計算機的發展史

桑浩鑫+王雪瑩

【摘要】計算機經過幾十年的發展，它已經成為一門復雜的工程技術學科，它的應用從國防、科學計算，到家庭辦公、教育娛樂，無所不在。它的分類從巨型機、大型機、小型機，到工作站、個人電腦，五花八門。但是，無論怎樣尖端，怎樣高科技，從它誕生之日起，在許多人心目中它就是一部機器，一部冰冷的高速運算的機器。

【關鍵詞】計算機；發展史

計算機（computer）俗稱電腦，是一種用于高速計算的電子計算機器，可以進行數值計算，又可以進行邏輯計算，還具有存儲記憶功能。是能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數據的現代化智能電子設備。由硬件系統和軟件系統所組成，沒有安裝任何軟件的計算機稱為裸機。可分為超級計算機、工業控制計算機、網絡計算機、個人計算機、嵌入式計算機五類，較先進的計算機有生物計算機、光子計算機、量子計算機等。

計算工具的演化經歷了由簡單到復雜、從低級到高級的不同階段，例如從“結繩記事”中的繩結到算籌、算盤計算尺、古希臘人的安提凱希拉裝置的機械計算機等。它們在不同的歷史時期發揮了各自的歷史作用，也孕育了現代的電子計算機的雛形和設計思路要追溯計算機的發明，可以由中國古時開始說起，古時人類發明算盤去處理一些數據，利用撥弄算珠的方法，人們無需進行心算，通過固定的口訣就可以將答案計算出來。這種被稱為“計算與邏輯運算”的運作概念傳入西方后，被美國人加以發揚光大。直到十六世紀，發明了一部可協助處理乘數等較為復雜數學算式的機械，被稱為“棋盤計算器”，但這時期只屬于純計算的階段，要到十九世紀才有急速的發展。

一、第一代電子管計算機（1945-1956）

在第二次世界大戰中，美國政府尋求計算機以開發潛在的戰略價值。這促進了計算機的研究與發展。1944年研制出全電子計算器，為美國海軍繪制彈道圖。這臺簡稱Mark I的機器有半個足球場大，內含500英里的電線，使用電磁信號來移動機械部件，速度很慢（3—5秒一次計算）并且適應性很差只用于專門領域，但是，它既可以執行基本算術運算也可以運算復雜的等式。

1946年2月14日，標志現代計算機誕生的ENIAC（The Electronic Numerical Integrator And Computer）在費城公諸于世。ENIAC代表了計算機發展史上的里程碑，它通過不同部分之間的重新接線編程，還擁有并行計算能力。ENIAC由美國政府和賓夕法尼亞大學合作開發，使用了18，000個電子管，70，000個電阻器，有5百萬個焊接點，耗電160千瓦，其運算速度比Mark I快1000倍，ENIAC是第一臺普通用途計算機。

二、第二代晶體管計算機（1956-1963）

1948年，晶體管的發明大大促進了計算機的發展，晶體管代替了體積龐大的電子管，電子設備的體積不斷減小。1956年，晶體管在計算機中使用，晶體管和磁芯存儲器導致了第二代計算機的產生。第二代計算機體積小、速度快、功耗低、性能更穩定。首先使用晶體管技術的是早期的超級計算機，主要用于原子科學的大量數據處理，這些機器價格昂貴，生產數量極少。第二代計算機還有現代計算機的一些部件：打印機、磁帶、磁盤、內存、操作系統等。計算機中存儲的程序使得計算機有很好的適應性，可以更有效地用于商業用途。在這一時期出現了更高級的COBOL（Common Business-Oriented Language）和FORTRAN（Formula Translator）等語言，以單詞、語句和數學公式代替了二進制機器碼，使計算機編程更容易。新的職業，如程序員、分析員和計算機系統專家，與整個軟件產業由此誕生。

三、第三代集成電路計算機（1964-1971）

雖然晶體管比起電子管是一個明顯的進步，但晶體管還是產生大量的熱量，這會損害計算機內部的敏感部分。1958年發明了集成電路（IC），將三種電子元件結合到一片小小的硅片上。科學家使更多的元件集成到單一的半導體芯片上。于是，計算機變得更小，功耗更低，速度更快。這一時期的發展還包括使用了操作系統，使得計算機在中心程序的控制協調下可以同時運行許多不同的程序。

四、第四代大規模集成電路計算機（1971-現在）

出現集成電路后，唯一的發展方向是擴大規模。大規模集成電路（LSI）可以在一個芯片上容納幾百個元件。到了80年代，超大規模集成電路（VLSI）在芯片上容納了幾十萬個元件，后來的ULSI將數字擴充到百萬級。可以在硬幣大小的芯片上容納如此數量的元件使得計算機的體積和價格不斷下降，而功能和可靠性不斷增強。基于“半導體”的發展，到了一九七二年，第一部真正的個人計算機誕生了。所使用的微處理器內包含了2，300個“晶體管”，可以一秒內執行60，000個指令，體積也縮小很多。而世界各國也隨著“半導體”及“晶體管”的發展去開拓計算機史上新的一頁。70年代中期，計算機制造商開始將計算機帶給普通消費者，這時的小型機帶有軟件包，供非專業人員使用的程序和最受歡迎的字處理和電子表格程序。這一領域的先鋒有Commodore，Radio Shack和Apple Computers等。1981年，IBM推出個人計算機（PC）用于家庭、辦公室和學校。80年代個人計算機的競爭使得價格不斷下跌，微機的擁有量不斷增加，計算機繼續縮小體積，從桌上到膝上到掌上。與IBMPC競爭的Apple Macintosh系列于1984年推出，Macintosh提供了友好的圖形界面，用戶可以用鼠標方便地操作。

計算機經過幾十年的發展，它已經成為一門復雜的工程技術學科，它的應用從國防、科學計算，到家庭辦公、教育娛樂，無所不在。它的分類從巨型機、大型機、小型機，到工作站、個人電腦，五花八門。但是，無論怎樣尖端，怎樣高科技，從它誕生之日起，在許多人心目中它就是一部機器，一部冰冷的高速運算的機器。

從ENIAC揭開計算機時代的序幕，到UNIVAC成為迎來計算機時代的寵兒，不難看出這里發生了兩個根本性的變化：一是計算機已從實驗室大步走向社會，正式成為商品交付客戶使用；二是計算機已從單純的軍事用途進入公眾的數據處理領域，真正引起了社會的強烈反響。

伴隨經濟結構的調整，科技興國戰略的進一步實施，科學、工業、國防和教育事業需要一大批高素質的計算機專門人才。計算機行業良好的就業前景及薪酬待遇吸引了大量非計算機應用技術專業的人。他們迫切需要依靠學習和培訓獲得進入計算機應用技術專業的技術能力。而另一個方面，計算機應用技術專業行業中職業的變化和更替也是最為頻繁的，它要求從業者必須不斷地學習才能保持這種持續工作的狀態。同時一個人學習的技術越先進，掌握的技術越全面，那么這個人的事業發展前景就越廣闊，工作選擇的機會就越大。此外，由于互聯網技術的飛速發展，很多掌握過時技術的人員也不得不重新進行培訓，以使自己能夠與最新的技術同步。隨著我國經濟的不斷發展，信息化程度不斷提高，各個企業對信息化投入的比例逐步加大，因此要求在職人員必須要學會操作微機。實事求是講，在諸多專業里計算機應用技術專業平均起步收入應該是很高的，而且就業面比較寬，各個行業都可以找到合適的工作。但我們也應該注意到，計算機是一門快速發展，日新月異的學科，時時刻刻都有新的理論，知識，產品被推出。如果想在這個行業做好，無論作哪個層次，都得不停地充實自己，很多學校都有計算機系，就業市場是大，就業競爭也很激烈。要想有個好的計算機職業，首先得有扎實的技術作為基礎；其次，要經常了解計算機方面的最新信息，學習最新的技術；第三，實踐經驗必不可少，在校期間通過多種渠道積累了實踐經驗，如暑期有針對性的打工，或通過熟人關系積累實踐經驗，也可有目的性地參加見習培訓，學校安排的實習等等。第四，了解計算機行業有哪些職位，以及這些職位需要什么技術，有針對性地做好就業準備。計算機應用技術專業就業趨勢：從總體上講，社會對計算機人才總需求量沒有明顯變化，但畢業生就業崗位分布和崗位層次將更寬泛，需求的主體由政府機關、金融單位、電信系統、國有企業轉向教育系統、非公有制經濟實體等中小用人單位。