計算機的發(fā)展歷程

楊正波

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類社會的進步促進了計算工具的創(chuàng)新，從簡單到復(fù)雜，從低級到高級的計算工具相繼出現(xiàn).如珠算算盤（圖1）、計算尺（圖2）、手搖機械計算機（圖3）、電動機械計算機（圖4）等.

珠算算盤

珠算算盤也簡稱算盤，是中國古代的一項重要發(fā)明，傳統(tǒng)的計算工具.在過去人們的生活中，普及程度十分廣泛.隨著算盤的使用，人們總結(jié)出許多計算口訣（珠算法則），使計算速度更快.這種用算盤計算的方法，叫珠算.熟練珠算的人打算盤，珠子噼啪作響，手指上下齊飛，運算速度不亞于現(xiàn)在的計算器，尤其是在加減法方面.

計算尺

在發(fā)明計算機之前，計算尺是科學(xué)研究、技術(shù)革新，工程設(shè)計和生產(chǎn)實踐過程中使用最為廣泛、最便捷、最富有使用價值的計算工具.它由三個相互鎖定的有刻度的長條和一個滑動窗口組成，不僅能做加、減、乘、除、乘方、開方運算，甚至可以計算三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù).然而，由于其精度不夠，很難用于財務(wù)、統(tǒng)計等方面，終于未能逃脫被電腦取代的厄運.

手搖式機械計算機

手搖式機械計算機由搖柄、數(shù)字鍵、殼體和顯示器幾部分組成，計算時全靠手工操作，可做四則混合運算及乘方、開方運算，若要輸入三角函數(shù)和對數(shù)，還需查表.在電子計算機普及前，這種純機械式手搖計算機是比較好的計算工具，只有部隊、大型通訊單位或科研部門才有，在中國“兩彈一星”研制中立過汗馬功勞.

電動機械計算機

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機開始了由機械技術(shù)向電子技術(shù)的轉(zhuǎn)變，在經(jīng)歷四個重要的歷史階段之后，使之成為人類處理信息必不可少的工具之一.

１．第一代電子管計算機（1945-1956）．1946年2月15日，人類第一臺電子計算機在美國誕生.機器被安裝在一排2.75 ｍ高的金屬柜里，占地面積為170 ｍ２左右，總重量達到30 ｔ；用十進制計算，每秒能運算5 000次加法，比機械式計算機快1 000倍.雖然它與現(xiàn)代的計算機相比，除了體積大、速度慢、能耗大外，還有許多不足，比如儲存容量小，要用外接線路的方法來設(shè)計計算程序等，但是，它卻標(biāo)志著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進入了新的電子計算機時代，人類社會從此大步邁進了電腦時代的門檻.

２．第二代晶體管計算機（1956-1963）．1958年，IBM研制出第一臺全部使用晶體管的計算機．晶體管計算機主要以晶體管為基本元件，用磁芯作為主存儲器，外存儲器采用磁盤、或磁帶等；程序設(shè)計采用COBOL和FORTRAN等高級語言；在軟件方面還出現(xiàn)了操作系統(tǒng).以晶體管取代電子管，使計算機體積縮小、壽命增長、價格和功耗降低、性能穩(wěn)定，運算速度提高（每秒運算可達幾十萬次），為其廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件.

３．第三代集成電路計算機（1964-1971）．1964年4月，美國IBM公司研制成功第一個采用集成電路的計算機系列IBM360，成為計算機發(fā)展的第三個里程碑.

集成電路計算機以集成電路作為基本元件，可以使更多的元件集成到單一的半導(dǎo)體芯片上，從而使計算機的體積變得更小，功耗更低，速度更快（運算速度每秒可達幾十萬次到幾百萬次），可靠性有更大的提高；用半導(dǎo)體存儲代替了磁芯存儲器；在軟件方面，操作系統(tǒng)日臻完善．計算機設(shè)計思想已逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化，應(yīng)用范圍更加廣泛.

４．第四代大規(guī)模集成電路計算機（1971-現(xiàn)在）．1976年，蘋果微型計算機出世，它開始了個人電腦的歷史.此后由于大規(guī)模集成電路的研制獲得了突飛猛進的發(fā)展，各種大型計算機相繼出世，并且一個比一個運算速度快.隨著操作系統(tǒng)的通俗化和電腦多媒體功能的實現(xiàn)，電腦已遠不僅僅是一臺計算機器，它參與并干預(yù)人們的生活達到了使人類離不開的程度.

目前，正在研究的智能計算機是一種具有類似人的思維能力，能“說”、“看”、“聽”、“想”、“做”；能替代人的一些體力勞動和腦力勞動.不久的將來，還會出現(xiàn)速度更快、功能更強、更接近于人腦的光子計算機和生物計算機.總而言之，現(xiàn)代計算機的發(fā)展正朝著巨型化、微型化的方向發(fā)展，計算機的傳輸和應(yīng)用正朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展，并越來越廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域.