电 脑 的 发 展 历 程!

远古时候人们就有计算上的需求,早在三千多年前我国便懂得使用算盘计 算事物,是早期的十进位计算工具.而古圣先贤发明太极(1),两仪(2),四相 (4),八卦(8),六十四卦(64)等为使用二进位的始祖.
西元1642年法国数学家巴斯卡(Blasise Pascal)为了减轻他父亲税务局烦 忙的工作,设计制造出一种会自动进位并可执行加减运算的齿轮传动式加法器 (adder).随后德国数学家雷布尼兹(Gottfried Wilhelm Leibnitz)加於改善 ,使能执行乘除运算.
西元1822年英国剑桥大学数学家巴贝奇(Charles Babbage)在研究对数表 时设计一套差分机(differential engine),由於当时的科技水准无法制造出 非常精密的零件,因此该机并没有完成,但他的构想极为珍贵,他认为这部机 器应包括输入,输出,储存,运算,控制等五个单元,与目前的电脑架构极为 接近,可说是电脑的开山鼻祖. 西元1887年美国统计学家何乐礼(Herman Hollerith)博士利用打孔卡片储 存人口调查资料,并设计制造卡片处理机器,当卡片经过读卡机时,有孔栏位 便会通过电流,无孔栏位则无电流通过,经过十几年之时间打孔卡片系统,手 摇计算机,电动计算机等相继发明问世,不过均是机械式的,操作较为笨拙, 速率较慢,但却宣告人们可以使用机械代替人工了.
西元1937年美国哈佛大学艾肯教授(Howard Aikan)据根据巴贝奇差分机的 原理,研制一部自动顺序控制计算器(Automatic Sequence Controlled Calculator),称为马克一号(Mark I),它是第一部以继电器(relay)组成的电子计算器,它能在短短0.3秒内完成一个加法或减法计算.
以上为电脑的发韧期,至於电脑的发展,可依制作的技术分成下列几个时期.●
第一代电脑(1946～1958)使用的电子元件为真空管.西元1946年美国宾州大学机械系毛克莱博士 (J.W.Mauchly)得到美国陆军的赞助以真空管制造电脑,当时美军的兴趣在於 能快速计算出炮弹之弹道.毛克莱与其学生艾克特(J.P.Eckert)研发世界上第 一部真空管电脑,命名为Electronic Numeric Integrator And Computer,简 称ENIAC,1946年於美国宾州大学安装成功.它是一部真正的电脑,共花费45 万美元,使用18000个真空管,每秒可执行300个乘法运算,占地1500平方呎. 由於耗电量大并产生大量的热,速度慢稳定性低,故於1955年便退休了,现在放置於史密斯博物馆(Smithsonian Institution)供人参观. 西元1952年美国普林斯顿匈牙利数学天才冯纽曼(John von Neumann) 发表一篇论文提出两点构想:(1). 使用二进位数系(binary system)(2). 指令(instruction)可像资料(data)般储存於记忆体刚提出时受到很大的争议,今日却已成电脑设计的主流了.
西元1949年英国剑桥大学使用冯纽曼的构想制造了Electronic Delay Storage Automatic Calculator简称EDSAC电脑,它才算是第一部内储程式电子计算机(stored program electronic computer).
第一代电脑其特色如下:(1). 真空管发出大量热量,耗电大(2). 体积庞大(3). 可靠性低(4). 速率低,以毫秒计●
第二代电脑(1959～1963)西元1947年美国贝尔实验室的三名科学家,J.Bardeen,H.W.Brattain,与W.Shockley等三人发明了电晶体(transistor)电子元件,电晶体使用半导体 (semiconductor)使信号电流由一低电阻电路转移(transfer)到一高电阻电路 中,所以电晶体这个名词是由转移(transfer)与电阻器(resistor)这两个字合 并而成.1954年美国贝尔实验室完成一部以电晶体为主的电脑TRADIC,它使用 了800多个电晶体.电晶体很显然地取代真空管成为电脑内部电路的基本组成 元件.第二代电脑与第一代电脑比较其特色如下:(1). 体积小,重量轻,寿命长(2). 速率快,以微秒计(3). 耗电少,成本低(4). 可靠性高(5). 以磁蕊为主记忆体,磁碟,磁带为辅助储存体(6). 已发展出FORTRAN,COBOL等高阶程式语言●
第三代电脑(1964～1970)电脑元件的制造技术又有新的突破.以蚀刻法制造出俗称IC的积体电路 (Integrated Circuit).它是将许多电晶体浓缩在一个微小晶片(chip)中其面 积约2.5*5公分,并使用多层印刷电路.除了体积缩小外,运算速度也快到亿 分之几秒,不但在硬体上进步了,在软体上也有重大的发展.西元1964年IBM 公司使用积体电路制造360型电脑,是为第三代电脑的开始. 西元1965年,约0.25吋平方的小块晶片上能含约1000个电路元件,到1970 年增至15000个以上,称为大型积体电路(Large Scale Integration Circuit) ,简称LSI,如今已能容纳七万个以上了. 西元1969年美国史坦福大学泰德霍夫(Ted Hoff)博士,受雇於美国英代尔 (Intel)公司,他将整个算术及逻辑单元做在单独一块晶片上,这样设计成的 中央处理单元(简称CPU)称为微处理器(microprocessor),实际体积比指甲还 小,再与其他具有记忆,控制功能的晶片制作於印刷电路板上,造成设计与使 用的巨大改变,小型电脑系统应运产生,个人电脑工业由萌芽,进而开花结果. 这一代的电脑除了体积缩小,速率加快,耗电减少,成本降低之外,诸如 光学扫描器,磁性墨水阅读机,超高速超容量磁碟机研发成功,更配合作业系 统功能增强,BASIC,RPG等高阶语言陆续推出,使电脑处理资料的能力大为提高.●
第四代电脑(1970～ )使用超大型积体电路(Very Large Scale Integration),简称VLSI,为电子元件.电脑体积更加缩小,功能愈大,价格却愈便宜,由於软体的配合,电 脑应用范围更加广泛.由於电脑制作技术不断的创新改良,电脑的"代"已经 不是很明显了,为了便於区别乃将使用VLSI者称为第四代电脑.●
未来的电脑目前各先进国家均在研究一部具有人工智慧(artificial intelligence)简称AI的电脑,它不但能看,能听,能说,能累积知识自行推理,它就是第五代电脑.
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