计算机的发展分为三个阶段。
1 机械计算机器(1930年以前) #
在这个阶段，人们发明了一些用来进行计算的机器，它们与计算机的现代概念几乎没有相似之处。
- 在17世纪，法国著名的数学家和物理学家布莱斯·帕斯卡(Blaise Pascal)发明了Pascsline，一个用来进行加减运算的计算机器。到20世纪，尼克劳斯·沃思(Niklaus Wirth)发明了一种结构化的程序设计语言，他将其命名为Pascal语言，用来纪念这位发明首台机械计算器的科学家。
- 在17世纪后期，德国数学家哥特弗里德·莱布尼茨(Gottfried Leibnitz)发明了既能够进行乘除运算又能加减运算的一台更加复杂的计算器。这台机器被称为莱布尼茨之轮(Leibnitz’s Wheel)。
- 第一台利用存储和编程概念的机器是提花织机(Jacquard loom)，它是由约瑟夫-玛丽·雅卡尔(Joseph-Marie Jacquard)在19世纪初期发明的。这种织布机是利用穿孔卡(类似于存储程序)来控制在织布过程中经线的提升。
- 1823年，查尔斯·巴比奇(Charles Babbage)发明了一种差分引擎(Difference Engine)，它不仅能够很容易地进行简单数学计算，还可以解多项式方程。后来，他发明了一种叫做分析引擎(Analytical Engine)的机器，在某种程度上和现代计算机的概念类似。该机器有四个组成部份，一个制造场(现在的算术/逻辑单元)、一个存储单元(存储器)、一个操作者(控制单元)和输出单元(输入/输出)。
- 1980年，在美国人口普查办公室工作的赫尔曼·何勒里斯(Herman Hollerith)设计并制造出具有编程能力的机器，该机器可以自动阅读、计数和排列存储在穿孔卡上的数据。
2 电子计算机的诞生(1930-1950年) #
从1930-1950年，那些被视为电子计算机工业先驱的科学家们发明了一些计算机。
2.1 早期的电子计算机 #
这一时期的早期计算机并不是将程序存储到存储器中，所有的计算机都是在外部进行编程的。有以下5种比较杰出的计算机：
- 第一台用来完成特定任务的计算机是通过将信息进行电子编码来实现其功能的，它是由约翰·阿塔纳索夫(John V. Atanasoff)及其助手克利福德·贝里(Clifford Berry)于1939年发明的。它又被称为ABC(Atanasoff Berry Computer)，主要用于实现解决一些线性方程的系统。
- 在同一时期，名为康拉德·朱斯(Konrad Zuse)的德国数学家设计出通用的计算机，并命名为"Z1"。
- 在20世纪30年代，美国海军和IBM公司在哈佛大学发起创建来一项工程，在霍华德·艾肯(Howard Aiken)的直接领导下发明建造了一台名为 Mark I 的巨型计算机。这台计算机既使用了电子部件，也使用了机械部件。
- 在英国，阿兰·图灵发明了一台名为巨人(Colossus)的计算机，这台计算机是为破译德国enigma密码而设计的。
- 第一台通用的、完全电子化的计算机由约翰·莫奇勒(John Mauchly)和普雷斯波·埃克特(J. Presper Eckert)发明，这台计算机被称为ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Claculator，电子数字集成器和计算器)。它是在1946年完成设计的，利用了将近18000个集成块，有100英尺长，10英尺高，重达30吨。
2.2 基于冯·诺伊曼模型的计算机 #
前面5种计算机的存储单元仅仅用来存放数据。它们利用配线或开关进行外部编程。冯·诺伊曼提出了程序和数据应该存储在存储器中。按照这种方法，每次使用计算机来完成一项新的任务。你只需要改变程序，而不用重新布线或者调节成百上千的开关。
第一台基于冯氏思想的计算机于1950年在宾西法尼大学诞生，命名为EDVAC。与此同时，同样类型的被称为EDSAC的计算机由英国剑桥大学的Maurice Wilkes制造产生。
3 计算机的诞生(1950年至今) #
1950年以后出现的计算机差不多都基于冯·诺伊曼模型。虽然它们变得速度更快、体积更小、价格更便宜，但原理几乎是相同的。历史学家将这一时期划分成几代，每一代计算机的改进主要体现在硬件或软件方面(而不是模型)。
3.1 第一代计算机 #
第一代计算机(大约1950-1959年) 以商用计算机的出现为主要特征。在这个时期，计算机只有专家们才能使用。它们被锁在房子里，限制操作者和计算机专家以外的人员进入。计算机体积庞大，且使用真空管作为电子开关。此时的计算机只有大的机构才能负担得起。
3.2 第二代计算机 #
第二代计算机(大约1959-1965年) 晶体管代替真空管。这既减小了计算机的体积，也节省了开支。从而使得中小企业也可以负担得起。FORTRAN和COBOL两种高级计算机程序设计语言的发明使得编程更加容易。这两种语言将编程任务和计算机运算任务分离开来。土木工程师能够直接编写一个FORTRAN程序来解决问题，而不必涉及计算机结构中的具体电子细节。
3.3 第三代计算机 #
集成电路(晶体管、导线以及其他部件做在一块单芯片上) 的发明更加减少了计算机的成本和大小。小型计算机出现在市场上。封装的程序，就是通常所说的软件包也已经有售。小型公司可以买到需要的软件包(如会计程序)，而不必写自己的程序。一个新的行业，软件行业就此诞生了。这个时期大概从1965年持续到1975年。
3.4 第四代计算机 #
第四代计算机(大约1975-1985年) 出现了微型计算机。第一个桌面计算器(Altair 8800)出现在1975年。电子工业的发展允许整个计算机子系统做在单块电路板上。这一时代还出现了计算机网络。
3.5 第五代计算机 #
这个还未终止的时代始于1985年。这个时代见证了掌上电脑和台式电脑的诞生、第二代存储媒体(CD-ROM、DVD等)的改进、多媒体的应用以及虚拟现实现象。
参考资料 #
- 计算机科学导论