計算機發(fā)展史及未來前景論文

1、微機原理論文計算機發(fā)展史及未來前景姓名：專業(yè)：班級：學號:摘要 本文在分析了計算機發(fā)展史的基礎(chǔ)上，闡述了計算機發(fā)展的各個時代和其應(yīng)用、以及計算機未來的發(fā)展方向和趨勢。關(guān)鍵詞 計算機；發(fā)展史；未來前景1 引言21 世紀將是高度信息化的世紀，21 世紀將是計算機化的世紀。在如今這個信息爆炸的時代，計算機起著決定性的作用。我們的日常生活和國家的科學發(fā)展都已經(jīng)依賴于計算機的發(fā)展。在計算機大家族中，超級巨型計算機（或超級計算機） 是計算技術(shù)發(fā)展的頂峰，它集中了現(xiàn)代高科技之精華，因而國際上公認超級計算機技術(shù)及其超級計算機產(chǎn)品是一個國家綜合國力的象征。行家們認為，在21 世紀超級計算機將是決定誰能在經(jīng)濟和科

2、學技術(shù)上居于領(lǐng)先地位的關(guān)鍵因素。下面讓我們看一下計算機的發(fā)展歷程及計算機的未來前景。2計算機的發(fā)展史計算機發(fā)展史是介紹計算機發(fā)展的歷史。計算機發(fā)展歷史可分為1854年1890年、1890年20世紀早期、20世紀中期、20世紀晚期現(xiàn)在，四個階段?，F(xiàn)代電子計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，離不開人類科技知識的積累，離不開許許多多熱衷于此并嘔心瀝血的科學家的探索，正是這一代代的積累才構(gòu)筑了今天的“信息大廈”。從下面這個按時間順序展現(xiàn)的計算機發(fā)展簡史中，我們可以感受到科技發(fā)展的艱辛及科學技術(shù)的巨大推動力。一、早期計算機的誕生公元前5世紀，中國人發(fā)明了算盤，廣泛應(yīng)用于商業(yè)貿(mào)易中，算盤被認為是最早的計算機，并一直使用

3、至今。算盤在某些方面的運算能力要超過目前的計算機，算盤的方面體現(xiàn)了中國人民的智慧。二、機械計算機的誕生在西歐，由中世紀進入文藝復(fù)興時期的社會大變革，極大地促進了自然科學技術(shù)的發(fā)展，人們長期被神權(quán)壓抑的創(chuàng)造力得到了空前的釋放 。而在這些思想創(chuàng)意的火花中 ，制造一臺能幫助人進行計算的機器則是最耀眼、最奪目的一朵。從那時起，一個又一個科學家為了實現(xiàn)這一偉大的夢想而不懈努力著。但限于當時的科技水平，多數(shù)試驗性的創(chuàng)造都以失敗而告終，這也就昭示了拓荒者的共同命運: 往往在倒下去之前見不到自己努力的成果。而后人在享用這些甜美成果的時候，往往能夠從中品味出汗水與淚水交織的滋味1614 年:蘇格蘭人John N

4、apier(1550 1617 年)發(fā)表了一篇論文 ，其中提到他發(fā)明了一種可以進行四則運算和方根運算的精巧裝置。1623 年:Wilhelm Schickard(1592 1635 年)制作了一個能進行6 位數(shù)以內(nèi)加減法運算，并能通過鈴聲輸出答案的“計算鐘”。該裝置通過轉(zhuǎn)動齒輪來進行操作。1625 年:William Oughtred(1575 1660 年)發(fā)明計算尺。1668 年:英國人Samuel Morl(1625 1695 年)制作了一個非十進制的加法裝置，適宜計算錢幣。1671 年:德國數(shù)學家Gottfried Leibniz 設(shè)計了一架可以進行乘法運算，最終答案長度可達16位的計

5、算工具。1822 年:英國人Charles Babbage(1792 1871 年)設(shè)計了差分機和分析機 ，其設(shè)計理論非常超前，類似于百年后的電子計算機，特別是利用卡片輸入程序和數(shù)據(jù)的設(shè)計被后人所采用。1834 年:Babbage 設(shè)想制造一臺通用分析機，在只讀存儲器(穿孔卡片)中存儲程序和數(shù)據(jù) 。Babbage在以后的時間里繼續(xù)他的研究工作，并于1840 年將操作位數(shù)提高到了40 位，并基本實現(xiàn)了控制中心(CPU)和存儲程序的設(shè)想，而且程序可以根據(jù)條件進行跳轉(zhuǎn)，能在幾秒內(nèi)做出一般的加法，幾分鐘內(nèi)做出乘、除法。1848 年:英國數(shù)學家George Boole 創(chuàng)立二進制代數(shù)學，提前近一個世紀為

6、現(xiàn)代二進制計算機的發(fā)展鋪平了道路。1890 年:美國人口普查部門希望能得到一臺機器幫助提高普查效率。Herman Hollerith (后來他的公司發(fā)展成了IBM 公司)借鑒Babbage 的發(fā)明，用穿孔卡片存儲數(shù)據(jù)，并設(shè)計了機器。結(jié)果僅用6 周就得出了準確的人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)(如果用人工方法，大概要花10 年時間)。1896 年:Herman Hollerith 創(chuàng)辦了IBM 公司的前身。三、電子計算機的問世在以機械方式運行的計算器誕生百年之后，隨著電子技術(shù)的突飛猛進，計算機開始了真正意義上的由機械向電子時代的過渡，電子器件逐漸演變成為計算機的主體，而機械部件則漸漸處于從屬位置。二者地位發(fā)生轉(zhuǎn)化的

7、時候，計算機也正式開始了由量到質(zhì)的轉(zhuǎn)變，由此導致電子計算機正式問世。下面就是這一過渡時期的主要事件:1906 年:美國人Lee De Forest 發(fā)明電子管，為電子計算機的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1924 年2 月:IBM 公司成立，從此一個具有劃時代意義的公司誕生。1935 年:IBM 推出IBM 601 機。這是一臺能在一秒鐘內(nèi)算出乘法的穿孔卡片計算機 。這臺機器無論在自然科學還是在商業(yè)應(yīng)用上都具有重要的地位，大約制造了1500 臺。1937 年:英國劍橋大學的Alan M.Turing(1912 1954 年)出版了他的論文 ，并提出了被后人稱之為“圖靈機”的數(shù)學模型。1937 年:Bell

8、試驗室的George Stibitz 展示了用繼電器表示二進制的裝置。盡管僅僅是個展示品，但卻是第一臺二進制電子計算機。1940 年1 月:Bell 實驗室的Samuel Williams 和Stibitz 制造成功了一個能進行復(fù)雜運算的計算機。該機器大量使用了繼電器，并借鑒了一些電話技術(shù)，采用了先進的編碼技術(shù)。1941 年夏季:Atanasoff 和學生Berry 完成了能解線性代數(shù)方程的計算機，取名叫“ABC ”(Atanasoff-Berry Computer)，用電容作存儲器 ，用穿孔卡片作輔助存儲器 ，那些孔實際上是“燒”上去的，時鐘頻率是60Hz，完成一次加法運算用時一秒。1943

9、 年1 月:Mark I 自動順序控制計算機在美國研制成功。整個機器有51 英尺長 、5 噸重 、75萬個零部件。該機使用了3304 個繼電器 ，60 個開關(guān)作為機械只讀存儲器 。程序存儲在紙帶上 ，數(shù)據(jù)可以來自紙帶或卡片閱讀器。Mark I 被用來為美國海軍計算彈道火力表。1943 年9 月:Williams 和Stibitz 完成了“Relay Interpolator ”，后來命名為“Model Re-lay Calculator ”的計算機。這是一臺可編程計算機，同樣使用紙帶輸入程序和數(shù)據(jù)。它運行更可靠，每個數(shù)用7 個繼電器表示，可進行浮點運算。1946 年:ENIAC(Electro

10、nic Numerical Integrator And Computer)誕生 ，這是第一臺真正意義上的數(shù)字電子計算機。開始研制于1943 年，完成于1946 年，負責人是John W.Mauchly 和J.Presper Eckert，重30 噸，用了18000 個電子管，功率25 千瓦，主要用于計算彈道和氫彈的研制。四、晶體管計算機的發(fā)展真空管時代的計算機盡管已經(jīng)步入了現(xiàn)代計算機的范疇，但因其體積大、能耗高、故障多、價格貴，從而制約了它的普及和應(yīng)用。直到晶體管被發(fā)明出來，電子計算機才找到了騰飛的起點。1947 年:Bell 實驗室的William B.Shockley 、 John Ba

11、rdeen 和Walter H.Brattain 發(fā)明了晶體管，開辟了電子時代新紀元。1949 年:劍橋大學的Wilkes 和他的小組制成了一臺可以存儲程序的計算機，輸入輸出設(shè)備仍是紙帶。1949 年:EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer電子離散變量自動計算機)第一臺使用磁帶的計算機。這是一個突破，可以多次在磁帶上存儲程序。這臺機器是John von Neumann 提議建造的。1950 年:日本東京帝國大學的Yoshiro Nakamats 發(fā)明了軟磁盤 ，其銷售權(quán)由IBM公司獲得 。由此開創(chuàng)了存儲時代的新紀元。1951

12、年:Grace Murray Hopper 完成了高級語言編譯器。1951 年:UNIVAC-1 第一臺商用計算機系統(tǒng)誕生，設(shè)計者是J.Presper Eckert 和JohnMauchly 。被美國人口普查部門用于人口普查，標志著計算機進入了商業(yè)應(yīng)用時代。1953 年:磁芯存儲器被開發(fā)出來。1954 年:IBM 的John Backus 和他的研究小組開始開發(fā)FORTRAN(FORmula TRANslation) ，1957 年完成。這是一種適合科學研究使用的計算機高級語言。1957 年:IBM 開發(fā)成功第一臺點陣式打印機。五、集成電路為現(xiàn)代計算機鋪平道路盡管晶體管的采用大大縮小了計算機的

13、體積、降低了價格 、減少了故障 ，但離用戶的實際要求仍相距甚遠，而且各行業(yè)對計算機也產(chǎn)生了較大的需求，生產(chǎn)性能更強、重量更輕、價格更低的機器成了當務(wù)之急。集成電路的發(fā)明解決了這個問題。高集成度不僅使計算機的體積得以減小，也使速度加快、故障減少。從此，人們開始制造革命性的微處理器。1958 年9 月12 日:在Robert Noyce(Intel 公司創(chuàng)始人)的領(lǐng)導下，集成電路誕生 ，不久又發(fā)明了微處理器。但因為在發(fā)明微處理器時借鑒了日本公司的技術(shù)，所以日本對其專利不承認，因為日本沒有得到應(yīng)有的利益。過了30 年，日本才承認，這樣日本公司可以從中得到一部分利潤。但到2001 年，這個專利就失效了

14、。1959 年:Grace Murray Hopper 開始開發(fā)COBOL(COmmon Business-Oriented Language)語言 ，完成于1961 年。1960 年:ALGOL 第一個結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言推出。1961 年:IBM 的Kennth Iverson 推出APL 編程語言。1963 年:DEC 公司推出第一臺小型計算機PDP-8 。1964 年:IBM 發(fā)布PL/1 編程語言。1964 年:發(fā)布IBM 360 首套系列兼容機。1964 年:DEC 發(fā)布PDB-8 小型計算機。1965 年:摩爾定律發(fā)表，處理器的晶體管數(shù)量每18 個月增加一倍，價格下降一半。1965

15、 年:Lofti Zadeh 創(chuàng)立模糊邏輯，用來處理近似值問題。1965 年:Thomas E.Kurtz 和John Kemeny 完成BASIC(Beginner s All-purpose SymbolicIn-struction Code)語言的開發(fā)。特別適合計算機教育和初學者使用，得以廣泛推廣。1965 年:Douglas Englebart 提出鼠標器的設(shè)想，但沒有進一步研究，直到1983年才被蘋果電腦公司大量采用。1965 年:第一臺超級計算機CD6600 開發(fā)成功。1967 年:Niklaus Wirth 開始開發(fā)PASCAL 語言，1971 年完成。1968 年:Robert

16、 Noyce 和他的幾個朋友創(chuàng)辦了Intel 公司。1968 年:Seymour Paper 和他的研究小組在MIT 開發(fā)了LOGO 語言。1969 年:ARPANet(Advanced Research Projects Agency Network)計劃開始啟動，這是現(xiàn)代Internet 的雛形。1969 年4 月7 日:第一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準RFC 推出。1970 年:第一塊RAM 芯片由Intel 推出，容量1KB 。1970 年:Ken Thomson 和Dennis Ritchie 開始開發(fā)UNIX 操作系統(tǒng)。1970 年:Forth 編程語言開發(fā)完成。1970 年:Internet

17、的雛形ARPANet 基本完成，開始向非軍用部門開放。1971 年11 月15 日:Marcian E.Hoff 在Intel 公司開發(fā)成功第一塊微處理器4004，含2300個晶體管，字長為4 位，時鐘頻率為108KHz，每秒執(zhí)行6 萬條指令。1972 年:1972 年以后的計算機習慣上被稱為第四代計算機?；诖笠?guī)模集成電路及后來的超大規(guī)模集成電路。這一時期的計算機功能更強，體積更小。此時人們開始懷疑計算機能否繼續(xù)縮小，特別是發(fā)熱量問題能否解決。同時，人們開始探討第五代計算機的開發(fā)。1972 年:C 語言開發(fā)完成。其主要設(shè)計者是UNIX 系統(tǒng)的開發(fā)者之一Dennis Ritche。這是一個非常

18、強大的語言，特別受人喜愛。1972 年:Hewlett-Packard 發(fā)明了第一個手持計算器。1972 年4 月1 日:Intel 推出8008 微處理器。1972 年:ARPANet 開始走向世界，Internet 革命拉開序幕。1973 年:街機游戲Pong 發(fā)布，得到廣泛歡迎。發(fā)明者是Nolan Bushnell(Atari 的創(chuàng)立者)。1974 年:第一個具有并行計算機體系結(jié)構(gòu)的CLIP-4 推出。六、智能化（第五代）計算機的發(fā)展第五代計算機將把信息采集、存儲、處理、通信和人工智能結(jié)合一起具有形式推理、聯(lián)想、學習和解釋能力。它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將突破傳統(tǒng)的馮諾依曼機器的概念，實現(xiàn)高度的并行處

19、理。人工智能計算機神經(jīng)計算機。其特點是可以實現(xiàn)分布式聯(lián)想記憶并能在一定程度上模擬人和動物的學習功能。它是一種有知識、會學習、能推理的計算機，具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說話的能力，使人機能夠用自然語言直接對話，它可以利用已有的和不斷學習到的知識，進行思維、聯(lián)想、推理，并得出結(jié)論，能解決復(fù)雜問題，具有匯集、記憶、檢索有關(guān)知識的能力。主要成果：人機對弈1996年2月1017日， Garry Kasparov以4：2戰(zhàn)勝“深藍” （Deep Blue）。1997年5月311日， Garry Kasparov以3.5：2.5輸于改進后的“深藍” 。2003年2月Garry Ka

20、sparov 3:3戰(zhàn)平 “小深”(Deep Junior)。2003年11月Garry Kasparov 2:2戰(zhàn)平 “X3D德國人” (X3D-Fritz )。模式識別采用 $模式識別引擎，分支有2D識別引擎 ，3D識別引擎，駐波識別引擎以及多維識別引擎目前，2D識別引擎已推出指紋識別，人像識別 ，文字識別，圖像識別 ，車牌識別；駐波識別引擎已推出語音識別；3D識別引擎已推出指紋識別玉帶林中掛（玩游智能版1.25）自動工程自動駕駛（OSO系統(tǒng)）印鈔工廠（￥流水線）獵鷹系統(tǒng)（YOD繪圖）知識工程以知識本身為處理對象，研究如何運用人工智能和軟件技術(shù)，設(shè)計、構(gòu)造和維護知識系統(tǒng)專家系統(tǒng)智能搜索引擎

21、計算機視覺和圖像處理機器翻譯和自然語言理解數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)3計算機未來前景 未來的計算機將以超大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)，向巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化的方向發(fā)展。1巨型化 巨型化是指計算機的運算速度更高、存儲容量更大、功能更強。目前正在研制的巨型計算機其運算速度可達每秒百億次。2微型化 微型計算機已進入儀器、儀表、家用電器等小型儀器設(shè)備中，同時也作為工業(yè)控制過程的心臟，使儀器設(shè)備實現(xiàn)“智能化”。隨著微電子技術(shù)的進一步發(fā)展，筆記本型、掌上型等微型計算機必將以更優(yōu)的性能價格比受到人們的歡迎。3網(wǎng)絡(luò)化 隨著計算機應(yīng)用的深入，特別是家用計算機越來越普及，一方面希望眾多用戶能共享信息資源，另一方面也希望

22、各計算機之間能互相傳遞信息進行通信。 計算機網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。計算機網(wǎng)絡(luò)己在現(xiàn)代企業(yè)的管理中發(fā)揮著越來越重要的作用，如銀行系統(tǒng)、商業(yè)系統(tǒng)、交通運輸系統(tǒng)等。4智能化 計算機人工智能的研究是建立在現(xiàn)代科學基礎(chǔ)之上。智能化是計算機發(fā)展的一個重要方向，新一代計算機，將可以模擬人的感覺行為和思維過程的機理，進行“看”、“聽”、“說”、“想”、“做”，具有邏輯推理、學習與證明的能力。在未來，第六代計算機發(fā)展方向如下：（1）分子計算機分子計算機體積小、耗電少、運算快、存儲量大。分子計算機的運行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進行組織排列。分子計算機的運算過程就

23、是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學介質(zhì)的相互作用過程。轉(zhuǎn)換開關(guān)為酶，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出來。生物分子組成的計算機具備能在生化環(huán)境下，甚至在生物有機體中運行，并能以其它分子形式與外部環(huán)境交換。因此它將在醫(yī)療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發(fā)揮無法替代的作用。分子芯片體積可比現(xiàn)在的芯片大大減小，而效率大大提高， 分子計算機完成一項運算，所需的時間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬倍。分子計算機具有驚人的存貯容量，1立方米的 DNA溶液可存儲1萬億億的二進制數(shù)據(jù)。分子計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以分子計算機既有自

24、我修復(fù)的功能，又可直接與分子活體相聯(lián)。（2）光子計算機光子計算機利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳輸和存儲。在光子計算機中，不同波長的光代表不同的數(shù)據(jù)，這遠勝于電子計算機中通過電子“0”和“1” 狀態(tài)變化進行的二進制運算, 可以對復(fù)雜度高、計算量大的任務(wù)實現(xiàn)快速的并行處理。光子計算機將使運算速度在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。（3）量子計算機量子計算機是一類遵循量子力學規(guī)律進行高速數(shù)學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。量子計算機是基于量子效應(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。量子計算機中的數(shù)據(jù)用量子位存儲。由于量子疊加效應(yīng)，一個量子位可以是0或1，也可以既存儲0又存儲1。因此, 一個量子位可以存儲2個數(shù)據(jù)，同樣數(shù)量的存儲位，量子計算機的存儲量比通常計算機大許多。同時量子計算機能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏嬎悖溥\算速度可能比目前計算機的 Pentium晶片快10億倍。（4）納米計算機納米計算機是用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計算機。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍, 質(zhì)地堅固,有著極強的導電性, 能