计算机发展

计算机发展

微型计算机的发展概况（CUI：人类的发展与计算机技术）

电子计算机无疑是人类历史上最伟大的发明之一。人类从原始社会学会使用工具以来到现代社会经历了三次大的产业革命：农业革命、工业革命、信息革命。而信息革命就是以计算机技术和通信技术的发展和普及为代表的。

如果从17世纪欧洲出现近代科学算起，到今天差不多有400年的历史了。但是这400年的发展速度是人类以前几十万年的历史无法比拟的。从下图我们可以看到农业革命前的几十万年人类发展是非常缓慢的；农业革命到工业革命之间发展比以前快了不少；从工业革命开始，人类的发展进行大大提高；进入信息革命以后，人类更是以突飞猛进的速度在发展。目前，人类已经进入了高速发展的后现代时代。其中计算机科学和技术发展之快，是任何其他技术都无法相提并论的。

50多年来，随着电于技术特别是微电子技术的发展，电子计算机的发展经历了以下几代发展：

第一代电子管电路计算机第二代晶体管电路计算机第三代小规模集成电路计算机第四代大规模（LSI）和超大规模（VSLI）集成电路

其中：LSI：Large Scale Integration，大规模集成电路VLSI：Very Large Scale Integration，超大规模集成电路

（CUI：几代电子器件的简介）

下图是几代电子计算机所使用的电子期间的示意图和符号。

图1－C2电子管、晶体管和集成电路

（CUI：数字电子计算机发展简史）

人类很早就希望使用工具来帮助自己计数和计算。最早的结绳记事，主要就是用来计数。后来中国人发明的算盘，一直使用了几千年。直到十年前才被彻底淘汰。再后来，欧洲出现了手摇式机械计算器，可以进行加、减、乘、除的运算。但是，他结构复杂，操作繁琐，而且非常容易出故障。到了近代，欧洲还发明了使用继电器的顺序式计算器。总之，人类一直在想方设法的使用机器来帮助自己计算，因为计算实在是一件太费脑筋的事了。直到1946年美国宾夕法尼亚大学研制成功了世界上第一台电子计算机，人类开始了真正可以使用机器来进行数值计算的时代。但是，直到微型计算机出现以前，人们一直没有意识到计算机像人类使用火和开始使用工具那样，将给人类生活带来翻天覆地的巨变。上个世纪60年代有一本科普书籍《科学家谈21世纪》，作者都是当时中国的科学巨匠，包括钱学森、钱三强、竺可桢、华罗庚等等。那本对未来做了非常大胆的预测。各个科技领域都提到了，但是，唯独没有提到计算机。那时，计算机还是科学家实验室中的昂贵，娇气、保密的高级精密设备。

1946年美国宾夕法尼亚大学研制成功的世界上第一台电子计算机技术参数如下：

名称：ENIAC电子管数量：18,800个继电器数量：5,000个耗电量：150kW重量：30t占地面积：150m2运算速度：5000次加法运算∕s

我国电子计算机研究工作起步并不晚。1958年中科院就研制成功了我国第一台电子管数字计算机。是当时，世界上少数几个可以制造数字电子计算机的国家之一。

20世纪50年代中期，美国人发明了半导体晶体管。晶体管体积小、耗电少、开关速度快的优点很快吸引了科学家们的注意，并且，很快就将晶体管用到了计算机上。美国在20世纪60年代初首先研制成功了晶体管数字电子计算机。我国在70年代初也研制成功了晶体管数字电子计算机。70年代中我国研制的DJ-130是我国第一种商业销售的晶体管计算机。据说全国装备了500多台（当时的售价是50～60万元人民币）。

20世纪60年代中期以后，晶体管朝着小型化方向发展得很快。当时的半导体物理、固体物理、表面科学、离子溅射技术、离子渗透技术等也发展得很快。美国首先研制成功了厚膜集成电路。集成电路的出现是电子技术革命进步的标志。计算机的核心器件：微处理器的诞生就是集成电路发展的伟大成果。

（CUI：计算机的现状和展望）

目前的第四代电子计算机，运算速度为每秒几千亿次、几万亿次的巨型机也已投入运行，计算机已从早期的数值计算和数据处理发展到目前的进行知识处理的人工智能阶段。电子计算机不仅可以处理文字、字符、图形图像信息，而且可以处理音频、视频信息。计算机正朝着智能化、多媒体化方向发展。

日本和美国早在20世纪80年代就宣布研制出了第五代电子计算机，即所谓的“智能化”计算机。也就是“非冯诺依曼”体系结构的计算机。后来，又说开发了第六代电子计算机，也就是曾经被炒得沸沸扬扬的“神经网络”计算机。但是，这些计算机现在还是处于实验室的研究阶段。主要原因是，人类对自身的智能认识还很肤浅。其次是以目前的技术要想实现真正意义上的智能化计算机各个方面的条件还都不具备。

巨型计算机已经不再仅仅是注重于超大能力的中央处理单元的研究，而是更加致力于并行计算机的研制。

CPU的研制向着高的集成度发展。深亚微米（线距≤0.1μm）工艺和铜链接技术使得集成度的提高还可以持续几年。就是著名的摩尔定律：每过18月微处理器的性能提高一倍，或价格下降50％，还可以继续大行其道。

存储技术也随着半导体技术的发展而发展。无论在存取速度还是在容量上都会有很大的发展。

磁存储存技术也在以更快的速度在发展。硬盘的密度和容量还将继续以高速发展。

光存储技术更是一个刚刚起步的新技术。精密激光器、超小型激光器、高频脉冲激光器的发展、立体光存储器件等新技术的飞速发展使得光存储技术还会有大发展的。

由于以上几个决定计算机技术水平的关键部件还具有非常可观的发展空间，所以即使不说新型计算机，仅就传统计算机而言，也还有着巨大的发展余地。

新型计算机的研制也在科学家的实验室中默默地进行，例如量子计算机、生物计算机等。他们将来也许不一定就能够代替现有的传统计算机，但是，新型计算机可以在新的领域发挥巨大的左右。

（CUI：冯诺依曼体系机构）

说到计算机的发展，就不能不提到德国科学家冯诺依曼。从20世纪初，物理学和电子学科学家们就在争论制造可以进行数值计算的机器应该采用什么样的结构。人们被十进制这个人类习惯的计数方法所困扰。所以，那时以研制模拟计算机的呼声更为响亮和有力。20世纪30年代中期，德国科学家冯诺依曼大胆的提出，抛弃十进制，采用二进制作为数字计算机的数制基础。同时，他还说预先编制计算程序，然后由计算机来按照人们事前制定的计算顺序来执行数值计算工作。