计算机发展简史

现代计算机的历史始于

20世纪40年代后期。一

般认为第一台真正意义

下的计算机是1946年在

美国宾夕法尼亚大学诞

生的名为ENIAC

（ElectronicNumerical

Integratorand

Computer,读为“爱尼

亚克”）的计算机。计

算机诞生并不是一个孤

立事件，它是人类文明

史的必然产物，是长期

客观需求和技术准备的

产物。

史前时代

・计算机是一种机器，是人发明的一种工具。

・与人类发明创造的其他工具有根本性差别。

■工具大多可以看作是手脚的延伸，完成的是

人们原本需要耗费体力去完成的事情。

•而计算机则可以看作是人头脑的延伸，能帮

人做原本需要耗费人的脑力完成的事情。

计算机的诞生，从历史上可以找到多方面的原

因和前期准备工作。主要包括几个方面:

、人类对计算工具的需求和早期开发。

•人类文明发展早期就遇到了计算问题，在古人类生

活过的岩洞里刻痕说明他们在计数和计算。

•人手是大自然赋予人类最方便的计算工具（这也是

人使用十进制数的最根本原因），石子、小木棒是

手在这个方面的延伸。

•随着文明发展，人发明了

各种专用计算工具。中国

古代的算筹，最早在两河

流域出现、在中国得到了

真正发展和广泛使用的算

:,都是古代人类寻求计

算工具的辉煌成就。

•工业革命开始后，人发明了各种机械设备，设计制

造这些设备的一个基本问题就是计算，需要解决的

计算问题越来越多、越来越复杂。因此，当时的科

学家也进行了计算工具的研究。

•1642年法国物理学家帕斯卡发明了机械性的齿轮式

加减法器，1673年德国数学家莱布尼兹发明了乘除

器，从而导致能够进行四则运算的机械式计算器的

诞生，商品机械计算器在1820真正出现。

•这方面最卓越的工作是英国发明家查里斯•巴贝齐在

19世纪30・40年代设计的差分机和分析机。巴贝齐企

图用机械方式实现一般意义下的计算过程，他设计

的分析机已经有了今天计算机的基本框架。但是由

于技术限制，用机械方式实现如此复杂的过程几乎

是不可能的，巴贝齐的计算机器都没有完成。

1S22CharlesBabbage

b^gimtod9iignand

buildth”DZ/ference

£“g，r»fH"Babbageand

。.JosephClement

produceaportion

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Engine.

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d^ilgningrheAn^fytiafEngine.

八人类对自动机械的需求和早期开发。

•利用地磁场的指南针、中国古代的指南车、广泛应

用的风车水车都可看作这方面的早期成果。

自动设备发展史上一个里程碑是钟表的发明，文艺

复兴后进入鼎盛时期。有些钟表能定时地完成许多

活动。能工巧匠还利用机械原理制造了许多自动化

的小玩意。随着大工业发展，人们发明了许多自动

机械，从蒸汽机到各种织机，特别是提花织机。

•人们也考虑计算过程的自动化：用自动过程代替人

工（借助于计算器械）实施的复杂计算，巴贝齐的

计算机器就是在追求自动化与计算的结合。

•1884年美国人荷・豪利瑞斯用穿孔卡片表示数据，发

明制表机获得专利并成功用于美国1890人口普查。

三、算法和程序性操作的研究及其理论发展。

■机械式按规定步骤行事，通过一系列简单计算完成复

杂计算的过程，称为“算法过程”，程序性过程。

•最早算法记录在两河流域发现，公元前两三千年的黏

土板，一个典型例子是计算利息何时能等于本金。

•早期发展的最重要成是古希腊的欧几里德提出的计算

最大公约数的辗转相除法（又称欧几里德算法）。

•中国古代数学研究中有许多有关算法的成果。

•文艺复兴以后随着近代数学的开拓和发展，算法研究

也有了许多成果，人们研究了许多数学问题的计算过

程，提出了许多算法。但若没有自动化计算工具，根

本无法完成复杂的计算问题。

•算法的理论基础研究在20世纪30・40年代取得了突破

性进展，出现了几个有普遍意义的计算模型。

•英国数学家艾兰•图灵40年代提出一种自动计算机器模

型，“图灵机”。并提出图灵原理：一切可能的机械

式计算过程都能由图灵机实现。还指出，存在“通用”

图灵机，它可实现所有图灵机的功能。

­不必造加法机、乘法机、最

大公约数机，只要造出“通

用图灵机”功能等价的机器,

就能解决所有计算问题。

•图灵的工作非常重要，计算

机领域世界最重要的奖项就

被用命名为“图灵奖”。

四、电技术与电子技术的发展。

•自动计算机器需要技术基础。巴贝齐达到机械方式的

最高水平。由于计算工作的复杂性，该工作未成功。

•随着十九到二十世纪电学和电子学的发展，人们看到

了另一条实现自动计算过程的途径O

•德国发明家康拉

德•祖思在二战期间

算机机1到到3。

•美国科学家霍华

德•邓肯也提出用机

电方式实现自动计算

机器，1944年造出祖思和

Z-2

MARKI计算机。

蹒跚学步

1952Jchn

vonN^jmann*$

IASbitparallel

machineis

compfetedin

Juneforthe

Instituteof

AdvancedStudies

athincetonr

N，wMc・y.____

推动计算机器开发的最重要因素是需求。

研究开发ENIAC计算机的目的是为军事服务，主要是

为了让算弹道和火力表塞夕法尼亚大学的莫克利和

埃竟特；BRRL（弹道研究实验室）；

随着ENIAC的诞生，人类历史上计算工具的一个新时

代开始了。

重30吨；占地15000平方英尺；每秒5000次加法

•ENIAC是第一台电子计算机，但还不是现代意义的

计算机。ENIAC能做许多基本计算，如四则运算、

平方立方、sin和cos等。但其计算需要人大量参与,

每次计算前技术人员需要插拔许多导线，极麻烦。

46年美国数学家冯•诺依曼提出计算机的基本原理:

程序存储原理,据此造出的新计算机EDSAC

(ElectronicDelayStorageAutomaticCalculator,

爱达赛克)和EDVAC(ElectronicDiscreteVariable

AutomaticComputer,爱达瓦克)于1949和1952年

在英国剑桥大学和美国宾州大学运行。

•EDSAC是世界第一台存储程序计算机（又称冯•诺依

曼计算机），是所有现代计算机的原型/范本。

EDVAC是最先开始研究的存储程序计算机，它用了

10000只晶体管，1952年才完成。

•1952年旧M公司开发出世界最早的成功的商品计算机

IBM701,这是信息产业的开始。当时人们完全没有

意识到计算机的潜在用途和发展，旧M公司总裁当时

认为“全世界只需要五台计算机”就足够了。

•随着军用和民用的发展，工业化国家的一批公司企业

投入到计算机研究开发生产领域中。

1952TheIBM

701—thegfensa

C^kuhtot-is

/nfroducec/fn

虽然计算机具有通用性，但计算机硬件只提供解决计算

问题的物质基础，要用计算机解决任何问题，都必须编

写有关的程序或软件。早期计算机极难使用，要用二进

制编码形式写程序，既耗费时又容易出错，大大限制了

计算机的广泛应用。五十年代前期计算机领域的先驱者

们就开始认识到这个问题的重要性。

1954年约翰・巴克斯领导的小组

1957JohnBackusand

开发出第一个后来广泛使用的coileagu^satIBMdeliver

tintfortran(formula

程序语言Fortran,大大提高了rrjnt/jfor)compilefto

程序开发效率。Fortran推动

c3ello»world.

金

旧M的新机器704走向世界，成n«Ito

lay>llull,hix

为当时最成功的计算机，也使IcyJLg.lME

pnwhil*(.MD7,nntni

writel

旧M成为计算机产业的老大。iuwuu

1Qtnrwtl:C*n«twnrltS.•|

由此可见软件的重要性。

•随着计算机应用的发展，许多新型计算机被开发出

来，计算机的功能越来越强，速度越来越快。

•与此同时，计算机科学理论的研究和计算机技术的

研究开发也取得了丰硕的成果。人们开始进一步研

究计算过程的本质、程序设计的规律、计算机系统

的硬件结构和软件结构。

•一些新的程序设计语言，如Algol60、COBOL、

LISP等被开发出来。

•军用和民用科学计算仍然是计算机应用的主要领域,

计算机也开始在商务数据处理领域崭露头角。

一些新的研究和应用领域，如人工智能、计算机图

形图像处理等露出了萌芽。

稳步发展

•60年代中操作系统、高级程序设计语言编译系统等基

本软件初步成型，形成当时计算机系统的基本框架。

•1965年旧M推出了360系列计算机，开始了计算机作

为商品发展史的新阶段。

•360计算机采用半导体集成电路技术，第一次提出系

列计算机的概念，不同型号机器在指令层次互相兼容,

并配备较完备的软件。360及随后的370系列计算机

取得了极大的成功。

•七十年代美日的一些公司开始生产与旧M兼容的大型

计算机，推动了计算机价格竞争和技术进步。

DEC（数据设备公司）等开发了小型、低价格、高

性能的计算机，称为小型计算机。主要用于教育科

研部门和一般企业，做科学计算和数据处理工作。

为解决巨型科学与工程计算问题人们开发了巨型让

算机,它们通常装置多个数据处理部件（CPU）,

这些部件可同时工作，大大提高了处理能力。

•另一类常见计算机被称为工作站,在企业或科研部

门中由个人使用，主要用于图形图像处理、计算机

辅助设计、软件开发等专门领域。

•随着半导体技术发展，60年代末在集成电路片上能

制造出的电子元件数突破1000的量级，在一个芯片

上做出一个简单计算机成为可能。1971年Intel公司

的第一个微处理器芯片4004诞生，预示着计算机发

展的一个新阶段的到来。

•1976年苹果公司成立，1977年推出的APPLEII计

算机是早期最成功的微型让篁机。它性能好、价格

低，时价相当于一台高档家电。这使计算机第一次

可能走入小企业、商店、普通学校，走入家庭成为

个人生活用品。计算机所扮演的角色从此发生根本

性变化，从科学研究和大企业应用的象牙塔中走了

出来，逐渐成为普通百姓身边的普通用品。

19''：TheteamofTedHofi

S.MazocandEFagin

developstheIntel4aM1977SteveJobsandSteveWoiniak

microprocessoraCorporateAppleComputeronJanuary3.

,rcofjiputeronachip.n

•当时一项有重大意义的发展是图形技术和图形用户界

面技术。计算机原来字符行式的命令形式和信息显示

形式，复杂而不直观的人机交互方式，使大众很难接

受和使用。面向普通百姓的计算机需要一种新表现形

式。Xerox的PoloAlto研究中心(PARC)70年代

末开发了基于窗口菜单按钮和鼠标器控制的图形界面

技术，使计算机操作能以较直观易理解的方式进行。

•A叩Ie仿照PARC的技术开发了其Macintosh个人计

算机(1984),采用图形用户界面取得巨大成功。

这和1981年IBM推出的PC/XT计算机一起，推动了微

型计算机蓬勃发展的大潮。

•另一项影响深远的研究也是从七十年代中开始的，这

就是计算机网络技术的研究。

1982TheCrayX-MP(twoCray-1

computerslinkedinparallel)proves

threetimesfasterthanaCray-1.

J981Theopen-a/rhZfertureIBM

August,signalingtocorporateA

computingisgoingfminstream.

19^5InOctober.Intel

1984Motorolaintroduces

introduces"】。B03R5chip

theMC68020with250,000

with32'bitprocessing

transistors.

andon-chipmemory

■management

突飞猛进

•技术进步使计算机性能飞速提高，价格大幅

度下降。

■易用的图形人机界面使更多的人能够使用计

算机，已经有了大量能解决实际问题的应用

软件系统。

•计算机网络的发展，逐渐形成一个遍及并连

接着整个世界的巨大信息环境。

・各方面电子化、计算机化的浪潮。

”89TimB»rn^rs-Lt^proposes

theWorldWideWebpro/ecfCo

CERN<EugpgnCoundlfor

Nudoar/f«jearch).

1996