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邏輯代數
早在1847和1854年,英國數學家布爾發表了兩部重要著作《邏輯的數學分析》和《思維規律的研究》,創立了邏輯代數。邏輯代數系統采用二進制,是現代電子計算機的數學和邏輯基礎。
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計算機三原則
1939年,阿塔納索夫提出計算機三原則;采用二進制進行運算;采用電子技術來實現控制和運算;采用把計算功能和存儲功能相分離的結構。1939年,阿塔納索夫還設計并試制數字電子計算機的樣機“ABC機”,但未能完工。
阿塔納索夫關于電子計算機的設計方案啟發了ENIAC開發小組的莫克利,并直接影響到ENIAC的誕生。1972年美國法院判決ENIAC的專利權無效,阿塔納索夫擁有作為第一個電子計算機方案提出者的優先權。
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圖林機:
現代通用數字計算機的數學模型 1936年,24歲的英國數學家圖林發表著名論文《論可計算數及其在密碼問題的應用》,提出了“理想計算機”,后人稱之為“圖林機”。圖林通過數學證明得出理論上存在“通用圖林機”,這為可計算性的概念提供了嚴格的數學定義,圖林機成為現代通用數字計算機的數學模型,它證明通用數字計算機是可以制造出來的。
圖林發表于1940年的另一篇著名論文《計算機能思考嗎?》,對計算機的人工智能進行了探索,并設計了著名的“圖林測驗”。1954年圖林英年早逝,年僅42歲。 ? |
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維納的現代計算機設計五原則
1940年,美國科學家維納闡述了自己對現代計算機的五點設計原則:數字式而不是模擬式;以電子元件構成并盡量減少機械裝置;采用二進制而不是十進制;內部存放計算表;內部存儲數據。
維納在1948年完成了著作《控制論》,這不僅使維納成為控制論的創始人,而且對計算機后來的發展和人工智能的研究產生了深刻的影響。
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現代電子計算機之父
1944~1945年間,美籍匈牙利科學家馮·諾伊曼在第一臺現代計算機ENIAC尚未問世時注意到其弱點,并提出一個新機型EDVAC的設計方案,其中提到了兩個設想:采用二進制和“存儲程序”。這兩個設想對于現代計算機至關重要,也使馮·諾伊曼成為“現代電子計算機之父”,馮·諾伊曼機體系延續至今。
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計算機開關電路
1938年,信息論的創始人、美國科學家仙農發表論文《繼電器和開關電路的符號分析》,首次闡述了如何將布爾代數運用于邏輯電路,奠定了現代電子計算機開關電路的理論基礎。
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ENIAC
1946年2月15日,世界上第一臺通用數字電子計算機ENIAC研制成功,承擔開發任務的“莫爾小組”由四位科學家和工程師埃克特、莫克利、戈爾斯坦、博克斯組成,總工程師??颂禺敃r年僅24歲。
ENIAC:長30.48米,寬1米,占地面積170平方米,30個操作臺,約相當于10件普通房間的大小,重達30噸,耗電量150千瓦,造價48萬美元。它使用18000個電子管,70000個電阻,10000個電容,1500個繼電器,6000多個開關,每秒執行5000次加法或400次乘法,是繼電器計算機的1000倍、手工計算的20萬倍。
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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,給他們這筆經費。”
ENIAC的誕生背景極富戲劇性。1942年8月,莫克利的報告《高速電子管計算裝置的使用》引起了美國軍方的注意,這實際上是第一臺電子計算機的設計方案。1943年4月9日,美軍上校西蒙向科學顧問、數學家維伯倫博士介紹了這一報告,維伯倫沉思片刻,只說了一句話:“西蒙,給他們這筆經費?!盓NIAC和現代計算機的命運就這樣決定了。
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ENIAC的開發經費幾經追加,達到48萬美元,相當于現在的1000萬美元以上。
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UNIVAC
UNIVAC由??颂睾湍死兄瞥晒?,這也是第一個進行批量生產的計算機。1951年,電腦開始走出實驗室服務于社會與公眾。
1952年,UNIVAC因準確地預測美國總統大選結果而名聲大噪。
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EDVAC
1950問世的第一臺并行計算機EDVAC,首次實現了馮·諾依曼體系的兩個重要設想:存儲程序和采用二進制。
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王安的發明
1951年,中國移民王安發明了磁芯存儲器,IBM于1956年購買了這項技術專利。
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FORTRAN
1956年,IBM公司的巴克斯研制成功第一個高級程序語言FORTRAN,它被廣泛用于科學計算。
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大型機戰爭
IBM公司1952年推出的IBM 701在商戰中擊敗UNIVAC,不僅使IBM實現了全面的轉型,更奠定了IBM的產業霸主地位。
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1947年,貝爾實驗室的肖克萊、巴丁、布拉頓發明點觸型晶體管;1950年又發明了面結型晶體管。相比電子管,晶體管體積小、重量輕、壽命長、發熱少、功耗低,電子線路的結構大大改觀,運算速度則大幅度提高。
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肖克萊(左)、巴?。ㄖ校?、布拉頓(右)于1956年共同獲得諾貝爾物理學獎。
發明晶體管的肖克萊在加利福尼亞創立了當地第一家半導體公司,這一地區后來被稱為硅谷。
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Stretch(左)和LARC(右)在商業上都不成功,但在設計中采用了大量新思想,為開發第三代計算機打下了良好的基礎。
Stretch計劃和LARC計劃
1955,在美國原子能委員會的支持下,IBM和生產UNIVAC的蘭德公司分別開始實施 Stretch計劃和LARC計劃,希望設計更快速的計算機。
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第二代計算機
美國貝爾實驗室于1954年研制成功第一臺使用晶體管的第二代計算機TRADIC。相比采用定點運算的第一代計算機,第二代計算機普遍增加了浮點運算,計算能力實現了一次飛躍。
IBM公司于1958年制成的1401及后續的1410/1440系列計算機,是第二代計算機中的代表,用戶在當時可以以每月2500美元的價格租用IBM 1401。
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計算機商務處理的開始
第二代計算機除了大量用于科學計算,還逐漸被工商企業用來進行商務處理,高級語言FORTRAN和COBOL因此也得到了廣泛應用。
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第一個半導體集成電路
1958年,美國物理學家基爾比和諾伊斯同時發明集成電路。
1958年,TI(德州儀器)公司制成第一個半導體集成電路,它是一個助聽器。
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1969年,法庭判決基爾比(左)和諾伊斯(右)為集成電路的共同發明人,集成電路的專利權屬于基爾比,集成電路內部連接技術的專利屬于諾伊斯,他們都因此成為微電子學創始人并獲得巴倫坦獎章。
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“藍色巨人”
IBM于1964年研制出計算機歷史上最成功的機型之一IBM S/360。IBM由于S/360的成功,進一步鞏固了自己在業界的地位,“藍色巨人”IBM幾乎成為計算機的代名詞。
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S/360極強的通用性適用于各方面的用戶,它具有“360度”全方位的特點,并因此得名。開發S/360被稱為“世紀豪賭”,IBM為此投入了50億美元的研發費用,遠遠超過制造原子彈的“曼哈頓計劃”的20億美元。
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“三代半計算機”
1970年,IBM推出IBM S/370系列機,采用大規模集成電路取代磁芯進行存儲,以小規模集成電路作為邏輯元件,被稱為三代半計算機。
S/370采用了虛擬存儲器技術,首次實行軟硬件價格分離策略,從而明確了軟件的價值。
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第四代計算機
從1970年至今的計算機基本上都屬于第四代計算機,它們都采用大規模和超大規模集成電路。隨著技術的進展,計算機開始分化成通用大型機、巨型機、小型機和微型機。
筆記本電腦是第四代計算機的新貴
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DEC:小型機驕子
從60年代起到80年代后期,DEC依靠小型機PDP和VAX系列成長為世界第二大電腦公司,但在1998年被Compaq收購。
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IBM獨步天下
由于策略得當,IBM在70年代延續了早期的輝煌,繼續在計算機產業界獨步天下。許多廠商無法與IBM全面抗衡,就采取了PCM(接插兼容制造商,Plug Compatible Manufacturers)的策略,發展與IBM計算機兼容的硬件接插設備。
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