计算机发展史及未来前景论文

1、微机原理论文计算机发展史及未来前景姓名：专业：班级：学号:摘要 本文在分析了计算机发展史的基础上，阐述了计算机发展的各个时代和其应用、以及计算机未来的发展方向和趋势。关键词 计算机；发展史；未来前景1 引言21 世纪将是高度信息化的世纪，21 世纪将是计算机化的世纪。在如今这个信息爆炸的时代，计算机起着决定性的作用。我们的日常生活和国家的科学发展都已经依赖于计算机的发展。在计算机大家族中，超级巨型计算机（或超级计算机） 是计算技术发展的顶峰，它集中了现代高科技之精华，因而国际上公认超级计算机技术及其超级计算机产品是一个国家综合国力的象征。行家们认为，在21 世纪超级计算机将是决定谁能在经济和科

2、学技术上居于领先地位的关键因素。下面让我们看一下计算机的发展历程及计算机的未来前景。2计算机的发展史计算机发展史是介绍计算机发展的历史。计算机发展历史可分为1854年1890年、1890年20世纪早期、20世纪中期、20世纪晚期现在，四个阶段。现代电子计算机技术的飞速发展，离不开人类科技知识的积累，离不开许许多多热衷于此并呕心沥血的科学家的探索，正是这一代代的积累才构筑了今天的“信息大厦”。从下面这个按时间顺序展现的计算机发展简史中，我们可以感受到科技发展的艰辛及科学技术的巨大推动力。一、早期计算机的诞生公元前5世纪，中国人发明了算盘，广泛应用于商业贸易中，算盘被认为是最早的计算机，并一直使用

3、至今。算盘在某些方面的运算能力要超过目前的计算机，算盘的方面体现了中国人民的智慧。二、机械计算机的诞生在西欧，由中世纪进入文艺复兴时期的社会大变革，极大地促进了自然科学技术的发展，人们长期被神权压抑的创造力得到了空前的释放 。而在这些思想创意的火花中 ，制造一台能帮助人进行计算的机器则是最耀眼、最夺目的一朵。从那时起，一个又一个科学家为了实现这一伟大的梦想而不懈努力着。但限于当时的科技水平，多数试验性的创造都以失败而告终，这也就昭示了拓荒者的共同命运: 往往在倒下去之前见不到自己努力的成果。而后人在享用这些甜美成果的时候，往往能够从中品味出汗水与泪水交织的滋味1614 年:苏格兰人John N

4、apier(1550 1617 年)发表了一篇论文 ，其中提到他发明了一种可以进行四则运算和方根运算的精巧装置。1623 年:Wilhelm Schickard(1592 1635 年)制作了一个能进行6 位数以内加减法运算，并能通过铃声输出答案的“计算钟”。该装置通过转动齿轮来进行操作。1625 年:William Oughtred(1575 1660 年)发明计算尺。1668 年:英国人Samuel Morl(1625 1695 年)制作了一个非十进制的加法装置，适宜计算钱币。1671 年:德国数学家Gottfried Leibniz 设计了一架可以进行乘法运算，最终答案长度可达16位的计

5、算工具。1822 年:英国人Charles Babbage(1792 1871 年)设计了差分机和分析机 ，其设计理论非常超前，类似于百年后的电子计算机，特别是利用卡片输入程序和数据的设计被后人所采用。1834 年:Babbage 设想制造一台通用分析机，在只读存储器(穿孔卡片)中存储程序和数据 。Babbage在以后的时间里继续他的研究工作，并于1840 年将操作位数提高到了40 位，并基本实现了控制中心(CPU)和存储程序的设想，而且程序可以根据条件进行跳转，能在几秒内做出一般的加法，几分钟内做出乘、除法。1848 年:英国数学家George Boole 创立二进制代数学，提前近一个世纪为

6、现代二进制计算机的发展铺平了道路。1890 年:美国人口普查部门希望能得到一台机器帮助提高普查效率。Herman Hollerith (后来他的公司发展成了IBM 公司)借鉴Babbage 的发明，用穿孔卡片存储数据，并设计了机器。结果仅用6 周就得出了准确的人口统计数据(如果用人工方法，大概要花10 年时间)。1896 年:Herman Hollerith 创办了IBM 公司的前身。三、电子计算机的问世在以机械方式运行的计算器诞生百年之后，随着电子技术的突飞猛进，计算机开始了真正意义上的由机械向电子时代的过渡，电子器件逐渐演变成为计算机的主体，而机械部件则渐渐处于从属位置。二者地位发生转化的

7、时候，计算机也正式开始了由量到质的转变，由此导致电子计算机正式问世。下面就是这一过渡时期的主要事件:1906 年:美国人Lee De Forest 发明电子管，为电子计算机的发展奠定了基础。1924 年2 月:IBM 公司成立，从此一个具有划时代意义的公司诞生。1935 年:IBM 推出IBM 601 机。这是一台能在一秒钟内算出乘法的穿孔卡片计算机 。这台机器无论在自然科学还是在商业应用上都具有重要的地位，大约制造了1500 台。1937 年:英国剑桥大学的Alan M.Turing(1912 1954 年)出版了他的论文 ，并提出了被后人称之为“图灵机”的数学模型。1937 年:Bell

8、试验室的George Stibitz 展示了用继电器表示二进制的装置。尽管仅仅是个展示品，但却是第一台二进制电子计算机。1940 年1 月:Bell 实验室的Samuel Williams 和Stibitz 制造成功了一个能进行复杂运算的计算机。该机器大量使用了继电器，并借鉴了一些电话技术，采用了先进的编码技术。1941 年夏季:Atanasoff 和学生Berry 完成了能解线性代数方程的计算机，取名叫“ABC ”(Atanasoff-Berry Computer)，用电容作存储器 ，用穿孔卡片作辅助存储器 ，那些孔实际上是“烧”上去的，时钟频率是60Hz，完成一次加法运算用时一秒。1943

9、 年1 月:Mark I 自动顺序控制计算机在美国研制成功。整个机器有51 英尺长 、5 吨重 、75万个零部件。该机使用了3304 个继电器 ，60 个开关作为机械只读存储器 。程序存储在纸带上 ，数据可以来自纸带或卡片阅读器。Mark I 被用来为美国海军计算弹道火力表。1943 年9 月:Williams 和Stibitz 完成了“Relay Interpolator ”，后来命名为“Model Re-lay Calculator ”的计算机。这是一台可编程计算机，同样使用纸带输入程序和数据。它运行更可靠，每个数用7 个继电器表示，可进行浮点运算。1946 年:ENIAC(Electro

10、nic Numerical Integrator And Computer)诞生 ，这是第一台真正意义上的数字电子计算机。开始研制于1943 年，完成于1946 年，负责人是John W.Mauchly 和J.Presper Eckert，重30 吨，用了18000 个电子管，功率25 千瓦，主要用于计算弹道和氢弹的研制。四、晶体管计算机的发展真空管时代的计算机尽管已经步入了现代计算机的范畴，但因其体积大、能耗高、故障多、价格贵，从而制约了它的普及和应用。直到晶体管被发明出来，电子计算机才找到了腾飞的起点。1947 年:Bell 实验室的William B.Shockley 、 John Ba

11、rdeen 和Walter H.Brattain 发明了晶体管，开辟了电子时代新纪元。1949 年:剑桥大学的Wilkes 和他的小组制成了一台可以存储程序的计算机，输入输出设备仍是纸带。1949 年:EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer电子离散变量自动计算机)第一台使用磁带的计算机。这是一个突破，可以多次在磁带上存储程序。这台机器是John von Neumann 提议建造的。1950 年:日本东京帝国大学的Yoshiro Nakamats 发明了软磁盘 ，其销售权由IBM公司获得 。由此开创了存储时代的新纪元。1951

12、年:Grace Murray Hopper 完成了高级语言编译器。1951 年:UNIVAC-1 第一台商用计算机系统诞生，设计者是J.Presper Eckert 和JohnMauchly 。被美国人口普查部门用于人口普查，标志着计算机进入了商业应用时代。1953 年:磁芯存储器被开发出来。1954 年:IBM 的John Backus 和他的研究小组开始开发FORTRAN(FORmula TRANslation) ，1957 年完成。这是一种适合科学研究使用的计算机高级语言。1957 年:IBM 开发成功第一台点阵式打印机。五、集成电路为现代计算机铺平道路尽管晶体管的采用大大缩小了计算机的

13、体积、降低了价格 、减少了故障 ，但离用户的实际要求仍相距甚远，而且各行业对计算机也产生了较大的需求，生产性能更强、重量更轻、价格更低的机器成了当务之急。集成电路的发明解决了这个问题。高集成度不仅使计算机的体积得以减小，也使速度加快、故障减少。从此，人们开始制造革命性的微处理器。1958 年9 月12 日:在Robert Noyce(Intel 公司创始人)的领导下，集成电路诞生 ，不久又发明了微处理器。但因为在发明微处理器时借鉴了日本公司的技术，所以日本对其专利不承认，因为日本没有得到应有的利益。过了30 年，日本才承认，这样日本公司可以从中得到一部分利润。但到2001 年，这个专利就失效了

14、。1959 年:Grace Murray Hopper 开始开发COBOL(COmmon Business-Oriented Language)语言 ，完成于1961 年。1960 年:ALGOL 第一个结构化程序设计语言推出。1961 年:IBM 的Kennth Iverson 推出APL 编程语言。1963 年:DEC 公司推出第一台小型计算机PDP-8 。1964 年:IBM 发布PL/1 编程语言。1964 年:发布IBM 360 首套系列兼容机。1964 年:DEC 发布PDB-8 小型计算机。1965 年:摩尔定律发表，处理器的晶体管数量每18 个月增加一倍，价格下降一半。1965

15、 年:Lofti Zadeh 创立模糊逻辑，用来处理近似值问题。1965 年:Thomas E.Kurtz 和John Kemeny 完成BASIC(Beginner s All-purpose SymbolicIn-struction Code)语言的开发。特别适合计算机教育和初学者使用，得以广泛推广。1965 年:Douglas Englebart 提出鼠标器的设想，但没有进一步研究，直到1983年才被苹果电脑公司大量采用。1965 年:第一台超级计算机CD6600 开发成功。1967 年:Niklaus Wirth 开始开发PASCAL 语言，1971 年完成。1968 年:Robert

16、 Noyce 和他的几个朋友创办了Intel 公司。1968 年:Seymour Paper 和他的研究小组在MIT 开发了LOGO 语言。1969 年:ARPANet(Advanced Research Projects Agency Network)计划开始启动，这是现代Internet 的雏形。1969 年4 月7 日:第一个网络协议标准RFC 推出。1970 年:第一块RAM 芯片由Intel 推出，容量1KB 。1970 年:Ken Thomson 和Dennis Ritchie 开始开发UNIX 操作系统。1970 年:Forth 编程语言开发完成。1970 年:Internet

17、的雏形ARPANet 基本完成，开始向非军用部门开放。1971 年11 月15 日:Marcian E.Hoff 在Intel 公司开发成功第一块微处理器4004，含2300个晶体管，字长为4 位，时钟频率为108KHz，每秒执行6 万条指令。1972 年:1972 年以后的计算机习惯上被称为第四代计算机。基于大规模集成电路及后来的超大规模集成电路。这一时期的计算机功能更强，体积更小。此时人们开始怀疑计算机能否继续缩小，特别是发热量问题能否解决。同时，人们开始探讨第五代计算机的开发。1972 年:C 语言开发完成。其主要设计者是UNIX 系统的开发者之一Dennis Ritche。这是一个非常

18、强大的语言，特别受人喜爱。1972 年:Hewlett-Packard 发明了第一个手持计算器。1972 年4 月1 日:Intel 推出8008 微处理器。1972 年:ARPANet 开始走向世界，Internet 革命拉开序幕。1973 年:街机游戏Pong 发布，得到广泛欢迎。发明者是Nolan Bushnell(Atari 的创立者)。1974 年:第一个具有并行计算机体系结构的CLIP-4 推出。六、智能化（第五代）计算机的发展第五代计算机将把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合一起具有形式推理、联想、学习和解释能力。它的系统结构将突破传统的冯诺依曼机器的概念，实现高度的并行处

19、理。人工智能计算机神经计算机。其特点是可以实现分布式联想记忆并能在一定程度上模拟人和动物的学习功能。它是一种有知识、会学习、能推理的计算机，具有能理解自然语言、声音、文字和图像的能力，并且具有说话的能力，使人机能够用自然语言直接对话，它可以利用已有的和不断学习到的知识，进行思维、联想、推理，并得出结论，能解决复杂问题，具有汇集、记忆、检索有关知识的能力。主要成果：人机对弈1996年2月1017日， Garry Kasparov以4：2战胜“深蓝” （Deep Blue）。1997年5月311日， Garry Kasparov以3.5：2.5输于改进后的“深蓝” 。2003年2月Garry Ka

20、sparov 3:3战平 “小深”(Deep Junior)。2003年11月Garry Kasparov 2:2战平 “X3D德国人” (X3D-Fritz )。模式识别采用 $模式识别引擎，分支有2D识别引擎 ，3D识别引擎，驻波识别引擎以及多维识别引擎目前，2D识别引擎已推出指纹识别，人像识别 ，文字识别，图像识别 ，车牌识别；驻波识别引擎已推出语音识别；3D识别引擎已推出指纹识别玉带林中挂（玩游智能版1.25）自动工程自动驾驶（OSO系统）印钞工厂（￥流水线）猎鹰系统（YOD绘图）知识工程以知识本身为处理对象，研究如何运用人工智能和软件技术，设计、构造和维护知识系统专家系统智能搜索引擎

21、计算机视觉和图像处理机器翻译和自然语言理解数据挖掘和知识发现3计算机未来前景 未来的计算机将以超大规模集成电路为基础，向巨型化、微型化、网络化与智能化的方向发展。1巨型化 巨型化是指计算机的运算速度更高、存储容量更大、功能更强。目前正在研制的巨型计算机其运算速度可达每秒百亿次。2微型化 微型计算机已进入仪器、仪表、家用电器等小型仪器设备中，同时也作为工业控制过程的心脏，使仪器设备实现“智能化”。随着微电子技术的进一步发展，笔记本型、掌上型等微型计算机必将以更优的性能价格比受到人们的欢迎。3网络化 随着计算机应用的深入，特别是家用计算机越来越普及，一方面希望众多用户能共享信息资源，另一方面也希望

22、各计算机之间能互相传递信息进行通信。 计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。计算机网络己在现代企业的管理中发挥着越来越重要的作用，如银行系统、商业系统、交通运输系统等。4智能化 计算机人工智能的研究是建立在现代科学基础之上。智能化是计算机发展的一个重要方向，新一代计算机，将可以模拟人的感觉行为和思维过程的机理，进行“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。在未来，第六代计算机发展方向如下：（1）分子计算机分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就

23、是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。转换开关为酶，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。生物分子组成的计算机具备能在生化环境下，甚至在生物有机体中运行，并能以其它分子形式与外部环境交换。因此它将在医疗诊治、遗传追踪和仿生工程中发挥无法替代的作用。分子芯片体积可比现在的芯片大大减小，而效率大大提高， 分子计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的 DNA溶液可存储1万亿亿的二进制数据。分子计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白质分子，所以分子计算机既有自

24、我修复的功能，又可直接与分子活体相联。（2）光子计算机光子计算机利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。在光子计算机中，不同波长的光代表不同的数据，这远胜于电子计算机中通过电子“0”和“1” 状态变化进行的二进制运算, 可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速的并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。（3）量子计算机量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。量子计算机中的数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1。因此, 一个量子位可以存储2个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前计算机的 Pentium晶片快10亿倍。（4）纳米计算机纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围, 质地坚固,有着极强的导电性, 能