計算機的發展歷史：計算器的演變

計算機作為人類的一種工具，首先是作為計算的工具，是人類在長期的勞動實踐中創造出來

的。它的前身是各種各樣的計算工具。人類最早的計算工具或者人自身的附屬物，如手指等；

或者是觸手可及的物品，如石子、木棍等。后來又制造出了專門用于計算的工具：算籌。中

國占代圓周率的求得，用的就是算籌。(《射雕英雄傳》中的瑛姑，酷愛計算，她用的工具也

是算籌)

人類歷史上，有兒件事對現代計算機的發明有重要意義：一是中國古代發明直到今天還在使

用的算盤，有人譽為“原始計算機二是1642年法國物理學家帕斯卡(1623-1662)發明

了齒輪式加減法器；三是1673年德國數學家萊布尼茲(1646-1716)制成了機械式計算器,

可以進行乘除運算；四是英國數學家查爾斯?巴貝奇(1791-1871)提出了差分機和分析機

的構想，具有輸入、處理、存儲、輸出及控制五個基本裝置，而這些正是現代意義上的計算

機所必備的。以上這些事件對計算機的產生與發展都具有不可替代的歷史作用。它們或人工

的，或機械的，而不是電子的(或機電的)。由于巴貝奇的貢獻最大，因而被國際計算機界

稱為“計算機之父，

現代計算機又稱為電腦(computer),全稱應該是“電子計算機二是指一種能快速而高效地

自動完成信息處理的電子設備。它能把程序存放在存儲器中，按照程序引導的確定步驟，對

輸入的數據進行加工處理、存儲、傳送并獲得輸出信息，因此能部分地代替人的腦力勞動；

程序改變了，計算機的功能也改變了，因此它有很強的適應性和通用性。這些正是計算機區

別于計算糊(caculator)的地方。在電子計算機之前的計算機，雖然也能進行加減乘除等運算，

但無存儲程序或運算中間結果的能力，不能自動完成用戶需要的數據處理工作。

1946年2月14日，人類第一臺電子計算機在美國宣告誕生，它是一臺名叫埃尼亞克的電子

數值積分計算機，英文名叫：ElectronicNumbericalIntegratorandcomputer,縮寫為ENIACo

它是美國出于軍事上的需要而研制的。它用了17,000多只電子管、10,000多只電容器、7,000

只電阻、1,500多個繼電器，需要功率150kW,占地160平方米，重30噸，純粹是一個龐

然大物。但是由于使用了電子管和也子線路，它每秒能完成加法運算5,000多次，比手工操

作的臺式計算機速度提高了8,400多倍，因而具有劃時代的意義。其缺點在于不能存儲程序，

使用的是十進制數，編程靠機外連接線路來完成。

1949年5月，第一臺實現內存儲程序式的電子計算機制成并投入運行。它叫埃德沙克，英

文名叫TheElectronicDelayStorageAutomaticCaculator,縮寫為EDSAC,意即：電子誕遲存

儲自動計算器。它是由英國劍橋大學的威爾克斯(M.V.Wilkes)根據馮?諾依曼的指導思想進

行設計的。

1952年，人類第一臺具有內部存儲程序功能的計算機埃德瓦克研制成功。它是一臺電子離

散變量自動計算機，英文名叫ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer,縮寫為EDVACo

它由運算器、邏輯控制裝置、存儲器、輸入和輸出設備五部分組成。它采用二進制數直接模

擬開關電路的兩種狀態，提高了運行效率：把指令存入計算機的記憶裝置中，省去了機外編

程的麻煩，保證了計算機能按事先存入的程序自動地進行運算。

現代計算機的特點是：運算速度快，計算精確度高，可靠性好，記憶和邏輯判斷能力強，容

量大而非易失性的外儲存功能，多媒體以及網絡功能等。

有兩個杰出的代表人物，對現代計算機的發展功不可沒。一個是英國的艾蘭?圖靈(Alan

另一個是美籍匈牙利人馮?諾依曼

MathisonTuing,1912-1954),(JohnVonNeumann,1903-1957)o

前者的主要貢獻是建立了圖靈機(Turingmachine,eg.TM)的理論模型，對數字計算機的一般

結構、可實現性和局限性產生了深遠影響；二是提出了定義機器智能的圖靈測試(Turingtest),

奠定了“人工智能”的理論基礎。后者的主要貢獻是首先提出了計算機內存儲程序的概念，

使用單一處理部件來完成計算、存儲及通信工作。

現代計算機的特點

現代計算機又稱為電腦(computer),全稱應該是“電子計算機二是指一種能快速而高效地

自動完成信息處理的電子設備。它能把程序存放在存儲器中，按照程序引導的確定步驟，對

輸入的數據進行加工處理、存儲、傳送并獲得輸出信息，因此能部分地代替人的腦力勞動；

程序改變了，計算機的功能也改變了，因此它有很強的適應性和通用性。這些正是計算機區

別于計算器(caculator)的地方。在電子計算機之前的計算機，雖然也能進行加減乘除等運算，

但無存儲程序或運算中間結果的能力，不能自動完成用戶需要的數據處理工作。

1946年2月14日，人類第一臺電子計算機在美國宣告誕生，它是一臺名叫埃尼亞克的電子

數值積分計算機,英文名叫：ElectronicNumbericalIntegratorandcomputer,縮寫為ENIAC。

它是美國出于軍事上的需要而研制的。它用了17,000多只電子管、10,000多只電容器、7,000

只電阻、1,500多個繼電器，需要功率150kW,占地160平方米，重30噸，純粹足一個龐

然大物。但是由于使用了電子管和電子線路，它每秒能完成加法運算5,000多次，比手工操

作的臺式計算機速度提高了8,400多倍，因而具有劃時代的意義。其缺點在于不能存儲程序，

使用的是十進制數，編程靠機外連接線路來完成。

1949年5月，第一臺實現內存儲程序式的電子計算機制成并投入運行。它叫埃德沙克，英

文名叫TheElectronicDelayStorageAutomaticCaculator,縮寫為EDSAC,意即：電子延遲存

儲自動計算器。它是由英國劍橋大學的威爾克斯(M.V.Wilke9根據馮?諾依曼的指導思想進

行設計的。

1952年，人類第一臺具有內部存儲程序功能的計算機埃德瓦克研制成功。它是一臺電子離

散變量自動計算機，英文名叫ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer,縮寫為EDVAC。

它由運算器、邏輯控制裝置、存儲器、輸入和輸出設備五部分組成。它采用二進制數直接模

擬開關電路的兩種狀態，提高了運行效率；把指令存入計算機的記憶裝置中，省去了機外編

程的麻煩，保證了計算機能按事先存入的程序自動地進夕亍運算。

現代計算機的特點是：運算速度快，計算精確度高，可靠性好，記憶和邏輯判斷能力強，容

量大而非易失性的外儲存功能，多媒體以及網絡功能等。

有兩個杰出的代表人物，對現代計算機的發展功不可沒。一個是英國的艾蘭?圖靈(Alan

MathisonTuing,1912-1954),另一個是美籍匈牙利人馮?諾依曼(JohnVonNeumann,1903-1957)。

前者的主要貢獻是建立了圖靈機(Turingmachine,eg.TM)的理論模型，對數字計算機的一般

結構、可實現性和局限性產生了深遠影響；二是提出了定義機器智能的圖靈測試(Turingtest),

奠定了“人工智能”的理論基礎。后者的主要貢獻是首先提出了計算機內存儲程序的概念，

使用單一處理部件來完成計算、存儲及通信工作。

計算機的發展歷史：計算器的演變現代計算機的特點現代計算機的發展階段計算機的發

展趨勢

現代計算機的發展階段

現代計算機的發展，主要是根據計算機所采用的電子器件的發展，一般分成四個階段，通常

稱為四代。每代之間不是截然分開的，在時間有重疊。

第一代：電子管計算機時代（1946年--50年代末期）。這一代計算機的主要特點是采用電

子管作為基本器件，運算遠度一般是每秒數千次至數萬次。軟件方面確定了程序設計的概念,

由代碼程序發展到了符號程序，出現了高級語言的雛型。這一時期主要是為了軍事和國防尖

端技術的需要，客觀上卻為計算機的發展奠定了基礎。匕較重要的?點是，這時期的研究成

果開始擴展到民用，由實險室走向社會，乂轉為工業產品，形成了計算機產業。產業化的好

處社會化、商品化，競爭激烈，促進技術的飛速發展。

笫二代：晶體管計算機時代（20世紀50年代中期-60年代末期）。這一時期電子計算機的

基本器件為晶體管，因而縮小了體積，降低了壽命，提高了運算速度和可靠性（一般每秒十

萬次，可高達300萬次），而且價格不斷下降。后來又采用了磁芯存儲器，使速度得到進一

步的提高。軟件方面出現了一系列的高級程序設計語言，比如FORTRAN、COBOL等，并提

出了操作系統的概念。計算機的應用范圍也進一步擴大，從軍事與尖端技術方面延伸到氣象、

工程設計、數據處理以及其它科學研究領域。計算機設計出現了系列化的思想，縮短了新機

器的研制周期，降低了生產成本，實現了程序的兼容，方便了新機器的使用。

第三代：中、小規模集成電路計算機時代（20世紀60年代中期-70年代初期）。這個時期

的計算機硬件采用中、小規模集成也路（IC）作為基本器件，計算機的體積更小，壽命史長，

功耗、價格進一步F降，而速度和可靠性相應地有所提高，計算機的應用范圍進一步擴大。

軟件方面出現了操作系統，軟件出現了結構化、模塊化程序設計方法。軟、硬件都向系統化、

多樣化的方面發展。由于集成電路成本迅速下降，生產了成本低而功能比較強的小型計算機

供應市場，占領了許多數據處理的應用領域。其中，1965年問世的IBM360系列是最早采用

集成電路的通用計算機，也是影響最大的第三代計算機。它的主要特點是通用性、系列化和

標準化。美國控制數據公司（CDC）1969年1月研制成功的超大型計算機CDC7600,速度達

每秒1千萬次浮點運算，是這個時期最成功的計算機產品。

第四代：大規模和超大規模集成電路計算機時代（20世紀70年代初期--現在）。采用超大

規模集成電路（VLSID）和極大規模集成電路（ULSID）、中央處理器CPU高度集成化是這?

時的計算機的主要特征。1971年Intel公司制成了第一批微處理器4004,這一芯片集成了

2250個晶體管組成的電路，這樣個人計算機（PersonalComputer,縮寫為PC,個人計算機又常

稱為PC機）就應運而生,并且得到迅猛發展。目前市場上的“奔騰Pentium”芯片，集成了

800萬個晶體管，處理速度每秒可執行4億條指令，PC機的主存擴展到128MB已很常見（目

前市場上256MB已成主流），一張普通光盤目前的容量可達到650MB,40倍速的光驅早已

面市，這些都意味著計算機性能的飛速提高。

有兩個重要事件需要注意：一是1971年11月，美國Intel公司研制成功了lntel4004微處

理器，并在此基礎上公布了世界上第一臺微型計算機MCS-4；二是1981年8月，IBMPC

（PersonalComputer）微型計算機開發成功，這是新型的個人計算機，也是最早的16位微

型機產品。以后“PC”就成了個人計算機的代名詞。

計算機的發展趨勢

計算機發展的趨勢是：巨（型化）、微（型化）、多（媒體化）、網（絡化）和智（能化）。

1、巨型化巨型化是指發展高速、大儲量和強功能的超大型計算機。這既是諸如天文、氣

象、原子、核反應等尖端科學以及進一步探索新興科學，諸如宇宙工程、生物工程的需要，

也是為了能讓計算機具有人腦學習、推理的復雜功能。在目前知識信息急遽增加的情況下，

記憶、存儲和處理這些信息是必要的。20世紀70年代中期的巨型機的計算速度每秒已達1.5

億次，現在則高達每秒數百億次。美國正在計劃開發每秒數百萬億次的超級計算機。

2、微型化因大規模、超大規模集成電路的出現，計算機微型化迅速。因為微型機可滲透

至諸如儀表、家用電器、導彈彈頭等中、小型機無法進入的領域，所以20世紀80年代以來

發展異常迅速?？梢韵胍娖湫阅苤笜藢⑦M一步提高，而價格則逐漸下降。當前微機的標志是

運算部件和控制部件集成在一起,今后將逐步發展到對存儲器、通道處理機、高速運算部件、

圖形卡、聲卡的集成，進一步將系統的軟件固化，達到整個微型機系統的集成。

3、多媒體化多媒體是“以數字技術為核心的圖像、聲音與計算機、通信等融為一體的信

息環境”的總稱。多媒體技術的目標是：無論在何時何地，只需要