運(yùn)算器的發(fā)展史

公元前5世紀(jì)，中國人發(fā)明了算盤，廣泛應(yīng)用于商業(yè)貿(mào)易中，算盤被認(rèn)為是最早的計(jì)算機(jī)，并一直使用至今。算盤在某些方面的運(yùn)算能力要超過計(jì)算機(jī)，算盤的方面體現(xiàn)了中國人民的智慧。

直到17世紀(jì)，計(jì)算設(shè)備才有了第二次重要的進(jìn)步。1642年，法國人Blaise Pascal(1623-1662)發(fā)明了自動(dòng)進(jìn)位加法器，稱為Pascalene。1694年，德國數(shù)學(xué)家Gottfried Wilhemvon Leibniz(1646-1716)改進(jìn)了Pascaline，使之可以計(jì)算乘法。后來，法國人Charles Xavier Thomas de Colmar發(fā)明了可以進(jìn)行四則運(yùn)算的計(jì)算器。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的真正起源來自英國數(shù)學(xué)教授Charles Babbage。Charles Babbage發(fā)現(xiàn)通常的計(jì)算設(shè)備中有許多錯(cuò)誤，在劍橋?qū)W習(xí)時(shí)，他認(rèn)為可以利用蒸汽機(jī)進(jìn)行運(yùn)算。起先他設(shè)計(jì)差分機(jī)用于計(jì)算導(dǎo)航表，后來，他發(fā)現(xiàn)差分機(jī)只是專門用途的機(jī)器，于是放棄了原來的研究，開始設(shè)計(jì)包含現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本組成部分的分析機(jī)。(Analytical Engine)Babbage的蒸汽動(dòng)力計(jì)算機(jī)雖然最終沒有完成，以今天的標(biāo)準(zhǔn)看也是非常原始的，然而，它勾畫出現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)的基本功能部分，在概念上是一個(gè)突破。在接下來的若干年中，許多工程師在另一些方面取得了重要的進(jìn)步，美國人Herman Hollerith(1860-1929)，根據(jù)提花織布機(jī)的原理發(fā)明了穿孔片計(jì)算機(jī)，并帶入商業(yè)領(lǐng)域建立公司?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程第一代電子管計(jì)算機(jī)(1946-1957)1946年2月15日，標(biāo)志現(xiàn)代計(jì)算機(jī)誕生的ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)在費(fèi)城公諸于世。ENIAC代表了計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的里程碑，它通過不同部分之間的重新接線編程，還擁有并行計(jì)算能力。ENIAC由美國政府和賓夕法尼亞大學(xué)合作開發(fā)，使用了18000個(gè)電子管，70000個(gè)電阻器，有5百萬個(gè)焊接點(diǎn)，耗電160千瓦，其運(yùn)算速度為每秒5000次。第一代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是操作指令是為特定任務(wù)而編制的，每種機(jī)器有各自不同的機(jī)器語言，功能受到限制，速度也慢。另一個(gè)明顯特征是使用真空電子管和磁鼓儲(chǔ)存數(shù)據(jù) .

1948年，晶體管發(fā)明代替了體積龐大電子管，電子設(shè)備的體積不斷減小。1956年，晶體管在計(jì)算機(jī)中使用，晶體管和磁芯存儲(chǔ)器導(dǎo)致了第二代計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生。第二代計(jì)算機(jī)體積小、速度快、功耗低、性能更穩(wěn)定。1960年，出現(xiàn)了一些成功地用在商業(yè)領(lǐng)域、大學(xué)和政府部門的第二代計(jì)算機(jī)。第二代計(jì)算機(jī)用晶體管代替電子管，還有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的一些部件：打印機(jī)、磁帶、磁盤、內(nèi)存、操作系統(tǒng)等。計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的程序使得計(jì)算機(jī)有很好的適應(yīng)性，可以更有效地用于商業(yè)用途。在這一時(shí)期出現(xiàn)了更高級的COBOL和FORTRAN等語言，使計(jì)算機(jī)編程更容易。新的職業(yè)(程序員、分析員和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)專家)和整個(gè)軟件產(chǎn)業(yè)由此誕生。第三代集成電路計(jì)算機(jī)(1964-1972)1958年德州儀器的工程師Jack Kilby發(fā)明了集成電路(IC)，將三種電子元件結(jié)合到一片小小的硅片上。更多的元件集成到單一的半導(dǎo)體芯片上，計(jì)算機(jī)變得更小，功耗更低，速度更快。這一時(shí)期的發(fā)展還包括使用了操作系統(tǒng)，使得計(jì)算機(jī)在中心程序的控制協(xié)調(diào)下可以同時(shí)運(yùn)行許多不同的程序。第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī) (1972-至今)大規(guī)模集成電路 (LSI) 可以在一個(gè)芯片上容納幾百個(gè)元件。到了 80 年代，超大規(guī)模集成電路(VLSI) 在芯片上容納了幾十萬個(gè)元件，后來的 (ULSI) 將數(shù)字?jǐn)U充到百萬級?？梢栽谟矌糯笮〉男酒先菁{如此數(shù)量的元件使得計(jì)算機(jī)的體積和價(jià)格不斷下降，而功能和可靠性不斷增強(qiáng)。70 年代中期，計(jì)算機(jī)制造商開始將計(jì)算機(jī)帶給普通消費(fèi)者，這時(shí)的小型機(jī)帶有友好界面的軟件包，供非專業(yè)人員使用的程序和最受歡迎的字處理和電子表格程序。1981 年， IBM 推出個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC) 用于家庭、辦公室和學(xué)校。80 年代個(gè)人計(jì)算機(jī)的競爭使得價(jià)格不斷下跌，微機(jī)的擁有量不斷增加，計(jì)算機(jī)繼續(xù)縮小體積。與 IBM PC 競爭的 Apple Macintosh 系列于 1984 年推出， Macintosh 提供了友好的圖形界面，用戶可以用鼠標(biāo)方便地操作。