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初赛知识系列一计算机的名字与历史

来源:腹部绞痛原因 时间:2022-4-11
「这样的引号里面是考点哦」,考点的意思就是你知道的再多,也要按照考点答题计算机的名字

我们现在用的计算机,不嫌麻烦的话应该叫做电子超大规模集成电路存储程序数字式二进制通用计算机,每一个定语都代表着和其它类型的重大区别。不过,在几十年的发展中,其它类型消逝了,所以我们现在只需要称呼其为「计算机」,以示与洗衣机、电视机之间的区别。(我知道,电视机的地位也危险)

电子

一般认为,第一台机械计算器由帕斯卡(对,就是他)发明于年,给他亲爹用,他爹是收税的。

历史上人类研发了很多机械的计算装置,不谈算盘之类的,安利一个年的产品

一代CurtaCalculator

这玩意儿在当年的售价相当于现在的:

AppleMacBookPro

年Casio成立,发布移动计算器,注意桌子(柜子?)才是它的主体,重千克。价格相当于Curta10个。

有轮子,可移动

年Curta停止销售,从此,买计算机不用强调「电子计算机」了。

同年的Casio已经降到2.5千克

目前,「量子计算机」正在蓬勃发展,不过距离普通人能在电影以外接触这类设备还需要一段时间。

数字式

和数字式对应的是模拟式计算机,它使用机械的、液压的、包括电子的物理现象和物理量变化来模拟要解决的问题。

图片来自网络,应该不涉密吧,毕竟上面有电话号码

计算尺是发展得非常复杂的一系列计算辅助工具;浑天仪也可以看作是模拟计算机。二战期间短暂存在过一些用电效应模拟物理量的模拟计算机(B29轰炸机火控系统、自动防空、鱼雷计算等大量实际应用的实例)。

电子计算机并不容易从外观上区别是模拟还是数字式,圆旋钮更多也只能帮助猜测

随着电子数字式计算机的发明,数值计算速度快速提高,年MONIAC模拟英国经济变化之后基本就都转向使用数字式计算机,在人类构造的数学模型上进行数值推算了。

我们也就不需要强调数字式了。

通用

最早设计和制造的计算机都是针对某种(或几种)计算,完成设计好的具体功能。例如算鱼雷的就整天算鱼雷,算大炮的就只能算大炮,虽然有非常多的相似部分,但就像冰箱和冰柜一样,是不太好替换的。

为什么冰箱长得像柜子,而冰柜长得像箱子?

英国数学家查尔斯·巴贝奇年首先提出并设计了通用计算机(他命名为分析机),他还完成了主体部件的制造。可惜没有完整制造出来,导致并没有机械通用计算机的实例。

在巴贝奇的设计中,他的机器接受输入的数据由程序和数据组成、输入输出载体均为穿孔卡片、输出还支持打字机绘图仪与一个铃铛、内部计算使用十进制、个40位十进制数的存储空间相当于内存、核心组件的分块和协作与现代CPU结构类似、算术计算单元支持更改微程序改变功能、分析机有自己的指令集和程序语言、支持循环和条件分支。

你可以记着这些关键词,等会儿看看多年后第一台计算机的冯·诺伊曼结构有什么特点。

制造通用机器肯定比单一功能的机器要更复杂,但经过几十年的发展,我们现在的发展模式都是在通用的机器上运行各种专用的程序。我们现在提到的计算机一般情况都是通用计算机了。

偶尔,出于成本或性能考虑我们也会制造单用途的设备,例如虚拟货币挖矿芯片。当我们制造一个专用设备时,我们通常会给它起个单独的名字。

对于机器的通用性,「英国数学家艾伦·图灵」(我上学时曾翻译为阿兰·图灵)在年提出了「图灵机」,这是一个数学模型,并不计划真正制造出来。图灵证明了这样一种机器可以模拟人类能做到的任何计算过程;又证明了可以存在一台机器(也是图灵机),它能够接受程序来模拟任意的图灵机。图灵机证明了我们可以制造出通用计算机,并指出了努力方向。

为了纪念他,于年设立了「图灵奖」,专门奖励对计算机事业作出重要贡献的个人,图灵奖是计算机界最负盛名的奖项。

另外,图灵还提出了著名的图灵测试,用来评判智能程序的智力水平是否接近人类。

存储程序

「世界上第一台通用计算机是ENIAC」,注意这句话里面的通用,ENIAC年筹建,年建成。如果不要求通用的话,阿塔纳索夫-贝瑞计算机(Atanasoff–BerryComputer,通常简称ABC计算机,用建造者的名字命名)是世界上第一台电子计算机,年建成并通过测试。年,美国联邦法院得出结论:ENIAC的发明者从阿塔纳索夫那里继承了电子数字计算机的主要构件思想。因此,ABC被认定为世界上第一台计算机,并且注销了ENIAC的专利。

ABC计算机的复制品,位于爱荷华州立大学

ABC的功能是解线性方程,一次方程组,它最大能解决29元一次方程组。比班级群里一元和二元的贵多了。所以,它不是通用计算机。

然而,很多题目出题时误以为「世界上第一台电子计算机是ENIAC」,考虑到初赛关于这个问题只可能遇到选择题,相信你能做出正确选择。

回到ENIAC,它的全称是电子数值积分计算机(英语:ElectronicNumericalIntegratorAndComputer),因为它只能做数值积分。它使用打孔卡片输入输出、内部使用十进制计算。

就像乐高积木是通用的一样,ENIAC也可以通过几个星期的时间重新调整各种开关和重新连接各种电缆,让它能够去计算另一个积分。所以美国人认为它是通用计算机。

几人正在“编程”

从年起,ENIAC进行了若干次升级,其中就包括原始的只读程序存储机制,这才能够存储和执行程序,这些工作是「冯·诺伊曼」主持的。他是一位出生在奥匈帝国布达佩斯的美国犹太人。

「冯·诺伊曼结构」这个词出自约翰·冯·诺伊曼的论文,他在年使用ENIAC的过程中意识到存储程序的重要性,从而提出了存储程序逻辑架构。所以存储程序和冯·诺伊曼结构是可以互换的同义词。冯·诺伊曼结构的主要特点是借由一组指令集将运算单元的动作转化为一串程序指令,并将程序和数据都存储在内存中,让机器更富有弹性。

德国Z3计算机年发布,使用二进制和打孔纸带编程,由德意志帝国科学家康拉德·楚泽发明。年,这台计算机在柏林毁于轰炸袭击(是的,没有图)。

同时,一份康拉德·楚泽提出的专利应用文件在年就已点出这类概念。而且存储程序型计算机的概念早在冯·诺伊曼知晓ENIAC的存在前就已在宾州大学的摩尔电机学院流传了。尽管如此,美国人坚持认为“此构想的真实创立者永远是个谜”,所以叫「冯·诺伊曼结构」习惯就好。现代计算机普遍使用这个结构。

综上,「冯·诺伊曼被称为计算机之父」。

冯·诺伊曼的一大公认特点是心算特别快,有逸事说一次有人问诺伊曼一个类似这样的问题:两人相距,相向而行,速度分别是5和7;两人中间有一条狗,在两人间不停来回跑,速度是11。问两人相遇时狗跑了多远,结果他瞬间给出了答案。提问的人很失望,说:“你以前一定听说过这个诀窍吧?大部分数学家都是用无穷级数去算。”诺伊曼说:“有什么诀窍?我就是用无穷级数算的。”

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