到標題的差友,是不是都很詫異,計算機怎么可能擁有兩千年的歷史?
初中課本就告訴過我們,世界上第一臺通用計算機 ENIAC 是 1946 年誕生的, 第一臺電子數字計算設備 ABC 計算機是在 1942 年成功進行測試的。
按照 ABC 計算機算,也只有 77 年的歷史啊。
這事還真不是托尼瞎說的,在美國硅谷的山景城有世界上最大的計算機博物館,就有這樣一句標語:
The First 2000 Years of Computing
為什么會這樣說?因為科學史專家們把中國的算盤當成最早的計算機。
其實真要嚴格說起來,類似算盤的計算工具其實古希臘早在公元前 5 世紀就擁有。
之所以把中國的算盤看作是計算機起點最主要的原因是:珠算口訣。
當年學過口訣的差友年紀應該都不小了吧
在科學史學家眼中,珠算口訣就相當于計算機中的指令,人們用算盤算數撥動珠子這個動作其實是給算盤提供動力而已。
這樣一解釋,差友們應該都明白了吧~
而且算盤這東西吧,不僅能進行加減乘的運算,還能計算土地面積和各種形狀東西的大小。
但算盤有個很大的問題,當數據越來越多的時候,你可能手指都要撥爛才能算出一個結果,要是中間手抖不小心撥錯算珠,一切都只能從頭來過。。。
為了解放大家的雙手,1642 年第一臺機械計算機 — 帕斯卡計算器應運而生。不過這計算器也方便不到哪兒去,只是將算盤中需要手指提供動力這事,交給了一個能控制齒輪運轉的手柄而已。
手指不累了但手腕累哭
而且帕斯卡計算器只能進行加減計算。
但它畢竟是靠機械動力來驅動的,從某些方面來說,也是為之后的計算機進行連續運算奠定了基礎。
之后數學家們開始思考,如何才能設計出能夠進行復雜計算的機器呢?
在 19 世紀英國著名數學家巴貝奇就設計出了一個能進行微積分計算的差分機。但這樣的差分機需要上萬個齒輪還有 2.5w 個零件才能完成。。。
而當年的工藝水平很難做到,所以巴貝奇這個差分機才做到 1/7 就 GG了。
其實在巴貝奇之后,英國的發明家舒茨就制造出了世界上第一臺可以工作的差分機,所以巴貝奇的設想是沒毛病。
差分機
或許有些事真要專業的人來做吧~
機械計算機的應用和升級到這差不多就要畫上句號了。
因為兩個非常關鍵的人出現,正式開啟了電子計算機的大門。
第一個是圖靈,他在 1936 年提出了一種抽象計算模型,相當于一個任何有限邏輯數學過程的終極強大邏輯機器。
圖靈
換成人話就是,用機器來模擬人們用紙筆進行數學運算的過程。
但也是在圖靈提出這個模型的同一年,德國的飛機工程師楚澤因為受不了每天重復用同樣的公式計算數字,一氣之下辭職自己研究能幫自己完成這些重復工作的機器去了。
楚澤
楚澤一個人就研究出來了由電驅動,同時依靠程序自動控制的計算機: Z1。這才是真正的解放勞動力,而且當初楚澤研究 Z1 的時候對圖靈的數學模型完全不了解。
到了后面,楚澤才制作出能夠實現圖靈數學模型的計算機:Z3 。
Z3 計算機
Z3 這種用編程把復雜邏輯變成簡單運算的電子計算機,是計算機史上的重大突破:不需要任何外力支持,就能夠做到自動運算。
在這之后才出現了大家課本中學到的世界第一臺通用計算機 ENIAC ,ENIAC 最初是美國用來處理長程火炮中的計算問題的。說白了,這東西是軍用。
操控它的人穿的都是軍裝
雖說占地差不多 140 平方米重達 30 噸的 ENIAC ,計算能力比之前的計算機快上千倍,加法運算能做到每秒 5000 次,但放到現在也僅僅是智能手機的百萬分之一而已。。。
在大眾看來,占地大或許是 ENIAC 最大的問題,其實它采用的基本電子元件:電子管才是真正的問題所在。
電子管速度慢、耗電量大,造價昂貴的同時還容易壞,這簡直就是個不好哄的瓷娃娃。
所以在貝爾實驗室的科學家們發明了半導體晶體管后,計算機的速度提高了,耗電量降低了,同時維護成本和價格也蹭蹭蹭往下掉了不少。
貝爾實驗室的科學家們在計算機上做出的貢獻不少,無論是集成電路的研發還是計算機語言設計都少不了他們的身影。
比如現在被每種程序設計語言當成第一個例子的 “ hello,world ” ,就是貝爾實驗室的計算機科學家布萊恩·柯林漢先搞出來的。
至于他為什么會用這兩個單詞,用他自己的話說就是:在我模糊的記憶中,是看了一個動畫片,里面有一顆雞蛋和一只母雞,母雞對著蛋說:“ Hello, World ” 就順手用了。
真,無心插柳柳成蔭。。。
其實讓 “ hello,world ” 得到廣泛傳播的原因有兩個。
第一是他和 C語言之父丹尼斯·里奇一起出版的《C 程序設計語言》中也用了這兩單詞。
第二,則是最早的商用微型計算機 PDP-11 的火爆。
這臺單價為 ,000 的商用計算機當初賣出去了超過 600,000 臺,畢竟相比當初那些動不動就要數百萬美元的計算機,這價格的確很親民了。
PDP-11
而且更重要的是,這臺計算機能使用程序設計語言而非紙帶打孔機來控制電腦。所以這個支持 C 語言的商用計算機火起來后,讓成千上萬的人都跑去買他們這本書。
所以直到現在,“ hello,world ” 仍是大多數程序員用來測試自己程序的第一句話,無論他用的是什么編程語言。
他們敲下 “ hello,world ” 的那一刻,仿佛是自己進入一個全新世界的儀式。
在托尼看來, 計算機和 C 語言的普及也是讓人類社會正式跨入信息時代的一大重要因素。
信息時代的出現讓全球信息能夠得到共享,電子商務成為生活中不可缺失的一部分等等~
雖說我們現在仍處于信息時代中,但 AI 和物聯網等新科技的出現,讓我們的生活更趨向智能化。
至今關于它們的意義我想大部分人和我一樣覺得仍然難以描述,畢竟當局者迷。
但他們就像計算機一樣,并非是在一夜之間突然冒出來的,一切都有跡可循。計算機的開始源于算盤,而物聯網和 AI 的出現或許在代碼出現時就埋下了種子。
在信息化來臨之前,我們不知道圖書館原來能被裝進口袋;在 AI 來臨之前,我們不知道原來機器也能如此聰明。。。
就像我們現在仍不知道物聯網和 AI 的共同普及發展下的時代,到底會變成什么樣?
但根據聯想以 “ hello, world ” 為主題的宣傳片中給出的智能化場景,我們能窺探到一些各行各業的智能化探索。
比如智慧教育能通過先進的設備,讓落后地區的學生獲得一二線城市的教育資源,使教育變得平等;
智能工業互聯能夠幫助制造行業隨時隨地及時獲取生產、質量、訂單等各種信息,提高管理響應速度和透明度,促進各部門之間的信息共享和協作;
而智慧醫療,通過融合深度學習算法和醫學專家診療經驗的 E-Health 智能肝腫瘤診斷輔助系統,幫助醫生更迅速地判斷病情,讓病人實現早診早治,等等。
當然,這些傳統行業想要快速智能化,肯定不可能全靠自己。
聯想在做的就是幫助教育、制造、石化和醫療等行業提供智能化的垂直解決方案。
就目前看來,托尼還滿希望聯想能做好這塊業務,畢竟這樣智能化探索的方向比智能音箱什么的有意義多了~
“ hello,new world!”
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如今我們在工作和生活中,已經很難離開計算機了。這個人類歷史上偉大的發明,很難歸功于某一個發明家。它的誕生是循序漸進的,是數十名科學家、數學家和物理學家在前輩的基礎上不斷創新、改進和完善的結果。它的歷史,可以追溯到20世紀30年代。下面就讓我們一起來回顧一下計算機的發展之路,欣賞一下歷史上那些經典的,許多人都沒有見過的計算機。
【圖1】1938年,英國劍橋大學數學圖書館里,陳列著一臺微分分析儀。
1930年,美國麻省理工學院的工程師范內瓦·布什發明了一種叫做“微分分析儀”的設備,這是一種可以求解各種微分方程的模擬計算器。
【圖2】1935年,在美國賓夕法尼亞大學,兩名工程師正在使用一臺計算機。
30年代的計算機體積都非常龐大。圖中的這臺計算機存放在美國賓夕法尼亞大學摩爾電氣工程學院的計算機實驗室中,它由七萬五千個零部件組成,重達三噸,幾乎占據了整間屋子。
【圖3】1946年,美國陸軍少將格拉德恩·m·巴恩斯、約翰·g·布雷納德博士和約翰·w·莫奇利博士正在查看ENIAC的函數表。
1946年,美國賓夕法尼亞大學誕生了一臺ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer),即電子數字積分計算機,其設計初衷是幫助二戰中的美國軍方進行彈道學分析。這臺機器每秒能進行成千上萬次計算。
【圖4】一臺大型計算機的實驗室。
大型的ENIAC重達30噸,需要一個1500平方英尺的房間來容納40個櫥柜、6000個開關和18000個真空管。人們通常將其稱為世界上第一臺通用計算機,人類的計算機時代由此開始。
【圖5】20世紀50年代,一名男子正在一臺大型計算機前工作。
在20世紀50年代,計算機主要被用于科學和工程研究,如JOHNNIAC,它曾被描述為數學家的“得力助手”。JOHNNIAC完成于1954年,由蘭德公司的研究人員使用。這個巨大的機器重兩噸多一點兒,有5000多個真空管。
【圖6】1955年,在美國紐約大學,一位女子正在操作一臺考試評分機。
到了20世紀50年代末,美國聯邦政府開始投資,用以研發在學校領域應用的計算機。最初,這些計算機被用于行政管理,后來才用于輔助教學。
【圖7】1963年,英國薩里郡一所學校的學生正在使用機械加法機。
在學校的課堂上使用的計算機,其前身被稱之為“教學機器”。那時的人們將其定義為“用于演示教學材料程序的任何機械設備”。
【圖8】1960年,英國萊斯特郡一所學校的學生正在使用馬克II智能導師教學機。
這些教學機器種類繁多,繁簡各異。其中馬克I智能導師教學機是最昂貴的設備之一。這是一種通過微縮膠卷來傳達信息的非計算機教學機器,它最多能夠處理10,000幀。相對簡單的馬克II智能導師教學機,僅能處理1,500幀。
【圖9】1970年,三名英國學生正在使用埃利奧特兄弟405計算機。
到了20世紀70年代,在歐美國家,學校使用計算機進行教學的情況逐漸變得更加普遍。但是從“體型”上來看,它們大多數依然很笨重。
【圖10】1981年,在劍橋的一所學校,英國首相瑪格麗特·撒切爾在觀看學生們對微型電腦的原型機進行測試。
微型計算機在70年代誕生,它的體積更加小巧,功能更加強大,在商業領域開疆擴土的同時,也被視為是教育的必需品。到了90年代,互聯網誕生,計算機和網絡相結合,更是如虎添翼,極大地促進了人類社會的發展。不知道在未來,這臺小小的,會發展成什么樣子呢?(文/世界歷史那點兒事)
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誰曾想到,當初只是當作軍事計算工具的電子計算機,會是20世紀人類最偉大的發明之一,計算機的產生影響著世界發展,帶動了全球范圍的技術進步,由此引發了深刻的社會變革,計算機現已滲透到我們各個領域,如科學計算、自動控制、測量和測試、信息處理、教育、家用電器和人工智能....等等,作為使用者,你知道計算機發展歷程嗎?
計算機以數字電路為基礎,它有明確的定義是:計算機是一種以電子器件為基礎,再預定程序的控制下,對各種數字化信息進行處理的工具,它是一個由硬件和軟件組成的復雜的自動化設備。
計算機發展歷程可以分為四代
電子管計算機時代從1964年第一臺計算機ENIAC研制成功到20世紀50年代后期,(這里說明一點世界第一臺計算機不是ENIAC而是阿塔納索夫—貝瑞計算機(簡稱ABC)這個我們前期內容有講過,想了解的去翻一下)在第二次世界大戰期間,戰爭的需要,由pennsyicania(賓夕法尼亞)大學JohnMauchly(莫奇利)教授和John presper Eckert(艾克特)工程師提出的建造一臺用電子管組成的電子數字積分機和計算機(ENIAC(The Electronic Numerical Integrator And Computer)的計劃,這一計劃得到美國國防部的批準,1964年2月4日世界第一臺”真正意義“通用計算機在在美國賓夕法尼亞大學誕生了。
ENIAC
美國國防部用它來進行彈道計算,其首個任務就完成了一系列測定氫彈可靠性的復雜運算。計算并繪制出"射擊圖表",經查表確定炮口的角度。ENIAC電路結構十分復雜,它是一個龐然大物用了18000個電子管,占地150平方米,重達30噸,耗電功率約150千瓦,每秒鐘可進行5000次運算,在現在的手機都比他快,不過在當時可是很轟動的,ENIAC的出現是人類歷史中重要里程碑,計算機技術的發展奠定了基礎,使其研究成果擴展到民用,并轉為工業產品,形成了計算機工業。
ENIAC于1955年正式退役,并成列于美國國立博物館供人們參觀,它的豐功偉績將永遠記載在人類文明史冊中。
1945年,ENIAC顧問數學家馮 · 諾依曼在為一臺新的計算機EDVAC(電子離散變量計算機)所制定的計算機中首次提出了存儲程序的概念,即將程序和數據一起二進制存放在存儲器中,使編程更加方便,這個思想同時被科學家圖靈(Turing)想到了。
馮·諾依曼體系
1946年,馮·諾依曼與其同行在Princeton lnstitute進行研究,設計了一臺存儲程序的計算機IAS,因種種原因知道1952年也未問世,但IAS的總體結構從此得到了認可,并成后來通用計算機的原型,馮諾依曼原理的基本思想奠定了現代計算機的基本架構。
20世紀50年代中期,美國IBM公司在計算機行業中崛起,1954年12月推出的IBM650(小型機)使第一臺計算機行銷最廣的機器,銷量超過1000臺;
1958年11月問世的IBM709(大型機)使IBM公司性能最好的電子管計算機。第一代的主要特點是采用電子管和繼電器作為基本器件。
關鍵詞:低級語言
晶體計算機時代(從20世紀50年代中期到20世紀60年代后期)1948年,美國貝爾實驗室誕生了世界上第一只晶體管,計算機的主要器件逐步由電子管改變成晶體管,晶體管體積小、功耗低、壽命也比較長,提高了速度和可靠性,價格不斷下降,后來又采用了磁芯存儲器,速度得到進一步的提高。
1954年,貝爾實驗室制造出第一臺晶體管計算機TRADIC“催迪克”,這臺計算機大概有衣柜那么大(雖然還是很大但是和第一代比已經小很多了),裝有800個晶體管。第二代計算機比第一代計算機有更強的計算能力,最大的改善在浮點數運算方面。另外在此期間出現了高級語言和軟件的概念,其軟件開始使用面向過程的程序設計語言,如fortran、algol等,第二代計算機語言是機器語言向更高級語言進化的橋梁。
TRADIC
計算機在軍事與尖端技術上的應用范圍進一步擴大,而且在氣象、工程設計、數據處理以及其他科學研究等領域也應用起來。在這一時期開始重視計算機產品的繼承性。
1964年,美國控制數據公司(CDC)研制的高數大型計算機系統CDC 6600,取得巨大成功,深受美國和西歐各原子能、航空、氣象研究機構和大學的歡迎,這使該公司在研究和生產科學計算高速大型機方面處于領先地位。
1969年1月,水平更高的超大型機CDC 7600研制成功,平均速度達到每秒千萬次浮點運算,成為20世紀年代末、70年代初性能最高的計算機,這一時期,設計計算機時需解決的編譯器集簡化問題成了硬件與軟件同時設計思想的開端。
盡管用晶體管代替電子管已經使電子計算機的面貌煥然一新,但是隨著對計算機性能越來越高的追求,新的計算機所包含的晶體管個數也隨著增加,復雜的工藝嚴重影響制造計算機的生產效率。同時隨著1958年微電子學的深入研究,特別是新的光刻技術和設備的成熟,計算機的發展開辟了一個嶄新的時代。
關鍵詞:軟件,高級語言
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集成電路計算機(從20世紀60年代中期到20世紀70年代初期)什么集成電路?
計算機的數據存儲、數據處理、數據傳送以及各類控制功能基本上都是有具有布爾邏輯功能的各類門電路完成的,各類門電路又是由晶體管、電阻、電容...等組成,因此,集成電路制造技術出現后,可以利用光刻技術把晶體管、電阻和電容等構成的單個電路制作在一塊極小的硅片上,這樣就是實現了成千上萬這樣的門電路全部制作在一極小硅片上,并引出與外部鏈接的引線,一次能制作成千上萬個相同門電路,又大大縮小計算機體積,大幅度降了耗電量,極大提高計算機可靠性,同時價格也進一步降低,這就是小規模集成電路(SSI)和中等規模集成電路(MSI),其中最有代表性的是IBM360系統。
IBM 360系統是最早采用集成電路制成的通用計算機,也是影響最大的第三代計算機。
1964年公布IBM 360系統時就有大、中、小型等6個計算機型號,平均運算速度從每秒幾千次到一百萬次,它主要特點時通用化、系統化、標準化。
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通用化:指令系統豐富,兼顧科學計算機、數據處理、實時控制3方面
系統化:IBM 360各檔機器采用相同的系統結構,即在指令系統、數據格式、字符編碼、中斷系統、控制方式、輸入/輸出操作方式等方面保持統一,從而保證了程序兼容
比如:當用戶更新機器時,原來低檔機上編寫的程序可以不做修改就使用在高檔機中,IBM 360系統后來陸陸續續增加的幾種型號,仍保持于前面產品的兼容。后來西歐與日本的一些通用計算機也保持與IBM 360系統的兼容
標準化:采用標準的輸入/輸出接口,因而各個機型的外部設備時通用的;采用積木式結構設計,除了各個型號的CPU獨立設計以外,存儲器、外圍設備都采用標準部件組裝。
關鍵詞:操作系統
大規模集成電路的 個人計算機(PC)(20世紀70年代初至今)隨著半導體制造工藝的提升,CPU及半導體存儲器的問世,微型計算機誕生了,計算機使用的元件依然是集成電路,不過,這種集成電路已經大大改善,它包含著幾十萬到上百萬個晶體管,人們稱之為大規模集成電路(LargeScale lntegrated Circuit,簡稱LSI)和超大規模集成電路(Very Large Scale lntegrated Circuit,簡稱VLSI)。
1975年,美國1BM公司推出了個人計算機PC(PersonaI Computer),隨著時間的推移,計算機應用飛速發展,計算機進入了全名普及階段,人們對計算機不再陌生,計算機開始深入到人類生活的各個方面, 這也是我們平常所說的電腦。
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隨著技術的進步,體積,功耗等方面會逐漸縮小,性能、運算速度越來越高,同時也使我們生活變得越來越便捷。
關鍵詞:個人計算機(pc) CPU
第五代應該就是量子計算機了吧!將會是什么樣子呢?我們共同期待!
我們來總結一下:
計算機發展歷程
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作者: TianshiyuMogui
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