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计算机发展史

一、机械计算机时代的拓荒者

在西欧，由中世纪进入文艺复兴时期的社会大变革，大大促进了自然科学技术的发展，人们长期被神权压

抑的创造力得到空前释放。其中制造一台能帮助人进行计算的机器，就是最耀眼的思想火花之一。从那时起，

一个又一个科学家为把这一思想火花变成引导人类进入自由王国的火炬而不懈努力。但限于当时的科技总体

水平，大都失败了，这就是拓荒者的共同命运：往往见不到丰硕的果实。后人在享用这甜美的时候，应该能

从中品出一些汗水与泪水的滋味 ……

1614: 苏格兰人 John Napier (1550-1617) 发表了一篇论文，其中提到他发明了一种可以计算四则运算和

方根运算的精巧装置。

1623: Wilhelm Schickard (1592-1635) 制作了一个能进行六位以内数加减法，并能通过铃声输出答案的

" 计算钟 "。通过转动齿轮来进行操作。

1625: William Oughtred (1575-1660) 发明计算尺

1642: 法国数学家 Pascal 在 WILLIAM Oughtred 计算尺的基础上将计算尺加以改进，能进行八位计算。

并且还卖出了许多，成为一种时髦的商品。

1668: 英国人 Samuel Morl 制作了一个非十进制的加法装置，适宜计算钱币。

1671: 德国数学家 Gottfried Leibniz 设计了一架可以进行乘法，最终答案可以最大达到 16 位。

1775: 英国 Charles 制作成功了一台与 Leibniz's 的计算机类似的机器。但更先进一些。

1776: 德国人 Mathieus Hahn 成功的制作了一台乘法器。

1801: Joseph-Maire Jacuard 开发了一台能用穿孔卡片控制的自动织布机。

1820: 法国人 Charles Xavier Thomas de Colmar (1785-1870), 制作成功第一台成品计算机，非常的

可靠，可以放在桌面上，在后来的 90 多年间一直在市场上出售。

1822: 英国人 Charles Babbage (1792-1871) 设计了差分机和分析机，其中设计的理论非常的超前，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。

1832: Babbage 和 Joseph Clement 制成了一个差分机的成品，开始可以进行 6 位数的运算。后来发展

到 20 位、 30 位，尺寸将近一个房子那么大。结果以穿孔的形式输出。但限于当时的制造技术，他们的设计

难以制成。

1834: 斯德哥尔摩的 George Scheutz 用木头做了一台差分机。

1834: Babbage 设想制造一台通用的分析机，在只读存储器（穿孔卡片）中存储程序和数据， Babbage

在以后的时间继续他的研究工作，并于 1840 年将操作数提高到了 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，能在几秒内作出一般的加法，几分钟内作出乘除法。

1842: Babbage 的差分机项目因为研制费用昂贵，被政府取消。但他自己仍花费大量的时间和精力于他的

分析机研究。

1843: Scheutz 和他的儿子 Edvard Scheutz 制造了一台差分机，瑞典政府同意继续支持他们的研究工作。

1847: Babbage 花两年时间设计了一台较简易的、 31 位的差分机，但没有人感兴趣并支持他造出这台机器。

但后来伦敦科学博物馆用现代技术复制出这台机器后发现，它确实能准确的工作。

1848: 英国数学家 George Boole 创立二进制代数学。提前差不多一个世纪为现代二进制计算机铺平了道

路。

1853: 令 Babbage 感到高兴的是， Scheutzes 制造成功了真正意义上的比例差分机，能进行 15 位数的运

算。象 Babbage 所设想的那样输出结果。后来伦敦的 Brian Donkin 又造出了更可靠的第二台。

1858: 第一台制表机被 Albany 的 Dudley 天文台买走。第二台被英国政府买走。但天文台并没有将其充分

利用，后来被送进了博物馆。而第二台却被幸运的使用了很长时间。

1871: Babbage 制造了分析机的部分部件和印表机。

1878: 纽约的西班牙人 Ramon Verea ，制造成功桌面计算器。比前面提到的都要快。但他对将其推向市场

不感兴趣，只是想表明，西班牙人可以比美国人做的更好。

1879: 一个调查委员会开始研究分析机是否可行，最后他们的结论是：分析机根本不可能工作。此时

Babbage 已经去世了。调查之后，人们将他的分析机彻底遗忘了。但 Howard Aiken 例外。

1885: 这时期更多的计算机涌现出来。如美国、俄国、瑞典等。他们开始用有槽的圆柱代替易出故障的齿轮。

1886: 芝加哥的 Dorr E. Felt (1862-1930), 制造了第一台用按键操作的计算器，而且速度非常快，按键

抬起，结果也就出来了。

1889: Felt 推出桌面印表计算器。

1890: 1890 美国人口普查。 1880 年的普查人工用了 7 年的时间进行统计。这意味着 1890 年的统计将会

超过 10 年。美国人口普查部门希望能得到一台机器帮助提高普查的效率。 Herman Hollerith ，建立制表机

公司的那个人，后来他的公司发展成了 IBM 公司。借鉴了 Babbage 的发明，用穿孔卡片存储数据，并设计

了机器。结果仅仅用了 6 个周就得出了准确的数据（ 62622250 人）。 Herman Hollerith 大发其财。

1892: 圣多美和普林西比的 William S. Burroughs (1857-1898), 制作成功了一台比 Felt 的功能更强的

机器，真正开创了办公自动化工业。

1896: Herman Hollerith 创办了 IBM 公司的前身。

1906: Henry Babbage, Charles Babbage 的儿子，在 R. W. Munro 的支持下，完成了父亲设计的分析

机，但也仅能证明它能工作，而没有将其作为产品推出。

二、电子计算机最初的日子里

在这之前的计算机，都是基于机械运行方式，尽管有个别产品开始引入一些电学内容，却都是从属与机械

的，还没有进入计算机的灵活：逻辑运算领域。而在这之后，随着电子技术的飞速发展，计算机就开始了由

机械向电子时代的过渡，电子越来越成为计算机的主体，机械越来越成为从属，二者的地位发生了变化，计

算机也开始了质的转变。下面就是这一过渡时期的主要事件：

1906: 美国的 Lee De Forest 发明了电子管。在这之前造出数字电子计算机是不可能的。这为电子计算

机的发展奠定了基础。

1924 年 2 月:IBM ，一个具有划时代意义的公司成立。

1935: IBM 推出 IBM 601 机。这是一台能在一秒钟算出乘法的穿孔卡片计算机。这台机器无论在自然科学

还是在商业意义上都具有重要的地位。大约造了 1500 台。

1937: 英国剑桥大学的 Alan M. Turing (1912-1954) 出版了他的论文，并提出了被后人称之为 " 图灵机 "

的数学模型。

1937: 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。

1938: Claude E. Shannon 发表了用继电器进行逻辑表示的论文。

1938: 柏林的 Konrad Zuse 和他的助手们完成了一个机械可编程二进制形式的计算机，其理论基础是

Boolean 代数。后来命名为 Z1 。它的功能比较强大，用类似电影胶片的东西作为存储介质。可以运算七位

指数和 16 位小数。可以用一个键盘输入数字，用灯泡显示结果。

1939 年 1 月 1 日: 加利福尼亚的 David Hewlet 和 William Packard 在他们的车库里造出了

Hewlett-Packard 计算机。名字是两人用投硬币的方式决定的。包括两人名字的一部分。

1939 年 11 月: 美国 John V. Atanasoff 和他的学生 Clifford Berry 完成了一台 16 位的加法器，这是第

一台真空管计算机。

1939: 二次世界大战的开始，军事需要大大促进了计算机技术的发展。

1939: Zuse 和 Schreyer 开始在他们的 Z1 计算机的基础上发展 Z2 计算机。并用继电器改进它的存储和计

算单元。但这个项目因为 Zuse 服兵役被中断了一年。

1939/1940: Schreyer 利用真空管完成了一个 10 位的加法器，并使用了氖灯做存储装置。

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。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。

1941 夏季: Atanasoff 和学生 Berry 完成了能解线性代数方程的计算机，取名叫 "ABC" （Atanasoff-Berry

Computer ），用电容作存储器，用穿孔卡片作辅助存储器，那些孔实际上是 " 烧" 上的。时钟频率是 60HZ ，

完成一次加法运算用时一秒。

1941 年 12 月: 德国 Zuse 制作完成了 Z3 计算机的研制。这是第一台可编程的电子计算机。可处理 7 位指

数、14 位小数。使用了大量的真空管。每秒钟能作 3 到 4 次加法运算。一次乘法需要 3 到 5 秒。

1943: 1943 年到 1959 年时期的计算机通常被称作第一代计算机。使用真空管，所有的程序都是用机器码

编写，使用穿孔卡片。典型的机器就是： UNIVAC 。

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，重 5 吨，75 万个零

部件，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。被用来为美国海军计算弹道火力表。

1943 年 4 月: Max Newman 、Wynn-Williams 和他们的研究小组研制成功 "Heath Robinson" ，这是一

台密码破译机，严格说不是一台计算机。但是其使用了一些逻辑部件和真空管，其光学装置每秒钟能读入 2000

个字符。同样具有划时代的意义。

1943 年 9 月 : Williams 和 Stibitz 完成了 "Relay Interpolator" ，后来命名为 "Model II Relay

Calculator" 。这是一台可编程计算机。同样使用纸带输入程序和数据。其运行更可靠，每个数用 7 个继电器

表示，可进行浮点运算。

1943 年 12 月: 最早的可编程计算机在英国推出，包括 2400 个真空管，目的是为了破译德国的密码，每秒

能翻译大约 5000 个字符，但使用完后不久就遭到了毁坏。据说是因为在翻译俄语的时候出现了错误。

1946: ENIAC (Electronic Numerical Integrator 和 Computer): 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，

18000 个电子管，功率 25 千瓦。主要用于计算弹道和氢弹的研制。

三、晶体管计算机的发展

真空管时代的计算机尽管已经步入了现代计算机的范畴，但其体积之大、能耗之高、故障之多、价格之贵

大大制约了它的普及应用。直到晶体管被发明出来，电子计算机才找到了腾飞的起点，一发而不可收 ……

1947: 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: EDSAC ：剑桥大学的 Wilkes 和他的小组建成了一台存储程序的计算机。输入输出设备仍是纸带。

1949: EDVAC (electronic discrete variable computer) ：第一台使用磁带的计算机。这是一个突破，可

以多次在其上存储程序。这台机器是 John von Neumann 提议建造的。

1949: " 未来的计算机不会超过 1.5 吨。"这是当时科学杂志的大胆预测。

1950: 软磁盘由东京帝国大学的 Yoshiro Nakamats 发明。其销售权由 IBM 公司获得。开创存储时代新纪

元。

1950: 英国数学家和计算机先驱 Alan Turing 说：计算机将会具有人的智慧，如果一个人和一台机器对话，

对于提出和回答的问题，这个人不能区别到底对话的是机器还是人，那么这台机器就具有了人的智能。

1951: Grace Murray Hopper 完成了高级语言编译器。

1951: Whirlwind ：美国空军的第一个计算机控制实时防御系统研制完成。

1951: UNIVAC-1 ：第一台商用计算机系统。设计者： J. Presper Eckert 和 John Mauchly 。被美国人口

普查部门用于人口普查，标志着计算机的应用进入了一个新的、商业应用的时代。

1952: EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) ：由 Von Neumann 领导设计并完成。取名：

电子离散变量计算机。

1953: 此时世界上大约有 100 台计算机在运转。

1953: 磁芯存储器被开发出来。

1954: IBM 的 John Backus 和他的研究小组开始开发 FORTRAN (FORmula TRANslation) ，1957 年完

成。是一种适合科学研究使用的计算机高级语言。

1956: 第一次有关人工智能的会议在 Dartmouth 学院召开。

1957: IBM 开发成功第一台点阵打印机。

1957: FORTRAN 高级语言开发成功。

四、集成电路，现代计算机插上腾飞的翅膀

尽管晶体管的采用大大缩小了计算机的体积、降低了其价格，减少了故障。但离人们的要求仍差很远，而

且各行业对计算机也产生了较大的需求，生产性能更强、更轻便、更便宜的机器成了当务之急，而集成电路

的发明正如 “及时雨 ”，当春乃发生。其高度的集成性，不仅仅使体积得以减小，更使速度加快，故障减少。

人们开始制造革命性的微处理器。计算机技术经过多年的积累，终于驶上了用硅铺就的高速公路。

1958 年 9 月 12 日: 在 Robert Noyce （INTEL 公司的创始人）的领导下，发明了集成电路。不久又推出

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了。但到 2001 年，这个

专利也就失效了。

1959: 1959 年到 1964 年间设计的计算机一般被称为第二代计算机。大量采用了晶体管和印刷电路。计算

机体积不断缩小，功能不断增强，可以运行 FORTRAN 和 COBOL ，接收英文字符命令。出现大量应用软件。

1959: Grace Murray Hopper 开始开发 COBOL (COmmon Business-Orientated Language) 语言，完

成于 1961 年。

1960: ALGOL ：第一个结构化程序设计语言推出。

1961: IBM 的 Kennth Iverson 推出 APL 编程语言。

1963: PDP-8 ：DEC 公司推出第一台小型计算机。

1964: 1964 年到 1972 年的计算机一般被称为第三代计算机。大量使用集成电路，典型的机型是 IBM360

系列。

1964: IBM 发布 PL/1 编程语言。

1964: 发布 IBM 360 首套系列兼容机。

1964: DEC 发布 PDB-8 小型计算机。

1965: 摩尔定律发表，处理器的性能每年提高一倍。后来其内容又发生了改变。

1965: Lofti Zadeh 创立模糊逻辑，用来处理近似值问题。

1965: Thomas E. Kurtz 和 John Kemeny 完成 BASIC(Beginners All Purpose Symbolic Instruction

Code) 语言的开发。特别适合计算机教育和初学者使用，得到了广泛的推广。

1965: Douglas Englebart 提出鼠标器的设想，但没有进一步的研究。直到 1983 年被苹果电脑公司大量

采用。

1965: 第一台超级计算机 CD6600 开发成功。

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