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(一)、計算機是怎么出現的
1946年2月14日世界上第一臺數字電子計算機,在美國賓西法尼亞大學莫爾學院研制成功。
但這種計算機尚未具備現代計算機的主要特征。
1949年,英國劍橋大學數學實驗室研制成電子離散時序自動計算機。
1950年美國研制成東部標準自動計算機。至此、 電子計算機發展的萌芽時期宣告結束,開 始了現代計算機作為一種按程序自動進 行信息處理的通用工具的發展時期。在研制數字計算的同時還研制了另一類重要計算工具,即模擬計算機。
(二)、為什么電腦能存很多東西
電腦能將文字、圖像等各種數據存放在硬盤、軟盤和光盤上,需要時再將它們取出來。 一張普通軟盤可以存放一部七十多萬字的小說,而一張普通光盤的容量是軟盤的四百多倍。
有了這些存儲器,電腦就能將許多東西都存儲在里面,它自然就擁有了超強的記憶力了。
子計算機俗稱電腦(英文:Computer),是一種用于高速計算的“電子”計算器。它不但可以進行數值計算,還具有存儲記憶數據的能力。是能夠按照程序運行,自動、高速處理數據的智能設備。
我們所說的電腦,通常也稱為臺式電腦、桌面機
“計算機”的概念很大,它包括大型機、中型機、小型機和微型計算機等。而確切地說,“電腦”是人們對微型計算機的一種比喻稱謂,微型計算機又簡稱“微機”,因此從概念上講,“電腦”和“微機”是等價的。我們在日常工作和生活中最常見的計算機就是這些被人們稱作“電腦”的微型計算機。
電腦的出現,改變了人們的工作模式和生活方式
1946年2月14日,人類歷史上第一臺真正的通用、可編程的電子計算機誕生在美國的賓夕法尼亞大學,取名ENIAC(全稱為Electronic Numerical Integrator And Computer,即電子數字積分計算機)。它是一個龐然大物,重達30噸,占地147個平方,有三層樓那么高。
一張被無數計算機教材第一章引用過的老照片——ENIAC
ENIAC(“衣尼愛克”)在當時每秒能完成5000次十位數的加減法,比之前人類發明的任何計算裝置多要快的多的多。在它運行的10年里,人們預估它完成的計算量比它之前人類歷史的所有計算的總和還多。
在電子計算機誕生之前,計算機這個角色是由(女)人來扮演的
但是,由于ENIAC使用真空管制造,以今天人們對電腦性能的判斷標準來看,ENIAC的可靠性是很差的?;旧希捎谡婵展軌勖南拗?,ENIAC每次只能正常運行半天。
德·福雷斯特發明的真空三極管
關于ENIAC還有一個有趣的故事,話說ENIAC有一天無法正常工作了,工作人員百思不得其解,急的團團轉,到底是什么原因使得這臺大家伙不能正常工作了呢。后來經過仔細的排查,發現原來是由于有一只小爬蟲停留在了電子管上,導致這個電子管短路了,一個電子管短路了,整個電路就不通暢了,ENIAC所以就不能正常工作了。后來工作人員換了一個新的電子管,ENIAC也就能夠正常的工作了。在英文單詞中,小蟲子的因為單詞是bug,英語規范中,在英文單詞bug前面加de,意思就是找蟲子。后來程序員把程序里面出現的錯誤叫做一個bug,去找bug的過程叫做debug。
隨著科學和技術的進步,晶體管技術逐漸成熟,第二代計算機也悄然來臨,第二代電子計算機采用晶體管制造,晶體管不僅能實現電子管的功能,又具有尺寸小、重量輕、壽命長、效率高、發熱少、功耗低等優點。
第二代計算機誕生在1957年,它的體積顯然比ENIAC小很多。
第二代計算機由美國貝爾實驗室在研制成功
這里值得一提的是:中國第一臺晶體管計算機于1967年制成。每秒鐘可以計算五萬次。
1964年,隨著集成電路技術的應用,IBM公司研發的第三代計算機誕生了。IBM System/360是第一個采用集成電路的通用電子計算機。當時,大多數企業用戶買不起這樣一臺電腦,而是選擇以00每月的價格租用。
IBM System/360
IBM 360的操作系統OS/360是計算機發展史上最有名的大型軟件項目,當年IBM以五億美元的高昂代價,為后來的大型軟件工程留下了寶貴的經驗,而主持開發OS/360的項目經理佛瑞德·布魯克斯將這些經驗寫成《人月神話》一書,成為軟件工程最重要的書籍之一。
與著名的IBM System/360同年問世的,還有CDC 6600。
1964年,東西方兩大陣營之間軍備和太空競賽日益升級,這一年,中國第一顆原子彈在羅布泊試驗成功,成為世界上第五個擁核國家。同年,超級計算機之父西摩·克雷研制成功出定義了“超算”概念的CDC6600,而這款電腦使用最多的場合,就是模擬核試驗。
這臺CDC 6500,是CDC6600的低端版本
1967年~1977年,隨著大規模集成電路(LSI)和超大規模集成電路(VLSI)的技術成熟,由大規模和超大規模集成電路組裝成的計算機,被稱為第四代電子計算機。
美國ILLIAC-IV計算機,是第一臺全面使用大規模集成電路計算機
在計算機的發展進入第四代的同時,面向個人的微型計算機(個人電腦,Personal Computer,簡稱PC)也誕生了。
1971年11月15日,美國英特爾公司(Intel)推出了世界上第一款微處理器4004,其外層有16只針腳,內有2300個晶體管,采用五層設計,10um的制程工藝。它開創了微型計算機的新時代。
4004能執行4位元運算,可以每秒運算6萬次
微處理器發展到今天已經無處不在,無論是手機、可穿戴設備等智能電子產品,還是汽車,數控機床,導彈,航空航天,等都要嵌入各類不同的微處理器。根據微處理器的應用領域,可以分為三類:通用高性能微處理器、嵌入式微處理器和數字信號處理器、微控制器(MCU)。
世界上第一臺微型計算機誕生于1975年,由美國計算機愛好者愛德華·羅伯茨(E.Roberts)發明。在1975年1月的《大眾電子》雜志中,刊登了一條標題為“突破性項目”的文章,文章的封面是一個大大的黑灰色盒子,其前面板上有一組復雜開關和燈。這便是 Altair 8800。
Altair 8800廣告
Altair 8800的市場售價低于 400 美元。盡管它被宣傳作“小型機minicomputer”,但其實際上是首個商業上成功的新型計算機成員,首先被稱為“微型計算機microcomputers”,最終被稱為 PC(個人計算機,Personal Computer),即個人電腦。
Altair 8800
1975年,年輕的艾倫和蓋茨無意中在雜志上看到一個將要上市的微機組件Altair 8800,他們試著寫信給Altair公司說他們已經為這臺計算機寫好了Basic語言解釋器,但實際上并沒有。當Altair公司當真來派人看一看他們的解釋器時,他們倆竟然在幾個星期做出來了Basic解釋器。Altair公司對他們工作很滿意,干脆雇了艾倫做軟件總監。幾個月后,蓋茨退學,與艾倫全職創辦了現在的微軟公司。
當時Altair 8800是按零件散裝賣的
1975年,IBM公司推出了世界上第一臺商用個人電腦的前身IBM5100,其主要用途是給小型實驗室的數據采集和分析工作減輕壓力。
IBM5100
在1976年,為了讓計算機進人普通家庭,喬布斯,沃茲尼亞克和韋恩三人在車庫里辦起蘋果公司,后來韋恩退出。喬布斯和沃茲尼亞克隨后研制出了第一臺只包含鍵盤和主機的通用個人電腦Apple I。
Apple I
Apple I 有一個可以接家用電視機的視頻接口和一個接盒式錄音機的音頻接口。在當時,Apple I的性能非常差,只能玩一些簡單的游戲,操作也不是很方便,但它的意義卻是劃時代的,標志了計算機可以進入普通家庭。上圖就是Apple I的原型機,現在在市面上已經很難買到了,據說完整的Apple I甚至可以價值百萬美元。
之后蘋果公司又推出了Apple II ,在一段時間內占據著市場的主流。
Apple II
1979年,在Apple II電腦上問世了一款經典應用——VisiCalc。
VisiCalc是目前流行的電子表格軟件Excel的前身
VisiCalc在問世后的6年間,以100美金一份的價格賣出了超過70萬份,堪稱Apple II上的一款“殺手”級應用,人們宣稱它改變了人類使用計算機甚至是思考世界的方式,因為傳統計算機的運作是一個步奏一個步奏往下運行的,而VisiCalc的運行方式是,當你在一處地方做了修改,其他地方都會立即改變(是不是有點像Excel?)。
時光飛逝,轉眼就到了1981年。
1981年8月12日全球首款個人電腦IBM5150發售。它的發售有著重大的歷史意義:標志著計算機,這一人類歷史上最偉大的發明之一,正式走進了千家萬戶,為每一位人類成員服務。
IBM5150
同時,在游戲史上,個人電腦的出現代表著游戲的一個重要類別:電腦游戲正式登上了歷史舞臺。IBM5150的發售為人們的生活工作娛樂掀開了一個嶄新的紀元。
在此后的很長時間內IBM公司統治著人類世界個人電腦的市場。
1982年,Lotus Software公司在IBM計算機平臺上推出了一款名為Lotus 1-2-3的軟件。這款軟件同時集成了表格計算、數據庫、數據可視化3個功能(這也是Lotus 1-2-3的由來)。
Lotus 1-2-3
Lotus 1-2-3取代了VisiCalc。壟斷了之后10年間的表格應用市場。
直到1993年Windows平臺上Excel第5版的推出。
早期的Excel
1993年,隨著微軟公司推出Windows平臺的逐漸風靡,依附于IBM平臺的Lotus 1-2-3漸漸把壟斷地位讓給了Excel,同時Lotus Software也在1995年被IBM以35億美元收購。
從VisiCalc到Lotus 1-2-3再到Excel的過程,實際就是個人電腦領導地位從Apple到IBM再到以裝載微軟公司Windows系統的各種品牌和組裝電腦的更迭,而從1995年起,由于微軟在企業級市場的強勢,再沒有第四個表格類應用軟件取代Excel。
現在的Exel
同時,也再沒有一款操作系統能夠真正撼動Windows系統在個人電腦領域的霸主地位。
2008年中國聯想公司收購了IBM的PC事業部,從此IBM公司關于個人電腦生產和銷售外加售后,全部由聯想來管理。
而計算這棵樹參天巨樹,在長出了個人電腦這片分支之后,又長出了像筆記本電腦,智能手機、平板電腦等諸多枝葉。
雖然電腦改變了我們的生活,但現在我的生活中并不是只有電腦。
未來,隨著計算機技術的發展和5G的普及,互聯網將從量變到質變發生轉變,各種由計算機衍生出的枝枝葉葉將有可能最終殊途同歸。
在5G時代,單臺計算設備的數據傳輸峰值將高達10Gbps,延時降到1ms。
這樣的變化,將使得智能手機和個人電腦的主體只剩屏幕,所有顯示內容都是云計算傳輸過來。5G就是這個傳輸管道。
我們的電腦可能只需要屏幕,也可能什么都不需要
此時,計算機(包括個人電腦、手機、各種手持設備等)的硬件就沒有CPU,GPU,硬盤了,取而代之的加密芯片和5G通訊模塊。
用戶只需要訂閱計算能力,就可以完成現在的一切計算行為。
這會帶來翻天覆地的變化。例如:
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提供電腦知識科普鏈接:
電腦硬件科普第01課:主板簡介
電腦硬件科普第02課:CPU簡介
1946年2月,美國賓夕法尼亞大學誕生了一臺被稱為ENIAC的龐然大物,從此便開啟了計算機時代的大門。從此計算機技術已經成為20世紀發展最快的一門學科,尤其是微型計算機的出現和計算機網絡的發展,使計算機的應用滲透到社會的各領域,有力的推動信息社會的發展。一直以為,人們都以計算機物理器件的變革作為標志,故而把計算機的發展分為四代。
1. 第一代(1946-1958);電子管計算機時代。
第一代計算機的內部元件使用的是電子管。世界上第一臺電子數字積分式計算機—埃尼克(ENIAC)在美國賓夕法尼亞大學莫爾學院誕生。ENISC猶如一個龐大物,它重達30噸,占地170平方米,內裝18000個電子管,但其運算速度比當時最好的機電式計算機快1000倍。1949年,第一臺存儲程序計算機—EDSAC在劍橋大學投入運行,NIAC和EDSA均屬于第一代電子管計算機。電子管計算機采用磁鼓作存儲器。磁鼓是一種高速運轉的鼓形圓筒,表面涂有磁性材料,根據每一點的磁化方向來確定該點的信息。第一代計算機由于采用電子管,函而體積大,耗電多,運算速度較低,故障率較高而且價格極貴。本階段,計算機軟件尚處于初始發展期,符號語言已經出現并被使用,主要用于科學計算方面。
第二代(1959-1964):晶體管計算機時代。
晶體管計算機是第二代電子計算機。在20世紀50年代之前第一代,計算機都采用電子管作元件。電子管元件在運行時產生的熱量太多,可靠性較差,運算速度不快,價格昂貴,體積龐大,這些都使計算機發展受到限制。于是,晶體管開始被用作計算機的元件。晶體管不僅能實現電子管的功能,有具有尺寸小,重量輕,壽命長,效率高,發熱少,功耗低等優點。使用晶體管后,電子線路結構大大改觀,制造高速電子計算機就更容易實現了。
第一代計算機(電子管計算機)使用的是“定點運算制”,參與運算數的絕對值必須小于;而第二代計算機(晶體管計算機)增加了浮點運算,使數據的絕對值可達2的幾十次方或幾百次方,計算機的計算能力實現了一次飛躍。同時,用晶體管取代電子管,使得第二代計算機體積減小,壽命大大延長,價格降低,為計算機的廣泛應用創造了條件。
第三代(1965-1970);中小規模集成電路時代。
始于1964至1971年,這一帶計算機仍然一存儲器為中心,機種多樣化,系列化,外部設備不斷增加,功能不斷擴大,軟件的功能進一步完善,除了用于數值計算機和數據處理外,已經可以處理圖像,文字等資料。是60年代中期,半導體工藝的發展,成功制造了集成電路。計算機也開始采用中小規模集成電路作為計算機的主要元件,第三代計算機的誕生。這一代主要特征有:用中小規模集成電路作為計算機電子器件,同時主主存器開始采用半導體存儲器,存儲器有磁盤和磁帶;產生了標準化程序設計語言和人機會話式的BSIC語言。操作系統的出現并逐步完善;同上兩代相比,由于采用了中小規模集成電路,使計算機的體積和功耗進一步減小,可靠性和運算速度進一步提高;不僅用科學計算,還用于企業管理,自動控制,輔助設計和輔助制造等領域。
1. 第四代(1971年至今);大規模和超導規模集成電路時代
超大規模集成電路(英語:very-large-scale-integration,縮寫:VLSI),是一種將大量晶體管組合到單一芯片的集成電路,其集成度大于大規模集成電路。集成的晶體管數在不同標準中也有所不同。從1970年代開始,隨著復雜的的導體以及通信技術的發展,集成電路的研究,發展也逐步展開。計算機里的控制核心微處理器就是超大規模集成電路的最典型實例,超大規模集成電路設計(VLSI design),尤其是數字集成電路,通常采用電子設計自動化的方式進行,已經成為計算機工程的重要分支之一。