從數(shù)學(xué)產(chǎn)生之日起，人們便不斷尋求能輔助和加速計(jì)算的工具，最終計(jì)算工具經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)的許多個(gè)階段，演化成了今天的計(jì)算機(jī)。如今，計(jì)算機(jī)早已成為我們?nèi)粘＾k公和生活中不可或缺的一部分，你對(duì)它的前世今生了解多少？未來(lái)的計(jì)算機(jī)又會(huì)怎么發(fā)展呢？

從遠(yuǎn)古時(shí)代的“掐指一算”、“結(jié)繩記事”到算籌、算盤，再到機(jī)械計(jì)算機(jī)、電子計(jì)算機(jī)，人類一直在想方設(shè)法延伸自己的大腦。

1642年，法國(guó)數(shù)學(xué)家帕斯卡(B.Pascal)為了減輕父親的稅務(wù)工作，發(fā)明了世界上第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)。雖然它只是用手轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算，但是這意味著：可以用機(jī)械裝置代替人的大腦進(jìn)行思考和記憶。
（Pascaline）

19世紀(jì)，英國(guó)數(shù)學(xué)家查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）提出了通用計(jì)算機(jī)的基本設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)了第一臺(tái)可編程化計(jì)算機(jī)。巴貝奇的一生發(fā)明了三個(gè)機(jī)器：差分機(jī)一號(hào)、分析機(jī)、差分機(jī)二號(hào)，盡管因?yàn)榉N種原因最終都沒(méi)有制造出來(lái)，但這是人類第一次嘗試制造大型計(jì)算機(jī)的開始。這之后，布爾代數(shù)，數(shù)字邏輯電路等開始出現(xiàn)，為多年后出現(xiàn)的數(shù)字計(jì)算機(jī)奠定了理論基礎(chǔ)。
（完成1/7的差分機(jī)一號(hào)）

第一代計(jì)算機(jī)（電子管計(jì)算機(jī)）

1946年，一臺(tái)名為ENIAC的電子管計(jì)算機(jī)在美國(guó)費(fèi)城問(wèn)世，這被認(rèn)為是世界上第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)。這臺(tái)計(jì)算機(jī)可是個(gè)龐然大物——共用了約18000個(gè)真空電子管、1500個(gè)繼電器，重27噸，占地167平方米，耗電達(dá)150千瓦，每秒可進(jìn)行5000次加法運(yùn)算、400次乘法運(yùn)算。據(jù)說(shuō)當(dāng)時(shí)每次ENIAC開動(dòng)起來(lái)，費(fèi)城全城的電壓都會(huì)降低！

（ENIAC）

雖然這時(shí)的計(jì)算機(jī)只能通過(guò)人工扳動(dòng)龐大面板上的各種開關(guān)來(lái)輸入數(shù)據(jù)信息，但其已經(jīng)能夠使用機(jī)器語(yǔ)言進(jìn)行重新編程，解決各種計(jì)算問(wèn)題，計(jì)算速度是手工計(jì)算的20萬(wàn)倍！因此ENIAC打開了科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的大門，人類社會(huì)從此進(jìn)入了電子計(jì)算和信息化時(shí)代。

第二代計(jì)算機(jī)（晶體管計(jì)算機(jī)）

1956年，晶體管和磁芯存儲(chǔ)器的使用促使了第二代計(jì)算機(jī)的誕生。除了體積大，耗電多以外，機(jī)器運(yùn)行發(fā)熱使得真空電子管極易損壞是電子管計(jì)算機(jī)的致命缺陷，ENIAC無(wú)電子管損壞的最高記錄才100多個(gè)小時(shí)！因此，晶體管的發(fā)明是計(jì)算機(jī)世代改變的基礎(chǔ)，相較于電子管，晶體管體積更小、壽命更長(zhǎng)、效率更高。這時(shí)計(jì)算機(jī)軟件也有了較大發(fā)展：采用了監(jiān)控程序（操作系統(tǒng)的雛形），出現(xiàn)了匯編語(yǔ)言，產(chǎn)生了FORTRAN和COBOL等程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和批處理系統(tǒng)IBSYS。

美國(guó)IBM公司于1958年推出了其第一臺(tái)商用晶體管計(jì)算機(jī)IBM 7090。作為第二代電子計(jì)算機(jī)的典型代表，IBM?7090從1960年到1964年一直都統(tǒng)治著科學(xué)計(jì)算的領(lǐng)域。但這時(shí)計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)成本仍然很高，生產(chǎn)數(shù)量極少。

（IBM?7090）

第三代計(jì)算機(jī)（中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)）

隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，集成電路技術(shù)出現(xiàn)了。也就是說(shuō)，可以把晶體管、電阻、電容和電感等多個(gè)電子元件及布線集成在一小塊半導(dǎo)體芯片上。這時(shí)，中小規(guī)模集成電路開始成為計(jì)算機(jī)的主要部件，主存儲(chǔ)器也逐漸過(guò)渡到半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，使得計(jì)算機(jī)的體積更小，功耗更低，可靠性也更高。

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1964年，IBM成功研制了第一個(gè)采用集成電路的的通用電子計(jì)算機(jī)系列IBM System/360。它的問(wèn)世讓單一操作系統(tǒng)適用于整個(gè)系列的產(chǎn)品，成為了史上第一個(gè)指令集可兼容的計(jì)算機(jī)。該產(chǎn)品上市后全球各地的訂單蜂擁而至，到1966年，IBM每月售出超過(guò)千臺(tái)產(chǎn)品，每臺(tái)的價(jià)格在250到300萬(wàn)美元之間。

（IBM360 Model 30的操作臺(tái)）

此時(shí)，隨著操作系統(tǒng)的逐漸成熟，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言也越來(lái)越標(biāo)準(zhǔn)化。計(jì)算機(jī)廠家開始將一些當(dāng)時(shí)流行的高級(jí)語(yǔ)言固化在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，例如BASIC語(yǔ)言、FORTRAN語(yǔ)言，以及C語(yǔ)言等多種高級(jí)語(yǔ)言。

第四代計(jì)算機(jī)（大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)）

第四代計(jì)算機(jī)是第三代計(jì)算機(jī)的延伸與擴(kuò)展，主要指從1971年以后采用大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）為主要電子器件制成的計(jì)算機(jī)。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的成熟，我們可以將數(shù)百萬(wàn)個(gè)晶體管封裝在單個(gè)芯片上。例如英特爾在1989年推出的80486芯片，就使用了1微米的制造工藝集成了120萬(wàn)個(gè)晶體管。這使得計(jì)算機(jī)的體積和價(jià)格不斷下降，而功能和可靠性不斷增強(qiáng)。

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計(jì)算機(jī)開始走向千家萬(wàn)戶，產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。其標(biāo)志性事件是1971年Intel公司推出了世界上第一款商用微處理器Intel 4004，開創(chuàng)了微型計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。之后面向個(gè)人的PC電腦，筆記本電腦誕生了：?

• 1973年誕生了第一臺(tái)供個(gè)人使用的計(jì)算機(jī)Alto，其首次使用了桌面比擬和鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)的圖形用戶界面技術(shù)，并且配備了以太網(wǎng)接口和文本處理器，這與我們今天所使用的個(gè)人電腦已經(jīng)大致相同。
  
  

（Alto）

• 1981年Osborne發(fā)布了第一臺(tái)便攜式電腦，其重約12千克，售價(jià)為1795美元，這是現(xiàn)代筆記本的雛形。1985年日本東芝推出了第一臺(tái)真正意義上的筆記本電腦T1100，該產(chǎn)品重量約為4.1千克，搭配了Intel 8086處理器，起售價(jià)2000美元左右。

? ? ? ? ? ??（Osborne 1）

第四代計(jì)算機(jī)的時(shí)代到今天仍在繼續(xù)，而這半個(gè)多世紀(jì)來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展給社會(huì)帶來(lái)的改變是巨大的。這里對(duì)電子計(jì)算機(jī)4個(gè)發(fā)展階段的特點(diǎn)總結(jié)如下：

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)分類及發(fā)展趨勢(shì)

在摩爾定律的作用下，計(jì)算機(jī)不斷推陳出新，從外觀、功能配置，到硬件設(shè)備都變得更加多樣化。到今天，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，不只是筆記本電腦，像平板電腦、手機(jī)、ATM，以及各種自助終端機(jī)等等，這些都是形態(tài)各異的現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)。它們的出現(xiàn)改變著我們與計(jì)算機(jī)的交互方式。

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)可以分為4類：

l?個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer），也稱為 PC，就是我們平時(shí)用的臺(tái)式機(jī)、筆記本等。

l?超級(jí)計(jì)算機(jī)（Super Computer），功能最強(qiáng)、運(yùn)算速度最快、存儲(chǔ)容量最大的一類計(jì)算機(jī)，用于復(fù)雜的大規(guī)模運(yùn)算，一般用于國(guó)家高科技領(lǐng)域和尖端技術(shù)研究等大型科研項(xiàng)目上。

l?嵌入式計(jì)算機(jī)（Embedded Computer），是針對(duì)某個(gè)特定的應(yīng)用，以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁剪的計(jì)算機(jī)。其應(yīng)用十分廣泛，比如汽車、電視中的微處理器，NASA行星漫游車上的導(dǎo)航設(shè)備，冰箱、洗衣機(jī)等電器設(shè)備都算嵌入式計(jì)算機(jī)。

l?服務(wù)器（Server），相比個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器運(yùn)行更快、負(fù)載更高、價(jià)格更貴。服務(wù)器一般是在網(wǎng)絡(luò)中為其它客戶機(jī)（如PC機(jī)、智能手機(jī)、ATM等終端甚至火車系統(tǒng)等大型設(shè)備）提供計(jì)算或者應(yīng)用服務(wù)。

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（ZTE R8500 G4服務(wù)器）

而近十年來(lái)，“云計(jì)算”“云存儲(chǔ)”成為了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最令人關(guān)注的話題之一。其最為顯著的特點(diǎn)就是虛擬化，用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)就可以獲取到近乎無(wú)限的資源，突破了時(shí)間、空間的界限。而“云服務(wù)”的背后，是用幾千甚至上萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器一起并行工作，來(lái)支持大容量高吞吐的在線服務(wù)。

當(dāng)歷史的車輪不斷前行時(shí)，我們未來(lái)也還會(huì)面對(duì)更多種類、更多形式的計(jì)算機(jī)。而其發(fā)展趨勢(shì)，大概率依然會(huì)朝著微型化、智能化、虛擬化等方向發(fā)展。不同于PC，服務(wù)器是IT服務(wù)的最底層，將是不可缺少的支撐設(shè)備。通過(guò)高性能服務(wù)器虛擬化為云服務(wù)器，提供豐富多樣的“云服務(wù)”，用戶可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)搭建、Web服務(wù)器搭建等工作。隨著大數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備也會(huì)提出新的要求。那么，要為不同業(yè)務(wù)按需提供基礎(chǔ)支撐，定制化服務(wù)器也將成為新的應(yīng)用趨勢(shì)。

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往更長(zhǎng)遠(yuǎn)了看，目前不少學(xué)者正致力于研究量子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)，甚至生物計(jì)算機(jī)等前沿技術(shù)，也許，一場(chǎng)新的技術(shù)變革正在醞釀。

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總之，計(jì)算機(jī)是人類偉大的發(fā)明，因“算”而生，而不止于“算”。它改變了我們的生產(chǎn)和生活方式，未來(lái)也將助力更多新興技術(shù)的發(fā)展。

最后，你還記得你用過(guò)的第一臺(tái)計(jì)算機(jī)是什么品牌、什么型號(hào)嗎？

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