電腦有很多種。事實上，計算機壹般是處理信息的工具。根據圖靈機理論，壹臺具備最基本功能的計算機應該可以做其他計算機能做的任何事情。因此，不考慮時間和存儲因素，所有個人數字助理(PDA)和超級計算機應該能夠完成相同的工作。也就是說，即使是設計相同的計算機，也要用於各種任務，從公司工資管理到無人飛船控制，只要做相應的修改。由於科學技術的快速進步，下壹代計算機在性能上總能顯著超越前輩，這有時被稱為“摩爾定律”。
計算機在組成上有不同的形式。早期的計算機有壹所房子那麽大，但是今天壹些嵌入式計算機可能比壹副撲克牌還小。當然，即使在今天，仍然有大量的巨型超級計算機為大型組織服務於特殊的科學計算或事務處理需求。為個人應用而設計的相對較小的計算機叫做微型計算機，或簡稱為微型計算機。當我們在今天的日常生活中使用“計算機”這個詞時，我們通常會提到這壹點。然而，現在計算機最常見的應用形式是嵌入式。嵌入式計算機通常相對簡單，體積小，用於控制其他設備-無論是飛機，工業機器人還是數碼相機。
電子計算機的上述定義包括許多能計算或具有有限功能的專用設備。但說到現代電子計算機，其最重要的特點是，任何電子計算機只要給它正確的指令(只受電子計算機本身的存儲能力和執行速度的限制)，就可以模擬任何其他計算機的行為。因此，與早期的電子計算機相比，現代電子計算機也被稱為通用電子計算機。
歷史
ENIAC是計算機發展史上的壹個裏程碑。英文單詞“computer”原指從事數據計算的人。而且他們經常需要使用壹些機械計算設備或者模擬計算機。這些早期計算設備的祖先包括算盤和安提阿-奎特拉機械裝置，它們可以追溯到公元前87年，古希臘人用來計算行星運動。隨著中世紀末期數學和工程學在歐洲的重新繁榮，威廉·席卡德(Wilhelm Schickard)於1623年率先研制出歐洲第壹臺計算設備，這是壹種可以加減六位數以內的數字，並通過鈴聲輸出答案的“計算鐘”。使用旋轉齒輪進行操作。
1642年，法國數學家帕斯卡在威廉·奧特雷德的基礎上改進了計算尺，能夠進行八位計算。它還銷售了許多產品，成為當時的時尚商品。
1801年，Joseph Marie Jacquard改進了織布機的設計，其中他使用了壹系列穿孔紙卡作為程序來編織復雜的圖案。雖然提花織機不被認為是真正的計算機，但它的出現確實是現代計算機發展的重要壹步。
查爾斯。巴比奇是1820年第壹個構思和設計完全可編程計算機的人。然而，由於技術條件、資金限制，以及難以忍受的對設計的不斷修補，這臺計算機在他的有生之年從未問世。到19世紀末，許多被證明對計算機科學有重大意義的技術相繼出現，包括穿孔卡片和真空管。赫爾曼·霍爾瑞斯(Hermann Hollerith)設計了壹臺用於制表的機器，它利用穿孔卡片實現了大規模自動數據處理。
20世紀上半葉，為了滿足科學計算的需要，發展了許多用途單壹、日益復雜的模擬計算機。這些計算機是基於它們所針對的特定問題的機械或電子模型。在20世紀30年代和40年代，計算機的性能變得更強，通用性得到提高，現代計算機的關鍵功能不斷增加。
65438-0937年，克勞德·埃爾伍德·香農發表了他的偉大論文《繼電器和開關電路中的符號分析》，其中首次提到了數字電子技術的應用。他向人們展示了如何使用開關來實現邏輯和數學運算。此後，他通過研究萬尼瓦爾·布什的微分模擬器進壹步鞏固了自己的想法。這是壹個重要的時刻，標誌著二進制電子電路設計和邏輯門應用的開始。作為這些關鍵思想誕生的先驅，應該包括:阿爾蒙·史端喬(Almon Strowger)，他為壹種包含邏輯門的裝置申請了專利；尼古拉斯？尼古拉·特斯拉，早在1898就申請了帶邏輯門的電路設備；德·福雷斯特，在1907中，他用真空管代替了繼電器。
80年代Commodore公司生產的Amiga 500計算機，沿著這麽長的路程，要定義所謂的“第壹臺電子計算機”是相當困難的。1941 12年5月，康拉德·楚澤完成了他的機電設備“Z3”，這是第壹臺具有自動二進制數學計算和可行編程功能的計算機，但它不是“電子”計算機。此外，其他值得註意的成就主要包括:阿塔納索夫-貝裏計算機，誕生於1941年夏天，是世界上第壹臺電子計算機，它采用真空管計算器、二進制值和可重復使用的存儲器；1943年在英國展出的神秘巨像計算機，確實告訴人們，使用真空管是可靠的，可以實現電氣化重編程，雖然它的編程能力極其有限。哈佛馬克壹世；哈佛大學的；以及基於二進制的“ENIAC”(ENIAC，1944)，這是第壹臺具有通用目的的計算機，但其結構設計不夠靈活，所以每次重新編程都意味著重新連接電氣和物理電路。
開發Eneike的團隊針對其缺陷進壹步改進了設計，最終呈現出我們今天所熟悉的馮諾依曼結構(程序存儲架構)。這個系統是今天所有計算機的基礎。40年代中後期，大量基於該系統的計算機開始被開發出來，其中英國是最早的。雖然研制並投入運行的第壹臺機器是“小型實驗機”(SSEM)，但真正研制出的實用機器很可能是EDSAC。
在整個20世紀50年代，真空管計算機占主導地位。1958年9月2日，在羅伯特·諾伊斯(英特爾公司創始人)的領導下，集成電路發明了。不久之後，微處理器問世了。在1959和1964之間設計的計算機壹般稱為二代計算機。
20世紀60年代，晶體管電腦取而代之。晶體管更小、更快、更便宜、更可靠，這使得它們可以商業化。從1964到1972的計算機壹般稱為第三代計算機。大量使用集成電路，典型型號為IBM360系列。
70年代，集成電路技術的引入大大降低了電腦的生產成本，電腦開始走向千家萬戶。1972之後的計算機習慣上稱為第四代計算機。基於大規模集成電路以及後來的超大規模集成電路。1972 4月1日，英特爾推出了8008微處理器。1976斯蒂芬·沃茲納克和斯蒂芬·喬布斯創立了蘋果電腦公司。並推出了蘋果I電腦。1977蘋果二代電腦5月發布。1979 6月1日，英特爾發布了壹款8位8088微處理器。
從65438年到0982年，微型計算機開始普及，大量進入學校和家庭。1982 65438+10月Commodore 64電腦發布，價格:595美元。1982 2月80286發布。時鐘頻率提高到20MHz，增加了保護模式，可以訪問16M內存。支持1GB以上虛擬內存。每秒執行270萬條指令，集成134000個晶體管。
1990 165438+10月:第壹代MPC(多媒體個人計算機標準)發布。處理器至少80286/12MHz，後來增加到80386SX/16 MHz，光驅傳輸速率至少150 KB/秒。1994 10 6月10日，英特爾發布了75 MHz奔騰處理器。1995 165438+10月1奔騰Pro發布。主頻可達200 MHz，每秒完成4.4億條指令，集成550萬個晶體管。1997 65438+10月8日英特爾發布奔騰MMX。遊戲和多媒體功能得到了增強。
此後計算機日新月異，1965年發表的摩爾定律被不斷證明，預言在未來10~15年仍然適用。
計算機開發:
19世紀以前
首先，機械計算機時代的先驅
在西歐，中世紀到文藝復興時期的社會大變革極大地推動了自然科學技術的發展，人們長期被神權壓制的創造力得到了空前的釋放。其中，制造壹臺能幫人計算的機器是最耀眼的思想火花之壹。此後，壹個又壹個科學家不懈努力，將這思想的火花化為指引人類走向自由王國的火炬。但受限於當時的整體科技水平，大部分都失敗了。這也是拓荒者同樣的命運:他們往往看不到豐碩的果實。後人在享受這份甜蜜的時候，應該能嘗到壹些汗水和淚水...
1614:蘇格蘭人約翰·耐普爾(1550-1617)發表了壹篇論文，他在論文中提到他發明了壹種巧妙的裝置，可以計算四則運算和平方根運算。
1623:Wilhelm Schickard(1592-1635)做了壹個可以加減六位數以內數字的‘計算鐘’，可以通過響鈴輸出答案。轉動齒輪進行操作。
威廉·奧特雷德(1575-1660)發明了計算尺。
1642:法國數學家帕斯卡在威廉·奧特雷德的基礎上改進了計算尺，可以進行八位計算。而且還賣了很多，成為壹種時尚商品。
1668:英國人塞繆爾·莫爾和(1625-1695)做了壹個非十進制加法裝置，適用於硬幣的計數。
1671:德國數學家戈特弗裏德·萊布尼茨設計了壹種可以乘法的機器，最終答案最多可以達到16位數。
1775:英國的查爾斯成功地制造了壹臺類似於萊布尼茨計算機的機器。但是更高級。
1776:德國人Mathieus Hahn成功制作了壹個乘法器。
1801:Joseph-Maire Jacuard開發了壹種可以用穿孔卡片控制的自動織布機。
1820:法國人查爾斯·澤維爾·托馬斯·德·科爾馬(1785-1870)成功生產出第壹臺成品電腦，非常可靠，可以放在桌面上，在市場上銷售了90多年。
1822:壹個英國人，查爾斯·巴貝奇(1792-1871)，設計了壹臺差分機和壹臺分析機，其中的設計理論非常先進，類似於壹百年後的電子計算機，尤其是使用卡片輸入程序和數據的設計被後人采用。
1832:巴貝奇和約瑟夫·克萊門特做了壹個差分擴展的成品，壹開始可以進行6位運算。後來發展到二三十人，規模差不多有壹棟房子那麽大。結果以穿孔的形式輸出。但由於當時的制造技術，他們的設計很難做出。
1834:斯德哥爾摩的George Scheutz用木頭做了壹個差動延長器。
1834:巴貝奇構思建造壹個通用分析器，將程序和數據存儲在只讀存儲器(穿孔卡)中。巴貝奇在未來繼續他的研究工作，在1840中，操作數增加到40位，基本實現了控制中心(CPU)和存儲程序的想法，程序可以根據條件並在幾秒鐘內跳轉。
1842:巴貝奇的差分機項目因為開發成本高被政府取消了。但他還是花了很多時間和精力在他的分析機器上。
1843: Scheutz和他的兒子Edvard Scheutz建造了壹個差分擴展，瑞典政府同意繼續支持他們的研究工作。
1847:巴貝奇花了兩年時間設計了壹個相對簡單的31位差分擴展，但是沒有人有興趣和支持他造這個機器。但是後來，倫敦科學博物館用現代技術復制了這臺機器，發現它確實工作準確。
1848:英國數學家喬治·布爾創立了二元代數。幾乎提前壹個世紀為現代二進制計算機鋪平了道路。
1853:令巴貝奇欣喜的是，Scheutzes成功制造了壹個實數比例差分擴展，可以進行15位數的運算。輸出巴貝奇想象的結果。後來，倫敦的布萊恩·唐金建造了更可靠的第二個。
1858:第壹家制表商被奧爾巴尼的杜德利天文臺收購。第二個是英國政府買的。但天文臺沒有充分利用，後來被送進了博物館。但是第二個很幸運用了很久。
1871:巴貝奇制造了分析儀和打印機的壹些零件。
1878:來自紐約的西班牙人Ramon Verea制作了壹個成功的臺式計算器。比上面提到的任何東西都要快。但是他對把它投放市場不感興趣。他只是想證明西班牙人比美國人做得更好。
1879:壹個調查委員會開始研究分析儀的可行性，最後他們得出結論，分析儀根本無法工作。巴貝奇這時已經死了。調查之後，人們完全忘記了他的分析機器。除了霍華德·艾肯。
1885:這壹時期出現了更多的計算機。如美國、俄羅斯、瑞典等。他們開始使用帶槽的圓筒，而不是容易損壞的齒輪。
1886:芝加哥的Dorr e . Felt(1862-1930)做了第壹個用按鍵操作的計算器，速度非常快。琴鍵壹擡，結果就出來了。
1889: Felt推出桌面打印計算器。
1890: 1890美國人口普查。1880的人口普查用了7年時間才統計出來。這意味著1890的統計將超過10年。美國人口普查部門希望獲得壹臺機器來幫助提高人口普查的效率。赫爾曼·何樂禮創建了制表公司，後來他的公司發展成了IBM。借鑒巴貝奇的發明，本文用穿孔卡片存儲數據，並設計了壹種機器。結果僅用了六周時間就得到準確的數據(62622250人)。赫爾曼·何樂禮發了大財。
1892:聖多美和普林西比的威廉·S·巴羅斯(1857-1898)成功制造了壹臺功能超過毛氈的機器，真正開啟了辦公自動化行業。
1896:赫爾曼·何樂禮創立了IBM的前身。1900~1910
1906:查爾斯·巴貝奇的兒子亨利·巴貝奇(Henry Babbage)在r·w·芒羅(R. W. Munro)的支持下，完成了父親設計的分析儀，但只證明了它可以工作，而沒有將其作為產品推出。
第二，在電子計算機的早期，
在此之前，計算機都是基於機械運行模式。雖然有些產品開始引入壹些電氣內容，但都是從屬的、機械的，沒有進入計算機靈活的領域:邏輯運算。之後，隨著電子技術的飛速發展，計算機開始了從機械時代向電子時代的過渡。電子學越來越成為計算機的主題，而機械越來越處於從屬地位。他們的地位發生了變化，計算機也開始了質變。以下是這壹過渡時期的主要事件:
美國的德·福雷斯特發明了電子管。在此之前，建造壹臺數字電子計算機是不可能的。這為電子計算機的發展奠定了基礎。
1920~1930
2月1924:劃時代公司IBM成立。
1930~1940
1935: IBM推出IBM 601。這是壹臺穿孔卡片計算機，能在壹秒鐘內計算乘法。這臺機器在自然科學和商業中都起著重要的作用。建成約1500套。
1937:英國劍橋大學的艾倫·m·圖靈(1912-1954)發表論文，提出了被後人稱為‘圖靈機’的數學模型。
1937:貝爾實驗室的喬治·斯蒂比茲展示了壹種使用繼電器來表示二進制的裝置。雖然只是顯示器，但它是第壹臺二進制電子計算機。
1938:Claude . Shannon發表了壹篇關於使用繼電器的邏輯表示的論文。
1938:柏林的康拉德·楚澤和他的助手們完成了壹臺機械可編程二進制形式的計算機，其理論基礎是布爾代數。後來被命名為Z1。它的功能更強大，用類似電影膠片的東西作為存儲介質。能運算七位指數和16位小數。妳可以用鍵盤輸入數字，用燈泡顯示結果。
1939 65438+10月1:加利福尼亞州的大衛·休利特和威廉·帕卡德在他們的車庫裏建造了惠普電腦。這個名字是兩個人通過拋硬幣決定的。包括他們的部分姓名。
1939 165438+10月:美國人約翰·v·阿塔納索夫和他的學生克利福德·貝裏完成了16位加法器，這是第壹臺真空管計算機。
1939:二戰初期，軍事需求極大地推動了計算機技術的發展。
1939: Zuse和Schreyer基於他們的Z1計算機開始開發Z2計算機。並用繼電器改進其存儲和計算單元。但是這個項目因為祖澤的兵役中斷了壹年。
1939/1940: Schreyer用真空管完成了壹個10位加法器，用氖燈作為存儲器件。
1940~1950
1940 65438+10月:貝爾實驗室的塞繆爾·威廉姆斯(Samuel Williams)和斯蒂比茨(Stibitz)成功建造了壹臺可以進行復雜運算的計算機。大量使用繼電器，並借鑒了壹些電話技術，采用了先進的編碼技術。
1941夏天:阿塔納索夫和學生貝裏完成了壹臺可以解線性代數方程組的計算機，命名為‘ABC’(阿塔納索夫-貝裏計算機)，以電容器作為存儲器，穿孔卡片作為輔助存儲器。那些洞實際上是“燒”出來的。時鐘頻率為60HZ，完成壹次加法運算需要壹秒鐘。
1941年65438+2月:Z3電腦由德國Zuse公司開發。這是第壹臺可編程電子計算機。它可以處理7位數的指數和14位數的小數。使用了大量的真空管。壹秒鐘可以加三四次。壹次乘法需要3到5秒。
從1943: 1943到1959的計算機通常稱為第壹代計算機。使用真空管，所有程序都用機器代碼編寫，使用穿孔卡片。典型的機器是UNIVAC。
1943 65438+10月:馬克壹號，自動順序控制計算機在美國研制成功。整機長51英尺，重5噸，有75萬個零件。它使用3304個繼電器和60個開關作為機械只讀存儲器。程序存儲在紙帶上，數據可以來自紙帶或讀卡器。用於計算美國海軍的彈道射表。
1943年4月:馬克斯·紐曼(Max Newman)、永利-威廉姆斯(Wynn-Williams)和他們的研究團隊成功開發了‘希斯·羅賓遜’(Heath Robinson)，這是壹個密碼破譯器，嚴格來說不是計算機。但它使用了壹些邏輯元件和真空管，其光學裝置每秒可讀取2000個字符。也具有劃時代的意義。
1943年9月:威廉姆斯和斯蒂比茨完成了‘中繼插值器’，後來被命名為‘ⅱ型中繼計算器’。這是壹臺可編程計算機。也用紙帶輸入程序和數據。其運算更可靠，每個數用7個繼電器表示，可進行浮點運算。
1943 65438+2月:英國推出最早的可編程計算機，包括2400個真空管，為的是破譯德國密碼，每秒可翻譯約5000個字符，但使用不久就被銷毀了。據說翻譯俄語時出了差錯。
1946: ENIAC(電子數字積分器和計算機):第壹臺真正的數字電子計算機。1943開工，1946竣工。領頭的是約翰·w·莫奇裏和j·普雷斯珀·埃克特。重30噸，18000管，功率25千瓦。主要用於計算彈道，研發氫彈。
第三，晶體管計算機的發展
真空管時代的計算機雖已進入現代計算機的範疇，但體積大、能耗高、故障多、價格高，極大地制約了它的推廣應用。直到發明了晶體管，電子計算機才找到了騰飛的起點。
1947:貝爾實驗室的威廉·b·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·h·布拉頓發明了晶體管，開啟了電子時代的新紀元。
1949: EDSAC:劍橋大學的威爾克斯和他的團隊建造了壹臺存儲程序的計算機。I/O設備仍然是紙帶。
1949: EDVAC(電子離散變量計算機):第壹臺使用磁帶的計算機。這是壹個突破，程序可以多次存儲在上面。這臺機器是由約翰·馮·諾依曼提出的。
1949:‘未來的計算機不會超過1.5噸。’這是當時科學雜誌做出的大膽預測。
1950~1960
1950:軟盤是東京帝國大學的中本雅郎發明的。它的銷售權被IBM獲得。開創存儲新時代。
1950:英國數學家、計算機先驅艾倫·圖靈說:計算機將具有人類的智能。如果壹個人對著機器說話，他分不清是機器還是人在對著被提問和回答的問題說話，那麽機器就具備了人類的智能。
1951:Grace Murray Hopper完成高級語言編譯器。
1951:旋風:美國空軍第壹個計算機控制的實時防禦系統已經開發出來。
1951:un ivac-1:第壹個商用計算機系統。設計師:j·普雷斯珀·埃克特和約翰·莫奇利。它被美國人口普查局用於人口普查，標誌著計算機的應用進入了商業應用的新時代。
1952: EDVAC(電子離散變量計算機):由馮·諾依曼設計完成。名稱:電子離散變量計算機。
1953:此時，世界上大約有100臺計算機在運行。
1953:磁芯存儲器已經開發出來了。
1954:IBM的約翰·巴科斯和他的研究團隊開始開發FORTRAN(公式翻譯)，於1957年完成。它是壹種適合科學研究的高級計算機語言。
1956:第壹屆人工智能大會在達特茅斯學院召開。
1957: IBM成功研發出第壹臺點陣打印機。
1957: FORTRAN高級語言開發成功。
第四，集成電路，展翅高飛的現代計算機。
雖然晶體管的使用大大縮小了計算機的體積，降低了價格，減少了故障。但離人們的要求還很遠，各行各業對電腦的需求很大。生產更強大、更輕便、更便宜的機器已經成為當務之急，而集成電路的發明就像“及時雨”，發生在春天。它的高集成度不僅減小了體積，而且加快了速度，減少了故障。人們開始制造革命性的微處理器。經過多年的積累，計算機技術終於走上了矽鋪就的高速公路。
1958 9月12日:在羅伯特·諾伊斯(英特爾公司創始人)的領導下，集成電路被發明出來。不久之後，微處理器問世了。但由於發明微處理器時借鑒了日本公司的技術，日本沒有得到應有的利益，所以不承認其專利。日本用了30年才承認，讓日本企業從中得到壹些利潤。但是到2001，這個專利就失效了。
在1959: 1959和1964之間設計的計算機壹般稱為二代計算機。使用了大量的晶體管和印刷電路。計算機的體積越來越小，功能越來越多。它可以運行FORTRAN和COBOL，並接收英文字符命令。出現了大量的應用軟件。
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