巧妙地把积分(面积)的计算转变为长度的测量,于1855年制成了积分仪。19世纪数学物理的另一项重大成就——傅里叶分析,对模拟机的发展起到了直接的推动作用。19世纪后期和20世纪前期,相继制成了多种计算傅里叶系数的分析机和解微分方程的微分分析机等。但是当试图推广微分分析机解偏微分方程和用模拟机解决一般科学计算问题时,人们逐渐认识到模拟机在通用性和精确度等方面的局限性,并将主要精力转向了数字计算机。电子数字计算机问世以后,模拟计算机仍然继续有所发展,并且与数字计算机相结合而产生了混合式计算机。模拟机和混合机已发展成为现代计算机的特殊品种,即用在特定领域的高效信息处理工具或仿真工具。20世纪中期以来,计算机一直处于高速度发展时期,计算机由仅包含硬件发展到包含硬件、软件和固件三类子系统的计算机系统。计算机系统的性能—价格比,平均每10年提高两个数量级。计算机种类也一再分化,发展成微型计算机、小型计算机、通用计算机(包括巨型、大型和中型计算机),以及各种专用机(如各种控制计算机、模拟—数字混合计算机)等。计算机器件从电子管到晶体管,再从分立元件到集成电路以至微处理器,促使计算机的发展出现了三次飞跃。在电子管计算机时期(1946~1959),计算机主要用于科学计算。主存储器是决定计算机技术面貌的主要因素。当时,主存储器有水银延迟线存储器、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓和磁心存储器等类型,通常按此对计算机进行分类。到了晶体管计算机时期(1959~1964),主存储器均采用磁心存储器,磁鼓和磁盘开始用作主要的辅助存储器。不仅科学计算用计算机继续发展,而且中、小型计算机,特别是廉价的小型数据处理用计算机开始大量生产。1964年,在集成电路计算机发展的同时,计算机也进入了产品系列化的发展时期。半导体存储器逐步取代了磁心存储器的主存储器地位,磁盘成了不可缺少的辅助存储器,并且开始普遍采用虚拟存储技术。随着各种半导体只读存储器和可改写的只读存储器的迅速发展,以及微程序技术的发展和应用,计算机系统中开始出现固件子系统。20世纪70年代以后,计算机用集成电路的集成度迅速从中小规模发展到大规模、超大规模的水平,微处理器和微型计算机应运而生,各类计算机的性能迅速提高。随着字长4位、8位、16位、32位和64位的微型计算机相继问世和广泛应用,对小型计算机、通用计算机和专用计算机的需求量也相应增长了。微型计算机在社会上大量应用后,一座办公楼、一所学校、一个仓库常常拥有数十台以至数百台计算机。实现它们互连的局部网随即兴起,进一步推动了计算机应用系统从集中式系统向分布式系统的发展。在电子管计算机时期,一些计算机配置了汇编语言和子程序库,科学计算用的高级语言FORTRAN初露头角。在晶体管计算机阶段,事务处理的COBOL语言、科学计算机用的ALGOL语言,和符号处理用的LISP等高级语言开始进入实用阶段。操作系统初步成型,使计算机的使用方式由手工操作改变为自动作业管理。进入集成电路计算机发展时期以后,在计算机中形成了相当规模的软件子系统,高级语言种类进一步增加,操作系统日趋完善,具备批量处理、分时处理、实时处理等多种功能。数据库管理系统、通信处理程序、网络软件等也不断增添到软件子系统中。软件子系统的功能不断增强,明显地改变了计算机的使用属性,使用效率显著提高。在现代计算机中,外围设备的价值一般已超过计算机硬件子系统的一半以上,其技术水平在很大程度上决定着计算机的技术面貌。外围设备技术的综合性很强,既依赖于电子学、机械学、光学、磁学等多门学科知识的综合,又取决于精密机械工艺、电气和电子加工工艺以及计量的技术和工艺水平等。外围设备包括辅助存储器和输入输出设备两大类。辅助存储器包括磁盘、磁鼓、磁带、激光存储器、海量存储器和缩微存储器等;输入输出设备又分为输入、输出、转换、、模式信息处理设备和终端设备。在这些品种繁多的设备中,对计算机技术面貌影响最大的是磁盘、终端设备、模式信息处理设备和转换设备等。新一代计算机是把信息采集存储处理、通信和人工智能结合在一起的智能计算机系统。它不仅能进行一般信息处理,而且能面向知识处理,具有形式化推理、联想、学习和解释的能力,将能帮助人类开拓未知的领域和获得新的知识。计算技术在中国的发展在人类文明发展的历史上中国曾经在早期计算工具的发明创造方面写过光辉的一页。远在商代,中国就创造了十进制记数方法,领先于世界千余年。到了周代,发明了当时最先进的计算工具——算筹。这是一种用竹、木或骨制成的颜色不同的小棍。计算每一个数学问题时,通常编出一套歌诀形式的算法,一边计算,一边不断地重新布棍。中国古代数学家祖冲之,就是用算筹计算出圆周率在3.1415926和3.1415927之间。这一结果比西方早一千年。珠算盘是中国的又一独创,也是计算工具发展史上的第一项重大发明。这种轻巧灵活、携带方便、与人民生活关系密切的计算工具,最初大约出现于汉朝,到元朝时渐趋成熟。珠算盘不仅对中国经济的发展起过有益的作用,而且传到日本、朝鲜、东南亚等地区,经受了历史的考验,至今仍在使用。中国发明创造指南车、水运浑象仪、记里鼓车、提花机等,不仅对自动控制机械的发展有卓越的贡献,而且对计算工具的演进产生了直接或间接的影响。例如,张衡制作的水运浑象仪,可以自动地与地球运转同步,后经唐、宋两代的改进,遂成为世界上最早的天文钟。记里鼓车则是世界上最早的自动计数装置。提花机原理刘计算机程序控制的发展有过间接的影响。中国古代用阳、阴两爻构成八卦,也对计算技术的发展有过直接的影响。莱布尼兹写过研究八卦的论文,系统地提出了二进制算术运算法则。他认为,世界上最早的二进制表示法就是中国的八卦。经过漫长的沉寂,新中国成立后,中国计算技术迈入了新的发展时期,先后建立了研究机构,在高等院校建立了计算技术与装置专业和计算数学专业,并且着手创建中国计算机制造业。1958年和1959年,中国先后制成第一台小型和大型电子管计算机。60年代中期,中国研制成功一批晶体管计算机,并配制了ALGOL等语言的编译程序和其他系统软件。60年代后期,中国开始研究集成电路计算机。70年代,中国已批量生产小型集成电路计算机。80年代以后,中国开始重点研制微型计算机系统并推广应用;在大型计算机、特别是巨型计算机技术方面也取得了重要进展;建立了计算机服务业,逐步健全了计算机产业结构。在计算机科学与技术的研究方面,中国在有限元计算方法、数学定理的机器证明、汉字信息处理、计算机系统结构和软件等方面都有所建树。在计算机应用方面,中国在科学计算与工程设计领域取得了显著成就。在有关经营管理和过程控制等方面,计算机应用研究和实践也日益活跃。

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妈毙,你才是白痴白痴呢,而且你还是口吃

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现代计算机出现之前的发展史~~公元前至1200前,在 Sumer 一些有文化的居民把他们的商业事务记录在陶土碑上。 公元前3000年,算盘在巴比伦被发明。 公元前250至230年,The Sieve of Eratosthenes用来决定质数。 大约西元79年,"The Antikythera Device”当根据纬度及星期的日子正确地调校好,就能得出轮流出现29及30日的农历月份。大约1300 年,用金属线及小珠子做的算盘取代了中国的计算杆。算盘被当时的商人用作计算商业事务的往来。1612 至1614 年,John Napier 用小数点,发明对数及用数字的棒计数。1622 年William Oughtred根据 Napier的对数表发明圆形的计算尺,准确度只有3个位,但对很多工作已达到足够的准确度。1642至1643年,巴斯卡(Blaise Pascal)为了帮助做收税员的父亲,他就发明了一个用齿轮运作的加法器,叫 “Pascalene” ,这是第一部机械加法器。 这个 “Pascalene” 有八个可动的刻度盘,最多可把八位长的数字加起来。 机械加法器1666 年,在英国 Samuel Morland 发明了一部可以计算加数及减数的机械计数机。 1673 年 Gottfried Leibniz 制造了一部踏式 (stepped) 圆柱形转轮的计数机,叫 “Stepped Reckoner” ,这部计算机可以把重覆的数字相乘,并自动地加入加数器裏。 1694 年德国数学家, Gottfried Leibniz ,把巴斯卡的 Pascalene 改良,制造了一部可以计算乘数的机器,它仍然是用齿轮及刻度盘操作。 1773 年 Philipp-Matthaus 制造及卖出了少量精确至 12 位的计算机器。 电脑历史1773年1775 年 The third Earl of Stanhope 发明了一部与 Leibniz 相似的乘法计算机。 1786 年 J.H.Mueller 设计了一部差分机,可惜没有拨款去制造。1801 年 Joseph-Marie Jacquard 的织布机是用连接按序的打孔卡控制编织的样式。 打孔卡织布机 1811年Luddites 破坏这些令人们失业的机器。1820年托马斯计算尺 (The Thomas Arithmometer) ,在法国科学学会发表。它是根据 Leibniz 的踏式鼓 (stepped-drum) 原理而制成。它是第一部大量生产的计算机,可以计算乘数,如得到用者协肋更可计算除数。这机器售卖了约90 年。 1822年巴培格(Charles Babbage) 开始设计及制造差分机(Difference Engine)。这部差分机是用蒸气启动的而且体积十分庞大,它有一贮存程式,可以进行计算并把结果自动地印出来。 巴培格及其设计的差分机 1829年 Willian Austin Burt 取得一部切合实际但笨拙的打字机的专利权,这是美国第一部书写机器。1832年巴培格和 Joseph Clement 制造了差分机的雏型。 1833至1835年巴培格把目标转去设计分析机,由於分析机有现代电脑的基本元件,所以巴培格被称为「电脑之父」。1838年1月Samuel Morse 和 Alfred Vail 发表电报系统的元件。 1842年Augusta Ada Byron,Countess of Lovelace 把 Luigi Menabrea 有关分析机的小册子翻译并加上自己的注解,成为第一个程序编写员(programmer) Ada的简介及照片1843 年 Scheutz 与他的儿子 Edvard Scheutz 制造了一部第三阶 (3 rd order) 差分机。1844 年 Samuel Morse 由华盛顿传送一封电服去巴尔的摩,美国马里兰州的一个城市。1847 至1849年巴培格完作二十一幅差分机改良版的构图,可以操作第七阶相差(7th order) 相差及31 位数宇。但因没有人赞助,所以这台机器并没有完成。1854年 George Boole 出版 "An Investigation of the Laws of Thought”,是讲述符号及逻辑理由,它后来成为电脑设计的基本概念。1858年一条电报电

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算机网络的历史与未来关键词: 计算机网络计算机网络出现于50年代,到目前为止,已经历了一个从简单到复杂、从低级到高级的发展过程。计算机网络发展历史虽然不长,但速度很快。1946年世界上第一台电子计算机问世后的十多年时间内,计算机数量很少,价格很昂贵。早期的所谓计算机网络主要是为了解决这一矛盾而产生的,其形式是将一台计算机经过通信线路与若干台终端直接连接。这是一种简单的计算机联机系统,也被称为终端―计算机网络或称为面向终端的计算机网络。随着计算机应用的发展和硬件价格的下降,一个部门或一个大公司常常拥有多台计算机系统,这些计算机系统分布在不同的地点,它们之间需要进行信息交换,于是出现了一种以传输信息为主要目的的用通信线路将计算机系统连接起来的计算机群,这就是计算机网络的低级形式,被称为计算机通信网络。随着计算机通信网络的迅速发展和广泛应用,用户对网络的要求也越来越高,不仅要求计算机之间能传输信息,还希望共享网内计算机的资源或调用网内的几个计算机系统共同完成某项工作。这种以共享资源为主要目的的计算机网络使得用户使用网络中的资源就像使用本地计算机的资源一样方便,这种网络就是所谓的计算机―计算机网络,简称计算机网络。正如大多数计算机技术一样,网络技术的发展依赖于其他许多技术的发展,其中有的个重要的技术,一个是低成本的计算机硬件,另一个是管理硬件的计算机软件。反过来,其他技术也依赖计算机网络以提高生产率,实现软件、硬件资源的共享。这种相互依赖性正是促进网络发展的重要因素。从计算机的网络发展史可以看出,什么是计算机网络?在不同的时期,从不同的角度出发有各种不同的理解。现在―般认为,计算机网络是一种地理上分散的、具有独立功能的多台计算机通过通信设备和线路连接起来,在配有相应的网络软件(网络协议、网络操作系统等)的情况下实现资源共享的系统。1970年,美国信息处理学会联合会从共享资源角度出发,把计算机网络定义为“以能够相互共享资源(硬件、软件和数据等)的方式连接起来,并各自具备独立功熊的计算机系统的集合“。这里的计算机可以是大型计算机、小型计算机和微机等。在计算机技术高速发展的今天,如果有人问你未来的PC机将会发展成为何样?相信大家都能轻易地道出几点,比如说计算机的处理速度将会变得更快,计算机的各项功能将变得更加强大和完善,当然在网络技术日渐发达的今天,计算机的支持无线宽带网络技术也是必不可少。然而只要我们平时仔细观察,就不难发现,事实上在过去将近20多年的时间里,全球几个知名的PC制造商,如DELL、IBM、苹果等,在对PC机的创新方面可以说是没有任何进步。要说有,那么其中最明显的变化也就是PC机的体积变得越来越娇小,CPU的处理能力变得越来越强而已。而其他的方面,比如计算机的体系结构和设计方法论等都没有任何的变化,几乎与当年比尔·盖茨和史蒂夫·乔布斯时代的PC机架构如出一辙,没有任何实质上的进步。另外,现在大家对PC机的应用也仍仅限于“文字处理”、“表格制作”以及“图形设计”等几个有限的方面。惟一值得一提的变化可能也就是随着网络技术的出现和进步所带来的“电子邮件”和“及时信息”的使用随着计算机与网络科技的日益普及和发展,带给人们的将是使大家的生活更便利,日渐打破时间和空间的界限,还可以促进科技的更快速发展。但其带来的负面影响也会随之扩大和加深,比如人际关系的疏离,人们对电脑的依赖程度不断提高,甚至产生更为高超的犯罪技术等。因而,综观计算机技术与个人在的关系,不但是相互结合地越来越紧密,而且还会对未来的人类社会产生极为深远的影响。所以我们必须清楚的认识到,科技始终来自源人性,计算机及其相关科技的发展不但要在技术上精益求精、人机介面力求完美,网络运行和管理不断健全和完善,在它们的管理更要加上“人文素养”,这才是计算机发展趋势中最重要的基本要件

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