運算器的發(fā)展史
公元前5世紀,中國人發(fā)明了算盤,廣泛應用于商業(yè)貿(mào)易中,算盤被認為是最早的計算機,并一直使用至今。算盤在某些方面的運算能力要超過計算機,算盤的方面體現(xiàn)了中國人民的智慧。
直到17世紀,計算設備才有了第二次重要的進步。1642年,法國人Blaise Pascal(1623-1662)發(fā)明了自動進位加法器,稱為Pascalene。1694年,德國數(shù)學家Gottfried Wilhemvon Leibniz(1646-1716)改進了Pascaline,使之可以計算乘法。后來,法國人Charles Xavier Thomas de Colmar發(fā)明了可以進行四則運算的計算器?,F(xiàn)代計算機的真正起源來自英國數(shù)學教授Charles Babbage。Charles Babbage發(fā)現(xiàn)通常的計算設備中有許多錯誤,在劍橋?qū)W習時,他認為可以利用蒸汽機進行運算。起先他設計差分機用于計算導航表,后來,他發(fā)現(xiàn)差分機只是專門用途的機器,于是放棄了原來的研究,開始設計包含現(xiàn)代計算機基本組成部分的分析機。(Analytical Engine)Babbage的蒸汽動力計算機雖然最終沒有完成,以今天的標準看也是非常原始的,然而,它勾畫出現(xiàn)代通用計算機的基本功能部分,在概念上是一個突破。在接下來的若干年中,許多工程師在另一些方面取得了重要的進步,美國人Herman Hollerith(1860-1929),根據(jù)提花織布機的原理發(fā)明了穿孔片計算機,并帶入商業(yè)領域建立公司?,F(xiàn)代計算機發(fā)展歷程第一代電子管計算機(1946-1957)1946年2月15日,標志現(xiàn)代計算機誕生的ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)在費城公諸于世。ENIAC代表了計算機發(fā)展史上的里程碑,它通過不同部分之間的重新接線編程,還擁有并行計算能力。ENIAC由美國政府和賓夕法尼亞大學合作開發(fā),使用了18000個電子管,70000個電阻器,有5百萬個焊接點,耗電160千瓦,其運算速度為每秒5000次。第一代計算機的特點是操作指令是為特定任務而編制的,每種機器有各自不同的機器語言,功能受到限制,速度也慢。另一個明顯特征是使用真空電子管和磁鼓儲存數(shù)據(jù) .
1948年,晶體管發(fā)明代替了體積龐大電子管,電子設備的體積不斷減小。1956年,晶體管在計算機中使用,晶體管和磁芯存儲器導致了第二代計算機的產(chǎn)生。第二代計算機體積小、速度快、功耗低、性能更穩(wěn)定。1960年,出現(xiàn)了一些成功地用在商業(yè)領域、大學和政府部門的第二代計算機。第二代計算機用晶體管代替電子管,還有現(xiàn)代計算機的一些部件:打印機、磁帶、磁盤、內(nèi)存、操作系統(tǒng)等。計算機中存儲的程序使得計算機有很好的適應性,可以更有效地用于商業(yè)用途。在這一時期出現(xiàn)了更高級的COBOL和FORTRAN等語言,使計算機編程更容易。新的職業(yè)(程序員、分析員和計算機系統(tǒng)專家)和整個軟件產(chǎn)業(yè)由此誕生。第三代集成電路計算機(1964-1972)1958年德州儀器的工程師Jack Kilby發(fā)明了集成電路(IC),將三種電子元件結合到一片小小的硅片上。更多的元件集成到單一的半導體芯片上,計算機變得更小,功耗更低,速度更快。這一時期的發(fā)展還包括使用了操作系統(tǒng),使得計算機在中心程序的控制協(xié)調(diào)下可以同時運行許多不同的程序。第四代大規(guī)模集成電路計算機 (1972-至今)大規(guī)模集成電路 (LSI) 可以在一個芯片上容納幾百個元件。到了 80 年代,超大規(guī)模集成電路(VLSI) 在芯片上容納了幾十萬個元件,后來的 (ULSI) 將數(shù)字擴充到百萬級??梢栽谟矌糯笮〉男酒先菁{如此數(shù)量的元件使得計算機的體積和價格不斷下降,而功能和可靠性不斷增強。70 年代中期,計算機制造商開始將計算機帶給普通消費者,這時的小型機帶有友好界面的軟件包,供非專業(yè)人員使用的程序和最受歡迎的字處理和電子表格程序。1981 年, IBM 推出個人計算機(PC) 用于家庭、辦公室和學校。80 年代個人計算機的競爭使得價格不斷下跌,微機的擁有量不斷增加,計算機繼續(xù)縮小體積。與 IBM PC 競爭的 Apple Macintosh 系列于 1984 年推出, Macintosh 提供了友好的圖形界面,用戶可以用鼠標方便地操作。