《计算机发展历程》的结题论文

《计算机发展历程》结题论文课题指导师：崔文华

课题组成员：张召

[摘要]

[历史背景]

今天，随着计算机技术的高速发展，电脑和网络正在以惊人的速度融入人类社会的各个角落。计算机网络时代到来，宣告了一场新的科技革命的到来。而相关产业的进步与发展，如生物技术和电子技术等，都与计算机的发展息息相关。一些新材料、新能源的开发和利用技术也都将在这一过程中获得巨大发展。为了了解计算机技术的发展使现代社会产生巨大变革的原因，以及计算机技术发展的未来，2010年2月1日，我们成立了一个研究小组，对计算机的基本分类、雏形、计算机发展史上的重要人物、计算机发展各个阶段和未来发展趋势进行了探索。

[研究过程及方法]

我们成立的研究小组利用一个星期的时间，查阅了《电脑爱好者》、《电脑报》、《电脑应用文摘》等文献资料及通过互联网，收集到计算机发展的相关资料，了解计算机发展的历程。

[研究成果]

1.计算机的基本分类

(1)按照性能指标分类

①巨型机：高速度、大容量

②大型机：速度快、应用于军事技术科研领域

③小型机：结构简单、造价低、性能价格比突出

④微型机：体积小、重量轻、价格低

(2)按照用途分类

①专用机：针对性强、特定服务、专门设计

②通用机：科学计算、数据处理、过程控制解决各类问题

(3)按照原理分类

①数字机：速度快、精度高、自动化、通用性强

②模拟机：用模拟量作为运算量，速度快、精度差

③混合机：集中前两者优点、避免其缺点，处于发展阶段

2.早期计算机

1642年，法国人布莱士•帕斯卡（1623-1662）发明了自动进位加法器，称为Pascalene。1694年，德国数学家Gottfried Wilhemvon Leibniz（1646-1716）改进了Pascaline，使之可以计算乘法。后来，法国人Charles Xavier Thomas de Colmar发明了可以进行四则运算的计算器。这可以说是现代计算机的雏形。

3.现代计算机发展主要历程

1）计算机发展史上的重要人物

现代计算机的真正起源来自英国数学教授Charles Babbage。Babbage发现通常的计算设备中有许多错误，在剑桥学习时，他认为可以利用蒸汽机进行运算。起先他设计差分机用于计算导航表，后来，他发现差分机只是专门用途的机器，于是放弃了原来的研究，开始设计包含现代计算机基本组成部分的分析机——Analytical Engine。

Babbage的蒸汽动力计算机虽然最终没有完成，以今天的标准看也是非常原始的，然而，它勾画出现代通用计算机的基本功能部分，在概念上是一个突破。

在接下来的若干年中，许多工程师在另一些方面取得了重要的进步，美国人Herman Hollerith（1860-1929），根据提花织布机的原理发明了穿孔片计算机，并带入商业领域建立公司。

之后，现代计算机开始采用先进的电子技术来代替陈旧落后的机械或继电器技术，这一时期的杰出代表人物是英国科学家图灵(1912—1954)和美籍匈牙利科学家冯•诺依曼(1903-1957)。

图灵对现代计算机的贡献主要是：建立了图灵机的理论模型；发展了可计算性理论；提出了定义机器智能的图灵测试。

冯•诺依曼的贡献主要是：确立了现代计算机的基本结构，即冯•诺依曼结构。其特点可以概括为如下几点：

（1）使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作；

（2）存储单元是定长的线性组织；

（3）存储空间的单元是直接寻址的；

（4）使用机器语言，指令通过操作码来完成简单的操作；

（5）对计算进行集中的顺序控制。

2）计算机发展各个阶段

①第一代电子管计算机(1946-1957)

在第二次世界大战中，美国政府寻求计算机以开发潜在的战略价值。这促进了计算机的研究与发展。1944年Howard H.Aikien （1900-1973）研制出全电子计算机，为美国海军绘制弹道图。这台简称Mark Ⅰ的机器有半个足球场大，内含500英里的电线，使用电磁信号来移动机械部件，速度很慢（3-5秒一次计算）并且实用性很差只用于专门领域，但是，它既可以执行基本算术运算也可以运算复杂的等式。

1946年2月14日，标志现代计算机诞生的ENIAC（Electronic Numerical Intergrator and Computer）在费城公诸于世。ENIAC代表了计算机发展史上的里程碑，它通过不同部分之间的重新接线编程，还拥有并行计算能力。ENIAC由美国政府和槟夕法尼亚大学合作开发，使用了18000个电子管，70000个电阻器，有5百万个焊接点，耗电160千瓦，其运算速度比Mark Ⅰ快1000倍，ENIAC是第一台普通用途计算机。

第一代计算机的操作指令是为特定任务而编制的，每种机器有各自不同的机器语言，功能受到限制，速度也慢；另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓存储数据。第一代计算机主要用于科学研究和工程计算。

②第二代晶体管计算机(1957-1964)

1948年，晶体管发明代替了体积庞大电子管，电子设备的体积不断减小。1956年，晶体管在计算机中使用，晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产生。第二代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。1960年，出现了一些成功地用在商业领域、大学和政府部门的第二代计算机。第二代计算机用晶体管代替电子管，还有现代计算机的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等。计算机中存储的程序使得计算机有很好的适应性，可以更有效地用于商业用途。在这一时期出现了更高级的COBOL和FORTRAN等语言，使计算机编程更容易。新职业(程序员、分析员和计算机系统专家)和整个软件产业由此诞生。第二代计算机主要用于商业、大学教学和政府机关。

③第三代集成电路计算机(1964-1972)

1958年德州仪器的工程师Jack Kilby发明了集成电路(IC)，将三