理论教育 计算机的起源与发展

计算机的起源与发展

时间:2023-07-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:第一个制成机械式计算机的是帕斯卡。1673年,他到伦敦旅行,随身携带的一个木制计算机模型引起广泛的兴趣。我国人工计算机的研制工作起于清初康熙年间。在电子计算机的研制上作出重大贡献的还有冯·诺伊曼。诺伊曼一方面研究计算机的设计制造,一方面研究计算机的应用。由于他在研制公认的世界上第一台电子数字计算机方面的开创性工作,西方奉献他以“电子计算机之父”的桂冠。

计算机的起源与发展

现时代常被人们称为信息时代,而现代最主要的信息处理工具是电子计算机。计算机的应用已渗入到社会生活的几乎所有的领域,现代高科技的基础也正是计算机。面对日新月异发展着的计算机技术,人们往往会不由自主地想起那些为创造、研制计算机做出贡献的人。

用机器来代替人工计算的思想产生于很早以前。

德国人席卡德最先提出机械式计算机的设想,他在1623年写给开普勒的信中,详细介绍了他设计的一种计算机,并附有草图和机器原理图,但是他并没有制成样机

第一个制成机械式计算机的是帕斯卡。帕斯卡由于他父亲工作的关系,从小就有设计并制造一种工具来减轻父亲繁重的计算工作的愿望。1642年,19岁的帕斯卡设计出一种可作加减法计算的机器,并于1644年制成样机。1645年制成一种定型产品并获准组织生产和销售。帕斯卡计算机在计算机发展史上有重要的意义——它开始了人类计算机械化——自动化的发展历史

莱布尼兹是在没有看到帕斯卡发明的加法机的情况下发明他的乘法计算机的。1673年,他到伦敦旅行,随身携带的一个木制计算机模型引起广泛的兴趣。有人甚至认为,英国皇家学会吸收他为会员,主要是因为这架计算机。后来,他又对这种能够进行加、减、乘、除及开方运算的计算机作了改进。

19世纪,英国数学家、工程师和发明家巴贝格花费了大量的时间,制造了一台能够施行数学运算和计算的机器——“差分机”。巴贝格差分机的原型是用齿轮制作的,这些齿轮固定在轴上,由一根曲柄转动而带动,它能产生一张5位数的平方表。稍后,巴贝格又设计了更好的机器,包含有20位数,而且能将答案刻在铜制的盘上。后来,巴贝格放弃了差分机,又萌生了分析机的想法。巴贝格想像中的分析机,能做任何数学运算,具有1000个50位数字的记忆容量,能用自身数据库中的表,能比较答案并依据指令进行判断。机器的执行结果能通过机械转换并打卡输出。虽然巴贝格的想法在当时绝对无法实现,但他的分析机的逻辑结构则可用于今天的计算机。令人惊叹的是,巴贝格不仅开拓这一现代思想,设计了机器,发展了构造它的工具,策划了它的各个阶段,而且还发展了程序设计方面所需要的数学。这真是一项非凡的工作。

1847年,俄国工程师奥涅尔研制成了世界上第一部功能完善的手摇计算机。(www.daowen.com)

我国人工计算机的研制工作起于清初康熙年间。故宫博物院保存着十台1685年至1722年期间我国自行制造的原始手摇计算机。

为现代电子计算机的创造、研制作出重大贡献的是英国数学家阿兰·图灵。他为计算机科学奠定了基础,并且参与研制了世界上第一台电子计算机。对图灵工作的回顾首先让我们回到第二次世界大战炮声隆隆的战场上。

1942年,英军德军在北非展开激战,春夏之交,德国著名的“沙漠之狐”隆梅尔率领德国非洲军团横扫北非,英军一溃千里,6月退守阿拉曼,后来才守住阵地。8月,英国名将蒙哥马利出任英国非洲军司令,他率军反攻,同时,英军有效地切断了德军的补给线,几乎每支横穿地中海的德军补给船队都受到英军海空军的拦截。隆梅尔指挥德军进行了顽强的抵抗,终因补给不足、增援无望而败北。这一仗是非洲战争的转折点,从此盟军掌握了战场上的主动权。对阿拉曼战役,史家论述甚详,但其中的一个细节——英军何以能准确地拦截到几乎所有的德军补给船队?——却一直是个谜。直到20世纪七十年代才露出谜底:当时图灵领导的一个小组成功地破译了德军的密码!此后的战争,用英国战时首相丘吉尔的话说,“是按着德军的脉搏进行的”。图灵采用的就是计算机技术,在他参与下,英国1943年制成了世界上第一台电子计算机——“巨人”机,更有效地破译出敌方的密码。图灵在战时的出色工作使他获得政府的最高奖——大英帝国荣誉勋章。

图灵对计算机科学的另一大贡献是提出“人工智能”的问题,他在«智能机器»一文中第一次从科学的角度指出:“与人脑的活动方式极为相似的机器是可以制造出来的。”文中提出了自动程序设计的思想,现在成为人工智能的基本课题之一。1950年发表«计算机和智能»一文,1956年以«机器能够思维吗?»为题重新发表,成为当代人工智能研究的源泉之一。

在电子计算机的研制上作出重大贡献的还有冯·诺伊曼。1944年,原来参与美国曼哈顿计划的诺伊曼因为一个偶然的机会,也参与到世界上第一台“电子数值积分计算机”ENIAC的研制工作中,他发现ENIAC和以往的机电式计算机一样采用“外插型”程序,计算机内储存容量很小,大大限制了计算机的效能,确定采用存储程序和二进制记数法,增大储存容量,增强计算机效能,开辟了电子计算机的新时代,也为计算机理论奠定了基础。1946年,冯·诺伊曼领导哥德斯坦等人在普林斯顿高等研究院进行“完全自动通用数字电子计算机”的研制,这是现代通用机的原型。1951年制造成功,效率比ENIAC快几百倍,运算速度提高到每秒百万次以上。诺伊曼一方面研究计算机的设计制造,一方面研究计算机的应用。他发明了“流程图”,沟通了数学语言与计算机语言;他还发明了自动编制程序的方法,简化了编制程序的繁琐工作。他并且将电子计算机应用于核武器设计和天气预报等方面上去。由于他在研制公认的世界上第一台电子数字计算机方面的开创性工作,西方奉献他以“电子计算机之父”的桂冠。

随着科学技术的不断进步,计算机的功能和威力也在不断增加。

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