计算机发展历程
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2023年3月17日发(作者：芜湖市第十二中学)HarbinInstituteofTechnology
论文
计算机发展简史
课程名称：
院系：航天学院
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哈尔滨工业大学
计算机发展简史
摘要：20世纪人类最杰出、最伟大的科技发明之一，就是计算机。计算机的诞生，为人类科技史揭开了崭
新的一页，对人类社会的发展产生了巨大的影响，标志着人类进入了史无前例的信息时代。计算机的发展
可以说是一部短暂、飞速而却扣人心弦的历史。本文围绕计算机的发展，分别从计算机的早期形态、近现
代计算机的产生及演变、计算机的应用前景三个方面进行了探究和论述。
关键词：计算机发展应用前景
0引言
从公元前五世纪最早的运算工具——“算盘”在中国的出现，到1946年第一台现代计
算机在美国费城的诞生；从最初仅仅能够进行简单的四则运算的“计算尺”，到如今可以轻
松完成庞大数据的采集、分析、整合的高端设备；从最早只能在实验室见到的上百平方米的
庞然大物，到现在随处可见的方便小巧的电子产品……随着信息技术的发展，计算机已经逐
渐融入了我们的工作、学习和生活中，已经形成了一种新的文化，构造了一种新的文明。计
算机的起源与演变，反映了人们对于更准确、更高效的数字处理技术的不断探索和追求，同
时，计算机的成长与进步，亦是体现了近现代以来电子领域的飞速发展。
1计算机的早期形态
计算机，又称电子计算机或电脑，是一种利用电子学原理，根据一系列指令对数据进行
处理的机器。从其名称便可看出，人们最早发明这种机器的初衷，是希望其可以作为计算工
具，方便生活中各种场合的运算。
其实早在公元五世纪的中国，“算盘”便已作为一种早期形态的“计算机”出现在人们
的生活中。著名作家谢尔顿在他的小说《假如明天来临》里就曾讲过这样一个故事：骗子杰
夫像经销商兜售一种袖珍计算机，称其“价格低廉，绝无故障，节约能源，十年中无需任何
保养”[1]。而当商人打开包装盒，却发现这台“计算机”原来是一把来自中国的算盘。可见，
作为早期方便实用的计算工具，“算盘”在人类计算工具史上具有重要的地位。
而随着科技的发展，计算工作日益繁重，早期的计算工具已远远不能满足人们的需要，
它们虽在不同的历史阶段发挥了巨大得、不可代替的作用，但最终也将完成历史使命、趋于
消亡。
随着1642年人类有史以来第一台机械计算机的由法国著名数学家帕斯卡（,
1623-1662）发明产生，“计算机器”的概念首次被确定下来。而后，德国数学家莱布尼兹
（tz,1646-1716）对“帕斯卡加法器”功能进行了提升，完善了四则运算并提出了
“二进制”的概念。尽管帕斯卡与莱布尼兹的发明还不是现代意义上的计算机，但它们毕竟
昭示了人类计算机史里的第一抹曙光。
在这之后，更多的科学家、工程师们开始关注并为计算机的进一步完善提出了新的想法、
做出了不同程度的贡献。
法国纺织机械师布乔（n）的“穿孔纸带”和法国机械师杰卡德（rd）
的“自动提花编织机”搭建出最初的程序控制思想。
英国数学家查尔斯·巴贝奇（CharlesBabbage,1791－1871）和奥古斯塔·阿达（Augusta
Ada，1815－1852）的“差分分析机”虽最终未能完成，但却为电脑科学留下了包括30种
不同设计方案、近2000张组装图和50000张零件图等珍贵的精神遗产。
美国统计专家赫曼·霍列瑞斯（HermanHollerith，1860-1929）的“自动制表机”第一
次将数据转变成二进制信息，开创了数据处理之先河。
美国物理学家霍华德·艾肯（,1900-1973）所发明的“自动序列受控计算机”
马克1号出现之初即被用来实现系列运算、求解微分方程，甚至计算原子核的裂变过程。作
为早期计算机的最后代表，马克一号代表着自帕斯卡以来，人类所制造的机械计算机或电动
计算机之顶尖水平。
不难看出，“计算机”的概念伴随着人类文明的产生和发展一直存在于人们的生活中—
—对于数字的认知奠定了“运算”对于人类生活的重要性，而对于“运算”的高效性和准确
性的追求促使了人们对于“通过某种‘机器’减轻繁琐‘运算’的负担”的希望。正是这种
强烈的需求促使了早期形态的计算机的一步步演变。但早期科技力量的薄弱导致了计算机演
变道路上的局限性。仅仅通过齿轮、摇杆完成计算的机械计算机虽然成功开创了计算机发展
史的先河，但依旧不能满足人们对于大量数据、复杂运算的要求。“计算机”的发展仍然还
有很长一段路需要走。
2近代计算机的产生与演变
毫无疑问，二十世纪初电子管的横空出世，无疑导致了计算机的发展历程中一次重要的
的转折，它使得计算机由最初的机械领域转向了电子领域。
1946年2月14日，世界第一台世界上第一台电子数字计算机艾尼阿克（ENIAC）在美
国费城诞生。这个史无前例的“巨型计算机”安装了17468只电子管，7200个二极管，70000
多电阻器，10000多只电容器和6000只继电器，电路的焊接点多达50万，重达30吨，占
地面积170平方米，约为整整十间房大小。然而，它的能力足以使同一时代任何机械或电动
计算机相形见绌。它能在1秒钟内完成5000次加法，也可以在3/1000秒内完成两个十位数
乘法。其一天能完成的计算工作量，大约相当于一个人用手摇计算机操作40年[2]。
艾尼阿克的产生，标志了电子计算机的创世，预示了人类社会至此迈入电脑信息化时代。
现代计算机的发展，可大致分为一下四个阶段：
1.第一代：电子管计算机(1946-1957)
以ENIAC为代表的第一代计算机是从1946年至1958年。其特点是使用真空电子管和
磁鼓储存数据。然而，大量电子管的应用使它们体积大、耗电多、运算速度较低、故障率较
高而且价格极贵，起初ENIAC的研制只花费了40万美元，而之后的维修费用竟超过200万。
同时其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，
使用并不方便，为了解决一个问题，所编制的程序的复杂程度难以表述。因此，这一代计算
机主要用于科学计算，只在重要部门或科学研究部门使用。
2.第二代：晶体管计算机（1958-1965）
1948年，晶体管发明代替了体积庞大电子管，使得电子设备的体积不断减小，电子线
路的结构大大改观。由于晶体管不仅能实现电子管的功能，又具有尺寸小、重量轻、寿命长、
效率高、发热少、功耗低等优点，因而开始被用来作计算机的元件。1954年，美国贝尔实
验室研制成功第一台使用晶体管线路的计算机，取名“催迪克”（TRADIC）。晶体管计算
机运算速度比第一代计算机的速度提高了近百倍，体积为原来的几十分之一，同时体积小、
速度快、功耗低、性能更稳定，并且寿命延长、价格降低，为计算机的广泛应用创造了条件。
在软件方面，人们开始使用更高级的COBOL和FORTRAN等语言，使计算机编程更容
易。而计算机中存储的程序使得计算机有很好的适应性，可以更有效地用于商业用途。这
一代计算机不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务处理及工业控制。
3.第三代：集成电路计算机（1965-1970）
60年代初期，美国的基尔比（JackKilby，1923-2005）和诺伊斯（Noyce，RobertN.，
1927-）发明了集成电路，引发了电路设计革命。一个比手指甲还小的晶片，却能包含几千
个晶体管元件。集成电路室计算机变得更小，功耗更低，速度更快。1962年1月，IBM公
司采用双极型集成电路，生产了IBM360系列计算机。这一时期的发展还包括使用了操作系
统，使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。计算机的功能越来
越强，应用范围越来越广，不仅用于科学计算，还用于文字处理、企业管理、自动控制等领
域，出现了计算机技术与通信技术相结合的信息管理系统，可用于生产管理、交通管理、情
报检索等领域。
4.第四代：大规模集成电路计算机
70年代中期，计算机制造商开始将计算机带给普通消费者，这时的小型机带有友好界
面的软件包，供非专业人员使用的程序和最受欢迎的字处理和电子表格程序。到了80年代，
出现了可在芯片上容纳了几十万个元件的超大规模集成电路，将数字扩充到百万级，这使得
计算机的体积和价格不断下降。同时，第四代计算机的另一个重要分支则是以大规模、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。
伴随着电力电子技术的不断进步，计算机的形态逐渐简单，功能逐渐复杂。近代计算机
的发展，起因于为满足战争的需要，可以说，计算机产生的根本动力既是人们为了创造更多
的物质财富，同时也是为了对于科技更高层面的探究。科技的进步促进了计算机的飞速发展，
而计算机向更高效、更经济方向的演变又对新兴科技的萌生和开发产生了极大的帮助，二者
相辅相成，共同进步。另一方面，计算机也逐渐走向“平民化”趋势，从最初的“独一无二”
到如今的“人手一‘本’”，计算机已经在悄无声息中覆盖了我们当下生活任何一个角落，不
得不说，计算机的出现，简化了繁琐的工作，方便了日常的生活，推动了文明的发展。
3计算机的应用前景
未来的计算机将以超大规模集成电路为基础，向巨型化、微型化、网络化与智能化的方
向发展。
1.巨型化
巨型计算机由于其高速运算、大储存能量和强功能，主要用于天文、气象、地质和核反
应、航天飞机、卫星轨道计算机等尖端科学技术领域和军事国防系统的研究开发。它的发展
集中体现了计算机科学技术的发展水平，推动了计算机系统结构、硬件和软件的理论和技术、
计算数学以及计算机应用等多个科学分支的发展[3]。
2.微型化
微型计算机已进入仪器、仪表、家用电器等小型仪器设备中，同时也作为工业控制过程
的心脏，使仪器设备实现“智能化”。随着微电子技术的进一步发展，笔记本电脑、平板电
脑等必将以更小巧的形态、更完善的性能、更低廉的价格受到人们的青睐。
3.网络化
随着计算机应用的深入、家用计算机的普及，计算机研究者们一方面希望众多用户能共
享信息资源，另一方面也希望各计算机之间能互相传递信息进行通信。计算机网络是现代通
信技术与计算机技术相结合的产物，旨在把分布在不同地点的计算机及各类电子终端设备互
联起来，按照一定的网络协议相互通信，以达到所有用户都可以共享软件、硬件和数据资源
的目的。目前，各国都在致力于三网合一的开发与建设就是“网络化”的一大趋势。
4.智能化
计算机人工智能的研究是建立在现代科学基础之上。智能化就是要求使计算机具有类
似人类的认知、学习、理解、表达、推理等思维能力和行为能力，也是第五代计算机要实现
的目标[4]。智能化的研究领域很多，其中最有代表性的领域是专家系统和机器人。智能化是
计算机发展的一个重要方向，新一代计算机，将可以模拟人的感觉行为和思维过程的机理，
进行“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。
展望未来，计算机的发展必然要经历很多新的突破。可以预见，计算机的发展将趋向超
高速、超小型、网络互联和智能化，使计算机进入人工智能时代。量子、光子、分子、纳米
等新型计算机在不久的将来的产生，必将推动新的一轮计算机技术革命，对社会和科技的发
展产生深远的影响。
4结语
从早期人类文明时期对数字的初步认知，到如今数字化、信息化时代日新月异的蓬勃发
展，人类从未停止过对于“计算机”的探究与改进。计算机由最初“思想的萌芽”到现在趋
于成熟的成长过程，反映了几百年来科学技术的发展历程，同时也代表了无数为之所付出的
辛勤努力及做出的巨大贡献。新型计算机与相关技术的研发和应用，必将推进全球经济社会
和科学技术的高速发展，继续不断实现人类发展史上的重大突破。
参考文献：
[1][美]西德尼·谢尔顿.假如明天来临[T].译林出版社.2007-7
[2]叶平.电脑史话[M].北京大学出版社.2001修订版
[3]中国科学院计算技术研究所.计算机的发展趋势:巨型化(或功能巨型化).
[Online]Available:/kxcb/jsjfzs/200606/t20060621_
[4]中国科学院计算技术研究所.计算机的发展趋势:智能化(或处理智能化).
[Online]Available:/kxcb/jsjfzs/200807/t20080714_