计算机简史，看看你了解多少!
时间：2021-08-19 16:35:15
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[导读]从数学产生之日起，人们便不断寻求能辅助和加速计算的工具，最终计算工具经历了从简单到复杂、从低级到高级的许多个阶段，演化成了今天的计算机。如今，计算机早已成为我们日常办公和生活中不可或缺的一部分，你对它的前世今生了解多少？未来的计算机又会怎么发展呢？从远古时代的“掐指一算”、“结绳...
从数学产生之日起，人们便不断寻求能辅助和加速计算的工具，最终计算工具经历了从简单到复杂、从低级到高级的许多个阶段，演化成了今天的计算机。如今，计算机早已成为我们日常办公和生活中不可或缺的一部分，你对它的前世今生了解多少？未来的计算机又会怎么发展呢？从远古时代的“掐指一算”、“结绳记事”到算筹、算盘，再到机械计算机、电子计算机，人类一直在想方设法延伸自己的大脑。
1642年，法国数学家帕斯卡(B.Pascal)为了减轻父亲的税务工作，发明了世界上第一台机械计算机。虽然它只是用手转动齿轮来实现加法运算，但是这意味着：可以用机械装置代替人的大脑进行思考和记忆。
（Pascaline）
19世纪，英国数学家查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）提出了通用计算机的基本设计思想，设计了第一台可编程化计算机。巴贝奇的一生发明了三个机器：差分机一号、分析机、差分机二号，尽管因为种种原因最终都没有制造出来，但这是人类第一次尝试制造大型计算机的开始。这之后，布尔代数，数字逻辑电路等开始出现，为多年后出现的数字计算机奠定了理论基础。
（完成1/7的差分机一号）
第一代计算机（电子管计算机）
1946年，一台名为ENIAC的电子管计算机在美国费城问世，这被认为是世界上第一台通用计算机。这台计算机可是个庞然大物——共用了约18000个真空电子管、1500个继电器，重27吨，占地167平方米，耗电达150千瓦，每秒可进行5000次加法运算、400次乘法运算。据说当时每次ENIAC开动起来，费城全城的电压都会降低！
（ENIAC）
虽然这时的计算机只能通过人工扳动庞大面板上的各种开关来输入数据信息，但其已经能够使用机器语言进行重新编程，解决各种计算问题，计算速度是手工计算的20万倍！因此ENIAC打开了科学计算领域的大门，人类社会从此进入了电子计算和信息化时代。
第二代计算机（晶体管计算机）
1956年，晶体管和磁芯存储器的使用促使了第二代计算机的诞生。除了体积大，耗电多以外，机器运行发热使得真空电子管极易损坏是电子管计算机的致命缺陷，ENIAC无电子管损坏的最高记录才100多个小时！因此，晶体管的发明是计算机世代改变的基础，相较于电子管，晶体管体积更小、寿命更长、效率更高。这时计算机软件也有了较大发展：采用了监控程序（操作系统的雏形），出现了汇编语言，产生了FORTRAN和COBOL等程序设计语言和批处理系统IBSYS。
美国IBM公司于1958年推出了其第一台商用晶体管计算机IBM 7090。作为第二代电子计算机的典型代表，IBM 7090从1960年到1964年一直都统治着科学计算的领域。但这时计算机的生产成本仍然很高，生产数量极少。
（IBM 7090）
第三代计算机（中小规模集成电路计算机）
随着半导体工艺的发展，集成电路技术出现了。也就是说，可以把晶体管、电阻、电容和电感等多个电子元件及布线集成在一小块半导体芯片上。这时，中小规模集成电路开始成为计算机的主要部件，主存储器也逐渐过渡到半导体存储器，使得计算机的体积更小，功耗更低，可靠性也更高。 1964年，IBM成功研制了第一个采用集成电路的的通用电子计算机系列IBM System/360。它的问世让单一操作系统适用于整个系列的产品，成为了史上第一个指令集可兼容的计算机。该产品上市后全球各地的订单蜂拥而至，到1966年，IBM每月售出超过千台产品，每台的价格在250到300万美元之间。
（IBM360 Model 30的操作台）
此时，随着操作系统的逐渐成熟，程序设计语言也越来越标准化。计算机厂家开始将一些当时流行的高级语言固化在计算机内存中，例如BASIC语言、FORTRAN语言，以及C语言等多种高级语言。
第四代计算机（大规模集成电路计算机）
第四代计算机是第三代计算机的延伸与扩展，主要指从1971年以后采用大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）为主要电子器件制成的计算机。随着大规模集成电路技术的成熟，我们可以将数百万个晶体管封装在单个芯片上。例如英特尔在1989年推出的80486芯片，就使用了1微米的制造工艺集成了120万个晶体管。这使得计算机的体积和价格不断下降，而功能和可靠性不断增强。 计算机开始走向千家万户，产品走向了通用化、系列化和标准化。其标志性事件是1971年Intel公司推出了世界上第一款商用微处理器Intel 4004，开创了微型计算机的新时代。之后面向个人的PC电脑，笔记本电脑诞生了：
第四代计算机的时代到今天仍在继续，而这半个多世纪来计算机的发展给社会带来的改变是巨大的。这里对电子计算机4个发展阶段的特点总结如下：
现代计算机分类及发展趋势
在摩尔定律的作用下，计算机不断推陈出新，从外观、功能配置，到硬件设备都变得更加多样化。到今天，计算机技术已经非常成熟，不只是笔记本电脑，像平板电脑、手机、ATM，以及各种自助终端机等等，这些都是形态各异的现代化计算机。它们的出现改变着我们与计算机的交互方式。
现代计算机可以分为4类：l 个人计算机（Personal Computer），也称为 PC，就是我们平时用的台式机、笔记本等。l 超级计算机（Super Computer），功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，用于复杂的大规模运算，一般用于国家高科技领域和尖端技术研究等大型科研项目上。l 嵌入式计算机（Embedded Computer），是针对某个特定的应用，以应用为中心，软硬件可裁剪的计算机。其应用十分广泛，比如汽车、电视中的微处理器，NASA行星漫游车上的导航设备，冰箱、洗衣机等电器设备都算嵌入式计算机。l 服务器（Server），相比个人计算机，服务器运行更快、负载更高、价格更贵。服务器一般是在网络中为其它客户机（如PC机、智能手机、ATM等终端甚至火车系统等大型设备）提供计算或者应用服务。
（ZTE R8500 G4服务器）
而近十年来，“云计算”“云存储”成为了计算机领域最令人关注的话题之一。其最为显著的特点就是虚拟化，用户通过网络就可以获取到近乎无限的资源，突破了时间、空间的界限。而“云服务”的背后，是用几千甚至上万台服务器一起并行工作，来支持大容量高吞吐的在线服务。当历史的车轮不断前行时，我们未来也还会面对更多种类、更多形式的计算机。而其发展趋势，大概率依然会朝着微型化、智能化、虚拟化等方向发展。不同于PC，服务器是IT服务的最底层，将是不可缺少的支撑设备。通过高性能服务器虚拟化为云服务器，提供丰富多样的“云服务”，用户可以方便地进行数据存储、数据库搭建、Web服务器搭建等工作。随着大数据，物联网等高新技术的发展，对服务器和存储设备也会提出新的要求。那么，要为不同业务按需提供基础支撑，定制化服务器也将成为新的应用趋势。 往更长远了看，目前不少学者正致力于研究量子计算机、光子计算机，甚至生物计算机等前沿技术，也许，一场新的技术变革正在酝酿。 总之，计算机是人类伟大的发明，因“算”而生，而不止于“算”。它改变了我们的生产和生活方式，未来也将助力更多新兴技术的发展。最后，你还记得你用过的第一台计算机是什么品牌、什么型号吗？
我们是一群平均从业年限5 的通信专业工程师。关注我们，带你了解通信世界的精彩！
1642年，法国数学家帕斯卡(B.Pascal)为了减轻父亲的税务工作，发明了世界上第一台机械计算机。虽然它只是用手转动齿轮来实现加法运算，但是这意味着：可以用机械装置代替人的大脑进行思考和记忆。
（Pascaline）
19世纪，英国数学家查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）提出了通用计算机的基本设计思想，设计了第一台可编程化计算机。巴贝奇的一生发明了三个机器：差分机一号、分析机、差分机二号，尽管因为种种原因最终都没有制造出来，但这是人类第一次尝试制造大型计算机的开始。这之后，布尔代数，数字逻辑电路等开始出现，为多年后出现的数字计算机奠定了理论基础。
（完成1/7的差分机一号）
第一代计算机（电子管计算机）
1946年，一台名为ENIAC的电子管计算机在美国费城问世，这被认为是世界上第一台通用计算机。这台计算机可是个庞然大物——共用了约18000个真空电子管、1500个继电器，重27吨，占地167平方米，耗电达150千瓦，每秒可进行5000次加法运算、400次乘法运算。据说当时每次ENIAC开动起来，费城全城的电压都会降低！
（ENIAC）
虽然这时的计算机只能通过人工扳动庞大面板上的各种开关来输入数据信息，但其已经能够使用机器语言进行重新编程，解决各种计算问题，计算速度是手工计算的20万倍！因此ENIAC打开了科学计算领域的大门，人类社会从此进入了电子计算和信息化时代。
第二代计算机（晶体管计算机）
1956年，晶体管和磁芯存储器的使用促使了第二代计算机的诞生。除了体积大，耗电多以外，机器运行发热使得真空电子管极易损坏是电子管计算机的致命缺陷，ENIAC无电子管损坏的最高记录才100多个小时！因此，晶体管的发明是计算机世代改变的基础，相较于电子管，晶体管体积更小、寿命更长、效率更高。这时计算机软件也有了较大发展：采用了监控程序（操作系统的雏形），出现了汇编语言，产生了FORTRAN和COBOL等程序设计语言和批处理系统IBSYS。
美国IBM公司于1958年推出了其第一台商用晶体管计算机IBM 7090。作为第二代电子计算机的典型代表，IBM 7090从1960年到1964年一直都统治着科学计算的领域。但这时计算机的生产成本仍然很高，生产数量极少。
（IBM 7090）
第三代计算机（中小规模集成电路计算机）
随着半导体工艺的发展，集成电路技术出现了。也就是说，可以把晶体管、电阻、电容和电感等多个电子元件及布线集成在一小块半导体芯片上。这时，中小规模集成电路开始成为计算机的主要部件，主存储器也逐渐过渡到半导体存储器，使得计算机的体积更小，功耗更低，可靠性也更高。 1964年，IBM成功研制了第一个采用集成电路的的通用电子计算机系列IBM System/360。它的问世让单一操作系统适用于整个系列的产品，成为了史上第一个指令集可兼容的计算机。该产品上市后全球各地的订单蜂拥而至，到1966年，IBM每月售出超过千台产品，每台的价格在250到300万美元之间。
（IBM360 Model 30的操作台）
此时，随着操作系统的逐渐成熟，程序设计语言也越来越标准化。计算机厂家开始将一些当时流行的高级语言固化在计算机内存中，例如BASIC语言、FORTRAN语言，以及C语言等多种高级语言。
第四代计算机（大规模集成电路计算机）
第四代计算机是第三代计算机的延伸与扩展，主要指从1971年以后采用大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）为主要电子器件制成的计算机。随着大规模集成电路技术的成熟，我们可以将数百万个晶体管封装在单个芯片上。例如英特尔在1989年推出的80486芯片，就使用了1微米的制造工艺集成了120万个晶体管。这使得计算机的体积和价格不断下降，而功能和可靠性不断增强。 计算机开始走向千家万户，产品走向了通用化、系列化和标准化。其标志性事件是1971年Intel公司推出了世界上第一款商用微处理器Intel 4004，开创了微型计算机的新时代。之后面向个人的PC电脑，笔记本电脑诞生了：
- 1973年诞生了第一台供个人使用的计算机Alto，其首次使用了桌面比拟和鼠标驱动的图形用户界面技术，并且配备了以太网接口和文本处理器，这与我们今天所使用的个人电脑已经大致相同。
- 1981年Osborne发布了第一台便携式电脑，其重约12千克，售价为1795美元，这是现代笔记本的雏形。1985年日本东芝推出了第一台真正意义上的笔记本电脑T1100，该产品重量约为4.1千克，搭配了Intel 8086处理器，起售价2000美元左右。
第四代计算机的时代到今天仍在继续，而这半个多世纪来计算机的发展给社会带来的改变是巨大的。这里对电子计算机4个发展阶段的特点总结如下：
现代计算机分类及发展趋势
在摩尔定律的作用下，计算机不断推陈出新，从外观、功能配置，到硬件设备都变得更加多样化。到今天，计算机技术已经非常成熟，不只是笔记本电脑，像平板电脑、手机、ATM，以及各种自助终端机等等，这些都是形态各异的现代化计算机。它们的出现改变着我们与计算机的交互方式。
现代计算机可以分为4类：l 个人计算机（Personal Computer），也称为 PC，就是我们平时用的台式机、笔记本等。l 超级计算机（Super Computer），功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，用于复杂的大规模运算，一般用于国家高科技领域和尖端技术研究等大型科研项目上。l 嵌入式计算机（Embedded Computer），是针对某个特定的应用，以应用为中心，软硬件可裁剪的计算机。其应用十分广泛，比如汽车、电视中的微处理器，NASA行星漫游车上的导航设备，冰箱、洗衣机等电器设备都算嵌入式计算机。l 服务器（Server），相比个人计算机，服务器运行更快、负载更高、价格更贵。服务器一般是在网络中为其它客户机（如PC机、智能手机、ATM等终端甚至火车系统等大型设备）提供计算或者应用服务。
（ZTE R8500 G4服务器）
而近十年来，“云计算”“云存储”成为了计算机领域最令人关注的话题之一。其最为显著的特点就是虚拟化，用户通过网络就可以获取到近乎无限的资源，突破了时间、空间的界限。而“云服务”的背后，是用几千甚至上万台服务器一起并行工作，来支持大容量高吞吐的在线服务。当历史的车轮不断前行时，我们未来也还会面对更多种类、更多形式的计算机。而其发展趋势，大概率依然会朝着微型化、智能化、虚拟化等方向发展。不同于PC，服务器是IT服务的最底层，将是不可缺少的支撑设备。通过高性能服务器虚拟化为云服务器，提供丰富多样的“云服务”，用户可以方便地进行数据存储、数据库搭建、Web服务器搭建等工作。随着大数据，物联网等高新技术的发展，对服务器和存储设备也会提出新的要求。那么，要为不同业务按需提供基础支撑，定制化服务器也将成为新的应用趋势。 往更长远了看，目前不少学者正致力于研究量子计算机、光子计算机，甚至生物计算机等前沿技术，也许，一场新的技术变革正在酝酿。 总之，计算机是人类伟大的发明，因“算”而生，而不止于“算”。它改变了我们的生产和生活方式，未来也将助力更多新兴技术的发展。最后，你还记得你用过的第一台计算机是什么品牌、什么型号吗？
我们是一群平均从业年限5 的通信专业工程师。关注我们，带你了解通信世界的精彩！
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