❶ 电脑是根据什么原理发明的
计算机(Computer)全称:电子计算机,俗称电脑,是一种能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件和软件所组成,没有安装任何软件的计算机称为裸机。常见的型号有台式计算机、笔记本计算机,较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等
计算机是由早期的电动计算器发展而来的。1946年,世界上出现了第一台电子数字计算机“ENIAC”,用于计算弹道。是由美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院制造的。1956年,晶体管电子计算机诞生了,这是第二代电子计算机。只要几个大一点的柜子就可将它容下,运算速度也大大地提高了。1959年出现的是第三代集成电路计算机。最初的计算机由约翰·冯·诺依曼发明(那时电脑的计算能力相当于现在的计算器),有三间库房那么大,后逐步发展。 1946年面世的“ENIAC”,它主要是用于计算弹道。是由美国宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院制造的,它的体积庞大,占地面积170多平方米,重量约30吨,消耗近150千瓦的电力。显然,这样的计算机成本很高,使用不便。这个说法被计算机基础教科书上普遍采用,事实上在1973年根据美国最高法院的裁定,最早的电子数字计算机,应该是美国爱荷华州立大学的物理系副教授约翰·阿坦那索夫和其研究生助手克利夫·贝瑞(Clifford E. Berry ,1918-1963)于1939年10月制造的"ABC"(Atanasoff- Berry-Computer)。之所以会有这样的误会,是因为“ENIAC”的研究小组中的一个叫莫克利的人于1941年剽窃了约翰·阿坦那索夫的研究成果,并在1946年时,申请了专利。由于种种原因直到1973年这个错误才被扭转过来。(具体情况参阅网络----“约翰·阿坦那索夫”词条,希望大家记住ABC和约翰·阿坦那索夫,希望以后的教科书能够修改这个错误)。后来为了表彰和纪念约翰·阿坦那索夫在计算机领域内作出的伟大贡献,1990年美国前总统布什授予约翰·阿坦那索夫全美最高科技奖项----“国家科技奖”。
❷ 计算机是如何发明的
计算机是新技术革命的一支主力,也是推动社会向现代化迈进的活跃因素。计算机科学与技术是第二次世界大战以来发展最快、影响最为深远的新兴学科之一。计算机产业已在世界范围内发展成为一种极富生命力的战略产业。
现代计算机是一种按程序自动进行信息处理的通用工具,它的处理对象是信息,处理结果也是信息。利用计算机解决科学计算、工程设计、经营管理、过程控制或人工智能等各种问题的方法,都是按照一定的算法进行的。这种算法是定义精确的一系列规则,它指出怎样以给定的输入信息经过有限的步骤产生所需要的输出信息。
信息处理的一般过程,是计算机使用者针对待解抉的问题,事先编制程序并存入计算机内,然后利用存储程序指挥、控制计算机自动进行各种基本操作,直至获得预期的处理结果。计算机自动工作的基础在于这种存储程序方式,其通用性的基础则在于利用计算机进行信息处理的共性方法。
计算机的历史
现代计算机的诞生和发展 现代计算机问世之前,计算机的发展经历了机械式计算机、机电式计算机和萌芽期的电子计算机四个阶段。
早在17世纪,欧洲一批数学家就已开始设计和制造以数字形式进行基本运算的数字计算机。1642年,法国数学家帕斯卡采用与钟表类似的齿轮传动装置,制成了最早的十进制加法器。1678年,德国数学家莱布尼兹制成的计算机,进一步解决了十进制数的乘、除运算。
英国数学家巴贝奇在1822年制作差分机模型时提出一个设想,每次完成一次算术运算将发展为自动完成某个特定的完整运算过程。1884年,巴贝奇设计了一种程序控制的通用分析机。这台分析机虽然已经描绘出有关程序控制方式计算机的雏型,但限于当时的技术条件而未能实现。
巴贝奇的设想提出以后的一百多年期间,电磁学、电工学、电子学不断取得重大进展,在元件、器件方面接连发明了真空二极管和真空三极管;在系统技术方面,相继发明了无线电报、电视和雷达……。所有这些成就为现代计算机的发展准备了技术和物质条件。
与此同时,数学、物理也相应地蓬勃发展。到了20世纪30年代,物理学的各个领域经历着定量化的阶段,描述各种物理过程的数学方程,其中有的用经典的分析方法已根难解决。于是,数值分析受到了重视,研究出各种数值积分,数值微分,以及微分方程数值解法,把计算过程归结为巨量的基本运算,从而奠定了现代计算机的数值算法基础。
社会上对先进计算工具多方面迫切的需要,是促使现代计算机诞生的根本动力。20世纪以后,各个科学领域和技术部门的计算困难堆积如山,已经阻碍了学科的继续发展。特别是第二次世界大战爆发前后,军事科学技术对高速计算工具的需要尤为迫切。在此期间,德国、美国、英国部在进行计算机的开拓工作,几乎同时开始了机电式计算机和电子计算机的研究。
德国的朱赛最先采用电气元件制造计算机。他在1941年制成的全自动继电器计算机Z-3,已具备浮点记数、二进制运算、数字存储地址的指令形式等现代计算机的特征。在美国,1940~1947年期间也相继制成了继电器计算机MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。不过,继电器的开关速度大约为百分之一秒,使计算机的运算速度受到很大限制。
电子计算机的开拓过程,经历了从制作部件到整机从专用机到通用机、从“外加式程序”到“存储程序”的演变。1938年,美籍保加利亚学者阿塔纳索夫首先制成了电子计算机的运算部件。1943年,英国外交部通信处制成了“巨人”电子计算机。这是一种专用的密码分析机,在第二次世界大战中得到了应用。
1946年2月美国宾夕法尼亚大学莫尔学院制成的大型电子数字积分计算机(ENIAC),最初也专门用于火炮弹道计算,后经多次改进而成为能进行各种科学计算的通用计算机。这台完全采用电子线路执行算术运算、逻辑运算和信息存储的计算机,运算速度比继电器计算机快1000倍。这就是人们常常提到的世界上第一台电子计算机。但是,这种计算机的程序仍然是外加式的,存储容量也太小,尚未完全具备现代计算机的主要特征。
新的重大突破是由数学家冯·诺伊曼领导的设计小组完成的。1945年3月他们发表了一个全新的存储程序式通用电子计算机方案—电子离散变量自动计算机(EDVAC)。随后于1946年6月,冯·诺伊曼等人提出了更为完善的设计报告《电子计算机装置逻辑结构初探》。同年7~8月间,他们又在莫尔学院为美国和英国二十多个机构的专家讲授了专门课程《电子计算机设计的理论和技术》,推动了存储程序式计算机的设计与制造。
1949年,英国剑桥大学数学实验室率先制成电子离散时序自动计算机(EDSAC);美国则于1950年制成了东部标准自动计算机(SFAC)等。至此,电子计算机发展的萌芽时期遂告结束,开始了现代计算机的发展时期。
在创制数字计算机的同时,还研制了另一类重要的计算工具——模拟计算机。物理学家在总结自然规律时,常用数学方程描述某一过程;相反,解数学方程的过程,也有可能采用物理过程模拟方法,对数发明以后,1620年制成的计算尺,己把乘法、除法化为加法、减法进行计算。麦克斯韦巧妙地把积分(面积)的计算转变为长度的测量,于1855年制成了积分仪。
19世纪数学物理的另一项重大成就——傅里叶分析,对模拟机的发展起到了直接的推动作用。19世纪后期和20世纪前期,相继制成了多种计算傅里叶系数的分析机和解微分方程的微分分析机等。但是当试图推广微分分析机解偏微分方程和用模拟机解决一般科学计算问题时,人们逐渐认识到模拟机在通用性和精确度等方面的局限性,并将主要精力转向了数字计算机。
电子数字计算机问世以后,模拟计算机仍然继续有所发展,并且与数字计算机相结合而产生了混合式计算机。模拟机和混合机已发展成为现代计算机的特殊品种,即用在特定领域的高效信息处理工具或仿真工具。
20世纪中期以来,计算机一直处于高速度发展时期,计算机由仅包含硬件发展到包含硬件、软件和固件三类子系统的计算机系统。计算机系统的性能—价格比,平均每10年提高两个数量级。计算机种类也一再分化,发展成微型计算机、小型计算机、通用计算机(包括巨型、大型和中型计算机),以及各种专用机(如各种控制计算机、模拟—数字混合计算机)等。
计算机器件从电子管到晶体管,再从分立元件到集成电路以至微处理器,促使计算机的发展出现了三次飞跃。
在电子管计算机时期(1946~1959),计算机主要用于科学计算。主存储器是决定计算机技术面貌的主要因素。当时,主存储器有水银延迟线存储器、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓和磁心存储器等类型,通常按此对计算机进行分类。
到了晶体管计算机时期(1959~1964),主存储器均采用磁心存储器,磁鼓和磁盘开始用作主要的辅助存储器。不仅科学计算用计算机继续发展,而且中、小型计算机,特别是廉价的小型数据处理用计算机开始大量生产。
1964年,在集成电路计算机发展的同时,计算机也进入了产品系列化的发展时期。半导体存储器逐步取代了磁心存储器的主存储器地位,磁盘成了不可缺少的辅助存储器,并且开始普遍采用虚拟存储技术。随着各种半导体只读存储器和可改写的只读存储器的迅速发展,以及微程序技术的发展和应用,计算机系统中开始出现固件子系统。
20世纪70年代以后,计算机用集成电路的集成度迅速从中小规模发展到大规模、超大规模的水平,微处理器和微型计算机应运而生,各类计算机的性能迅速提高。随着字长4位、8位、16位、32位和64位的微型计算机相继问世和广泛应用,对小型计算机、通用计算机和专用计算机的需求量也相应增长了。
微型计算机在社会上大量应用后,一座办公楼、一所学校、一个仓库常常拥有数十台以至数百台计算机。实现它们互连的局部网随即兴起,进一步推动了计算机应用系统从集中式系统向分布式系统的发展。
在电子管计算机时期,一些计算机配置了汇编语言和子程序库,科学计算用的高级语言FORTRAN初露头角。在晶体管计算机阶段,事务处理的COBOL语言、科学计算机用的ALGOL语言,和符号处理用的LISP等高级语言开始进入实用阶段。操作系统初步成型,使计算机的使用方式由手工操作改变为自动作业管理。
进入集成电路计算机发展时期以后,在计算机中形成了相当规模的软件子系统,高级语言种类进一步增加,操作系统日趋完善,具备批量处理、分时处理、实时处理等多种功能。数据库管理系统、通信处理程序、网络软件等也不断增添到软件子系统中。软件子系统的功能不断增强,明显地改变了计算机的使用属性,使用效率显着提高。
在现代计算机中,外围设备的价值一般已超过计算机硬件子系统的一半以上,其技术水平在很大程度上决定着计算机的技术面貌。外围设备技术的综合性很强,既依赖于电子学、机械学、光学、磁学等多门学科知识的综合,又取决于精密机械工艺、电气和电子加工工艺以及计量的技术和工艺水平等。
外围设备包括辅助存储器和输入输出设备两大类。辅助存储器包括磁盘、磁鼓、磁带、激光存储器、海量存储器和缩微存储器等;输入输出设备又分为输入、输出、转换、、模式信息处理设备和终端设备。在这些品种繁多的设备中,对计算机技术面貌影响最大的是磁盘、终端设备、模式信息处理设备和转换设备等。
新一代计算机是把信息采集存储处理、通信和人工智能结合在一起的智能计算机系统。它不仅能进行一般信息处理,而且能面向知识处理,具有形式化推理、联想、学习和解释的能力,将能帮助人类开拓未知的领域和获得新的知识。
计算技术在中国的发展 在人类文明发展的历史上中国曾经在早期计算工具的发明创造方面写过光辉的一页。远在商代,中国就创造了十进制记数方法,领先于世界千余年。到了周代,发明了当时最先进的计算工具——算筹。这是一种用竹、木或骨制成的颜色不同的小棍。计算每一个数学问题时,通常编出一套歌诀形式的算法,一边计算,一边不断地重新布棍。中国古代数学家祖冲之,就是用算筹计算出圆周率在3.1415926和3.1415927之间。这一结果比西方早一千年。
珠算盘是中国的又一独创,也是计算工具发展史上的第一项重大发明。这种轻巧灵活、携带方便、与人民生活关系密切的计算工具,最初大约出现于汉朝,到元朝时渐趋成熟。珠算盘不仅对中国经济的发展起过有益的作用,而且传到日本、朝鲜、东南亚等地区,经受了历史的考验,至今仍在使用。
中国发明创造指南车、水运浑象仪、记里鼓车、提花机等,不仅对自动控制机械的发展有卓越的贡献,而且对计算工具的演进产生了直接或间接的影响。例如,张衡制作的水运浑象仪,可以自动地与地球运转同步,后经唐、宋两代的改进,遂成为世界上最早的天文钟。
记里鼓车则是世界上最早的自动计数装置。提花机原理刘计算机程序控制的发展有过间接的影响。中国古代用阳、阴两爻构成八卦,也对计算技术的发展有过直接的影响。莱布尼兹写过研究八卦的论文,系统地提出了二进制算术运算法则。他认为,世界上最早的二进制表示法就是中国的八卦。
经过漫长的沉寂,新中国成立后,中国计算技术迈入了新的发展时期,先后建立了研究机构,在高等院校建立了计算技术与装置专业和计算数学专业,并且着手创建中国计算机制造业。
1958年和1959年,中国先后制成第一台小型和大型电子管计算机。60年代中期,中国研制成功一批晶体管计算机,并配制了ALGOL等语言的编译程序和其他系统软件。60年代后期,中国开始研究集成电路计算机。70年代,中国已批量生产小型集成电路计算机。80年代以后,中国开始重点研制微型计算机系统并推广应用;在大型计算机、特别是巨型计算机技术方面也取得了重要进展;建立了计算机服务业,逐步健全了计算机产业结构。
在计算机科学与技术的研究方面,中国在有限元计算方法、数学定理的机器证明、汉字信息处理、计算机系统结构和软件等方面都有所建树。在计算机应用方面,中国在科学计算与工程设计领域取得了显着成就。在有关经营管理和过程控制等方面,计算机应用研究和实践也日益活跃。
计算机科学与技术
计算机科学与技术是一门实用性很强、发展极其迅速的面向广大社会的技术学科,它建立在数学、电子学 (特别是微电子学)、磁学、光学、精密机械等多门学科的基础之上。但是,它并不是简单地应用某些学科的知识,而是经过高度综合形成一整套有关信息表示、变换、存储、处理、控制和利用的理论、方法和技术。
计算机科学是研究计算机及其周围各种现象与规模的科学,主要包括理论计算机科学、计算机系统结构、软件和人工智能等。计算机技术则泛指计算机领域中所应用的技术方法和技术手段,包括计算机的系统技术、软件技术、部件技术、器件技术和组装技术等。计算机科学与技术包括五个分支学科,即理论计算机科学、计算机系统结构、计算机组织与实现、计算机软件和计算机应用。
理论计算机学 是研究计算机基本理论的学科。在几千年的数学发展中,人们研究了各式各样的计算,创立了许多算法。但是,以计算或算法本身的性质为研究对象的数学理论,却是在20世纪30年代才发展起来的。
当时,由几位数理逻辑学者建立的算法理论,即可计算性理论或称递归函数论,对20世纪40年代现代计算机设计思想的形成产生过影响。此后,关于现实计算机及其程序的数学模型性质的研究,以及计算复杂性的研究等不断有所发展。
理论计算机科学包括自动机论、形式语言理论、程序理论、算法分析,以及计算复杂性理论等。自动机是现实自动计算机的数学模型,或者说是现实计算机程序的模型,自动机理论的任务就在于研究这种抽象机器的模型;程序设计语言是一种形式语言,形式语言理论根据语言表达能力的强弱分为O~3型语言,与图灵机等四类自动机逐一对应;程序理论是研究程序逻辑、程序复杂性、程序正确性证明、程序验证、程序综合、形式语言学,以及程序设计方法的理论基础;算法分析研究各种特定算法的性质。计算复杂性理论研究算法复杂性的一般性质。
计算机系统结构 程序设计者所见的计算机属性,着重于计算机的概念结构和功能特性,硬件、软件和固件子系统的功能分配及其界面的确定。使用高级语言的程序设计者所见到的计算机属性,主要是软件子系统和固件子系统的属性,包括程序语言以及操作系统、数据库管理系统、网络软件等的用户界面。使用机器语言的程序设计者所见到的计算机属性,则是硬件子系统的概念结构(硬件子系统结构)及其功能特性,包括指令系统(机器语言),以及寄存器定义、中断机构、输入输出方式、机器工作状态等。
硬件子系统的典型结构是冯·诺伊曼结构,它由运算器控制器、存储器和输入、输出设备组成,采用“指令驱动”方式。当初,它是为解非线性、微分方程而设计的,并未预见到高级语言、操作系统等的出现,以及适应其他应用环境的特殊要求。在相当长的一段时间内,软件子系统都是以这种冯·诺伊曼结构为基础而发展的。但是,其间不相适应的情况逐渐暴露出来,从而推动了计算机系统结构的变革。
计算机组织与实现 是研究组成计算机的功能、部件间的相互连接和相互作用,以及有关计算机实现的技术,均属于计算机组织与实现的任务。
在计算机系统结构确定分配给硬子系统的功能及其概念结构之后,计算机组织的任务就是研究各组成部分的内部构造和相互联系,以实现机器指令级的各种功能和特性。这种相互联系包括各功能部件的布置、相互连接和相互作用。
随着计算机功能的扩展和性能的提高,计算机包含的功能部件也日益增多,其间的互连结构日趋复杂。现代已有三类互连方式,分别以中央处理器、存储器或通信子系统为中心,与其他部件互连。以通信子系统为中心的组织方式,使计算机技术与通信技术紧密结合,形成了计算机网络、分布计算机系统等重要的计算机研究与应用领域。
与计算实现有关的技术范围相当广泛,包括计算机的元件、器件技术,数字电路技术,组装技术以及有关的制造技术和工艺等。
软件 软件的研究领域主要包括程序设计、基础软件、软件工程三个方面。程序设计指设计和编制程序的过程,是软件研究和发展的基础环节。程序设计研究的内容,包括有关的基本概念、规范、工具、方法以及方法学等。这个领域发展的特点是:从顺序程序设计过渡到并发程序设计和分币程序设计;从非结构程序设计方法过渡到结构程序设计方法;从低级语言工具过渡到高级语言工具;从具体方法过渡到方法学。
基础软件指计算机系统中起基础作用的软件。计算机的软件子系统可以分为两层:靠近硬件子系统的一层称为系统软件,使用频繁,但与具体应用领域无关;另一层则与具体应用领域直接有关,称为应用软件;此外还有支援其他软件的研究与维护的软件,专门称为支援软件。
软件工程是采用工程方法研究和维护软件的过程,以及有关的技术。软件研究和维护的全过程,包括概念形成、要求定义、设计、实现、调试、交付使用,以及有关校正性、适应性、完善性等三层意义的维护。软件工程的研究内容涉及上述全过程有关的对象、结构、方法、工具和管理等方面。
软件目动研究系统的任务是:在软件工程中采用形式方法:使软件研究与维护过程中的各种工作尽可能多地由计算机自动完成;创造一种适应软件发展的软件、固件与硬件高度综合的高效能计算机。
计算机产业
计算机产业包括两大部门,即计算机制造业和计算机服务业。后者又称为信息处理产业或信息服务业。计算机产业是一种省能源、省资源、附加价值高、知识和技术密集的产业,对于国民经济的发展、国防实力和社会进步均有巨大影响。因此,不少国家采取促进计算机产业兴旺发达的政策。
计算机制造业包括生产各种计算机系统、外围设备终端设备,以及有关装置、元件、器件和材料的制造。计算机作为工业产品,要求产品有继承性,有很高的性能-价格比和综合性能。计算机的继承性特别体现在软件兼容性方面,这能使用户和厂家把过去研制的软件用在新产品上,使价格很高的软件财富继续发挥作用,减少用户再次研制软件的时间和费用。提高性能-价格比是计算机产品更新的目标和动力。
计算机制造业提供的计算机产品,一般仅包括硬件子系统和部分软件子系统。通常,软件子系统中缺少适应各种特定应用环境的应用软件。为了使计算机在特定环境中发挥效能,还需要设计应用系统和研制应用软件此外,计算机的运行和维护,需要有掌握专业知识的技术人员,这常常是一股用户所作不到的。
针对这些社会需要,一些计算机制造厂家十分重视向用户提供各种技术服务和销售服务。一些独立于计算机制造厂家的计算机服务机构,也在50年代开始出现。到60年代末期,计算机服务业在世界范围内已形成为独立的行业。
计算机的发展与应用
计算机科学与技术的各门学科相结合,改进了研究工具和研究方法,促进了各门学科的发展。过去,人们主要通过实验和理论两种途径进行科学技术研究。现在,计算和模拟已成为研究工作的第三条途径。
计算机与有关的实验观测仪器相结合,可对实验数据进行现场记录、整理、加工、分析和绘制图表,显着地提高实验工作的质量和效率。计算机辅助设计已成为工程设计优质化、自动化的重要手段。在理论研究方面,计算机是人类大脑的延伸,可代替人脑的若干功能并加以强化。古老的数学靠纸和笔运算,现在计算机成了新的工具,数学定理证明之类的繁重脑力劳动,已可能由计算机来完成或部分完成。
计算和模拟作为一种新的研究手段,常使一些学科衍生出新的分支学科。例如,空气动力学、气象学、弹性结构力学和应用分析等所面临的“计算障碍”,在有了高速计算机和有关的计算方法之后开始有所突破,并衍生出计算空气动力学、气象数值预报等边缘分支学科。利用计算机进行定量研究,不仅在自然科学中发挥了重大的作用,在社会科学和人文学科中也是如此。例如,在人口普查、社会调查和自然语言研究方面,计算机就是一种很得力的工具。
计算机在各行各业中的广泛应用,常常产生显着的经济效益和社会效益,从而引起产业结构、产品结构、经营管理和服务方式等方面的重大变革。在产业结构中已出观了计算机制造业和计算机服务业,以及知识产业等新的行业。
微处理器和微计算机已嵌入机电设备、电子设备、通信设备、仪器仪表和家用电器中,使这些产品向智能化方向发展。计算机被引入各种生产过程系统中,使化工、石油、钢铁、电力、机械、造纸、水泥等生产过程的自动化水平大大提高,劳动生产率上升、质量提高、成本下降。计算机嵌入各种武器装备和武器系统干,可显着提高其作战效果。
经营管理方面,计算机可用于完成统计、计划、查询、库存管理、市场分析、辅助决策等,使经营管理工作科学化和高效化,从而加速资金周转,降低库存水准,改善服务质量,缩短新产品研制周期,提高劳动生产率。在办公室自动化方面,计算机可用于文件的起草、检索和管理等,显着提高办公效率。
计算机还是人们的学习工具和生活工具。借助家用计算机、个人计算机、计算机网、数据库系统和各种终端设备,人们可以学习各种课程,获取各种情报和知识,处理各种生活事务(如订票、购物、存取款等),甚至可以居家办公。越来越多的人的工作、学习和生活中将与计算机发生直接的或间接的联系。普及计算机教育已成为一个重要的问题。
总之,计算机的发展和应用已不仅是一种技术现象而且是一种政治、经济、军事和社会现象。世界各国都力图主动地驾驭这种社会计算机化和信息化的进程,克服计算机化过程中可能出现的消极因素,更顺利地向高
❸ 谁知道计算机的发明原理
计算机工作原理
电脑的工作原理跟电视、VCD机差不多,您给它发一些指令,它就会按您的意思执行某项功能。不过,您可知道,这些指令并不是直接发给您要控制的硬件,而是先通过前面提过的输入设备,如键盘、鼠标,接收您的指令,然后再由中央处理器(CPU)来处理这些指令,最后才由输出设备输出您要的结果。
现在,让我们用一道简单的计算题来回想一下人脑的工作方式。
题目很简单:8+4÷2=?
首先,我们得用笔将这道题记录在纸上,记在大脑中,再经过脑神经元的思考,结合我们以前掌握的知识,决定用四则运算规则和九九乘法口诀来处理,先用脑算出4÷2=2这一中间结果,并记录于纸上,然后再用脑算出8+2=10这一最终结果,并记录于纸上。
通过做这一简单运算题,我们发现一规律:首先通过眼、耳等感觉器官将捕捉的信息输送到大脑中并存储起来,然后对这一信息进行加工处理,再由大脑控制人把最终结果,以某种方式表达出来。
电脑正是模仿人脑进行工作的(这也是“电脑”名称的来源),其部件如输入设备、存储器、运算器、控制器、输出设备等分别与人脑的各种功能器官对应,以完成信息的输入、处理、输出。
TRIZ 是“发明问题解决理论”,由“Theory of Inventive Problem Solving”之俄文原文单词首字母组成,在欧美国家也可缩写为TIPS。其研究始于1946年,由原苏联的大学、研究所和企业所组成的数百人的研究组织分析研究了世界近250万件发明专利,综合多个学科领域的原理、法则形成了TRIZ理论体系。其主要目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则。并将之归纳总结,形成能指导实际新产品开发的理论方法体系。运用这一理论,可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。
任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样,都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡的过程,是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律,就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来发展趋势。发明问题解决理论TRIZ通过分析人类已有技术创新成果———高水平发明专利,总结出技术系统发展进化的客观规律,并形成指导人们进行发明创新、解决工程问题的系统化的方法学体系。
一、TRIZ 理论——创新的科学
实践证明,一旦发现和掌握了发明创造的内在规律,形成一种科学理论,那么实现创新就可以象求解数学题一样,变得有序可寻,富有可操作性和可预见性,创新质量和效率也会大大提高。基于这一理念,前苏联着名发明家G.S.Altshuller于1946年提出了着名的创新理论——发明问题解决理论,俄文缩写为TRIZ。
Altshuller及其合作者在大量专利分析的基础上,总结出各种技术发展进化遵循的规律模式,以及解决各种工程矛盾的创新原理和法则,构建了TRIZ理论。可以说TRIZ理论是人类已有科技知识与创新思维规律、方法的完美结合。它是对人类创新活动规律和原理更深入和系统的揭示,为更好的创新提供了坚实的理论和方法基础,是认识和推动人类创新活动的一个突破性成果。
二、TRIZ理论核心思想和基本特征
TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面。首先,无论是一个简单产品还是复杂的技术系统,其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的,即具有客观的进化规律和模式。其次,各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。再就是技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最大数目的功能。
相对于传统的创新方法,TRIZ理论具有鲜明的特点和优势。它成功地揭示了创造发明的内在规律和原理,快速确认和解决系统中存在的矛盾,而且它是基于技术的发展进化规律研究整个产品发展过程。因此,运用TRIZ理论可大大加快发明创造的进程,提升产品创新水平。具体来说它可以帮助我们:
1. 对问题情境进行系统的分析,快速发现问题的本质,准确定义创新性问题和矛盾。
2. 对创新性问题或者矛盾提供更合理的解决方案和更好的创意。
3. 打破思维定势,激发创新思维,从更广的视角看待问题。
4. 基于技术系统进化规律准确确定探索方向,预测未来发展趋势,开发新产品。
5. 打破知识领域界限,实现技术突破。
三、TRIZ理论主要内容
创新从最通俗的意义上讲就是创造性地发现问题和创造性地解决问题的过程,TRIZ理论的强大作用正在于它为人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具。
TRIZ理论体系目前主要包括以下几个方面的内容:
1. 创新思维方法与问题分析方法
TRIZ理论中提供了如何系统分析问题的科学方法,如多屏幕法。而对于复杂问题的分析,它包含了科学的问题分析建模方法——物场分析法,它可以帮助快速确认核心问题,发现根本矛盾所在。
2. 技术系统进化法则
针对技术系统进化演变规律,在大量专利分析的基础上TRIZ理论总结提炼出八个基本进化法则。利用这些进化法则,可以分析确认当前产品的技术状态,并预测未来发展趋势,开发富有竞争力的新产品。
3. 工程矛盾解决原理
不同的发明创造往往遵循共同的规律。TRIZ理论将这些共同的规律归纳成40个发明原理与11个分离原理,针对具体的矛盾,可以基于这些创新原理寻求具体解决方案。
4. 发明问题标准解法
针对具体问题物场模型的不同特征,分别对应有标准的模型处理方法,包括模型的修整、转换、物质与场的添加,等等。
5. 发明问题解决算法ARIZ
主要针对问题情境复杂,矛盾及其相关部件不明确的技术系统。它是一个对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程,实现对问题的逐步深入分析,问题转化,直到问题解决。
四、TRIZ理论研究与应用
TRIZ理论以其良好的可操作性、系统性和实用性在全球的创新和创造学研究领域占据着独特的地位。在经历了理论创建与理论体系的内部集成后,TRIZ理论正处于其自身的进一步完善与发展,以及与其它先进创新理论方法的集成阶段,尤其是已成为最有效的计算机辅助创新技术和创新问题求解的理论与方法基础。
经过半个多世纪的发展,TRIZ理论已经发展成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系,它实用性强,并经过实践检验,应用领域也从工程技术领域扩展到管理、社会等方面。现在TRIZ理论在西方工业国家受到极大重视,TRIZ的研究与实践得以迅速普及和发展。如今它已为众多知名企业取得了重大的效益。
❹ 网络是怎么形成的
网络是由节点和连线构成,表示诸多对象及其相互联系。在数学上,网络是一种图,一般认为专指加权图。网络除了数学定义外,还有具体的物理含义,即网络是从某种相同类型的实际问题中抽象出来的模型。
在计算机领域中,网络是信息传输、接收、共享的虚拟平台,通过它把各个点、面、体的信息联系到一起,从而实现这些资源的共享。网络是人类发展史来最重要的发明,提高了科技和人类社会的发展。
随着1946年世界上第一台电子计算机问世后的十多年时间内,由于价格很昂贵。电脑数量极少,早期所谓的计算机网络主要是为了解决这一矛盾而产生的。其形式是将一台计算机经过通信线路与若干台终端直接连接,我们也可以把这种方式看做为最简单的局域网雏形。
最早的网络,是由美国国防部高级研究计划局(ARPA)建立的。现代计算机网络的许多概念和方法,如分组交换技术都来自ARPAnet。 ARPAnet不仅进行了租用线互联的分组交换技术研究,而且做了无线、卫星网的分组交换技术研究-其结果导致了TCP/IP问世。
1977-1979年,ARPAnet推出了如今形式的TCP/IP体系结构和协议。
1980年前后,ARPAnet上的所有计算机开始了TCP/IP协议的转换工作,并以ARPAnet为主干网建立了初期的Internet。
1983年,ARPAnet的全部计算机完成了向TCP/IP的转换,并在 UNIX(BSD4.1)上实现了TCP/IP。ARPAnet在技术上最大的贡献就是TCP/IP协议的开发和应用。2个着名的科学教育网CSNET和BITNET先后建立。
1984年,美国国家科学基金会NSF规划建立了13个国家超级计算中心及国家教育科技网。随后替代了ARPANET的骨干地位。
1988年Internet开始对外开放。
1991年6月,在连通Internet的计算机中,商业用户首次超过了学术界用户,这是Internet发展史上的一个里程碑,从此Internet成长速度一发不可收拾。21世纪,网络平台应用于电子商务领域。网商成为潮流。
(4)电脑与网络发明原理扩展阅读:
利用网络,人们不仅可以实现资源共享,还可以交换资料、保持联系、进行娱乐等。现在很多人的生活和工作已经和网络密不可分了。网络的实现,使单一的、分散的计算机有机地连成一个系统,它主要有以下功能:
1、资源共享
网络的主要功能就是资源共享。共享的资源包括软件资源、硬件资源以及存储在公共数据库中的各类数据资源。网上用户能部分或全部地共享这些资源,使网络中的资源能够互通有无、分工协作,从而大大提高系统资源的利用率。
2、快速传输信息
分布在不同地区的计算机系统,可以通过网络及时、高速地传递各种信息,交换数据,发送电子邮件,使人们之间的联系更加紧密。
3、提高系统可靠性
在网络中,由于计算机之间是互相协作、互相备份的关系,以及在网络中采用一些备份的设备和一些负载调度、数据容错等技术,使得当网络中的某一部分出现故障时,网络中其他部分可以自动接替其任务。因此,与单机系统相比,计算机网络具有较高的可靠性。
4、易于进行分布式处理
在网络中,还可以将一个比较大的问题或任务分解为若干个子问题或任务,分散到网络中不同的计算机上进行处理计算。这种分布处理能力在进行一些重大课题的研究开发时是卓有成效的。
5、综合信息服务
在当今的信息化社会里,个人、办公室、图书馆、企业和学校等,每时每刻都在产生并处理大量的信息。这些信息可能是文字、数字、图像、声音甚至是视频,通过网络就能够收集、处理这些信息,并进行信息的传送。因此,综合信息服务将成为网络的基本服务功能。
❺ 互联网与电脑的来由及历史
电脑学名计算机,是由早期的电动计算器发展而来的。1945年,世界上出现了第一台电子数字计算机“ENJAC”,用于计算弹道。是由美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院制造的,但它的体积庞大,占地面积500多平方米,重量约30吨,消耗近100千瓦的电力。显然,这样的计算机成本很高,使用不便。1956年,晶体管电子计算机诞生了,这是第二代电子计算机。只要几个大一点的柜子就可将它容下,运算速度也大大地提高了。1959年出现的是第三代集成电路计算机。
从20世纪70年代开始,这是电脑发展的最新阶段。到1976年,由大规模集成电路和超大规模集成电路制成的“克雷一号”,使电脑进入了第四代。超大规模集成电路的发明,使电子计算机不断向着 小型化、微型化、低功耗、智能化、系统化的方向更新换代。
20世纪90年代,电脑向“智能”方向发展,制造出与人脑相似的电脑,可以进行思维、学习、记忆、网络通信等工作。
进入21世纪,电脑更是笔记本化、微型化和专业化,每秒运算速度超过100万次,不但操作简易、价格便宜,而且可以代替人们的部分脑力劳动,甚至在某些方面扩展了人的智能。于是,今天的微型电子计算机就被形象地称做电脑了。
世界上第一台个人电脑由IBM于1981年推出。
互联网始于1969年,是在ARPA(美国国防部研究计划署)制定的协定下将美国西南部的大学(UCLA(加利福尼亚大学洛杉机分校)、StanfordResearchInstitute(史坦福大学研究学院)、UCSB(加利福尼亚大学)和UniversityofUtah(犹他州大学))的四台主要的计算机连接起来。这个协定有剑桥大学的BBN和MA执行,在1969年12月开始联机。到1970年6月,MIT(麻省理工学院)、Harvard(哈佛大学)、BBN和(加州圣达莫尼卡系统发展公司)加入进来。到1972年1月,Stanford(史坦福大学)、MIT’sLincolnLabs(麻省理工学院的林肯实验室)、Carnegie-Mellon(卡内基梅隆大学)和Case-WesternReserveU()加入进来。紧接着的几个月内NASA/Ames(国家航空和宇宙航行局)、Mitre()、Burroughs()、RAND(兰德公司)和theUofIllinois(伊利诺利州大学)也加入进来。之后越来越多的公司加入,无法在此一一列出。
1968年,当参议员TedKennedy(特德.肯尼迪)听说BBN赢得了ARPA协定作为内部消息处理器(IMP)”,他向BBN发送贺电祝贺他们在赢得“内部消息处理器”协议中表现出的精神。
互联网最初设计是为了能提供一个通讯网络,即使一些地点被核武器摧毁也能正常工作。如果大部分的直接通道不通,路由器就会指引通信信息经由中间路由器在网络中传播。
最初的网络是给计算机专家、工程师和科学家用的。当时一点也不友好。那个时候还没有家庭和办公计算机,并且任何一个用它的人,无论是计算机专家、工程师还是科学家都不得不学习非常复杂的系统。以太网-----大多数局域网的协议,出现在1974年,它是哈佛大学学生BobMetcalfe(鲍勃.麦特卡夫)在“信息包广播网”上的论文的副产品。这篇论文最初因为分析的不够而被学校驳回。后来他又加进一些因素,才被接受。
由于TCP/IP体系结构的发展,互联网在七十年代迅速发展起来,这个体系结构最初是有BobKahn(鲍勃.卡恩)在BBN提出来的,然后由史坦福大学的Kahn(卡恩)和VintCerf(温特.瑟夫)和整个七十年代的其他人进一步发展完善。八十年代,DefenseDepartment(美国国防部)采用了这个结构,到1983年,整个世界普遍采用了这个体系结构。
1978年,UUCP(UNIX和UNIX拷贝协议)在贝尔实验室被提出来。1979年,在UUCP的基础上新闻组网络系统发展起来。新闻组(集中某一主题的讨论组)紧跟着发展起来,它为在全世界范围内交换信息提供了一个新的方法。然而,新闻组并不认为是互联网的一部分,因为它并不共享TCP/IP协议,它连接着遍部世界的UNIX系统,并且很多互联网站点都充分地利用新闻组。新闻组是网络世界发展中的非常重大的一部分。
同样地,BITNET(一种连接世界教育单位的计算机网络)连接到世界教育组织的IBM的大型机上,同时,1981年开始提供邮件服务。Listserv软件和后来的其他软件被开发出来用于服务这个网络。网关被开发出来用于BITNET和互联网的连接,同时提供电子邮件传递和邮件讨论列表。这些listserv和其他的邮件讨论列表形成了互联网发展中的又一个重要部分。
当e-mail(电子邮件)、FTP(文件下载)和telnet(远程登录)的命令都规定为标准化时,学习和使用网络对于非工程技术人员变的非常容易。虽然无论如何也没有今天这么容易,但对于在大学和特殊领域里确实极大地推广了互联网的应用。其它的部门,包括计算机、物理和工程技术部门,也发现了利用互联网好处的方法,即与世界各地的大学通讯和共享文件和资源。图书馆,也向前走了一步,使他们的检索目录面向全世界。
第一个检索互联网的成就是在1989年发明出来,是由PeterDeutsch()和他的全体成员在Montreal的McFillUniversity创造的,他们为FTP站点建立了一个档案,后来命名为Archie。这个软件能周期性地到达所有开放的文件下载站点,列出他们的文件并且建立一个可以检索的软件索引。检索Archie命令是UNIX命令,所以只有利用UNIX知识才能充分利用他的性能。
McFill大学,拥有第一个Archie的大学,发现每天中从美国到加拿大的通讯中有一半的通信量访问Archie。学校关心的是管理程序能否支持这么大的通讯流量,因此只好关闭外部的访问。幸运的是当时有很多很多的Archie可以利用。
大约在同一时期,BrewsterKahle(),当时是在ThinkingMachines(智能计算机)发明了WAIS(广域网信息服务),能够检索一个数据库下所有文件和允许文件检索。根据复杂程度和性能情况不同有很多版本,但最简单的可以让网上的任何人可以利用。在它的高峰期,智能计算机公司维护着在全世界范围内能被WAIS检索的超过600个数据库的线索。包括所有的在新闻组里的常见问题文件和所有的正在开发中的用于网络标准的论文文档等等。和Archie一样,它的接口并不是很直观,所以要想很好的利用它也得花费很大的工夫。
1991年,第一个连接互联网的友好接口在Minnesota大学开发出来。当时学校只是想开发一个简单的菜单系统可以通过局域网访问学校校园网上的文件和信息。紧跟着大型主机的信徒和支持客户-服务器体系结构的拥护者们的争论开始了。开始时大型主机系统的追随者占据了上风,但自从客户-服务器体系结构的倡导者宣称他们可以很快建立起一个原型系统之后,他们不得不承认失败。客户-服务器体系结构的倡导者们很快作了一个先进的示范系统,这个示范系统叫做Gopher。这个Gopher被证明是非常好用的,之后的几年里全世界范围内出现10000多个Gopher。它不需要UNIX和计算机体系结构的知识。在一个Gopher里,你只需要敲入一个数字选择你想要的菜单选项即可。今天你可以用theUofMinnesotagopher()选择全世界范围内的所有Gopher系统。
当UniversityofNevada(内华达州立大学)的Reno创造了VERONICA(通过Gopher使用的一种自动检索服务),Gopher的可用性大大加强了。它被称为VeryEasyRodent-的首字母简称。遍布世界的gopher象网一样搜集网络连接和索引。它如此的受欢迎,以致很难连接上他们,但尽管如此,为了减轻负荷大量的VERONICA被开发出来。类似的单用户的索引软件也被开发出来,称做JUGHEAD(Jonay’).
Archie的发明人PeterDeutsch,一直坚持Archie是Archier的简称。当VERONICA和JUGHEAD出现的时候,表示出非常的厌恶。
1989年,在普及互联网应用的历史上又一个重大的事件发生了。TimBerners和其他在欧洲粒子物理实验室的人----这些人在欧洲粒子物理研究所非常出名,提出了一个分类互联网信息的协议。这个协议,1991年后称为WorldWideWeb,基于超文本协议――在一个文字中嵌入另一段文字的-连接的系统,当你阅读这些页面的时候,你可以随时用他们选择一段文字连接。尽管它出现在gopher之前,但发展十分缓慢。
图形浏览器Mosaic的出现极大的促进了这个协议的发展,这个浏览器是由MarcAndressen和他的小组在NCSA(国际超级计算机应用中心)开发出来的。今天,Andressen是Netscape公司的首脑人物,Netscape公司开发出今为止最为成功的图形浏览器和服务器,这一成就是微软公司始终难以超越的。
由于最开始互联网是由政府部门投资建设的,所以它最初只是限于研究部门、学校和政府部门使用。除了以直接服务于研究部门和学校的商业应用之外,其它的商业行为是不允许的。90年代初,当独立的商业网络开始发展起来,这种局面才被打破。这使得从一个商业站点发送信息到另一个商业站点而不经过政府资助的网络中枢成为可能。
Dephi是最早的为他们的客户提供在线网络服务的国际商业公司。1992年7月开始电子邮件服务,1992年11月开展了全方位的网络服务。在1995年5月,当NFS(国际科学基金会)失去了互联网中枢的地位,所有关于商业站点的局限性的谣传都不复存在了,并且所有的信息传播都依赖商业网络。AOL(美国在线)、Prodigy()和CompuServe(美国在线服务机构)也开始了网上服务。在这段时间里由于商业应用的广泛传播和教育机构自力更生,这使得NFS成本投资的损失是无法估量的。
今天,NSF已经放弃了资助网络中枢和高等教育组织,一方面开始建立K-12和当地公共图书馆建设,另一方面研究提高网络大量高速的连接。
微软全面进入浏览器、服务器和互联网服务提供商(ISP)市场的转变已经完成,实现了基于互联网的商业公司。1998年6月微软的浏览器和Win98很好的集成桌面电脑显示出BillGates(比尔.盖次)在迅速成长的互联网上投资的决心。
❻ 网络工作原理
网络工作原理就是将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递。
网络工作是允许一台计算机与另一台计算机相连,这些计算机实际上可能位于世界的任何地方,它允许从一台计算机像另一台计算机发送文件,而不考虑计算机的实际位置,功能或操作系统。它允许一台计算机像另一台计算机发送远程控制面板,实现两台计算机的互相操作。用于发送和接受网页用于传输任何种类的文件。
网络是由若干节点和连接这些节点的链路构成,表示诸多对象及其相互联系。数学上,网络是一种图,一般认为专指加权图。网络除了数学定义外,还有具体的物理含义,即网络是从某种相同类型的实际问题中抽象出来的模型。
在计算机领域中,网络是信息传输、接收、共享的虚拟平台,通过它把各个点、面、体的信息联系到一起,从而实现这些资源的共享。网络是人类发展史来最重要的发明,提高了科技和人类社会的发展。
在网络中,还可以将一个比较大的问题或任务分解为若干个子问题或任务,分散到网络中不同的计算机上进行处理计算。这种分布处理能力在进行一些重大课题的研究开发时是卓有成效的。
❼ 电脑是谁发明的网络又是谁发明的
电脑发明者是莫奇莱与艾科特,为了美国的战争测试导弹弹道而发明的,在美国宾夕法尼亚大学联合一大批科学家发明的,但主要的还是莫奇莱与艾科特。
博纳斯-李被认为是是世界互联网的发明者。博纳斯.李于1990年在欧洲核研究所任职期间发明了互联网,互联网络使得数以亿计的人能够利用浩瀚的网络资源。博纳斯.李并没有为自己的发明申请专利或是限制它的使用,而是无偿地向公众公开了他的发明成果,从而使网络以前所未有的速度获得发展。如果没有博纳斯.李的发明,也就没有今天的“WWW”网址。因特网可能还只是少数几个计算机专家的特有领域。
芬兰技术基金会奖励他1百万欧元(120万美元)作为他为互联网作出的贡献。
❽ 电脑是根据什么原理发明的
公元前5世纪,中国人发明了算盘,广泛应用于商业贸易中,算盘被认为是最早的计算机,并一直使用至今。算盘在某些方面的运算能力要超过目前的计算机,算盘的方面体现了中国人民的智慧。 直到17世纪,计算设备才有了第二次重要的进步。1642年,法国人Blaise Pascal(1623-1662)发明了自动进位加法器,称为Pascalene。1694年,德国数学家Gottfried Wilhemvon Leibniz(1646-1716)改进了Pascaline,使之可以计算乘法。后来,法国人Charles Xavier Thomas de Colmar发明了可以进行四则运算的计算器。 现代计算机的真正起源来自英国数学教授Charles Babbage。Charles Babbage发现通常的计算设备中有许多错误,在剑桥学习时,他认为可以利用蒸汽机进行运算。起先他设计差分机用于计算导航表,后来,他发现差分机只是专门用途的机器,于是放弃了原来的研究,开始设计包含现代计算机基本组成部分的分析机。(Analytical Engine) Babbage的蒸汽动力计算机虽然最终没有完成,以今天的标准看也是非常原始的,然而,它勾画出现代通用计算机的基本功能部分,在概念上是一个突破。 在接下来的若干年中,许多工程师在另一些方面取得了重要的进步,美国人Herman Hollerith(1860-1929),根据提花织布机的原理发明了穿孔片计算机,并带入商业领域建立公司。 现代计算机发展历程 第一代电子管计算机 (1945-1956) 1946年2月15日,标志现代计算机诞生的ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)在费城公诸于世。ENIAC代表了计算机发展史上的里程碑,它通过不同部分之间的重新接线编程,还拥有并行计算能力。ENIAC由美国政府和宾夕法尼亚大学合作开发,使用了18000个电子管,70000个电阻器,有5百万个焊接点,耗电160千瓦,其运算速度为每秒5000次。 第一代计算机的特点是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,速度也慢。另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓储存数据 . 第二代晶体管计算机 (1956-1963) 1948年,晶体管发明代替了体积庞大电子管,电子设备的体积不断减小。1956年,晶体管在计算机中使用,晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产生。第二代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。1960年,出现了一些成功地用在商业领域、大学和政府部门的第二代计算机。第二代计算机用晶体管代替电子管,还有现代计算机的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等。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。在这一时期出现了更高级的COBOL和FORTRAN等语言,使计算机编程更容易。新的职业(程序员、分析员和计算机系统专家)和整个软件产业由此诞生。 第三代集成电路计算机 (1964-1971) 1958年德州仪器的工程师Jack Kilby发明了集成电路(IC),将三种电子元件结合到一片小小的硅片上。更多的元件集成到单一的半导体芯片上,计算机变得更小,功耗更低,速度更快。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。 第四代大规模集成电路计算机 (1971-现在) 大规模集成电路 (LSI) 可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了 80 年代,超大规模集成电路 (VLSI) 在芯片上容纳了几十万个元件,后来的 (ULSI) 将数字扩充到百万级。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元件使得计算机的体积和价格不断下降,而功能和可靠性不断增强。 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。 1981 年, IBM 推出个人计算机 (PC) 用于家庭、办公室和学校。 80 年代个人计算机的竞争使得价格不断下跌,微机的拥有量不断增加,计算机继续缩小体积。与 IBM PC 竞争的 Apple Macintosh 系列于 1984 年推出, Macintosh 提供了友好的图形界面,用户可以用鼠标方便地操作
❾ 搜集关于电脑网络发明,发展的过程
计算机(computer)的原来意义是“计算器”,也就是说,人类会发明计算机,最初的目的是帮助处理复杂的数字运算。而这种人工计算器的概念,最早可以追溯到十七世纪的法国大思想家帕斯卡。帕斯卡的父亲担任税务局长,当时的币制不是十进制,在计算上非常麻烦。帕斯卡为了协助父亲,利用齿轮原理,发明了第一台可以执行加减运算计算器 。后来,德国数学家莱布尼兹加以改良,发明了可以做乘除运算的计算器。之后虽然在计算器的功能上多所改良与精进,但是,真正的电动计算器,却必须等到公元1944年才制造出来。
从某种意义上,互联网可以说是美苏冷战的产物。在美国,20世纪60年代是一个很特殊的时代。60年代初,古巴核导弹危机发生,美国和原苏联之间的冷战状态随之升温,核毁灭的威胁成了人们日常生活的话题。在美国对古巴封锁的同时,越南战争爆发,许多第三世界国家发生政治危机。由于美国联邦经费的刺激和公众恐惧心理的影响,“实验室冷战”也开始了。人们认为,能否保持科学技术上的领先地位,将决定战争的胜负。而科学技术的进步依赖于电脑领域的发展。到了60年代末,每一个主要的联邦基金研究中心,包括纯商业性组织、大学,都有了由美国新兴电脑工业提供的最新技术装备的电脑设备。电脑中心互联以共享数据的思想得到了迅速发展。 美国国防部认为,如果仅有一个集中的军事指挥中心,万一这个中心被原苏联的核武器摧毁,全国的军事指挥将处于瘫痪状态,其后果将不堪设想,因此有必要设计这样一个分散的指挥系统──它由一个个分散的指挥点组成,当部分指挥点被摧毁后其它点仍能正常工作,而这些分散的点又能通过某种形式的通讯网取得联系。1969年,美国国防部高级研究计划管理局( ARPA-Advanced Research Projects Agency )开始建立一个命名为ARPAnet 的网络, 把美国的几个军事及研究用电脑主机联接起来。当初,ARPAnet只联结4台主机,从军事要求上是置于美国国防部高级机密的保护之下,从技术上它还不具备向外推广的条件。 1983年,ARPA和美国国防部通信局研制成功了用于异构网络的TCP/IP协议,美国加利福尼亚伯克莱分校把该协议作为其BSD UNIX的一部分,使得该协议得以在社会上流行起来,从而诞生了真正的互联网。 1986年,美国国家科学基金会(National Science Foundation,NSF)利用ARPAnet发展出来的TCP/IP 的通讯协议,在5 个科研教育服务超级电脑中心的基础上建立了NSFnet广域网。由于美国国家科学基金会的鼓励和资助,很多大学、政府资助的研究机构甚至私营的研究机构纷纷把自己的局域网并入NSFnet中。那时,ARPAnet 的军用部分已脱离母网,建立自己的网络--Milnet。ARPAnet --网络之父,逐步被NSFnet所替代。到1990年, ARPAnet已退出了历史舞台。如今,NSFnet已成为互联网的重要骨干网之一。 1989年,由CERN开发成功WWW ,为互联网实现广域超媒体信息截取/检索奠定了基础。 到了90年代初期,互联网事实上已成为一个"网中网"──各个子网分别负责自己的架设和运作费用,而这些子网又通过NSFnet互联起来。由于NSFnet是由政府出资,因此,当时互联网最大的老板还是美国政府,只不过在一定程度上加入了一些私人小老板。 互联网在80年代的扩张不单带来量的改变,同时亦带来质的某些改变。由于多种学术团体、企业研究机构,甚至个人用户的进入,互联网的使用者不再限于电脑专业人员。 新的使用者发觉, 加入 互联网 除了可共享NSFnet的巨型机外,还能进行相互间的通讯,而这种相互间的通讯对他们来讲更有吸引力。 于是, 他们逐步把互联网 当作一种交流与通信的工具, 而不仅仅是共享NSFnet巨型机的运算能力。 在90年代以前,互联网的使用一直仅限于研究与学术领域。商业性机构进入互联网一直受到这样或那样的法规或传统问题的困扰。事实上,象美国国家科学基金会等曾经出资建造互联网的政府机构对互联网上的商业活动并不感兴趣。 1991年,美国的三家公司分别经营着自己的CERFnet、PSInet及Alternet网络, 可以在一定程度上向客户提供互联网联网服务。他们组成了“商用互联网协会”(CIEA),宣布用户可以把它们的互联网子网用于任何的商业用途。互联网商业化服务提供商的出现,使工商企业终于可以堂堂正正地进入互联网 。 商业机构一踏入互联网这一陌生的世界就发现了它在通讯、资料检索、客户服务等方面的巨大潜力。于是,其势一发不可收拾。世界各地无数的企业及个人纷纷涌入互联网 , 带来互联网发展史上一个新的飞跃。
1、第一台计算机 1946年发明第一台电子计算机ENIAC(埃尼亚克) 发明者:美国宾夕法尼亚大学的莫克利教授和埃克特博士 特 征:电子管用了18000多个 重量达30吨 占地面积约170平方米 耗电150千瓦 计算速度为每秒5000次加法 美籍匈牙利数学家冯·诺依曼提出: 体系结构:控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备 重要思想:存储程序和二进制方法 存储程序:程序和数据一样都存在内存中 [ 以存储程序原理为基础的现在计算机都称为冯·诺依曼型计算机 ] 2、计算机发展的四个阶段 (1)第一代:电子管 (2)第二代:晶体管 (3)第三代:集成电路 (4)第四代:大规模集成电路 新一代计算机 (1)智能计算机 (2)神经网络计算机 (3)生物计算机 名 称 使用时间 基本元件 程序设计/软件系统 用途 运算速度 开始时间 结束时间 上限 下限 电子管计算机时代 1946 50年代后期 电子管 机器语言或汇编语言 科学计算工程计算 几千 几万 晶体管计算机时代 50年代中期 60年代后期 晶体管 FORTRAN、COBOL、ALGOL,并已经出现了操作系统 科学计算工程计算数据处理 几十万次 集成电路计算机时代 60年代中期 70年代前期 集成电路 操作系统日渐完善 范围更加广泛 几十万次 几百万次 大规模集成电路计算机时代 70年代初期 至今 大规模集成电路(LSI),并采用集成度更高的半导体芯片作主存储器 系统软件实现了计算机的自动化,正向智能化迈进,计算机网络的研究发展迅速 社会的各个方面;以LSI为基础,微型计算机得到发展 百万次 上亿次 3、发展趋势 (从结构和功能方面看) (1)巨型化 (2)微型化 (3)网络化 (4)多媒体化 4、新的划代方法:按其功能和计算方式划分 (1)主机时代 (2)中、小型机代 (3)微型机代 (4)客户机/服务器代 (5)Internet/Intranet 代
计算机的发明,对社会产生了深远的影响,人们认为它带来的影响可以和蒸汽机的发明相比拟。随着计算机的发展,网络随之而来,而在人类历史上,从来没有任何一项技术及其应用像网络一样发展那么快,对人们的工作、生活、消费和交往方式影响那么大,并且随着高度信息化的网络社会的到来,人类传统的生产方式、生活方式和生存状态必然会发生翻天覆地的变化。人类社会目前又处于了一个历史飞跃时期,正由高度的工业化时代迈向初步的计算机网络时代。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,甚至于一些学者们认为计算机技术的发展将会引起一场新的科学革命。因此我们必须对网络而引发的社会生产和生活各个层面的深层次变化作一个深刻的理解和清醒的认识。 正确认识计算机和网络的力量,是我们讨论计算机网络对当代社会经济、政治和文化产生何种影响的基础,是探讨计算机网络与社会发展之间的关系的前提。对现代社会而言,计算机网络的普及和发展,将会对社会生产和生活的各个方面都产生十分巨大的影响,特别是网络作为一种生产和生活工具被人民广泛接纳和使用之后,计算机网络的作用将会变得更为巨大。下面我们就计算机网络对社会将产生的几方面影响做一下简单地介绍。
首先,网络将会推动社会生产力以更快的速度发展。人类社会经历好几次技术革命,而计算机网络时代到来,宣告了一场新的科技革命的到来。计算机和网络时代的主要元素就是信息,通过计算机和互联网,信息技术的发展将会空前加快,人们了解信息、传递信息的渠道将增多、速度将变快,信息的及时性和有效性也将会变的更强。同时,信息技术的发展也将会推动与信息相关产业的进步与发展,如生物技术和电子技术等。而一些新材料、新能源的开发和利用技术也都将在这一过程中获得巨大发展,从而促使科技作为人类社会第一生产力的地位显得更为突出,甚至可能会让科学技术逐渐上升为一种独立的力量进入物质生产过程,并成为决定生产力大小的决定性要素。
其次,对于个人来说,通过使用计算机和网络,人类的生产方式和生产能力也得到了极大的发展。我们可以预计到在不久的将来,通过计算机网络的连接,人们可以足不出户的完成工作和学习任务,可以让大家节约出更多的时间去处理一些其他的事,使人们在行动甚至是思想上都得到了解放。另外,我们可以借助计算机网络把我们的工作思维和方法输入到机器里面,完成本来我们必须亲手完成的任务。在企业的生产中,我们不仅可以通过计算机来对产品的外形、包装和性能做一个全新的设计,还可以通过计算机对产品的生产、包装和发配过程做一个全程的控制,节省大量的人力和财力。而且我们还可以把企业和公司里的计算机组合成为一个网络体系,由一台主机对分机进行控制,从而形成一个有效的连接网络,保证整生产流程协调进行。通过网络进入生产过程,我们可以把原先大量的人力支配的生产环节节约出来,让他们去从事更为灵活的生产活动,这也可以说是人类生产发展史上的一个飞跃。
再次,计算机网络将会开辟电子化管理的时代。通过计算机网络,将会给政府部门的管理工作带来新的方式和方法。未来电子化的政府管理模式可能会得以实现。今后,上到高级政府职能部门,下到地方各级政府部门都可以通过网络,以电子方式来履行管理的职能,可以建立专门的政府管理的电子系统,发布管理通告,颁布新的政策法律和相关政府新闻,各级政府和部门可以从自身的管理方向出发,建立起电子数据库,为政策的出台和查询提供有效的帮助。另外,通过这些网络,有关部门可以及时了解相关的信息和基层群众反映的情况,从而比较及时做出政策的调整。通过这个专门繁荣电脑网络,可以是政府和职能不满的管理工作更加清晰,对社会普通群众的透明度也会增加,使政府的行为更能受群众监督,保证社会的稳定。另外,还可以通过网络投票方式决定相关政策的出台和重大决议的推出,提高公民参政议政的积极性,保证政府与群众的有效联系。
最后,计算机网络对老百姓生活的改变也将产生极大的影响。通过计算机和网络,我们在今后可以拥有一个新的公共和私人的生领域,使人们的生活方式出现了崭新的形式。网络使人与人之间的沟通更加方便,使人与人之间的关系更为密切,使世界的距离变的越来越小。另外,网络还将会为我们提供任何我们需要的服务,比如收发信息、亲友联系、网上购物、了解及时新闻、收看电视节目以及完成工作和学习任务等等。总之,高效的网络系统将会为我们解决我们所需要解决的一切问题,
由此可见,计算机网络的发展将会对人类社会产生积极的影响,将会引起社会的生产和生活的革命性变化,将会推动人类文明向更高的阶段发展。
一、计算机发展史简介
人类所使用的计算工具是随着生产的发展和社会的进步,从简单到复杂、从低级到高级的发展过程,计算工具相继出现了如算盘、计算尺、手摇机械计算机、电动机械计算机等。 1946年,世界上第一台电子数字计算机(ENIAC)在美国诞生。这台计算机共用了18000多个电于管组成,占地170m2,总重量为30t,耗电140kw,运算速度达到每秒能进行5000次加法、 300次乘法。
电子计算机在短短的50多年里经过了电子管、晶体管、集成电路(IC)和超大规模集成电路(VLSI)四个阶段的发展,使计算机的体积越来越小,功能越来越强,价格越来越低,应用越来越广泛,目前正朝智能化(第五代)计算机方向发展。
1.第一代电子计算机
第一代电于计算机是从1946年至1958年。它们体积较大,运算速度较低,存储容量不大,而且价格昂贵。使用也不方便,为了解决一个问题,所编制的程序的复杂程度难以表述。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.第二代电子计算机
第二代计算机是从1958年到1965年,它们全部采用晶体管作为电子器件,其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。在软件方面开始使用计算机算法语言。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.第三代电子计算机
第三代计算机是从1965年到1970年。这一时期的主要特征是以中、小规模集成电路为电子器件,并且出现操作系统,使计算机的功能越来越强,应用范围越来越广。它们不仅用于科学计算,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.第四代电子计算机
第四代计算机是指从1970年以后采用大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)为主要电子器件制成的计算机。例如80386微处理器,在面积约为10mm X l0mm的单个芯片上,可以集成大约32万个晶体管。
第四代计算机的另一个重要分支是以大规模、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。
微型计算机大致经历了四个阶段:
第一阶段是1971~1973年,微处理器有4004、4040、8008。 1971年Intel公司研制出MCS4微型计算机(CPU为4040,四位机)。后来又推出以8008为核心的MCS-8型。
第二阶段是1973~1977年,微型计算机的发展和改进阶段。微处理器有8080、8085、M6800、Z80。初期产品有Intel公司的MCS一80型(CPU为8080,八位机)。后期有TRS-80型(CPU为Z80)和APPLE-II型(CPU为6502),在八十年代初期曾一度风靡世界。
第三阶段是1978~1983年,十六位微型计算机的发展阶段,微处理器有8086、808880186、80286、M68000、Z8000。微型计算机代表产品是IBM-PC(CPU为8086)。本阶段的顶峰产品是APPLE公司的Macintosh(1984年)和IBM公司的PC/AT286(1986年)微型计算机。
第四阶段便是从1983年开始为32位微型计算机的发展阶段。微处理器相继推出80386、80486。386、486微型计算机是初期产品。 1993年, Intel公司推出了Pentium或称P5(中文译名为“奔腾”)的微处理器,它具有64位的内部数据通道。现在Pentium III(也有人称P7)微处理器己成为了主流产品,预计Pentium IV 将在2000年10月推出。
由此可见,微型计算机的性能主要取决于它的核心器件——微处理器(CPU)的性能。
5.第五代计算机
第五代计算机将把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合一起具有形式推理、联想、学习和解释能力。它的系统结构将突破传统的冯·诺依曼机器的概念,实现高度的并行处理。
二、计算机的特点
计算机的基本特点如下:
1、记忆能力强
在计算机中有容量很大的存储装置,它不仅可以长久性地存储大量的文字、图形、图像、声音等信息资料,还可以存储指挥计算机工作的程序。
2、计算精度高与逻辑判断准确
它具有人类无能为力的高精度控制或高速操作任务。也具有可靠的判断能力,以实现计算机工作的自动化,从而保证计算机控制的判断可靠、反应迅速、控制灵敏。
3、高速的处理能力
它具有神奇的运算速度,其速度以达到每秒几十亿次乃至上百亿次。例如,为了将圆周率兀的近似值计算到707位,一位数学家曾为此花十几年的时间,而如果用现代的计算机来计算,可能瞬间就能完成,同时可达到小数点后200万位。
4、能自动完成各种操作
计算机是由内部控制和操作的,只要将事先编制好的应用程序输入计算机,计算机就能自动按照程序规定的步骤完成预定的处理任务。
1.3 计算机应用领域和发展方向
一、计算机应用领域
目前,计算机的应用可概括为以下几个方面。
1.科学计算(或称为数值计算)
早期的计算机主要用于科学计算。目前,科学计算仍然是计算机应用的一个重要领域。如高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术等。由于计算机具有高运算速度和精度以及逻辑判断能力,因此出现了计算力学、计算物理、计算化学、生物控制论等新的学科。
2.过程检测与控制
利用计算机对工业生产过程中的某些信号自动进行检测,并把检测到的数据存入计算机,再根据需要对这些数据进行处理,这样的系统称为计算机检测系统。特别是仪器仪表引进计算机技术后所构成的智能化仪器仪表,将工业自动化推向了一个更高的水平。
3.信息管理(数据处理)
信息管理是目前计算机应用最广泛的一个领域。利用计算机来加工、管理与操作任何形式的数据资料,如企业管理、物资管理、报表统计、帐目计算、信息情报检索等。近年来,国内许多机构纷纷建设自己的管理信息系统(MIS);生产企业也开始采用制造资源规划软件(MRP),商业流通领域则逐步使用电子信息交换系统(EDI),即所谓无纸贸易。
4.计算机辅助系统
1)计算机辅助设计(CAD)是指利用计算机来帮助设计人员进行工程设计,以提高设计工作的自动化程度,节省人力和物力。目前,此技术已经在电路、机械、土木建筑、服装等设计中得到了广泛的应用。
2)计算机辅助制造(CAM)是指利用计算机进行生产设备的管理、控制与操作,从而提高产品质量、降低生产成本。缩短生产周期,并且还大大改善了制造人员的工作条件。
3)计算机辅助测试(CAT)是指利用计算机进行复杂而大量的测试工作。
4)计算机辅助教学(CAI)指利用计算机帮助教师讲授和帮助学生学习的自动化系统,使学生能够轻松自如地从中学到所需要的知识。
二、计算机的发展方向
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
巨型化是指计算机的运算速度更高、存储容量更大、功能更强。目前正在研制的巨型计算机其运算速度可达每秒百亿次。
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,笔记本型、掌上型等微型计算机必将以更优的性能价格比受到人们的欢迎。
3.网络化
随着计算机应用的深入,特别是家用计算机越来越普及,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。计算机网络己在现代企业的管理中发挥着越来越重要的作用,如银行系统、商业系统、交通运输系统等。
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。
第一代为电子管计算机时代(1946-1958)
第二代为晶体管计算机时代(1958-1964)
第三代为中小规模集成电路计算机时代(1964-1971)
第四代为大规模集成电路计算机时代(1971至今)
20世纪90年代人工智能系统计算机的诞生标志着第五代计算机出台
第一台计算机(ENIAC)于1946年2月,在美国诞生。提出程序存储的是美国的数学家 冯^诺依曼, 在美国陆军部的资助下,与1943年开始了ENIAC的研制,1946年完成。 约翰·冯·诺依曼 ( John Von Neumann,1903-1957),美藉匈牙利人,1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯,父亲是一个银行家,家境富裕,十分注意对孩子的教育。冯·诺依曼从小聪颖过人,兴趣广泛,读书过目不忘.据说他6岁时就能用古希腊语同父亲闲谈,一生掌握了七种语言.最擅德语,可在他用德语思考种种设想时,又能以阅读的速度译成英语.他对读过的书籍和论文。能很快一句不差地将内容复述出来,而且若干年之后,仍可如此。1911年一1921年,冯·诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间,就崭露头角而深受老师的器重.在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数学论文,此时冯·诺依曼还不到18岁。1921年一1923年在苏黎世大学学习。很快又在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位,此时冯·诺依曼年仅22岁。1927年一1929年冯·诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位,西渡美国。1931年他成为美国普林斯顿大学的第一批终身教授,那时,他还不到30岁。1933年转到该校的高级研究所,成为最初六位教授之一,并在那里工作了一生。 冯·诺依曼是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马里兰大学、哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等校的荣誉博士。他是美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院和意大利国立林且学院等院的院士。1954年他任美国原子能委员会委员;1951年至1953年任美国数学会主席。 1954年夏,冯·诺依曼被发现患有癌症,1957年2月8日,在华盛顿去世,终年54岁。 1969年12月, Internet 的前身——美国的ARPA网投入运行,它标志着我们常称的计算机网络的兴起。这个计 算机互联的网络系统是一种分组交换网。分组交换技术使计算机网络的概念、结构和网络设计方面都发生了根本性 的变化,它为后来的计算机网络打下了基础。 八十年代初,随着PC个人微机应用的推广,PC联网的需求也随之增大,各种基于PC互联的微机局域网纷纷出台。 这个时期微机局域网系统的典型结构是在共享介质通信网平台上的共享文件服务器结构,即为所有联网PC设置 一台专用的可共享的网络文件服务器。PC是一台“麻雀虽小,五脏俱全”的小计算机,每个PC机用户的主要任务仍 在自己的PC机上运行,仅在需要访问共享磁盘文件时才通过网络访问文件服务器,体现了计算机网络中各计算机之 间的协同工作。由于使用了较PSTN速率高得多的同轴电缆、光纤等高速传输介质,使PC网上访问共享资源的速率和 效率大大提高。这种基于文件服务器的微机网络对网内计算机进行了分工:PC机面向用户,微机服务器专用于提供 共享文件资源。所以它实际上就是一种客户机/ 服务器模式。 计算机网络系统是非常复杂的系统,计算机之间相互通信涉及到许多复杂的技术问题,为实现计算机网络通信, 计算机网络采用的是分层解决网络技术问题的方法。但是,由于存在不同的分层网络系统体系结构,它们的产品之 间很难实现互联。为此,国际标准化组织ISO 在1984年正式颁布了“开放系统互连基本参考模型”OSI 国际标准, 使计算机网络体系结构实现了标准化。 进入九十年代,计算机技术、通信技术以及建立在计算机和网络技术基础上的计算机网络技术得到了迅猛的发 展。特别是1993年美国宣布建立国家信息基础设施NII 后,全世界许多国家纷纷制定和建立本国的NII ,从而极大 地推动了计算机网络技术的发展,使计算机网络进入了一个崭新的阶段。目前,全球以美国为核心的高速计算机互 联网络即Internet已经形成,Internet已经成为人类最重要的、最大的知识宝库。而美国政府又分别于1996年和1997 年开始研究发展更加快速可靠的互联网2 (Internet 2)和下一代互联网(Next Generation Internet)。可以说, 网络互联和高速计算机网络正成为最新一代的计算机网络的发展方向