计算机技术的科学发展史

计算机的发展和对人类的影响1）计算机的发展计算工具的演化经历了由简单到复杂、从低级到高级的不同阶段，例ENIAC计算机1如从“结绳记事”中的绳结到算筹、算盘计算尺、机械计算机等。它们在不 同的历史时期发挥了各自的历史作用，同时也启发了电子计算机的研制和设计 思路。1889年，美国科学家赫尔曼何乐礼研制出以电力为基础的电动制表机， 用以储存计算资料。1930年，美国科学家范内瓦布什造出世界上首台模拟电子计算机。1946年2月14日，由美国军方定制的世界上第一台电子计算机“电子数字 积分计算机”（ENIAC Electronic Numerical And Calculator）在美国宾夕法尼 亚大学问世了。ENIAC2（中文名：埃尼阿克）是美国奥伯丁武器试验场为了 满足计算弹道需要而研制成的，这台计算器使用了 17840支电子管，大小为 80英尺x8英尺，重达28t （吨），功耗为170kW，其运算速度为每秒5000次 的加法运算，造价约为487000美元。ENIAC的问世具有划时代的意义，表明 电子计算机时代的到来。在以后60多年里，计算机技术以惊人的速度发展，没 有任何一门技术的性能价格比能在30年内增长6个数量级。第1代：电子管数字机（19461958年）硬件方面，逻辑元件采用的是真空电子管，主存储器采用汞延迟线电子管数字计算机、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯；外存储器采用的是磁带。软 件方面采用的是机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。特点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般为每秒数千次至数万 次）、价格昂贵，但为以后的计算机发展奠定了基础。第2代：晶体管数字机（19581964年）硬件方的操作系统、高级语言及其编译程序。应用领域以科学计算和事务 处理为主，并开始进入工业控制领域。特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提 高、运算速度提高（一般为每秒数10万次，可高达300万次）、性能比第1 代计算机有很大的提咼。第3代：集成电路数字机（19641970年）硬件方面，逻辑元件采用中、小规模集成电路（MSI、SSI），主存储器仍 采用磁芯。软件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化程序设计方法。 特点是速度更快（一般为每秒数百万次至数千万次），而且可靠性有了显著提 高，价格进一步下降，产品走向了通用化、系列化和标准化等。应用领域开始 进入文字处理和图形图像处理领域。第4代：大规模集成电路机（1970年至今）硬件方面，逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路（LSI和VLSI）。软 件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等。特点是1971 年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生，开创了微型计算机的新时代。应用 领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向家庭。由于集成技术的发展，半导体芯片的集成度更高，每块芯片可容纳数万乃 至数百万个晶体管，并且可以把运算器和控制器都集中在一个芯片上、从而出 现了微处理器，并且可以用微处理器和大规模、超大规模集成电路组装成微型 计算机，就是我们常说的微电脑或PC机。微型计算机体积小，价格便宜，使 用方便，但它的功能和运算速度已经达到甚至超过了过去的大型计算机。另一 方面，利用大规模、超大规模集成电路制造的各种逻辑芯片，已经制成了体积 并不很大，但运算速度可达一亿甚至几十亿次的巨型计算机。我国继1983年 研制成功每秒运算一亿次的银河I这型巨型机以后，又于1993年研制成功每 秒运算十亿次的银河II型通用并行巨型计算机。这一时期还产生了新一代的程 序设计语言以及数据库管理系统和网络软件等。随着物理元、器件的变化，不仅计算机主机经历了更新换代，它的外部设 备也在不断地变革。比如外存储器，由最初的阴极射线显示管发展到磁芯、磁 鼓，以后又发展为通用的磁盘，现又出现了体积更小、容量更大、速度更快的 只读光盘（CDROM）。2) 计算机技术对人类生活的影响伴随着计算机的普及与发展，” Internet” 一词已经让我们不再感到陌生， 随着E时代的来，新的理念和结构也在不断的形成和完善，网络给人类的工作 学习和生活带来了极大的方便，计算机网络技术的发展对人类技术史的发展产 生了不可磨灭的深远影响。但是，当我们看到网络带给我们利益的同时，也有 着一些不容忽视的弊端的存在值得我们去探讨和深思。随着信息技术的广泛应用，它已经引起了社会各个方面，各个领域的深刻 变革，加快了社会生产力的发展和人们的生活质量的提高。信息技术在人们日常生活中的影响已是不可小觑的了。最简单地，人们将 广泛地利用信息网络，自觉或不自觉地使日常生活便捷化。信息技术的广泛应 用促进了人们的工作效率和生活质量的提高，人们的工作方式和学习方式也正 发生转变。足不出户可知天下事，人不离家照样能办事。一部分人可以由原来 的按时定点上班变为可以在家上班，网上看病、网上授课、网上学习、网上会 议、网上购物、网上洽谈生意、网上娱乐等成为人们一种新型的生活方式。网 络技术、多媒体技术在教学上的应用，使得人们的学习内容更丰富、学习方式 更灵活。另一方面，信息技术促进了新技术的变革，极大地推动了科学技术的 进步。计算机技术的应用，帮助人们攻克了一个又一个科学难题，使得原本用 人工需要花几十年甚至上百年才能解决的复杂的计算，用计算机可能几分钟就 能完成。应用计算机仿真技术可以模拟现实中可能出现的各种情况，便于验证 各种科学的假设。计算机网络技术的发展虽然对人类社会的发展起到了不可磨灭的推动作用 但是作用与反作用往往是并存的，在技术发展的背后引发出的种种问题也是显 而易见的。首先，正是因为网络空间的这种虚拟性，让人们过于的在这个空间里放纵自 己，沉迷于这样的虚拟世界，人们往往在现实中解决不了的问题喜欢跑到幻想 中去解决，比如电脑游戏，它给人一种逃避现实性的途径，在游戏中扮演一个 自己从未体验过的角色或者是在现实中根本不可能实现的梦想，从而使人们过 于沉迷于游戏，沉迷于网络。再者，网络的开放性使得个人的隐私安全得不到 根本的保障。另一方面，网络使现实的真实的社会道德关系日趋松散，使人际 关系淡漠，情感疏远。Internet改变了个体交往的方式，使人与人之间的交流 变成了人与机器之间的交谈，感情的直接交流越来越小，人与人之间的依赖关 系逐渐被人对网络的依赖关系所取代。这种状况在网络发达的社会中已有充分 的表现，即使是在我国目前网络欠发达的情况下也有一定程度的反映。数字化 电子化在一定意义上会无情地伤害人类。技术的进步给了人们以更大的信息支配能力，也要求人们更严格地控制自 己的行为。唯有如此，我们才能最大限度地利用网络的便利并去除其弊端。