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计算机发展史摘要(计算机发展史文章)

导读 1946年2月15日,在美国宾夕法尼亚大学,世界上第一台电子计算器ENIAC正式投入了运行。在隆重的揭幕仪式上,ENIAC表演了它的〃绝招〃:在1秒...

1946年2月15日,在美国宾夕法尼亚大学,世界上第一台电子计算器ENIAC正式投入了运行。

在隆重的揭幕仪式上,ENIAC表演了它的〃绝招〃:在1秒钟内进行5000次加法运算;在1秒钟内进行500次乘法运算。

这比当时最快的电器计算器的运算速度要抉1000多倍。

全场起立欢呼,欢呼科学技术进入了一个新的历史发展时期。

然而,从技术上讲,ENIAC尚未正式运行也就几乎过时了。

因为在它正式运行之前,一份新型电子计算器的设计报告,又在计算器发展史上树起了一座新的里程碑!这份设计报告的起草人,就是20世纪天才的数学大师之一、美籍匈牙利数学家冯.诺伊曼。

1903年12月28日,冯.伊曼诞生于匈牙利的布达佩斯市。

他从小就显示惊人的数学天赋,相传在6岁时就能心算8位数学除法,8岁时就掌握了微积分,12岁时竟读懂了一部高深的数学著作《函数论》的大意!后来,冯.诺伊曼在〃匈牙利数学之父〃费叶尔的指导下,接受了严格的训练。

18岁时,他与指导老师合作,在国外的杂志上发表了第一篇数学论文。

1926年,冯.诺伊曼几乎同时毕业于两所大学:在苏黎世高等技术学院获得〃化学工程〃文凭;在布达佩斯大学获得数学博士证书。

1930年,冯.诺伊曼到了美国,被聘为普林斯顿大学的访问教授。

3年之后,年仅30岁的冯.诺伊曼与大科学家爱因斯坦一道,成为普林斯顿高级研究院的首批常任成员。

与冯.诺伊曼一起工作过的人,一致公认他才智过人。

他的老师、著名数学家波利亚说:〃冯.诺伊曼是我唯一感到害怕的学生,如果我在讲演中列出一道难题,那幺当我讲演结束时,他总会拿着一张潦草写就的纸片说已把难题解出来了。

〃有一次,一个数学家对一个题的5种情况分别用手摇计算器算了一个通宵,第二天去请教冯.诺伊曼,结果他只用7分钟就算出了全部的答案,接着,冯.诺伊曼思考了半个小时,又发现了一种更好的简捷算法。

不过,冯.诺伊曼的妻子却认为他〃一点几何头脑也没有〃。

有一次,她让冯.诺伊曼去取一杯水,冯.诺伊曼在这幢房子里生活了17年,竟弄不清杯子放在什幺地方,他转了半天,又走回来问妻子玻璃杯放在哪里……。

对生活琐事的心不在焉,从另一个侧面反映了他对科学研究的专注。

冯.诺伊曼研究问题时精神高度集中,因而能敏锐地抓住问题的本质。

1940年以前,冯.诺伊曼对数学的页献集中在纯粹数学方面。

他曾研究〃算子环〃领域达20年之久,一直是这个领域内无可争辩的世界权威;他的另一项辉煌的科学成就,是部分解决了希尔伯特第5问题,为完全解决这著名数学难题作出了重大贡献。

1940年,冯.诺伊曼积极投身于反法西斯战争的洪流,开始了由纯粹数学家到杰出应用数学家的转变过程。

在战争年代,他先后被聘为美国海军兵工局等许多单位的顾问,还直接参与了核武器的研制工作,为设计原子弹的最佳结构提出了许多重要建议。

冯.诺伊曼有一个突出的优点,就是善于把人们认为不能用数学处理的实际问题加以公理化、系统化,将抽象的数学理论巧妙地应用于实际生活领域。

譬如一次几十名商人参加的交易会,商人们都会谋求有利于自己的最优策略,其数学复杂程度远远超过了太阳系行星的运动,冯.诺伊曼敢于知难而进,用一系列的数学创造揭示这类现象的规律,从而奠定了对策论这门数学分支的基础。

冯.诺伊曼对计算器科学的贡献,尤其为人们所赞赏。

有趣的是,将他引向这个领域却纯粹是一个偶然的机会。

1944年夏天,冯.诺伊曼在一个火车站候车时,偶然遇见ENIAC研制小组的负责人之一、数学家格尔斯坦中尉。

当时,冯.诺伊曼正为原子弹实验中遇到的大量计算问题而苦恼,譬如有关原子核裂变反应过程问题,需要进行数十亿次初等算术运算,上百名女计算员用台式计算日夜不停地工作,仍然不能按时完成任务。

在与格尔斯坦中尉闲聊中冯.诺伊曼听到了ENIAC正在研制的消息,立刻理解了这项工作的深远意义。

不久,他就成了研制小组的常客,并对一些关键问题的解决作出了贡献。

那时候,ENIAC的研制工作已经接近尾声,冯.诺伊曼与大一起集中讨论了ENIAC的不足处。

1945年3月,他起草了一份〃离散变量自动电子计算器〃的设计报告,对ENIAC作了两项重大的改进。

一项改进是将10进制改为2进制,从而大大简化了计算器的结构和运算过程;另一项改进是将程序与数据一起存贮在计算器内,使得电子计算器的全部运算成为真正的自动过程。

这份设计报告是计算器结构思想一次最重要的改革,标志着电子计算器时代的真正开始。

连一向专搞理论的普林斯顿高级研究院,也破例批准了冯.诺伊曼的研制工作。

从此,他那崭新的设计思想,深深地烙记在现代电子计算器的基本设计之中。

西方科学家们对冯.诺伊曼的工作给予了极高的评价,尊他为〃电子计算器之父〃。

后来,冯.诺伊曼又进一步研究了自动机理论,他用惊人的毅力克服癌症带来的病痛,探索了计算器和人脑机制的类似现象。

不幸的是,1957年2月8日,《计算器与人脑》的讲搞尚未写完,冯.诺伊曼便被骨癌夺去了生命。

冯.诺伊曼给世界留下了丰富的科学遗产。

他是20世纪最多产的科学家之一,在理论物理学、经济学、气象学等许多科学领域,也都留有他辛勤耕耘的足迹。

例如他早年撰写的《量子力学的数学基础》一书,首次将量子力学纳入严格的数学系统,至今仍是理论物理学的经典著作。

专家们指出:〃如果按年代先后去探讨冯.诺伊曼的个人志向和学术成就,那就等于探讨了过去30年来科学发展史的概要。

〃 到1956年,全世界已经生产了几千台大型电子计算机,其中有的运算速度已经高达每秒几万次。

这些电子计算器都以真空管为主要组件,所以叫真空管计算器。

利用这一代电子计算器,人们将人造卫星送上了天。

这是第一代电子计算器。

第二代电子计算器是晶体管计算器。

1956年,美国贝尔实验室用晶体管代替真空管,制成了世界上第一台全晶体管管计算器Lepreachaun。

它使计算器的体积、重量、耗电都大为减少。

至60年代,世界上已产了3万多台晶体管计算器,运算速度达到了每秒300万次。

第三代电子计算器是中小规模集成电路计算器。

1962年,美国得克萨斯公司与美国空军合作,以集成电路为计算器的基本电子组件,制成了一台实验性的样机。

在这时期,计算器的体积、功耗都进一步减少,可靠性却大为提高,运算速度达到了每秒4000万次。

第四代电子计算器是大规模集成电路计算器。

一般认为这是1970年开始的事。

现在,巨型机的运算速度已达到每秒几亿次,在科学研究和经济管理中起着不可替代的作用;而微型机则使计算器的体积与成本大幅度减少,并渗透到工业生产和日常生活的各个角落。

今天,要制造一台具有ENIAC同样功能的计算器,体积只要有它的百万分之一也就足够了。

第五代电子计算器的研制工作已经开展多年了,无论是〃梦幻式〃的超导计算器,还是光计算器、生物计算器、人工智能放大器,都已取得了一定的进展。

这一代计算机的速度将达到每秒万亿次,能在更大程度上仿真人的智能,并在某些方面超过人的智能。

数学家把聪明给了电子计算器,电子计算器将使数学家变得更加聪明。

而且电子计算器不仅是一种工具,它与其它的工具都不相同:电子计算器是人脑的一个侧面的延伸。

因为电子计算器不仅具有非凡的计算能力,速度之快令人望尘莫及,而且还能够仿真人的某些思维功能,按照一定的规则进行逻辑判和逻辑推理,代替人的部分脑力劳动。

1976年,数学家凭借电子计算器去证明四色定理,〃依靠机器完成了人没有能够完成的事情〃,轰动了整个国际数学界。

电子计算器把人的思维更加有效地引向未知领域。

仅仅从这个角度,也不难认识到电子计算器是一项多么伟大的科学发明了。

参考资料:人民教育出版社。

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