计算机(computer)俗称电脑,是现代一种用于高速计算的电子计算机器,可以进行数值计算,又可以进行逻辑计算,还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。
计算机的起源可以追溯到古代的计算工具,如算盘和计算尺,这些工具虽然简陋,但已经具备了计算的基本功能。然而,真正意义上的计算机则是随着电子技术的发展而诞生的。
- 早期计算工具
算盘:早在公元前3000年左右,古埃及人使用沙漏等工具进行数学计算,后来古希腊和古罗马人使用算盘和几何仪器。
机械计算机:17世纪,法国数学家布莱兹·帕斯卡发明了第一台机械计算机——帕斯卡计算器,可以进行加减法运算。随后,英国数学家查尔斯·巴贝奇设计了差分机和分析机,后者被认为是现代计算机的雏形。
2.计算工具的演化经历了由简单到复杂、从低级到高级的不同阶段,例如从“结绳记事”中的绳结到算筹、算盘计算尺、机械计算机等。它们在不同的历史时期发挥了各自的历史作用,同时也启发了现代电子计算机的研制思想。
1889年,美国科学家赫尔曼·何乐礼研制出以电力为基础的电动制表机,用以储存计算资料。
1930年,美国科学家范内瓦·布什造出世界上首台模拟电子计算机。 - 电子计算机的诞生
Colossus:1943年,英国在二战期间研制了电子计算机Colossus,用于破解密码,但直到多年后才被公开。
ENIAC:由美国军方定制的世界上第一台电子计算机“电子数字积分计算机”ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)在美国宾夕法尼亚大学问世了。ENIAC(中文名:埃尼阿克)是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而研制成的,这台计算器使用了17840支电子管,大小为80英尺×8英尺,重达28t(吨),功耗为170kW,其运算速度为每秒5000次的加法运算,造价约为487000美元。ENIAC的问世具有划时代的意义,表明电子计算机时代的到来。在以后60多年里,计算机技术以惊人的速度发展,没有任何一门技术的性能价格比能在30年内增长6个数量级。 - 计算机的理论基础
冯·诺依曼:他提出了存储程序控制的概念,并引入二进制,为现代计算机的架构奠定了基础。
图灵:1950年,艾兰·图灵发表了《机器能思考吗?》,为人工智能领域的发展提供了理论支持。 - 计算机的发展阶段
第一代计算机(1946-1957年):以电子管为核心,体积庞大,主要用于科学计算。
第二代计算机(1958-1964年):晶体管取代电子管,计算机体积缩小,速度提升,开始支持高级编程语言。
第三代计算机(1965-1970年):集成电路技术的应用进一步缩小了计算机体积,提高了性能和可靠性。
第四代计算机(1971年至今):大规模和超大规模集成电路的使用,使计算机进入微型化和普及化时代。
计算机的起源从古代的计算工具开始,经过机械计算机、电子计算机的演变,最终发展为现代智能设备。这一过程不仅体现了技术的进步,也深刻改变了人类的生活和工作方式。
由硬件系统和软件系统所组成,没有安装任何软件的计算机称为裸机。可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类,较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。
1944年,霍珀为计算机“哈佛马克一号”(Harvard Mark 1)编写程序。 霍华德·艾肯在哈佛大学建造了马克一号。它计算一次乘法大约要花6秒钟的时间。
计算机发明者约翰·冯·诺依曼。计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一,对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响。它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域,已形成了规模巨大的计算机产业,带动了全球范围的技术进步,计算机已遍及一般学校、企事业单位,进入寻常百姓家,成为信息社会中必不可少的工具。
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