计算机的发展历程

杨正波

科学技术的发展和人类社会的进步促进了计算工具的创新，从简单到复杂，从低级到高级的计算工具相继出现.如珠算算盘（图1）、计算尺（图2）、手摇机械计算机（图3）、电动机械计算机（图4）等.

珠算算盘

珠算算盘也简称算盘，是中国古代的一项重要发明，传统的计算工具.在过去人们的生活中，普及程度十分广泛.随着算盘的使用，人们总结出许多计算口诀（珠算法则），使计算速度更快.这种用算盘计算的方法，叫珠算.熟练珠算的人打算盘，珠子噼啪作响，手指上下齐飞，运算速度不亚于现在的计算器，尤其是在加减法方面.

计算尺

在发明计算机之前，计算尺是科学研究、技术革新，工程设计和生产实践过程中使用最为广泛、最便捷、最富有使用价值的计算工具.它由三个相互锁定的有刻度的长条和一个滑动窗口组成，不仅能做加、减、乘、除、乘方、开方运算，甚至可以计算三角函数、指数函数和对数函数.然而，由于其精度不够，很难用于财务、统计等方面，终于未能逃脱被电脑取代的厄运.

手摇式机械计算机

手摇式机械计算机由摇柄、数字键、壳体和显示器几部分组成，计算时全靠手工操作，可做四则混合运算及乘方、开方运算，若要输入三角函数和对数，还需查表.在电子计算机普及前，这种纯机械式手摇计算机是比较好的计算工具，只有部队、大型通讯单位或科研部门才有，在中国“两弹一星”研制中立过汗马功劳.

电动机械计算机

随着电子技术的飞速发展，计算机开始了由机械技术向电子技术的转变，在经历四个重要的历史阶段之后，使之成为人类处理信息必不可少的工具之一.

１．第一代电子管计算机（1945-1956）．1946年2月15日，人类第一台电子计算机在美国诞生.机器被安装在一排2.75 ｍ高的金属柜里，占地面积为170 ｍ２左右，总重量达到30 ｔ；用十进制计算，每秒能运算5 000次加法，比机械式计算机快1 000倍.虽然它与现代的计算机相比，除了体积大、速度慢、能耗大外，还有许多不足，比如储存容量小，要用外接线路的方法来设计计算程序等，但是，它却标志着科学技术的发展进入了新的电子计算机时代，人类社会从此大步迈进了电脑时代的门槛.

２．第二代晶体管计算机（1956-1963）．1958年，IBM研制出第一台全部使用晶体管的计算机．晶体管计算机主要以晶体管为基本元件，用磁芯作为主存储器，外存储器采用磁盘、或磁带等；程序设计采用COBOL和FORTRAN等高级语言；在软件方面还出现了操作系统.以晶体管取代电子管，使计算机体积缩小、寿命增长、价格和功耗降低、性能稳定，运算速度提高（每秒运算可达几十万次），为其广泛应用创造了条件.

３．第三代集成电路计算机（1964-1971）．1964年4月，美国IBM公司研制成功第一个采用集成电路的计算机系列IBM360，成为计算机发展的第三个里程碑.

集成电路计算机以集成电路作为基本元件，可以使更多的元件集成到单一的半导体芯片上，从而使计算机的体积变得更小，功耗更低，速度更快（运算速度每秒可达几十万次到几百万次），可靠性有更大的提高；用半导体存储代替了磁芯存储器；在软件方面，操作系统日臻完善．计算机设计思想已逐步走向标准化、模块化和系列化，应用范围更加广泛.

４．第四代大规模集成电路计算机（1971-现在）．1976年，苹果微型计算机出世，它开始了个人电脑的历史.此后由于大规模集成电路的研制获得了突飞猛进的发展，各种大型计算机相继出世，并且一个比一个运算速度快.随着操作系统的通俗化和电脑多媒体功能的实现，电脑已远不仅仅是一台计算机器，它参与并干预人们的生活达到了使人类离不开的程度.

目前，正在研究的智能计算机是一种具有类似人的思维能力，能“说”、“看”、“听”、“想”、“做”；能替代人的一些体力劳动和脑力劳动.不久的将来，还会出现速度更快、功能更强、更接近于人脑的光子计算机和生物计算机.总而言之，现代计算机的发展正朝着巨型化、微型化的方向发展，计算机的传输和应用正朝着网络化、智能化的方向发展，并越来越广泛地应用于各个领域.