计算机从无到有

动力

随着人类社会的发展,产生了大量计算需求,人工计算易出错且耗时,人类想发明一种能进行科学计算的机器。

起源

古老的中国,人们发明算盘去处理数据,利用拨弄算珠的方法,无须进行心算,通过固定的规则就可以将答案计算出来。算盘只是有了计算的载体,但是这些载体还不能根据规则自动运行。但是这种计算和逻辑运算的概念传入西方后,被发扬光大,发明了可以协助乘数进行较复杂数学运算的机械计算机。这基本上就是计算机的雏形了。

开始

巴贝奇分析机。查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage,1792—1871)是一名英国发明家,科学管理的先驱者

里程碑

阿塔纳索夫-贝瑞计算机(Atanasoff–Berry Computer,通常简称ABC计算机)在1937年设计,不可编程,仅仅设计用于求解线性方程组,并在1942年成功进行了测试。ABC计算机开创了现代计算机的重要元素,包括二进制算术和电子开关[3]。但是因为缺乏通用性、可变性与存储程序的机制,将其与现代计算机区分开来。这台计算机在1990年被认定为IEEE里程碑之一

发展

1946年2月14日,世界上第二台电子计算机,世界上第一台通用计算机 (多个行业都可以使用)埃历阿克”(ENIAC,译成中文是“电子数字积分和计算机”)诞生于美国宾夕法尼亚大学。
冯·诺依曼就已开始着手起草一份新的设计报告,要对这台电子计算机进行脱胎换骨的改造。他把新机器的方案命名为“离散变量自动电子计算机”,英文缩写译音是“埃德瓦克”(EDVAC)。1945年6月,冯·诺依曼与戈德斯坦、勃克斯等人,为埃德瓦克方案联名发表了一篇长达101页纸洋洋万言的报告,即计算机史上著名的“101页报告”。这份报告奠定了现代电脑体系结构坚实的根基,直到今天,仍然被认为是现代电脑科学发展里程碑式的文献。报告明确规定出计算机的五大部件(输入系统、输出系统、存储器、运算器、控制器),并用二进制替代十进制运算,大大方便了机器的电路设计。埃德瓦克方案的革命意义在于“存储程序”──程序也被当作数据存进了机器内部,以便电脑能自动依次执行指令,再也不必去接通什么线路。
第一代电子管计算机(1946~1958):
特点: 操作指令是为特定任务而编制的,每种机器有各自不同的机器语言,功能受到限制,速度也慢。另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓储存数据。

第二代晶体管计算机 (1956-1963):
特点: 晶体管代替了体积庞大电子管,使用磁芯存储器。体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。还有现代计算机的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等。在这一时期出现了更高级的COBOL和FORTRAN等编程语言,使计算机编程更容易。新的职业(程序员、分析员和计算机系统专家)和整个软件产业由此诞生。

第三代集成电路计算机 (1964-1971):
以中小规模集成电路,来构成计算机的主要功能部件。主存储器采用半导体存储器。运算速度可达每秒几十万次至几百万次基本运算。在软件方面,操作系统日趋完善。

现在

第四代大规模集成电路计算机 (1971-至今):
从1970年以后采用大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)为主要电子器件制成的计算机,重要分支是以大规模、超大规模集成电路为基础发展起来的微处理器和微型计算机。

未来

超导、纳米、激光、量子、DNA计算机等

计算机发展历史
未来计算机

计算机科学与技术

什么是计算机科学与技术?

首先这是一门由国外引进的学科,他的英文原文是什么?

然后分开来看,什么是科学?什么是技术?什么是计算机?

计算机科学与技术的英文

Computer Science and Technology

什么是科学Science

1888年,达尔文曾给科学下过一个定义:“科学就是整理事实,发现规律,作出结论”。有人据此提出科学的内涵即事实与规律,我认为不妥。我认为达尔文的总结就是关于科学内涵最精简的总结了,科学不是一个名词,不是一个事实或结果,而是一个过程。我认为科学的关键点在于发现问题和提出问题,也就是整理与发现。

什么是技术Technology

我认为由科学作出的公认的结论,就是技术。利用科学发现的规律,实现某种产品,产生经济效益的方法就是技术。世界知识产权组织的定义是:”技术是制造一种产品的系统知识,所采用的一种工艺或提供的一项服务“。实际上世界知识产权组织把世界上所有能带来经济效益的科学知识都定义为技术。

科学与技术的关系

由此可见,技术是由科学而来的,科学侧重整理和发现,技术侧重掌握和利用。我们日常生活但凡一提学习什么什么,必然是在学习一项技术。而科学其实是一种素质,一种观察生活,提出疑问的习惯。

什么是计算机Computer

计算机科学与技术,就是研究什么是计算机,计算机可以用来做什么,怎么做,计算机应该怎么制造等。广义来讲,跟计算机有关的其他问题和技术也都算在这个专业里,比如计算机网络、应用编程、软件工程等。

那么,当我们开始学习这个专业的时候,第一个问题就是要问:什么是计算机?

计算机俗称电脑,生活中提到计算机,我们会想到台式机和笔记本。就台式机而言,表面上看有一个主机、显示器、键盘、鼠标,这是最基本的配置,如果听音乐和语音的话,还需要一个音响和麦克风,如果视频的话,还需要一个摄像头。

于是有的人说电脑就是计算机、笔记本就是计算机。

有了这些配件还不够,要真的用起来,还需要把它们之间连接起来,最终接上电源。键盘、鼠标、摄像头、耳麦、显示器都是线缆接上主机,主机通过一根电源线插入电源插座,显示器也有一个电源线插入电源插座。这样连接后,打开显示器,启动主机,就可以在显示器看到图形界面,而后
就可以进行各种应用了,比如聊天、打游戏、听音乐、看电影、写文档等。这就是大多数普通用户理解的计算机了。

于是有的人说显示器、主机、鼠标、键盘的组合是计算机。

很显然显示器的连接接口与鼠标、键盘的接口与耳麦的接口各不相同,有点好奇心的人,会思考我们的连接线都连到了主机内部的什么部件了?打开主机机箱,会发现键盘、鼠标和耳麦连接到了主板,显示器连接到了显卡,而显卡也是插在主板上的。主机里除了有主板和显卡外,还有CPU、内存条、硬盘、电源和一堆连接线。

于是有的人说主板、CPU、内存、显卡、硬盘、电源是计算机。这个观点已经很接近本质了。

但是CPU、主板、内存、硬盘等的内部又是怎样的构造呢?它们又是怎么组合在一起,协同工作的呢,比如说当我们通过键盘输入一个单词,显示器同步显示出这个单词,看似很简单的一步操作,其背后的工作流程是什么?这就涉及到更底层的原理。而这些原理应该计算机科学与技术专业的学生掌握的最基本的内容。如果不深究这些原理,只浮于表面,做一些上层应用的话,不能称之为一名合格的计算机科学与技术专业的学生。