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什么是計算機，簡單地說，用來計算的機器 就叫計算機。人類為了計算的需求，這個最早可追溯至數(shù)千年前中國人發(fā)明的算盤，它的四則運算和利用四則運算的原理而創(chuàng)建的各種便捷算法一直應用到現(xiàn)在，曾經(jīng)還有人用算盤來與計數(shù)器進行過比賽。后來的有1642年,法國數(shù)學家巴斯卡(BlaisePascal)發(fā)明了滾輪式加法器，這臺機器是由許多的齒輪與杠桿所組成的；1822年,英國劍橋大學巴貝奇(CharlesBabbage)發(fā)明差分機,可執(zhí)行簡單四則運算，1833年設(shè)計的分析機,包括輸入及輸出,控制,運算,儲存等五大部分,為現(xiàn)今電腦的基本結(jié)構(gòu),故被尊稱為「電腦之父」；1890年,美國何樂禮(HermanHollerith)發(fā)明了打孔卡片用以記錄資料,成功完成電腦由早期的機械式電腦發(fā)展到現(xiàn)在所使用的個人電腦。•從計算機的類型、運行方式、構(gòu)成器件、操作原理、應用狀況等劃分，計算機有多種分類。從數(shù)據(jù)表示來說，計算機可分為數(shù)字計算機、模擬計算機以及混合計算機三類。數(shù)字計算機按構(gòu)成的器件劃分，曾有機械計算機和機電計算機，現(xiàn)用的為電子計算機，正在研究的有光計算機、量子計算機、生物計算機、神經(jīng)計算機等等。電子計算機就其規(guī)?；蛳到y(tǒng)功能而言，可分為巨型、大型、中型、小型和微型計算機。•模擬計算機用電流、電壓等連續(xù)變化的物理量直接進行運算的計算機。使用模擬計算機的主要目的，不在于獲得數(shù)學問題的精確解，而在于給出一個可供進行實驗研究的電子模型。•20世紀30年代，開始致力于全電子化模擬計算機的研制工作。第二次世界大戰(zhàn)期間，貝爾電話實驗室研制出M-9火炮指揮儀。二次大戰(zhàn)后，一些人以M-9火炮指揮儀中的運算放大器為基礎(chǔ)，于1947年研制出全電子直流模擬計算機。高增益直流運算放大器的出現(xiàn)，對模擬計算機的發(fā)展，起了革命性的推動作用。與此同時，各發(fā)達國家都在研制模擬計算機。1948年，研制出第一臺商品模擬計算機，50年代實現(xiàn)商品化。50年代中、后期，中國進入現(xiàn)代模擬計算機研制領(lǐng)域。60年代中期，先后研制出多種型號模擬計算機。如M-2、M-6等大型混合模擬計算機，就是這一時期的成果。•通常所說的計算機一般指電子計算機。這種電子計算機是一種能夠按照預先設(shè)定好的程序指令對各種數(shù)據(jù)和信息進行自動加工和處理的電子設(shè)備。它由多個零配件組成，如中央處理器、定時、主板、內(nèi)存、電源、顯卡等，能接收、處理和提供數(shù)據(jù)的一種裝置，通常由輸入輸出設(shè)備、存儲器、運算和邏輯部件以及控制器組成，為數(shù)字式計算機。•這種電子計算機是誰發(fā)明的，嚴格說起來很難界定。從中國人發(fā)明的算盤開始，自然有中國人（不是現(xiàn)在中國出現(xiàn)的大把所謂的“計算機之父”），后來就有德國人（康拉德·楚澤）、法國人（巴斯卡）、英國人（巴貝奇）、美國人（約翰.莫奇利與約翰.埃克爾特）和匈牙利人（美國籍匈牙利裔科學家馮·諾依曼），究竟是誰發(fā)明了計算機，恐怕是一個需要考古學家研究的課題。正如一個抄印者所說：“這是書上說的”。應該說這些以上提到的以及還沒有提到的都對計算機的發(fā)展與完善作出了極大的貢獻，但都不是電子計算機真正的發(fā)明人，電子計算機真正的發(fā)明人一定是也只能是一個無名英雄！ 以上所說，計算機一般指電子計算機，因此考察電子計算機的發(fā)明人應該從開關(guān)電路與儲存，即采用二進制處理著手。至于中國人發(fā)明了算盤、模擬計算機和早期的機械式計算機等都不在其列。 1935年，康拉德·楚澤以自己的家為工作場地，獨自一人開始探索計算機的發(fā)明和制作；1938年，康拉德·楚澤完成了一臺純機械計算機Z－1。該計算機最大的貢獻是第一次采用了二進制。在薄鋼板組裝的存儲器中，楚澤用一個在細孔中移動的針，指明數(shù)字“0”或“1”；1939年，楚澤對Z－1進行了改進。在大量使用繼電器的基礎(chǔ)上，他組裝了第二臺、電磁式計算機Z－2；1941年，第三臺電磁式計算機Z－3完成。它使用了2600個繼電器，用穿孔紙帶輸入，實現(xiàn)了二進制程序控制。程序控制思想雖然過去也有人提倡，但康拉德·楚澤是把它付諸實施的第一人。但他是否在更早期時別人（如有人提倡過的程序控制思想）的啟發(fā)與影響下進行的呢，是不是電子計算機發(fā)明人值得認真的考究！•多數(shù)人認為稱得上計算機的是在1942年～1946年間由約翰.莫奇利與約翰.?？藸柼仡I(lǐng)導的一群科學家在美國研制出來的。•第一部真正可以稱得上計算機的機器，則誕生于1946年的美國，莫奇利與?？藸柼匕l(fā)明的，名字叫做ENIAC。這部計算機使用真空管來處理訊號，所以體積龐大（占滿一個房間）、耗電量高（使用時全鎮(zhèn)的人都知道，因為家家戶戶的電燈都變暗了?。?，而且記憶容量又非常低（只有100多個字），但是，卻已經(jīng)是人類科技的一大進展。而我們通常把這種使用真空管的計算機稱為第一代計算機。大約在1940—1942年間，美國國防部在研制導彈的過程中，急需要有一種能迅速計算的工具，以便對導彈的飛行進行控制。在它偏離人所預測的軌道時，把它拉回到軌道上來，便與美國賓夕法尼亞（Pennsylvania）大學合作進行研制。這樣就產(chǎn)生了能在1／10秒或1／100秒的時間內(nèi)計算出導彈運行軌跡同預定軌道的偏差的電子計算機。電子計算機不以十進位制進行計算，而是用二進位制計算的。它的出現(xiàn)是當代世界上最大的發(fā)明之一。•康拉德·楚澤在1941年采用二進制就研制出了第三臺電磁式計算機Z－3，開始于1939年，與美國的‘埃尼阿克’（ENIAC）研制幾乎都處在同一個時期，這也不能確定誰是電子計算的真正發(fā)明人，因此中國的教科書說、絕大多數(shù)學術(shù)著作和科學普及著作所說的電子計算機發(fā)明人都不是真正的發(fā)明人。•從市場的需要和后續(xù)的發(fā)展考慮，世界上的第一臺具有實用價值的電子計算機出現(xiàn)還是在美國。這應該算是電子計算機的第一代：電子管電路計算機。其第二代出現(xiàn)在60年代初，即晶體管電路計算機。在1971年美國Intel公司首先研制成功世界上第一塊微處理器芯片（4位CPU）以來，差不多每隔2∼3年就推出一代新的微處理器產(chǎn)品；如今已推出了第五代微處理器.什么是電子計算機，一般地說，電子計算機是一種能夠按照預先設(shè)定好的程序指令對各種數(shù)據(jù)和信息進行自動加工和處理的電子設(shè)備，它由多個零配件組成，如中央處理器、定時、主板、內(nèi)存、電源、顯卡等，能接收、處理和提供數(shù)據(jù)的一種裝置，通常由輸入輸出設(shè)備、存儲器、運算和邏輯部件以及控制器組成。實際上的電子計算機主要含義在于其核心部件—中央處理器，即CPU芯片，至于一些諸如定時、主板、電源、顯示、輸入和輸出接口均為一般的數(shù)字電路所具有的功能，而與一般的數(shù)字電路唯一不同的是電子計算機在時間和空間上具有無固定模式的存儲器，它屬于CPU芯片。存儲需要內(nèi)存，CPU芯片中有程序存儲器“ROM” 和數(shù)據(jù)存儲器“RAM” 。由于CPU芯片中的程序存儲器“ROM” 和數(shù)據(jù)存儲器“RAM” 容量的限制，因此需要在電子計算機的主板上增加內(nèi)存來補充。實際上，如果CPU芯片中的程序存儲器“ROM” 和數(shù)據(jù)存儲器“RAM” 能夠做得足夠的大，電子計算機的計算速度會得到很大的提高。還有輸入和輸出接口（數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收及顯示）當然也屬于CPU芯片，但這些僅是與一般的數(shù)字電路的要求稍有不同而已，而其中包括的運算和邏輯控制部分，嚴格地說，不能獨立存在，而是CPU芯片執(zhí)行程序指令的過程。因此說電子計算機的核心部件是CPU芯片，誰掌握了電子計算機CPU芯片的研制技術(shù)，誰就取得了電子計算機的話語權(quán)。世間的任何事物認識總是由簡單到復雜，然后又由復雜到簡單，因此簡單地說，CPU芯片的基本原理就是一個開關(guān)電路“0”和“1”，可定義為關(guān)為“0”，開為“1”，或者反過來是開為“0”，關(guān)為“1”。而CPU芯片的最大功能是可以將大量的開關(guān)狀態(tài)（即數(shù)據(jù)）存儲起來并予以發(fā)送和接收，至于這些大量的開關(guān)狀態(tài)可以通過預先設(shè)定好的程序指令進行處理，即邏輯運算與控制，相對來說都顯的比較簡單。 下圖是8位CPU芯片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖。圖中的程序存儲器“ROM”具有嚴格的定時關(guān)系，其指令碼字節(jié)一經(jīng)編定，它們的地址與指令碼字節(jié)是唯一一一對應的。每一條指令碼字節(jié)的工作時間決定“CPU”芯片的工作速度。數(shù)據(jù)存儲器“RAM”用來存放臨時計算數(shù)據(jù)或?qū)Ｓ脭?shù)據(jù)（如專用寄存器）。從數(shù)據(jù)工作方式上看，這些數(shù)據(jù)流與數(shù)字通信“PDH”和“SDH”中的數(shù)據(jù)流運行方式有所不同。數(shù)字通信中的數(shù)據(jù)流是按照其規(guī)定的結(jié)構(gòu)重復工作的，而“CPU”芯片的數(shù)據(jù)流運行則沒有一定的規(guī)則，如程序存儲器“ROM”的數(shù)據(jù)流的時間長度和數(shù)據(jù)量是不固定的，而且不是重復工作的。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器“RAM”除了用作專用數(shù)據(jù)有一定的規(guī)律以外，其余的更是無任何規(guī)律。 CPU芯片中的程序存儲器“ROM” 與數(shù)據(jù)存儲器“RAM” 有時間上的對應關(guān)系，但這種對應關(guān)系在時刻發(fā)生變化，因此沒有固定的時間對應關(guān)系。8位CPU芯片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖如下所示：
注意：程序存儲器“ROM” 與數(shù)據(jù)存儲器“RAM” 有時間上的對應關(guān)系，但這種對應關(guān)系在時刻發(fā)生變化，因此沒有固定的時間對應關(guān)系。有了這種用時間表示的CPU芯片的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖，對CPU芯片的運行就有一個清晰的時間概念。實際上計算機的發(fā)展就是利用這種用時間表示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖不斷研究完善起來的。在從對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖的分析中可知，按照人們的各種需要與美好的設(shè)想，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖中插入所需要的信息，并驗證在時間上的可行性。隨著時間的過去，不斷插入，不斷完善，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不斷增長，即程序存儲器“ROM”的位數(shù)加大，也就有了今天的功能復雜的計算機。從此不難想象誕生于1946年的美國的第一部真正可以稱得上計算機的機器—ENIAC，其記憶容量只有100多個字的程序存儲器“ROM” 與數(shù)據(jù)存儲器“RAM” 是一個什么樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。還有在1971年美國Intel公司首先研制成功世界上第一塊微處理器芯片（4位CPU）就是類似8位CPU芯片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖，其程序指令的機器碼為16條，為了數(shù)字電路設(shè)計上的方便，可以將對應的數(shù)據(jù)存儲器“RAM” 也設(shè)計為4位即可。注意：早期的計算機起源沒有日本和韓國的身影，現(xiàn)在為什么發(fā)展得這么快？還有中國的臺灣。數(shù)千年前就有中國人發(fā)明的算盤，現(xiàn)在怎么啦，還在沉睡中？該快醒醒了！從低端到高端，一網(wǎng)大盡，這才是中華民族的氣概。
