机械计算机(英语:mechanical computer)由
杠杆、
齿轮等
机械部件而非
电子部件构成。最常见的例子是
加法器和
机械计数器,它们使用齿轮的转动来增加显示的输出。更复杂的例子可以进行
乘法和
除法。1960年代曾出售一个计算
平方根的模型。
机器简介
机械计算机可以是使用平滑机构(如弧形板或
计算尺)进行计算的
analog,或者使用齿轮的
数字计算机。
机械
计算机在二战期间达到顶峰,它们构成了复杂投弹瞄准器的基础,包括
Norden以及类似的船舶计算设备,诸如美国的Torpedo Data Computer和英国的海军部消防队。值得注意的是,早期航天器的机械
飞行仪表提供的计算输出为表面位移的指示,而不是数字形式。从
尤里·加加林的第一次
载人航天到2002年,每个载人的苏联/俄罗斯航天器
Vostok、Voskhod和
联盟号宇宙飞船都配有Globus仪器,通过移动微型
地球仪显示航天器在地球上方的位移,加之
纬度和
经度指标。
机械计算机继续在1960年代使用,但很快被1960年代中期出现的使用
阴极射线管输出的
电子计算器取代。1970年代,随着低廉的手持式电子计算器推出,这一进化达到顶峰。机械计算机在1970年代逐渐消失,到1980年代绝迹。
发展历程
在西欧,由中世纪进入
文艺复兴时期的社会大变革,极大地促进了自然科学技术的发展,人们长期被
神权压抑的创造力得到了空前的释放 。而在这些思想创意的火花中 ,制造一台能帮助人进行计算的机器则是最耀眼、最夺目的一朵。从那时起,一个又一个科学家为了实现这一伟大的梦想而不懈努力着。但限于当时的科技水平,多数试验性的创造都以失败而告终,这也就昭示了
拓荒者的共同命运: 往往在倒下去之前见不到自己努力的成果。而后人在享用这些甜美成果的时候,往往能够从中品味出汗水与泪水交织的滋味……
1614 年:
苏格兰人John Napier(1550 ~1617 年)发表了一篇论文 ,其中提到他发明了一种可以进行四则运算和方根运算的精巧装置。
1625 年:William Oughtred(1575 ~1660 年)发明计算尺。
1668 年:英国人Samuel Morl(1625 ~1695 年)制作了一个非
十进制的加法装置,适宜计算钱币。
1671 年:德国数学家Gottfried Leibniz 设计了一架可以进行乘法运算,最终答案长度可达16位的计算工具。
1822 年:英国人Charles Babbage(1792 ~1871 年)设计了差分机和分析机,其设计理论非常超前,类似于百年后的电子计算机,特别是利用卡片输入程序和数据的设计被后人所采用。
1834 年:Babbage 设想制造一台通用
分析机,在
只读存储器(
穿孔卡片)中
存储程序和数据 。
Babbage在以后的时间里继续他的研究工作,并于1840 年将操作位数提高到了40 位,并基本实现了控制中心(CPU)和存储程序的设想,而且程序可以根据条件进行跳转,能在几秒内做出一般的加法,几分钟内做出乘、除法。
1848 年:英国数学家George Boole 创立二进制代数学,提前近一个世纪为现代
二进制计算机的发展铺平了道路。
1890 年:美国人口普查部门希望能得到一台机器帮助提高普查效率。Herman Hollerith (后来他的公司发展成了IBM 公司)借鉴Babbage 的发明,用
穿孔卡片存储数据,并设计了机器。结果仅用6 周就得出了准确的人口统计数据(如果用人工方法,大概要花10 年时间)。
1896 年:Herman Hollerith 创办了IBM 公司的前身。
1906 年:美国人Lee De Forest 发明
电子管,为电子计算机的发展奠定了基础。
1924 年2 月:IBM 公司成立,从此一个具有划时代意义的公司诞生。
1935 年:IBM 推出IBM 601 机。这是一台能在一秒钟内算出乘法的
穿孔卡片计算机 。这台机器无论在自然科学还是在商业应用上都具有重要的地位,大约制造了1500 台。
1937 年:Bell 试验室的George Stibitz 展示了用
继电器表示
二进制的装置。尽管仅仅是个展示品,但却是第一台二进制电子计算机。
1940 年1 月:Bell 实验室的Samuel Williams 和Stibitz 制造成功了一个能进行复杂运算的计算机。该机器大量使用了继电器,并借鉴了一些电话技术,采用了先进的编码技术。
1943 年1 月:Mark I 自动顺序控制计算机在美国研制成功。整个机器有51 英尺长 、5 吨重 、75万个零部件。该机使用了3304 个
继电器,60 个开关作为机械
只读存储器。程序存储在纸带上 ,数据可以来自纸带或卡片
阅读器。Mark I 被用来为美国海军计算弹道火力表。
1946 年:
ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)诞生 ,这是第一台真正意义上的
数字电子计算机。开始研制于1943 年,完成于1946 年,负责人是John W.Mauchly 和J.Presper Eckert,重30 吨,用了18000 个
电子管,功率25 千瓦,主要用于计算弹道和氢弹的研制。
晶体管计算机
真空管时代的计算机尽管已经步入了现代计算机的范畴,但因其体积大、能耗高、故障多、价格贵,从而制约了它的普及和应用。直到晶体管被发明出来,电子计算机才找到了腾飞的起点。
1947 年:Bell 实验室的William B.Shockley 、 John Bardeen 和Walter H.Brattain 发明了晶体
管,开辟了电子时代新纪元。
1949 年:
剑桥大学的Wilkes 和他的小组制成了一台可以
存储程序的计算机,
输入输出设备仍是纸带。
1949 年:
EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer--电子
离散变量自动计算机)--第一台使用磁带的计算机。这是一个突破,可以多次在磁带上存储程序。这台机器是John von Neumann 提议建造的。
1950 年:日本东京
帝国大学的Yoshiro Nakamats 发明了软磁盘 ,其销售权由
IBM公司获得 。由此开创了存储时代的新纪元。
1951 年:Grace Murray Hopper 完成了高级语言
编译器。
1951 年:UNIVAC-1 --第一台商用计算机系统诞生,设计者是J.Presper Eckert 和John Mauchly 。
被美国人口普查部门用于人口普查,标志着计算机进入了商业应用时代。
1953 年:磁芯存储器被开发出来。
1954 年:IBM 的John Backus 和他的研究小组开始开发
FORTRAN(FORmula TRANslation) ,1957 年完成。这是一种适合科学研究使用的
计算机高级语言。
1957 年:IBM 开发成功第一台
点阵式打印机。
集成电路计算机
尽管
晶体管的采用大大缩小了计算机的体积、降低了价格 、减少了故障,但离用户的实际要求仍相距甚远,而且各行业对计算机也产生了较大的需求,生产性能更强、重量更轻、价格更低的机器成了当务之急。集成电路的发明解决了这个问题。高
集成度不仅使计算机的体积得以减小,也使速度加快、故障减少。从此,人们开始制造革命性的微处理器。
1958 年9 月12 日:在Robert Noyce(Intel 公司创始人)的领导下,集成电路诞生,不久又发明了
微处理器。但因为在发明微处理器时借鉴了日本公司的技术,所以日本对其专利不承认,因为日本没有得到应有的利益。过了30 年,日本才承认,这样日本公司可以从中得到一部分利润。但到2001 年,这个专利就失效了。
1959 年:Grace Murray Hopper 开始开发
COBOL(COmmon Business-Oriented Language)语言 ,完成于1961 年。
1960 年:ALGOL --第一个
结构化程序设计语言推出。
1961 年:IBM 的Kennth Iverson 推出APL 编程语言。
1963 年:DEC 公司推出第一台
小型计算机--PDP-8 。
1964 年:IBM 发布PL/1 编程语言。
1964 年:发布IBM 360 首套系列
兼容机。
1964 年:DEC 发布PDB-8小型计算机。
1965 年:
摩尔定律发表,处理器的晶体管数量每18 个月增加一倍,价格下降一半。
1965 年:Lofti Zadeh 创立
模糊逻辑,用来处理近似值问题。
1965 年:Thomas E.Kurtz 和John Kemeny 完成
BASIC(Beginner 's All-purpose Symbolic In-
struction Code)语言的开发。特别适合计算机教育和初学者使用,得以广泛推广。
1965 年:Douglas Englebart 提出鼠标器的设想,但没有进一步研究,直到1983年才被
苹果电脑公司大量采用。
1965 年:第一台超级计算机CD6600 开发成功。
1967 年:Niklaus Wirth 开始开发PASCAL 语言,1971 年完成。
1968 年:Robert Noyce 和他的几个朋友创办了Intel 公司。
1968 年:Seymour Paper 和他的研究小组在MIT 开发了LOGO 语言。
1969 年:
ARPANet(Advanced Research Projects Agency Network)计划开始启动,这是现代Internet 的雏形。
1969 年4 月7 日:第一个网络协议标准RFC 推出。
1970 年:第一块RAM 芯片由Intel 推出,容量1KB 。
1970 年:Ken Thomson 和Dennis Ritchie 开始开发UNIX操作系统。
1970 年:Internet 的雏形ARPANet 基本完成,开始向非军用部门开放。
1971 年11 月15 日:Marcian E.Hoff 在Intel 公司开发成功第一块微处理器4004,含2300 个晶体管,
字长为4 位,
时钟频率为108KHz,每秒执行6 万条指令。
1972 年:1972 年以后的计算机习惯上被称为
第四代计算机。基于
大规模集成电路及后来的
超大规模集成电路。这一时期的计算机功能更强,体积更小。此时人们开始怀疑计算机能否继续缩小,特别是发热量问题能否解决。同时,人们开始探讨第五代计算机的开发。
1972 年:C 语言开发完成。其主要设计者是UNIX 系统的开发者之一Dennis Ritche。这是一个非常强大的语言,特别受人喜爱。
1972 年4 月1 日:Intel 推出8008 微处理器。
1972 年:ARPANet 开始走向世界,Internet 革命拉开序幕。
1973 年:街机游戏Pong 发布,得到广泛欢迎。发明者是Nolan Bushnell(Atari 的创立者)。
1974 年:第一个具有
并行计算机体系结构的CLIP-4 推出。
当代计算机
在此之前,应该说计算机技术还是主要集中于大型机和
小型机领域的发展。随着
超大规模集成电路和微处理器技术的进步,计算机进入寻常百姓家的技术障碍逐渐被突破。特别是在Intel 公司发布了其面向个人用户的微处理器8080 之后,这一浪潮终于汹涌澎湃起来,同时也催生出了一大批信息时代的弄潮儿,如Stephen Jobs(史缔芬·乔布斯)、Bill Gates(
比尔·盖茨)等 ,至今他们对整个计算机产业的发展还起着举足轻重的作用。在此时段,互联网技术和多媒体技术也得到了空前的应用与发展,计算机真正开始改变我们的生活。
1974 年4 月1 日:Intel 发布其8 位微处理器芯片8080。
1975 年:Bill Gates 和Paul Allen 完成了第一个在
MIT(
麻省理工学院)的Altair 计算机上运行的BASIC 程序。
1975 年:Bill Gates 和Paul Allen 创办Microsoft 公司(现已成为全球最大、最成功的软件公司)。3 年后就收入50 万美元,员工增加到15 人。1992 年达28 亿美元,1 万名雇员。1981 年Microsoft为IBM 的PC 机开发操作系统,从此奠定了在计算机软件领域的领导地位。
1976 年:Stephen Wozinak 和Stephen Jobs 创办苹果计算机公司,并推出其Apple Ⅰ计算机。
1978 年6 月8 日:Intel 发布其16 位微处理器8086 。1979 年6 月又推出准16 位的8088 来满足市场对低价处理器的需要,并被IBM 的第一代PC 机所采用。该处理器的
时钟频率为4.77MHz 、8MHz和10MHz,大约有300 条指令,集成了29000 个晶体管。
1979 年:低密软磁盘诞生。
1979 年:IBM 公司眼看
个人计算机市场被苹果等电脑公司占有,决定开发自己的个人计算机 。为了尽快推出自己的产品,IBM 将大量工作交给第三方来完成(其中
微软公司就承担了操作系统的开发工作 ,这同时也为微软后来的崛起奠定了基础),于1981 年8 月12 日推出了IBM-PC 。
1981 年:Xerox 开始致力于
图形用户界面、图标、菜单和定位设备(如鼠标)的研制 。结果研究成果为苹果所借鉴,而
苹果电脑公司后来又指控微软剽窃了他们的设计,开发了Windows 系列软件。
1981 年8 月12 日:
MS-DOS1.0 和
PC-DOS1.0 发布。Microsoft 受IBM 的委托开发DOS 操作系统,他
们从Tim Paterson 那里购买了一个叫
86-DOS的程序并加以改进。由IBM 销售的版本叫PC-DOS,由Microsoft 销售的叫MS-DOS 。Microsoft 与IBM 的合作一直到1991 年的DOS 5.0 为止。最初的DOS 1.0
非常简陋,每张盘上只有一个
根目录,不支持子目录,直到1983 年3 月的2.0 版才有所改观。
MS-DOS在1995 年以前一直是与IBM-PC 兼容的操作系统,Windows 95 推出并迅速占领市场之后,其最后一个版本命名为DOS 7.0 。
1982 年:基于
TCP/IP 协议的Internet 初具规模。
1982 年2 月:80286 发布,
时钟频率提高到20MHz 、增加了保护模式、可访问16MB 内存、支持1GB以上的虚拟内存、每秒执行270 万条指令、集成了13.4 万个晶体管。
1983 年春季:IBM XT 机发布,增加了10MB 硬盘、128KB 内存、一个软驱、
单色显示器、一台打印机、可以增加一个8087 数字协处理器。当时的价格为5000 美元。
1983 年3 月:MS-DOS 2.0 和
PC-DOS 2.0 增加了类似UNIX 分层目录的管理形式。
1984 年:DNS(Domain Name Server)
域名服务器发布,互联网上有1000 多台
主机运行。
1984 年底:Compaq 开始开发IDE 接口,能以更快的速度传输数据,并被许多同行采纳,后来在此基础上开发出了性能更好的EIDE 接口。
1985 年:Philips 和SONY 合作推出
CD-ROM驱动器。
1985 年10 月17 日:80386 DX 推出 。
时钟频率达到33MHz 、可
寻址1GB 内存 、每秒可执行600万条指令、集成了275000 个晶体管。
1985 年11 月:Microsoft Windows 发布。该操作系统需要DOS 的支持,类似
苹果机的操作界面 ,以致被苹果控告,该诉讼到1997 年8 月才终止。
1985 年12 月:MS-DOS 3.2 和
PC-DOS 3.2 发布。这是第一个支持3.5 英寸磁盘的系统,但只支持到720KB,3.3 版才支持1.44MB 。
1987 年:Microsoft Windows 2.0 发布。
1988 年:EISA 标准建立。
1989 年:欧洲物理粒子研究所的
Tim Berners-Lee创立World Wide Web 雏形。通过
超文本链接,新手也可以轻松上网浏览。这大大促进了Internet 的发展。
1989 年3 月:EIDE 标准确立,可以支持超过528MB 的硬盘,能达到33.3MB/s 的传输速度,并被许多
CD-ROM 所采用。
1989 年4 月10 日:80486 DX 发布。该处理器集成了120 万个晶体管,其后继型号的
时钟频率达到
100MHz 。
1989 年11 月:Sound Blaster Card(声卡)发布。
1990 年5 月22 日:微软发布Windows 3.0,兼容MS-DOS 模式。
1990 年11 月:第一代MPC(多媒体个人电脑标准)发布。该标准要求处理器至少为80286/12MHz(后来增加到80386SX/16MHz)及一个光驱,至少150KB/sec 的传输率。
1991 年:ISA 标准发布。
1991 年6 月:MS-DOS 5.0 和
PC-DOS 5.0 发布。为了促进
OS/2 的发展,Bill Gates 说DOS 5.0 是 DOS
终结者,今后将不再花精力于此。该版本突破了640KB 的基本内存限制。这个版本也标志着微软与IBM 在DOS 上合作的终结。
1992 年:Windows NT 发布,可寻址2GB 内存。
1992 年4 月:Windows 3.1 发布。
1993 年:Internet 开始商业化运行。
1993 年:经典游戏Doom 发布。
1993 年3 月22 日:Pentium 发布,该处理器集成了300 多万个晶体管、早期版本的核心频率为60 ~
66MHz 、每秒钟执行1 亿条指令。
1993 年5 月:MPC 标准2 发布,要求CD-ROM 传输率达到300KB/s,在320 ×240 的窗口中每秒播放15 帧图像。
1994 年3 月7 日:Intel 发布90 ~100MHz Pentium 处理器。
1994 年:Netscape 1.0 浏览器发布。
1994 年:著名的
即时战略游戏Command&Conquer(命令与征服)发布。
1995 年3 月27 日:Intel 发布120MHz 的Pentium 处理器。
1995 年6 月1 日:Intel 发布133MHz 的Pentium 处理器。
1995 年8 月23 日:纯32 位的
多任务操作系统Windows 95 发布。该操作系统大大不同于以前的版本 ,完全脱离MS-DOS,但为照顾用户习惯还保留了DOS 模式。Windows 95 取得了巨大成功。
1995 年11 月1 日:Pentium Pro 发布,主频可达200MHz 、每秒可执行4.4 亿条指令、集成了550万个晶体管。
1995 年12 月:Netscape 发布其javascript 。
1996 年1 月:Netscape Navigator 2.0 发布。这是第一个支持javascript 的浏览器。
1996 年1 月4 日:Intel 发布150 ~166MHz 的Pentium 处理器,集成了310 ~330 万个晶体管。
1996 年:Windows 95 OSR2 发布,修正了部分BUG,扩充了部分功能。
1997 年:Heft Auto 、Quake 2 和Blade Runner 等著名游戏软件发布,并带动3D图形加速卡迅速崛起。
1997 年1 月8 日:Intel 发布Pentium MMX CPU,处理器的游戏和多媒体功能得到增强。
1997 年4 月:IBM 的深蓝(Deep Blue)计算机战胜人类国际象棋世界冠军
卡斯帕罗夫。
1997 年5 月7 日:Intel 发布Pentium Ⅱ,增加了更多的指令和Cache 。
1997 年6 月2 日:Intel 发布233MHz Pentium MMX 。
1998 年2 月:Intel 发布333MHz Pentium Ⅱ处理器,采用0.25 μm 工艺制造,在速度提升的同时减少了发热量。
1998 年6 月25 日:Microsoft 发布Windows 98,一些人企图肢解微软,微软回击说这会伤害美国的国家利益。
1999 年1 月25 日:Linux Kernel 2.2.0 发布,人们对其寄予厚望。
1999 年2 月22 日:AMD 公司发布K6-3 400MHz 处理器。
1999 年7 月:Pentium Ⅲ发布,最初
时钟频率在450MHz 以上,
总线速度在100MHz 以上,采用0.25μm 工艺制造,支持SSE
多媒体指令集,集成有512KB 以上的
二级缓存。
1999 年10 月25 日:代号为
Coppermine(铜矿)的Pentium Ⅲ处理器发布。采用0.18 μm 工艺制造的Coppermine 芯片内核尺寸进一步缩小,虽然内部集成了256KB 全速On-Die L2 Cache ,内建2800万个晶体管,但其尺寸却只有106 平方毫米。
2000 年4 月27 日:AMD 宣布正式推出Duron 作为其新款廉价处理器的商标,并以此准备在低端向Intel 发起更大的冲击,同时,面向高端的ThunderBird 也在其后的一个月间发布。
2000 年7 月:AMD 领先Intel 发布了1GHz 的Athlon 处理器,随后又发布了1.2GMHz Athlon 处理器。
2000 年7 月:Intel 发布研发代号为Willamette 的Pentium 4 处理器,管脚为423 或478 根,其芯
片内部集成了256KB
二级缓存,
外频为400MHz,采用0.18 μm 工艺制造 ,使用
SSE2指令集,并整合了散热器,其主频从1.4GHz 起步。
2001 年5 月14 日,AMD 发布用于笔记本电脑的Athlon 4 处理器。该处理器采用0.18 微米工艺造,
前端总线频率为200MHz,有256KB二级缓存和128KB一级缓存。
2001 年5 月21 日 ,VIA 发布C3 出处理器 。该处理器采用 0.15 微米工艺制造(
处理器核心仅为2mm 2 ), 包括192KB 全速
缓存(128KB
一级缓存、64KB
二级缓存),并采用Socket 370 接口。支持133MHz 前端总线频率和3DNow!、MMX
多媒体指令集。
2001 年8 月15 日,VIA 宣布其兼容DDR 和SDRAM 内存的P4芯片组P4X266 将大量出货。该芯片组的
内存带宽达到4GB,是i850 的两倍。
2001 年8 月27 日,Intel 发布主频高达2GHz 的P4 处理器。每千片的批发价为562 美元。
历史型号
机电计算机
早期的电动计算机构造为
开关和
继电器而非
真空管(热电子管)或
晶体管(之后的
电子计算机以此构造),它们被分类为机电计算机。例子包括:
参考资料