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逻辑代数
早在1847和1854年,英国数学家布尔发表了两部重要著作《逻辑的数学分析》和《思维规律的研究》,创立了逻辑代数。逻辑代数系统采用二进制,是现代电子计算机的数学和逻辑基础。
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计算机三原则
1939年,阿塔纳索夫提出计算机三原则;采用二进制进行运算;采用电子技术来实现控制和运算;采用把计算功能和存储功能相分离的结构。1939年,阿塔纳索夫还设计并试制数字电子计算机的样机“ABC机”,但未能完工。
阿塔纳索夫关于电子计算机的设计方案启发了ENIAC开发小组的莫克利,并直接影响到ENIAC的诞生。1972年美国法院判决ENIAC的专利权无效,阿塔纳索夫拥有作为第一个电子计算机方案提出者的优先权。
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图林机:
现代通用数字计算机的数学模型 1936年,24岁的英国数学家图林发表著名论文《论可计算数及其在密码问题的应用》,提出了“理想计算机”,后人称之为“图林机”。图林通过数学证明得出理论上存在“通用图林机”,这为可计算性的概念提供了严格的数学定义,图林机成为现代通用数字计算机的数学模型,它证明通用数字计算机是可以制造出来的。
图林发表于1940年的另一篇著名论文《计算机能思考吗?》,对计算机的人工智能进行了探索,并设计了著名的“图林测验”。1954年图林英年早逝,年仅42岁。 |
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维纳的现代计算机设计五原则
1940年,美国科学家维纳阐述了自己对现代计算机的五点设计原则:数字式而不是模拟式;以电子元件构成并尽量减少机械装置;采用二进制而不是十进制;内部存放计算表;内部存储数据。
维纳在1948年完成了著作《控制论》,这不仅使维纳成为控制论的创始人,而且对计算机后来的发展和人工智能的研究产生了深刻的影响。
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现代电子计算机之父
1944~1945年间,美籍匈牙利科学家冯·诺伊曼在第一台现代计算机ENIAC尚未问世时注意到其弱点,并提出一个新机型EDVAC的设计方案,其中提到了两个设想:采用二进制和“存储程序”。这两个设想对于现代计算机至关重要,也使冯·诺伊曼成为“现代电子计算机之父”,冯·诺伊曼机体系延续至今。
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计算机开关电路
1938年,信息论的创始人、美国科学家仙农发表论文《继电器和开关电路的符号分析》,首次阐述了如何将布尔代数运用于逻辑电路,奠定了现代电子计算机开关电路的理论基础。
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ENIAC
1946年2月15日,世界上第一台通用数字电子计算机ENIAC研制成功,承担开发任务的“莫尔小组”由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成,总工程师埃克特当时年仅24岁。
ENIAC:长30.48米,宽1米,占地面积170平方米,30个操作台,约相当于10件普通房间的大小,重达30吨,耗电量150千瓦,造价48万美元。它使用18000个电子管,70000个电阻,10000个电容,1500个继电器,6000多个开关,每秒执行5000次加法或400次乘法,是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。
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埃克特(右)和莫克利(左)因共同研制成功ENIAC而名垂青史。
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“西蒙,给他们这笔经费。”
ENIAC的诞生背景极富戏剧性。1942年8月,莫克利的报告《高速电子管计算装置的使用》引起了美国军方的注意,这实际上是第一台电子计算机的设计方案。1943年4月9日,美军上校西蒙向科学顾问、数学家维伯伦博士介绍了这一报告,维伯伦沉思片刻,只说了一句话:“西蒙,给他们这笔经费。”ENIAC和现代计算机的命运就这样决定了。
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ENIAC的开发经费几经追加,达到48万美元,相当于现在的1000万美元以上。
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UNIVAC
UNIVAC由埃克特和莫克利研制成功,这也是第一个进行批量生产的计算机。1951年,电脑开始走出实验室服务于社会与公众。
1952年,UNIVAC因准确地预测美国总统大选结果而名声大噪。
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EDVAC
1950问世的第一台并行计算机EDVAC,首次实现了冯·诺依曼体系的两个重要设想:存储程序和采用二进制。
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王安的发明
1951年,中国移民王安发明了磁芯存储器,IBM于1956年购买了这项技术专利。
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FORTRAN
1956年,IBM公司的巴克斯研制成功第一个高级程序语言FORTRAN,它被广泛用于科学计算。
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大型机战争
IBM公司1952年推出的IBM 701在商战中击败UNIVAC,不仅使IBM实现了全面的转型,更奠定了IBM的产业霸主地位。
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1947年,贝尔实验室的肖克莱、巴丁、布拉顿发明点触型晶体管;1950年又发明了面结型晶体管。相比电子管,晶体管体积小、重量轻、寿命长、发热少、功耗低,电子线路的结构大大改观,运算速度则大幅度提高。
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肖克莱(左)、巴丁(中)、布拉顿(右)于1956年共同获得诺贝尔物理学奖。
发明晶体管的肖克莱在加利福尼亚创立了当地第一家半导体公司,这一地区后来被称为硅谷。
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Stretch(左)和LARC(右)在商业上都不成功,但在设计中采用了大量新思想,为开发第三代计算机打下了良好的基础。
Stretch计划和LARC计划
1955,在美国原子能委员会的支持下,IBM和生产UNIVAC的兰德公司分别开始实施 Stretch计划和LARC计划,希望设计更快速的计算机。
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第二代计算机
美国贝尔实验室于1954年研制成功第一台使用晶体管的第二代计算机TRADIC。相比采用定点运算的第一代计算机,第二代计算机普遍增加了浮点运算,计算能力实现了一次飞跃。
IBM公司于1958年制成的1401及后续的1410/1440系列计算机,是第二代计算机中的代表,用户在当时可以以每月2500美元的价格租用IBM 1401。
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计算机商务处理的开始
第二代计算机除了大量用于科学计算,还逐渐被工商企业用来进行商务处理,高级语言FORTRAN和COBOL因此也得到了广泛应用。
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第一个半导体集成电路
1958年,美国物理学家基尔比和诺伊斯同时发明集成电路。
1958年,TI(德州仪器)公司制成第一个半导体集成电路,它是一个助听器。
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1969年,法庭判决基尔比(左)和诺伊斯(右)为集成电路的共同发明人,集成电路的专利权属于基尔比,集成电路内部连接技术的专利属于诺伊斯,他们都因此成为微电子学创始人并获得巴伦坦奖章。
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“蓝色巨人”
IBM于1964年研制出计算机历史上最成功的机型之一IBM S/360。IBM由于S/360的成功,进一步巩固了自己在业界的地位,“蓝色巨人”IBM几乎成为计算机的代名词。
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S/360极强的通用性适用于各方面的用户,它具有“360度”全方位的特点,并因此得名。开发S/360被称为“世纪豪赌”,IBM为此投入了50亿美元的研发费用,远远超过制造原子弹的“曼哈顿计划”的20亿美元。
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“三代半计算机”
1970年,IBM推出IBM S/370系列机,采用大规模集成电路取代磁芯进行存储,以小规模集成电路作为逻辑元件,被称为三代半计算机。
S/370采用了虚拟存储器技术,首次实行软硬件价格分离策略,从而明确了软件的价值。
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第四代计算机
从1970年至今的计算机基本上都属于第四代计算机,它们都采用大规模和超大规模集成电路。随着技术的进展,计算机开始分化成通用大型机、巨型机、小型机和微型机。
笔记本电脑是第四代计算机的新贵
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DEC:小型机骄子
从60年代起到80年代后期,DEC依靠小型机PDP和VAX系列成长为世界第二大电脑公司,但在1998年被Compaq收购。
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IBM独步天下
由于策略得当,IBM在70年代延续了早期的辉煌,继续在计算机产业界独步天下。许多厂商无法与IBM全面抗衡,就采取了PCM(接插兼容制造商,Plug Compatible Manufacturers)的策略,发展与IBM计算机兼容的硬件接插设备。
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