计算机的发展历史与未来展望

1级，电子信息工程201207020122杨计算机的发展历史和未来展望杨1级，电子信息工程201207020122摘要：无处不在、无所不能的计算机已经走过了50多年。50多年只是人类漫长历史中的一个瞬间，但计算机已经彻底改变了我们的生活。回顾计算机发展的历史，追溯它的起源，令人惊奇的是发生了如此巨大的变化。计算计算机历史上的英雄人物和发明故事的起起落落，会给后代留下长远的思考和灵感。关键词：机械、电子、晶体管、集成电路计算机、第五代计算机计算的历史很长。它可以追溯到原始人类的手指计算，石头计算或结计算。随着文化变得越来越复杂，社会变得越来越先进，计算工具也随之改变。现代计算机的出现源于这种需求。计算机无疑是人类历史上最伟大的发明之一。如果蒸汽机的发明导致了工业革命，把人类带入了工业社会，那么计算机的发明就导致了信息革命，把人类社会带入了信息社会。世界上第一台电子计算机于1946年诞生于宾夕法尼亚大学，名为ENIAC。60多年来，计算机和计算机科学技术的迅速发展出乎最初发明者的意料。现在，“计算”无处不在，计算机和计算机技术已经深入到生产和生活的各个方面。从一开始回顾，我们会惊喜而不惊讶地发现，事实上，这一切都是人类文明史的必然结果，是长期客观需要和技术准备的结果。那些惊人的天才和无数的专家用他们一生的精力创造了今天33，354个规模和速度的通讯网络和媒体。我们站在巨人的肩膀上，要做的是给计算机的未来历史增添许多色彩。计算机的史前时代计算机的史前历史至少可以追溯到古代，那时我们的祖先使用手指或石头结来帮助计数。数学的萌芽导致苏美尔人在公元前45000年开始他们的第一次尝试“数字生存”。当他们发明楔形文字时，他们也在泥板上刻出了最早的人类数字符号。随后，计算工具开始迅速发展。中国古代的计算发展成为算盘，是人类经过加工制造的第一个计算工具，是中国古代发明创造的重要成果之一。然而，自17世纪初以来，计算尺开始在西方出现。到1957年，卡西欧公司生产了世界上第一台商用小型电子计算器。机械计算机在电子计算机出现之前，从17世纪到19世纪，一群杰出的科学家对“机械计算机”进行了200多年的研究。虽然这些计算机结构简单，性能不好，但它们的工作原理与现代计算机非常相似，为现代计算机的出现奠定了基础。世界上第一台机械计算机的荣誉应该归功于德国图宾根大学的威廉契克卡德教授，他的发明早于1642年法国数学家、物理学家和思想家布莱士帕斯卡的加法机。1674年，一位伟大的德国数学家戈特弗里德莱布尼茨发明了乘法机器，他和牛顿一样因独立发明微积分而闻名。1805年，法国机械大师约瑟夫贾卡完成了法国纺织机械大师贝斯勒布科的“穿孔纸带”概念，并设计制造了“自动提花织机”，这意味着程序控制思想的萌芽。1822年，被誉为“现代计算机之父”的英国剑桥大学教授查尔斯巴贝奇从贾卡的“自动提花针织机”中获得灵感，制造出一种差动机，并提出了“分析机”的概念，为现代计算机的诞生奠定了理论基础。1873年，美国人弗兰克鲍德温发明了手持式计算机，在电子计算器发明之前，它是办公室和家庭的主要计算设备。从机械到电子的过程机械计算机使用机械零件，根据机械旋转原理工作。随着社会的发展，电气控制技术已经逐渐取代了纯机械设备。这代表了计算机发展史上的一次重大飞跃，也标志着从机械计算机时代向电子计算机时代迈进了一步。1888年，美国统计学家赫尔曼何乐礼博士首次使用了一种基于穿孔卡片技术的数据处理机，开创了数据处理的先河，并形成了计算机“软件”的雏形。1904年，受美国天才发明家托马斯爱迪生的“单向电子流效应”的影响，年轻的英国工程师约翰弗莱明发明了“真空二极管”，带来了用电子设备制造计算机的曙光。1906年，一位名叫“电子管之父”的年轻美国发明家李德福蒂斯发明了“真空三极管”，为无线电通信技术的迅速发展做出了贡献。1938年，被称为“数字计算机之父”的德国工程师克兰德楚泽发明了一种可以写程序的二进制计算机Z-1。后来，他创造了一系列z系列计算机。这是当时世界上最先进的计算机，也是第一台使用程序控制的数字计算机。1944年，霍华德艾肯在哈佛大学成功开发了电磁计算机马克-1。此后，他先后发展了两代马克。电子计算机的发展历史1946年2月14日，世界上第一台通用电子计算机研制成功。这台名为“ENIAC”的电子计算机的诞生标志着现代通用电子计算机的诞生。从那时起，人类社会已经迈进了计算机时代的门槛。从那以后直到20世纪50年代末，它一直被认为是电子管计算机的时代。其主要特点是电子管作为逻辑元件，磁鼓作为主存储器，磁带作为辅助存储器，机器语言和符号语言作为科学计算软件。数字电子计算机的出现揭开了人类历史的新篇章。1947年，将引发电子革命并被媒体和科学界称为“20世纪最重要的发明”的“晶体管”诞生于威廉肖克利、约翰巴丁和沃尔特布拉特林之手，他们因此获得了1956年诺贝尔物理学奖。与电子管相比，晶体管体积小得多，耗电少，稳定性大大提高。1955年，贝尔实验室组装了世界上第一台有800个晶体管的晶体管计算机TRAIC，揭开了晶体管计算机时代的序幕。晶体管电脑的时代一直持续到20世纪60年代中期。其主要特点是用晶体管作为逻辑元件，用磁芯作为主存储器，用磁盘作为辅助存储器，用高级编程语言和操作系统作为科学计算、数据处理和过程控制的软件。晶体管应用于计算机，降低了计算机的体积、功耗、速度和可靠性。它还发明了高级语言，并首次提出了计算机的兼容性问题，包括硬件兼容性和软件兼容性。到20世纪50年代中后期，如何使电子设备变得更小、更可靠、更便宜成为一个迫切的需求。因此，晶体管集成或集成电路的发展成为当时科技发展的研究目标。1958年，为德克萨斯仪器公司工作的美国物理学家杰克基尔比完成了他的设计并制造了第一个集成电路。1964年4月7日，由让阿姆达尔开发了四年的IBM360计算机标志着第三代计算机的全面亮相和集成电路计算机时代的到来。从20世纪60年代中期到70年代早期，集成电路计算机的主要特点是集成电路被用作逻辑元件，半导体被用作主存储器，磁盘被用作辅助存储器，高级编程语言和操作系统被用作科学计算、数据处理和过程控制的软件。IBM公司首次提出串行计算机的概念，成功地解决了计算机兼容性问题。将微程序控制技术应用于控制器，规范了控制器的设计，标志着结构化编程思想的成熟和软硬件设计的标准化。1971年，英特尔公司声称开创了一种半导体芯片(即微处理器芯片4004)，这种芯片“开启了集成电路的新时代”。它将中央处理器集成在一个芯片上。这是大规模集成电路计算机的标志，这意味着中央处理器已经小型化为集成电路，意味着“片上计算机”的诞生。从20世纪70年代初到现在，是大规模集成电路计算机的时代。其主要特点是以大/超大规模集成电路为逻辑元件，以大规模集成电路/超大规模集成电路半导体芯片为主存储器，以磁盘和光盘为辅助存储器，以高级编程语言和操作系统为软件，应用于科学计算、数据处理和过程控制，以计算机网络为特征。制造技术的创新导致了第三和第四代计算机的产生。面向对象和可视化编程的概念已经出现。软件业已经高度发展。计算机技术和通信技术相结合。计算机网络将世界紧密联系在一起。多媒体技术的兴起和计算机的集成引发了信息处理领域的一场革命。关于第五代计算机我们现在处于第四代计算机时代，第五代计算机的前景已经逐渐占据了人们的视野。自从1997年IBM的深蓝计算机赢得世界象棋冠军卡斯巴罗夫以来，人工智能已经成为第五代计算机的核心发展目标。然而，尽管当前的电子计算机已经具有一些相当幼稚的“智能”，但它不能执行人类头脑中最常见的思维活动，例如联想(即根据某些信息从存储器中提取其他相关信息的功能)、推理(根据给定信息使用存储的信息来推断未知问题并得出结论的功能)、学习(以高度灵活的方式存储新问题的内容的功能)等。尽管电子计算机已经能够在一定程度上配合和辅助人类的脑力劳动，但它仍然不能真正理解人们的语言和文章。它还要求专家用电子计算机能理解的特殊“程序语言”与它“交谈”。这极大地限制了电子计算机的应用、普及和普及。它的不足之处在于，虽然它可以完成人类无法用惊人的信息处理完成的任务(如遥控发射的火箭)，但它仍然不能满足某些科技领域对高速和大量计算任务的要求。例如，在超高层建筑的抗震设计中，要分析柱模型在地震作用下的三维振动，目前的超大型电子计算机已难以使用100年。例如，原子反应堆事故和核聚变反应的模拟实验、资源探测卫星发回的图像数据的实时分析、飞机的风洞实验、天气预报、地震预报等。所有这些都要求极高的计算速度和精度，这远远超出了当前电子计算机的能力极限。因此，今天的电子计算机已经不能满足信息社会的需要，新一代的计算机必须建立在新的理论和技术的基础上。第五代计算机是将信息收集、存储、处理和通信与人工智能相结合的智能计算机系统。它可以进行数值计算或处理一般信息。它主要面向知识处理，具有形式推理、联想、学习和解释能力。它可以帮助人们做出判断、决策、开拓未知领域和获得新知识。信息可以通过自然语言(声音、文本)或图形和图像在人和机器之间直接交换。第五代计算机也被称为新一代计算机。1981年10月，日本首次向世界宣布，它已经开始开发第五代计算机。1982年4月，日本制定了总投资1000亿日元的10年“第五代计算机技术发展计划”。目前，日本已经成功完成了第五代计算机第一阶段规定的任务。第五代计算机是为满足未来社会信息化的需求而提出的。它与前四代计算机有着本质的不同，是计算机发展史上的一个重要变化。第五代计算机的基本结构通常由三个基本子系统组成：问题解决和推理、知识库管理和智能人机界面。问题解决和推理子系统相当于传统计算机中的中央处理器。处理这个子系统的程序语言称为核心语言。这一领域的国际研究基于逻辑语言或功能语言，这是第五代计算机系统结构和各种超级软件的基础。知识库管理子系统相当于传统计算机主存、虚拟内存和风格系统的结合。处理该子系统的程序语言称为高级查询语言，用于表达、存储、获取和更新知识。该子系统的通用知识库软件是第五代计算机系统基础软件的核心。通用知识库包括：日常词法、语法、语言词典和基本词库知识的通用知识库；系统知识库，用于描述系统本身的技术规格；以及特定的应用领域。例如，集成电路设计技术知识集中的应用知识库。智能人机界面子系统使人们能够通过说话、书写、图形和图像等方式与计算机交流信息。以人类习惯的各种可能方式。在这里，自然语言是最先进的用户语言，它使非专业人员能够操作计算机，并提供了从计算机获取必要知识和信息的可能性。目前，第五代计算机的研究领域包括人工智能、系统结构、软件工程和支持设备及其对社会的影响。人工智能的应用将是未来信息处理的主流。因此，第五代计算机的发展将与人工智能、知识工程和专家系统的研究紧密相连，并为其发展提供新的基础。目前，电子计算机的基本工作原理是先将程序存储在存储器中，然后根据程序逐步进行计算。这种计算机最初是由美国物理学家诺依曼在理论和设计上提出的，所以它也被称为诺依曼机器。第五代计算机系统结构将突破传统的诺依曼机器概念。该领域的研究课题应包括逻辑编程机、功能机、相关代数机、抽象数据类型支持机、数据流机、关系数据库机、分布式数据库系统、分布式信息通信网络等。第五代计算机的发展将不可避免地导致新一代软件工程的发展，大大提高软件的生产率和可靠性。为了改善软件和软件系统的设计环境，将开发各种智能支持系统，包括智能程序设计系统、知识库设计系统、智能超大规模集成电路辅助设计系统，以及各种智能应用系统和集成专家系统。在硬件方面，将出现一系列新技术，如先进的微加工和封装测试技术、砷化镓器件、约瑟夫森器件、光学器件、光纤通信技术和智能辅助设计系统。此外，第五代计算机将推动计算机通信技术的发展，推动综合业务数字网络的发展和通信服务的多样化，使各种通信服务集中在一个统一的系统中，从而有效地推动社会信息化。第五代计算机的个人构想随着社会科学技术和信息的飞速发展，电子行业也在迅速变化。其运行速度越来越快，信息存储容量越来越大，性价比越来越高，应用领域越来越广。平均每6-7年更换一次技术，每3年左右更换一次机型。产值平均