计算机的历史

计算机是一种电子设备，它根据用户的指令收集、存储和处理数据，然后提供输出。它是一种可编程机器，可以通过用户提供的指令执行逻辑和算术运算。

计算机历史概述

原始人使用了第一个计数设备。他们使用木棍、石头和骨头作为计数工具。随着时间的推移，人类思维和技术不断进步，更多计算设备被开发出来。

将计算机带给世界的勤奋发明家们必须明白，它不仅仅是一个计算器或一个数字处理机。他们必须应对创造这样一台机器所涉及的所有挑战，将设计付诸实践，并生产出产品。

19 世纪

• 1801 年，法国织布工兼企业家约瑟夫·玛丽·雅卡尔 (Joseph Marie Jacquard) 创造了一种织机，它使用打孔木卡自动将图案织入织物。
• 1822 年，数学家查尔斯·巴贝奇 (Charles Babbage) 创造了第一台蒸汽驱动的计算器，它能处理数字表格。当时技术的缺乏导致差分机概念的失败。
• 1848 年，英国数学家 Ada Lovelace 编写了有史以来第一个计算机程序。Lovelace 还提供了关于如何使用巴贝奇机器计算伯努利数的详细指南。
• 1890 年，发明家赫尔曼·霍勒里斯 (Herman Hollerith) 开发了用于确定 1880 年美国人口普查的穿孔卡片方法。后来，他创立的公司最终成为 IBM。

20 世纪早期

• 1930 年，Vannevar Bush 创建并建造了差分分析仪——第一台大型自动通用机械模拟计算机。
• 1936 年，艾伦·图灵 (Alan Turing) 提出了图灵机的概念——一种能够计算任何可计算事物的通用设备。
• 惠普公司于 1939 年由 David Packard 和 Bill Hewlett 在加利福尼亚州帕洛阿尔托的一个车库中创立。
• 1941 年，德国工程师兼发明家康拉德·祖斯 (Konrad Zuse) 完成了历史上第一台数字计算机——Z3 机器的建造。然而，二战期间对柏林的轰炸摧毁了这台机器。
• 1941 年，J. V. Atanasoff 和研究生 Clifford Berry 创建了一台可以同时求解 29 个方程的计算机。数据可以初步存储在计算机的主内存中。
• 1945 年，学者 John Mauchly 和 J. Presper Eckert 创造了电子数字积分器和计算器 (ENIAC)。它被称为计算机之父，因为它具备图灵完备性，并且可以重新编程以解决大量数值问题。
• 1946 年，UNIVAC I（通用自动计算机）是美国制造的第一台用于商业用途的通用电子数字计算机。
• 1949 年，剑桥大学的一个团队创建了第一个实用的存储程序计算机——电子延迟存储自动计算器 (EDSAC)。
• 1950 年，该国第一台存储程序计算机——标准东方自动计算机 (SEAC) 在华盛顿特区建成。

20 世纪后期

• 1953 年，计算机科学家 Grace Hopper 创造了第一个计算机语言，名为 COBOL（通用商业导向语言）。它允许计算机用户以类似英语的单词向机器提供指令，而不是使用数字。
• 1954 年，John Backus 和 IBM 程序员团队开发了 FORTRAN 编程语言，它代表 FORmula TRANslation（公式翻译）。此外，IBM 还创造了 650。
• 1958 年，Jack Kirby 和 Robert Noyce 发明了集成电路，也称为计算机芯片。
• 1962 年，计算机 Atlas 问世。当时它是世界上最快的计算机，并发明了虚拟内存。
• 1964 年，Douglas Engelbart 展示了一个现代计算机原型，其中包含了图形用户界面 (GUI) 和鼠标。
• 1969 年，贝尔实验室的开发人员在 Ken Thompson 和 Dennis Ritchie 的指导下推出了 UNIX，这是一种用 C 编程语言创建的操作系统，旨在解决程序兼容性问题。
• 1970 年，英特尔发布了第一个动态存取存储器 (DRAM) 芯片——英特尔 1103。
• 1971 年，Alan Shugart 和一群 IBM 工程师创造了软盘。同年，施乐公司制造了第一台激光打印机，标志着计算机打印新时代的开始，并带来了数十亿美元的收入。
• 1973 年，施乐公司的研究员 Robert Metcalfe 开发了以太网，用于连接大量计算机和其他设备。
• 1974 年，个人电脑开始上市销售。最早的有 IBM 5100、Altair Scelbi 和 Mark-8，以及 Radio Shack 的 TRS-80。
• 1975 年 1 月，《大众电子》杂志将 Altair 8800 誉为历史上第一个迷你计算机套件。比尔·盖茨 (Bill Gates) 和保罗·艾伦 (Paul Allen) 提议为 Altair 开发 BASIC 软件。
• 1976 年，史蒂夫·乔布斯 (Steve Jobs) 和史蒂夫·沃兹尼亚克 (Steve Wozniak) 创立了苹果电脑公司，并推出了第一台单电路板计算机 Apple I。
• 1977 年，乔布斯和沃兹尼亚克在首届西海岸计算机展览会上展示了 Apple II。它具有用于存储音乐和彩色图形的盒式磁带驱动器。
• 1978 年，VisiCalc 发布，这是计算机上的第一个电子表格应用程序。
• 1979 年，MicroPro International 发布了文字处理程序 WordStar。
• 1981 年，IBM 发布了 Acorn，这是他们第一台带彩色显示器、两个软盘驱动器和 Intel CPU 的个人电脑。Acorn 使用微软的 MS-DOS 操作系统。
• 1983 年，可存储 550 兆字节预录数据的 CD-ROM 投放市场。
• 同年，Gavilan SC 也发布了，这是第一款翻盖式便携式电脑，也是第一款以笔记本电脑形式销售的产品。
• 苹果在 1984 年超级碗 XVIII 商业广告中首次亮相 Macintosh。成本为 2000 美元。
• 1985 年，微软发布了 Windows，它具有允许多任务处理的图形用户界面。此外，C++ 编程语言也发布了。
• 1990 年，英国科学家兼程序员蒂姆·伯纳斯-李 (Tim Berners-Lee) 开发了超文本标记语言或 HTML。他还提出了“万维网”这个词。它由服务器、HTML URL 和第一个浏览器组成。
• 1993 年，奔腾 CPU 使在个人电脑上使用音乐和图形变得更加容易。
• 1995 年，微软发布了 Windows 95 操作系统。启动了一项价值 3 亿美元的广告活动以进行宣传。Sun Microsystems 发布了 Java 1.0，Netscape Communications 发布了 JavaScript。
• 1996 年，谢尔盖·布林 (Sergey Brin) 和拉里·佩奇 (Larry Page) 在斯坦福大学开发了谷歌搜索引擎。
• 1998 年，苹果发布了其一体式 Macintosh 台式电脑 iMac。这些电脑拥有 CD-ROM、15 英寸显示器、4GB 硬盘和 32MB 内存，售价 1300 美元。
• Wi-Fi，即无线保真度，于 1999 年发明，最初范围可达 300 英尺。

21 世纪

• 2000 年：2000 年标志着 USB 闪存盘的首次亮相。在数据存储方面，它们比替代存储介质更快，并提供更大的存储空间。
• 2001 年：苹果的 Mac OS X（此前称为 OS X，后来简称 macOS）发布，作为该公司传统 Mac 操作系统的替代品。
• 2003 年：首款用于消费级计算机的 64 位 CPU AMD Athlon 64 上市销售。
• 2004 年：Facebook 最初是一个社交网站。
• 2005 年：谷歌收购了基于 Linux 的移动操作系统 Android。
• 2006 年：苹果的 MacBook Pro 上市。该公司的第一款双核 Intel 处理器移动电脑被称为 Pro。

此外，亚马逊网络服务 (Amazon Web Services) 也推出，其中包括亚马逊简易存储服务 (S3) 和亚马逊弹性云 2 (EC2)。

• 2007 年：当苹果发布第一款 iPhone 时，它将许多计算机功能带到了我们手中。2007 年，亚马逊还推出了 Kindle，这是首批电子阅读设备之一。
• 2009 年：微软发布了 Windows 7。
• 2011 年：谷歌发布了运行 Google Chrome OS 的 Chromebook。
• 2014 年：2014 年，世界最小的计算机——密歇根大学微型节点 (M3) 建成。
• 2015 年：苹果于 2015 年发布了 Apple Watch。微软也推出了 Windows 10。
• 2016 年：2016 年，世界上第一台可重编程量子计算机建成。

早期计算设备

下面描述了一些流行的计算设备，从最早的到最近的：

算盘

计算机的历史始于算盘的诞生，它被认为是第一台计算机。据说中国人大约在 4000 年前发明了算盘。

它是一个木制架子，上面有带珠子的金属杆。算盘操作员根据一定的规则移动珠子来执行算术计算。算盘至今仍在一些国家使用，如中国、俄罗斯和日本。该工具的图像如下所示：

纳皮尔骨头

它是由默奇斯顿的约翰·纳皮尔 (John Napier, 1550-1617) 发明的手动操作计算设备。在这个计算工具中，他使用 9 根不同的象牙条或骨头，上面标有数字，用于乘法和除法。因此，该工具被称为“纳皮尔骨头”。它也是第一个使用小数点的机器。

Pascaline

帕斯卡计算器也称为算术机或加法机。它是由法国数学家兼哲学家布莱斯·帕斯卡 (Biaise Pascal) 于 1642 年至 1644 年间发明的。它被认为是第一台机械式自动计算器。

帕斯卡发明这台机器是为了帮助他的父亲，一位税务会计师。它只能执行加法和减法。它是一个带有齿轮和轮子系列的木盒。当一个轮子旋转一圈时，它会旋转相邻的轮子。轮子顶部有一系列窗口用于读取总数。该工具的图像如下所示：

步进计算器或莱布尼茨轮

它是由德国数学家兼哲学家戈特弗里德·威廉·莱布尼茨 (Gottfried Wilhelm Leibnitz) 于 1673 年开发的。他改进了帕斯卡的这项发明，开发了这台机器。它是一台数字机械计算器，被称为步进计算器，因为它不是由齿轮而是由凹槽鼓制成的。请看下图：

差分机

19 世纪 20 年代初，它由查尔斯·巴贝奇 (Charles Babbage) 设计，他被称为“现代计算机之父”。它是一种可以执行简单计算的机械计算机。它是一种蒸汽驱动的计算机器，旨在求解数字表格，如对数表。

分析机

这台计算器也是由查尔斯·巴贝奇于 1830 年开发的。它是一种使用穿孔卡片作为输入的机械计算机。它能够解决任何数学问题并将信息作为永久内存存储。

制表机

它是由美国统计学家赫尔曼·霍勒里斯 (Herman Hollerith) 于 1890 年发明的。它是一种基于穿孔卡片的机械制表机。它可以制表统计数据并记录或分类数据或信息。这台机器用于 1890 年的美国人口普查。霍勒里斯还创办了霍勒里斯制表机公司，该公司后来于 1924 年成为国际商用机器公司 (IBM)。

差分分析仪

它是美国于 1930 年推出的第一台电子计算机。它是由范内瓦·布什 (Vannevar Bush) 发明的模拟设备。这台机器使用真空管切换电信号来执行计算。它可以在几分钟内完成 25 次计算。

马克一号

计算机历史上的下一个重大变化始于 1937 年，当时霍华德·艾肯 (Howard Aiken) 计划开发一台能够执行涉及大数字计算的机器。1944 年，马克一号计算机由 IBM 和哈佛大学合作建成。它是第一台可编程数字计算机。

计算机的代际

计算机的世代是指计算机技术随着时间推移的具体改进。1946 年，开发了称为电路的电子通路来执行计数。它取代了以前计算机器中用于计数的齿轮和其他机械部件。

在每一代中，电路都比上一代电路更小、更先进。小型化有助于提高计算机的速度、内存和功率。计算机有五代，下面将详细介绍：

第一代计算机

第一代 (1946-1959) 计算机速度慢、体积庞大且价格昂贵。在这些计算机中，真空管被用作 CPU 和内存的基本组件。这些计算机主要依赖批处理操作系统和穿孔卡片。磁带和纸带在此代中用作输出和输入设备；

一些流行的第一代计算机是：

• ENIAC（电子数字积分器和计算机）
• EDVAC（电子离散变量自动计算机）
• UNIVACI（通用自动计算机）
• IBM-701
• IBM-650

第二代计算机

第二代 (1959-1965) 是晶体管计算机的时代。这些计算机使用晶体管，它们便宜、紧凑且功耗低；这使得晶体管计算机比第一代计算机更快。

在这一代中，磁芯被用作主内存，磁盘和磁带被用作辅助存储。汇编语言和编程语言，如 COBOL 和 FORTRAN，以及批处理和多道程序操作系统，在这些计算机中使用。

一些流行的第二代计算机是：

• IBM 1620
• IBM 7094
• CDC 1604
• CDC 3600
• UNIVAC 1108

第三代计算机

第三代计算机使用集成电路 (IC) 而不是晶体管。单个 IC 可以封装大量晶体管，这增加了计算机的功率并降低了成本。计算机也变得更可靠、更高效、体积更小。这些一代计算机使用远程处理、分时、多道程序作为操作系统。此外，在这一代中还使用了 FORTRON-II 到 IV、COBOL、PASCAL PL/1、ALGOL-68 等高级编程语言。

一些流行的第三代计算机是：

• IBM-360 系列
• Honeywell-6000 系列
• PDP（个人数据处理器）
• IBM-370/168
• TDC-316

第四代计算机

第四代 (1971-1980) 计算机使用超大规模集成 (VLSI) 电路；一个芯片包含数百万个晶体管和其他电路元件。这些芯片使这一代计算机更加紧凑、强大、快速且价格实惠。这一代计算机使用实时、分时和分布式操作系统。C、C++、DBASE 等编程语言也用于这一代。

一些流行的第四代计算机是：

• DEC 10
• STAR 1000
• PDP 11
• CRAY-1（超级计算机）
• CRAY-X-MP（超级计算机）

第五代计算机

在第五代 (1980 年至今) 计算机中，VLSI 技术被 ULSI（超大规模集成）取代。这使得生产包含一千万个电子元件的微处理器芯片成为可能。这一代计算机使用并行处理硬件和 AI（人工智能）软件。这一代使用的编程语言是 C、C++、Java、.Net 等。

一些流行的第五代计算机是：

• Desktop (桌面版)
• 笔记本电脑
• 笔记本电脑
• 超级本
• Chromebook

常见问题解答 (FAQs)

1. 加法机或算术机在哪些年份之间使用？

答案：在 1642 年至 1644 年之间。帕斯卡计算器，也称为算术机或加法机，是由法国数学家兼哲学家布莱斯·帕斯卡在此期间发明的。

2. 谁设计了差分机？

答案：查尔斯·巴贝奇，被称为“现代计算机之父”，于 19 世纪 20 年代初设计了差分机。

3. 第二代计算机使用哪些编程语言？

答案：COBOL 和 FORTRAN。第二代计算机使用 COBOL 和 FORTRAN 作为汇编语言和编程语言。这些计算机还支持批处理和多道程序操作系统。

4. ENIAC 和 UNIVAC-1 属于哪一代计算机？

答案：第一代计算机。ENIAC、UNIVAC-1 和 EDVAC 是第一代计算机的例子。

5. 第五代计算机使用什么技术？

答案：ULSI（超大规模集成）。第五代计算机，从 1980 年至今，采用 ULSI（超大规模集成）技术。