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计(ji)算机的那些事(shi)儿
发布日期:2012-03-10 发稿人:科(ke)教中心 郭广续
当我们刚开始(shi)接触计(ji)(ji)算(suan)机时,都会被告之:世界(jie)上第一(yi)台电(dian)子(zi)计(ji)(ji)算(suan)机于(yu)(yu)1946年诞生于(yu)(yu)美国宾夕法尼亚大学(xue),叫做ENIAC(埃尼阿(a)克)。这(zhei)个说法被计(ji)(ji)算(suan)机基(ji)础教(jiao)(jiao)科书上普遍采(cai)用,事实(shi)上在1973年根据美国最高法院的(de)(de)裁(cai)定,最早的(de)(de)电(dian)子(zi)数(shu)字计(ji)(ji)算(suan)机,应该(gai)是美国爱荷华州(zhou)立大学(xue)的(de)(de)物理系(xi)副教(jiao)(jiao)授约翰·阿(a)坦那索夫和其研究生助手(shou)克利(li)(li)夫·贝瑞(Clifford E. Berry ,1918-1963)于(yu)(yu)1939年10月制造的(de)(de)"ABC"(Atanasoff- Berry-Computer)。之所(suo)以会有(you)(you)这(zhei)样的(de)(de)误会,是因(yin)为“ENIAC”的(de)(de)研究小组中的(de)(de)一(yi)个叫莫克利(li)(li)的(de)(de)人于(yu)(yu)1941年剽窃了约翰·阿(a)坦那索夫的(de)(de)研究成果,并在1946年时申请了专(zhuan)利(li)(li)。因(yin)此(ci),做为一(yi)名(ming)教(jiao)(jiao)育(yu)工作者(zhe)有(you)(you)必要本(ben)着(zhe)科学(xue)的(de)(de)精(jing)神,替前人澄清事实(shi)。
在世界(jie)上(shang)第一(yi)台电子计算机(ji)诞生(sheng)之(zhi)前,则是漫长的机(ji)械(xie)计算机(ji)时代。在西欧,由中世纪进入文艺复兴时期的社会大变革,极大地促进了自然科学技术的发展,人们长期被神权压抑的创造力得到了空前的释放。而在这些思想创意的火花中,制造一台能帮助人进行计算的机器则是最耀眼、最夺目的一朵。从那时起,一个又一个科学家为了实现这一伟大的梦想而不懈努力着。但限于当时的科技水平,多数试验性的创造都以失败而告终,这也就昭示了拓荒者的共同命运: 往往在倒下去之前见不到自己努力的成果。而后人在享用这些甜美成果的时候,往往能够从中品味出汗水与泪水交织的滋味。
1614 :苏格兰人John Napier(1550 1617 年(nian))发表了一(yi)篇论文(wen),其中(zhong)提到他发明了一(yi)种可以进(jin)行四则运算和方根运算的精巧装(zhuang)置。
1623 :Wilhelm Schickard(1592 1635 )制作了(le)一个(ge)能进行6 位(wei)数(shu)以内加减(jian)法(fa)运(yun)算,并能通过铃声输出答案(an)的计(ji)算钟。该(gai)装置通(tong)过转(zhuan)动齿(chi)轮(lun)来(lai)进(jin)行操作(zuo)。
1625 :William Oughtred(1575 1660 )发明计(ji)算尺。
1668 :英(ying)国人Samuel Morl(1625 1695 年(nian))制作(zuo)了一个非十进制的加法(fa)装置(zhi),适宜计算钱币。
1671 :德(de)国数学家Gottfried Leibniz 设计了一架可(ke)以进行乘法运算,最终(zhong)答(da)案长度可(ke)达16位(wei)的计算工具(ju)。
1822 :英国人Charles Babbage(1792 1871 )设计(ji)(ji)了差分机(ji)和分析机(ji),其设计(ji)(ji)理(li)论非常超(chao)前,类(lei)似于百(bai)年后(hou)的电子(zi)计(ji)(ji)算机(ji),特别(bie)是利用卡片输入程序和数据的设计(ji)(ji)被后(hou)人所采(cai)用。
1834 :Babbage 设想(xiang)制造一(yi)台通用分(fen)析(xi)机(ji),在只(zhi)读存(cun)储(chu)器(穿孔(kong)卡片)中(zhong)存储程序(xu)和(he)数据。Babbage在以后的时间里继续他(ta)的研(yan)究(jiu)工(gong)作(zuo),并(bing)于1840 年将(jiang)操作位(wei)数(shu)提(ti)高(gao)到(dao)了40 位,并基本实(shi)现了控制中心(CPU)和存(cun)储程序的设想(xiang),而(er)且程序可以根(gen)据条件进行跳转,能在几秒内(nei)(nei)做(zuo)出(chu)一般的加法,几分钟内(nei)(nei)做(zuo)出(chu)乘、除法。
1848 :英国数学(xue)家(jia)George Boole 创立二进(jin)制(zhi)(zhi)代数学,提前近一个世纪为现代二进(jin)制(zhi)(zhi)计(ji)算机的发展铺平了道路(lu)。
1890 年(nian):美(mei)国人口普(pu)查部(bu)门希望能得到(dao)一台(tai)机器帮助提高(gao)普(pu)查效率(lv)。Herman Hollerith (后来他(ta)的公司发展成了IBM 公(gong)司(si))借鉴(jian)Babbage 的发明,用穿孔卡(ka)片存储数(shu)据,并(bing)设计了机器。结果仅用6 周就得出(chu)了准(zhun)确的人(ren)口统计数据(ju)(如果(guo)用人工方法(fa),大概要花10 年时间)
1895年(nian):英国(guo)青年工程师弗莱明通(tong)过(guo)爱迪生效应发明了人类第(di)一只(zhi)电子管.
不久后,电子管(guan)时代开始。
   电子计算机发展简史
 
起(qi)止年代
主要(yao)元件
速度
(次(ci)/秒)
特点与应用领域(yu)
一(yi)
代(dai)
1939年~20世纪50年代末
电子(zi)管(guan)
5千~1万次
体积(ji)巨大,运算速(su)度较低,耗电量大,存(cun)储容量小;主要用来进行(xing)科学计算
20世纪(ji)50年代中~20世(shi)纪60年(nian)代中
晶体管
几万(wan)~几十万(wan)次
体积(ji)减少,耗电(dian)较少,运算(suan)速度较高,价格(ge)下降;不仅用于科学(xue)计算(suan),还用于数据(ju)处(chu)理(li)(li)和事务管理(li)(li),并逐渐用于工业(ye)控制(zhi)
20世纪60年代中~20世纪70年代初
中、小规模集成电(dian)路
几十(shi)万(wan)~几百万(wan)次
体(ti)积、功耗(hao)进一(yi)步减少,可(ke)靠性和速度(du)进一(yi)步提高;应用领域(yu)进一(yi)步拓展到文字处理、企业管理、自动控制(zhi)、城市交通管理等(deng)方面
四(si)
20世纪70年代初~至今(jin)
大规(gui)模(mo)和超大规(gui)模(mo)集成(cheng)电路
几(ji)千(qian)万~几(ji)百万亿(yi)次
性能大幅度(du)提高,价(jia)格(ge)大幅度(du)下降,广泛(fan)应用于社(she)会生活的各个方面,进入办(ban)公室和家庭(ting);在(zai)办(ban)公室自动化、电(dian)子编辑排版、数据库管理(li)、图像识别(bie)、语音识别(bie)、专(zhuan)家系(xi)统等领域中大显身手
 
 
现在计(ji)算机(ji)(ji)的种(zhong)类:巨型(xing)机(ji)(ji)、大(da)型(xing)机(ji)(ji)、小型(xing)机(ji)(ji)、微型(xing)计(ji)算机(ji)(ji)
1、巨型机又称超级计(ji)算机,是指运算速度超过每秒1亿次的高(gao)(gao)性能(neng)计(ji)算机,它是目前功能(neng)最强、速度最快、软硬件配套齐备、价格最贵的计(ji)算机,主要用于解决诸如(ru)气(qi)象(xiang)、太空(kong)、能(neng)源、医药等尖端(duan)科学研究和战略武器研制中的复杂(za)计(ji)算。它们(men)安装(zhuang)在国家高(gao)(gao)级研究机关中,可供几百个(ge)用户(hu)同时(shi)使用。
2、大(da)中型计算(suan)机,这种计算(suan)机也(ye)有很高的运算(suan)速度和很大(da)的存储量并允许相当(dang)多(duo)的用(yong)户(hu)同(tong)时使用(yong)。当(dang)然在量级上都(dou)不及巨(ju)型计算(suan)机,结(jie)构上也(ye)较巨(ju)型机简(jian)单些,价格相对巨(ju)型机来得便宜(yi),因(yin)此(ci)使用(yong)的范(fan)围较巨(ju)型机普遍,是事(shi)务处理、商业处理、信息管理、大(da)型数据库和数据通信的主要支柱。
3、小(xiao)型机(ji)(ji)其(qi)规模(mo)和运算(suan)(suan)速度(du)比(bi)大(da)中型机(ji)(ji)要差,但仍能(neng)支(zhi)持十(shi)几个用(yong)户同时使(shi)用(yong)。小(xiao)型机(ji)(ji)具有(you)体(ti)积小(xiao)、价格低、性能(neng)价格比(bi)高(gao)等优(you)点(dian),适合中小(xiao)企(qi)业、事业单位(wei)用(yong)于(yu)工业控制、数据采(cai)集、分析计算(suan)(suan)、企(qi)业管理以及科学计算(suan)(suan)等,也可(ke)做巨(ju)型机(ji)(ji)或大(da)中型机(ji)(ji)的辅助机(ji)(ji)。
4、微型(xing)计算(suan)机简称微机,是(shi)当今使用最普及、产量最大的(de)一类计算(suan)机,体(ti)积小、功耗低、成本少、灵活性大,性能价格比(bi)明显地优于(yu)其(qi)他类型(xing)计算(suan)机,因(yin)而得到了广泛应用。
未来的计算机
基于集成电路的(de)计算机短期内还不会退出(chu)历(li)史舞台(tai)。但一些新的计算机正(zheng)在跃跃欲(yu)试地加紧研究,这些计算机是(shi):超导计算机纳米计算机光计算机DNA计(ji)算机(ji)和量(liang)子计(ji)算机(ji)等。目(mu)前推出的(de)一种新的(de)超级计算机采用世(shi)界上速(su)度最(zui)快的微处理器之一,并通过一种创新的(de)水冷系统进行冷却(que)。BM公司08-27宣布,他们的科学家已经制造出世界上(shang)最小的计算机逻辑电路(lu),也就是一个由单分(fen)子碳(tan)组成的(de)双(shuang)晶体管元件(jian)。这一成果将使未来电脑芯片变得更(geng)小、传输速度更(geng)快(kuai)、耗电(dian)量更(geng)少。
计算机晶体管的(de)体积越小(xiao),电流传输(shu)的(de)路径就越少,运行速度就越快。根(gen)据摩尔定律,每18个月,集(ji)成(cheng)电路中可(ke)容纳(na)的晶体管数目会呈几何级增长,从而使计算机芯片的(de)性能翻(fan)倍提高。但(dan)是,有人(ren)预(yu)言在未来1015年(nian)间,由于硅(gui)的(de)物理特(te)性,目(mu)前(qian)普遍(bian)使用的(de)硅(gui)晶体管制造技术(shu)将(jiang)发展到极限,难(nan)以继续,对(dui)此IBM公司认为(wei),到(dao)那时(shi)碳(tan)纳(na)米管的(de)时(shi)代(dai)将到(dao)来,它将使(shi)处理(li)器的(de)体(ti)积更小、能集成更多(duo)的(de)晶体(ti)管,进一步提高计算机的性能。
PC计算机的内部构件
1、主板:主板又叫Mother Board(母板)。它其实就是一块电路板,上面密密麻麻都是各种电路。它可以说是PC机的神经系统,CPU、内存、显示卡、声卡等等都是直接安装在主板上的,而硬盘、软驱等部件也需要通过接线和主板联接。如果说CPU是电脑的心脏,那么,主板就是血管和神经,有了主板,电脑的CPU才能控制硬盘、软驱等周边设备。
2、 CPU 的(de)英文全称(cheng)是"Central Processor Unit",翻译(yi)成中文就是"中央处理器单元"。它在(zai)PC机中的(de)作用可以说相当于大脑在(zai)人体(ti)中的(de)作用。所(suo)有的(de)电脑程序都是由它来运(yun)行(xing)的(de)。
3、 内(nei)存(cun):与磁(ci)盘(pan)等外部存(cun)储(chu)(chu)器(qi)相比较,内(nei)存(cun)是(shi)指(zhi)CPU可以(yi)(yi)直接(jie)读(du)取(qu)的(de)内(nei)部存(cun)储(chu)(chu)器(qi),主(zhu)要是(shi)以(yi)(yi)芯(xin)片的(de)形(xing)式出现。内(nei)存(cun)又叫"主(zhu)存(cun)储(chu)(chu)器(qi)",简称(cheng)"主(zhu)存(cun)"。我(wo)们(men)一般见(jian)到的(de)内(nei)存(cun)芯(xin)片是(shi)条状(zhuang)的(de),也叫"内(nei)存(cun)条",它需要插在主(zhu)板上的(de)内(nei)存(cun)槽中(zhong)才能(neng)工作。还有(you)一种内(nei)存(cun)叫作"高速(su)缓存(cun)",英文名是(shi)"Cache",一般已经内(nei)置在CPU中(zhong)或者主(zhu)板上。
4、 显卡(ka):又(you)被称为(wei)视(shi)频(pin)卡(ka)、视(shi)频(pin)适配(pei)(pei)器(qi)、图(tu)(tu)形(xing)卡(ka)、图(tu)(tu)形(xing)适配(pei)(pei)器(qi)和显示适配(pei)(pei)器(qi)等(deng)等(deng)。它(ta)是(shi)主机与显示器(qi)之间连接(jie)的(de)“桥梁”,作用是(shi)控制(zhi)电脑(nao)的(de)图(tu)(tu)形(xing)输出,负责将(jiang)CPU送(song)来(lai)的(de)的(de)影象(xiang)数据处理成显示器(qi)认(ren)识的(de)格(ge)式,再(zai)送(song)到显示器(qi)形(xing)成图(tu)(tu)象(xiang)。
5、 硬盘(pan)是一种主要的电(dian)脑存储媒介,由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟(die)片组成。这些碟(die)片外覆盖有铁磁性(xing)材料。绝大(da)多数硬盘(pan)都是固定硬盘(pan),被永久性(xing)地密封固定在(zai)硬盘(pan)驱(qu)动(dong)器中。不过(guo),现在(zai)可移(yi)动(dong)硬盘(pan)越来越普及(ji),种类也越来越多。
6、 电源是(shi)为电脑(nao)提供原(yuan)动力的(de)(de)重要部(bu)件(jian)(jian),电源质(zhi)量如何(he)直接(jie)影响(xiang)到电脑(nao)系统的(de)(de)稳定性和(he)电脑(nao)其他硬(ying)件(jian)(jian)设施(shi)的(de)(de)安全,可以想(xiang)象到电源犹如电脑(nao)的(de)(de)动力源泉,脱(tuo)离了电源,电脑(nao)里面的(de)(de)配(pei)件(jian)(jian)就无(wu)法正常工(gong)作了,同时电源的(de)(de)品质(zhi)和(he)电脑(nao)能够稳定工(gong)作也是(shi)密不可分(fen)的(de)(de).

光驱(qu),电脑用来读(du)写光碟内容的机器,也是在台式机和(he)笔(bi)记本便携式电脑里(li)比(bi)较(jiao)常见的一个部件。随着多媒体的应用(yong)越来(lai)越广泛(fan),使得光驱(qu)在计算(suan)机诸多配(pei)件中(zhong)已经成为(wei)标准(zhun)配(pei)置。

 

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