計算機發展簡史

計算機無疑是程序員們最重要的工作夥伴,但我們對它的前世今生又瞭解多少呢?

 

在正式開始今天的文章之前,匯智妹需要稍微提醒一下,這篇文章只講些皮毛。有興趣的各位小夥伴還是自己去查閱各種資料來得靠譜哦。

 

拿人類進化來打比方,這篇文章僅僅相當於告訴你人類是猴變的而已,並不會涉及拉瑪古猿、南猿、猿人、古人、新人等內容。

好了,那我們就正式開始聊聊計算機的發展歷程吧!

 

提起第一臺電子計算機,很多人都會脫口而出:ENIAC。看過匯智妹《程序員上下五十年:編程語言發展史》的小夥伴,可能會說是ABC(阿塔納索夫-貝瑞計算機)。

 

第一臺通用電子計算機——ENIAC

 

這倆到底誰是第一,看上面那篇文章,大家自然就會明白。我們今天要說的不是第一臺計算機,而是第一代計算機——真空管計算機

 

真空管是弗萊明在1904年發明的,使用玻璃外殼密封,裏面裝有碳絲和銅板,並抽成接近真空。具有單向導通的能力,是一種二極管。1907年,德福雷斯特在真空二極管的基礎上發明了真空三極管,可通過柵極電壓控制陰極到陽極之間的電流,也可以當作壓控開關使用。

 

真空管

 

第一代計算機就是使用的真空管的技術,包括赫赫有名的ENIAC。ENIAC使用了17468個電子真空管,耗電功率約150千瓦。但真空管體積大,耗電量大,並不能進行長時間的工作。

 

ENIAC的誕生跟二戰有着莫大的關係。爲了研製新型大炮及其他武器,美國陸軍軍械部在馬里蘭州設立了彈道研究實驗室。爲了解決每天面臨的大量彈道計算問題,纔有了1942年提出的試製“高速電子管計算裝置”的設想,也纔在1946年順利建成ENIAC。

 

第一代計算機只能通過機器指令彙編語言進行編程,整個過程異常複雜。很快,隨着1947年晶體管的誕生,採用晶體管製造的第二代電子計算機也應運而生。

 

1954年,美國貝爾實驗室(晶體管和光電池也是他們發明的)研製出了第一臺使用晶體管線路的計算機,取名爲“崔迪克”(TRADIC),裝有800個晶體管。

 

第一臺使用晶體管線路的計算機——TRADIC

 

1958年,IBM公司製成了第一臺全部使用晶體管的計算機RCA501型。第二代計算機纔算是正式登上了舞臺,相較於電子管,晶體管體積更小,壽命更長、效率更高。

 

第二代計算機將計算速度從每秒幾千次提高到了幾十萬次,主存儲器的存儲量也從幾千字提高到了十萬字以上

 

 

第二代計算機所使用的語言仍然是“面向機器”的語言。儘管如此,第二代計算機卻爲高級語言的出現打下了良好的基礎。

 

20世紀50年代後期到60年代集成電路的快速發展也推動了第三代電子計算機的誕生。1964年,採用中、小規模集成電路製造的第三代電子計算機開始出現,60年代末大量生產。

 

 

第三代電子計算機的基本電子元件是每個基片上集成幾個到十幾個電子元件的小規模集成電路和每片上幾十個元件的中規模集成電路。計算機軟件技術的進一步發展,尤其是操作系統的逐步成熟是第三代計算機的顯著特點。

 

這時,最有影響力的是IBM公司研製的IBM-360計算機系列,以及DEC公司研製的小型計算機PDP-8機、PDP-11系列機以及後來的VAX-11系列機等。第三代電子計算機將運算速度提高到了每秒幾十萬至幾百萬次基本運算,也出現了“面向人類”的編程語言——高級語言

 

IBM-360

 

從50年代中葉到70年代,很多流行的高級語言已經被大多數計算機廠家採用,並固化在了計算機內存中,如BASIC語言FORTRAN語言C語言等250多種高級語言。

 

但是,到這裏還遠遠沒有結束。1967年出現了大規模集成電路,1977年出現了超大規模集成電路。由大規模和超大規模集成電路組裝成的第四代電子計算機才終於出現。

 

第一臺個人計算機——IBM5150

 

美國ILLIAC-IV計算機是第一臺全面使用大規模集成電路作爲邏輯元件和存儲器的計算機。美國阿姆爾公司的470V/6型計算機、日本富士通公司的M-190機、英國曼徹斯特大學的ICL2900計算機等都是比較代表性的第四代計算機。

 

直到這時,纔出現了微處理器微型計算機。1971年Intel研製出了MCS-4微型計算機——CPU爲4040的四位機。隨後,Intel又推出了MCS-80型(CPU爲8080的八位機)。

 

第一款CPU——Intel 4040

 

1978年到1983年,十六位微型計算機開始蓬勃發展,這一時期的頂峯產品是APPLE公司的Macintosh和IBM公司的PC/AT286微型計算機。

 

APPLE Macintosh

 

1983年之後,32位微型計算機開始出現,微處理器也相繼推出80386、80486等產品。

 

Intel 80386

 

1993年,Intel推出了64位的奔騰(Pentium)系列微處理器。Pentium Ⅲ已經成爲了主流產品。由此可見,微型計算機的性能跟微處理器(CPU)的性能是分不開的。

 

Intel Pentium系列

第四代計算機的時代到今天仍未落幕,儘管量子計算機、生物計算機等名詞很有話題,但在正式商用量產之前,這些都只是對未來的種種探索罷了。

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