计算机的发展历程！
5438+00年6月，计算机编程语言的先驱克里斯汀·尼加德因心脏病突发去世，享年75岁。奈杰尔帮助奠定了互联网的基础，为计算机行业做出了巨大贡献。据挪威媒体报道，Nigaid 11在挪威奥斯陆去世。
Nigade是奥斯陆大学的教授，因开发Simula编程语言而享誉国际，该语言为MS-DOS和互联网奠定了基础。克里斯汀·尼加德于1926年出生于奥斯陆。她于1956毕业于奥斯陆大学，获得数学硕士学位，之后致力于计算机计算和编程研究。
从1961到1967，Nigade在挪威计算机中心工作，参与了面向对象编程语言的开发。因为他们的出色表现，2001年，尼加德和他的同事奥尔·约翰·达尔获得了2001年A.M .图灵奖等多项大奖。当时给尼加德颁奖的计算机协会认为，他们的工作为Java、c++和其他编程语言在个人电脑和家庭娱乐设备中的广泛应用扫清了道路。“他们的工作基本上改变了软件系统的设计和编程，可重用、可靠和可升级的软件也已经问世。
从图灵机到冯·诺依曼机的世纪发现
英国科学家艾伦·图灵在1937年发表了著名的文章《论可计算数在解题中的应用》。本文提出了思维原理计算机——图灵机的概念，推动了计算机理论的发展。1945年，图灵到美国国家物理研究所工作，开始设计自动计算机。1950年，图灵出版了一本名为《计算机能思考吗？著名的图灵测试就是通过问答来测试计算机是否具有和人类一样的智能。
图灵提出了一个抽象计算模型来精确定义可计算函数。图灵机由一个控制器、一条无限延伸的皮带和一个在皮带上左右移动的读写头组成。这个概念如此简单的机器，理论上可以计算出任何直观的、可计算的函数。图灵机作为计算机的理论模型，已经广泛应用于计算机和计算复杂性的研究中。
计算机是人类制造的信息处理工具。如果说人类制造的其他工具是人手的延伸，那么计算机作为代替人脑处理信息的工具，可以说是人脑的延伸。最初，真正的计算机是用来解决数值计算问题的。二战后期，一系列用于军事目的的密码解码和弹道计算变得越来越复杂。大量的数据和复杂的计算公式，即使使用电动机械计算器也会消耗相当多的人力和时间。在这种背景下，人们开始研制电子计算机。
世界上第一台计算机“科洛萨斯”诞生于英国，1943年3月研制出“科洛萨斯”计算机。当时开发“科洛萨斯”计算机的主要目的是破译德国“洛伦兹”加密机加密的密码。用其他方法破译这个密码需要六到八个星期，而使用“科洛萨斯”电脑只需要六到八个小时。1944 65438+10月10，“科洛萨斯”电脑开始运行。自从投入使用后，德国高层的大量军事机密很快被破译，盟军更是如虎添翼。“科洛萨斯”比美国的ENIAC计算机早问世两年多。二战期间，它破译了大量德国机密。战后被秘密销毁，所以不为人知。
虽然第一台电子计算机诞生于英国，但英国并没有抓住计算机引发的科技和工业革命的机遇。相比之下，美国抓住了这一历史机遇，鼓励计算机技术和产业的发展，导致了一大批计算机产业巨头的崛起，极大地促进了美国综合国力的发展。1944年，美国国防部组织了一个由莫奇里和埃克特领导的ENIAC计算机研究小组，当时在普林斯顿大学工作的现代计算机创始人匈牙利数学家冯·诺依曼也参与了肖像研究。1946的研究工作成功，制成了世界上第一台电子数字计算机ENIAC。这台由18000个电子管组成的计算机，尽管体积庞大，功耗惊人，功能有限，却真正起到了节省人力和时间的作用，开辟了计算机科学技术的新时代。这对制造它的科学家来说可能是意想不到的。
虽然最早的计算机功能有限，与现代计算机有很大不同，但它已经具备了现代计算机的基本部件，即运算器、控制器和存储器。
运算器就像算盘，用来进行数值运算和逻辑运算，获得计算结果。控制器就像计算机的总部，指挥着计算机各部分的工作，它的命令是通过发出一系列控制信号来完成的。
计算机的程序、数据，以及运算中产生的中间结果和最终结果，都应该有一个存储的地方，这就是计算机的第三个组成部分——内存。
电脑自动计算，自动计算的基础是储存在电脑里的程序。现代计算机都是存储程序计算机，也叫冯诺依曼机，因为存储程序的概念是冯诺依曼提出的。人们根据所要解决问题的数学描述，用计算机能接受的“语言”编写程序，输入并存储在计算机中，计算机就能按照人的意图自动完成运算并高速输出结果。程序要给计算机提供要操作的数据，操作的顺序，执行什么操作等等。
微电子技术的出现为计算机的发展带来了新的机遇，使计算机小型化成为可能。微电子技术的发展可以追溯到晶体管的出现。65438-0947年，美国电话电报公司公司贝尔实验室的三位科学家巴丁、布雷顿和肖克利制造出第一个晶体管，开启了晶体管取代电子管的时代。
晶体管的出现可以说是集成电路问世的前奏。晶体管出现后，一些科学家发现，可以像晶体管一样，把电路元件和导线制作在一个硅片上，实现电路的小型化。于是，经过10年的发展，第一个集成电路出现在1958年。
微电子技术的发展和集成电路的出现首先引起了计算机技术的巨大变革。在现代计算机中，运算器和控制器大多制作在一起，称为微处理器。由于微处理器(计算机芯片)的集成，微型计算机在70年代和80年代产生并迅速发展，特别是IBM PC个人计算机的出现，打开了计算机普及的大门，促进了计算机在各行各业的应用。价格高昂、体积庞大、功耗惊人的计算机只能在少数大型军事或科研设施中使用。今天，由于大规模集成电路的采用，计算机已进入普通办公室和家庭。
标志集成电路水平的指标之一是集成度，即在一定尺寸的芯片上可以制造多少个晶体管。集成电路从出现到今天，发展速度惊人，芯片越来越小，对生产生活影响深远。ENIAC计算机占地150平方米，重30吨，耗电数百瓦。它所完成的计算，可以用今天先进的袖珍计算器来完成。这是微电子和集成电路创造的奇迹。
现状与展望
美国科学家近日指出，经过30多年的发展，计算机芯片的小型化已经接近极限。计算机技术的进一步发展只能依靠全新的技术，如新材料、新的晶体管设计方法和分子计算技术。
30多年来，半导体产业的发展基本遵循摩尔定律，即每18个月，硅片上安装的晶体管数量就翻一番。芯片越来越小，包括越来越多的晶体管，刻蚀线宽越来越小；于是，电脑的性能越来越高，价格越来越低。但有人提出，这种发展趋势最多只能持续10到15年。
来自美国最大芯片制造商英特尔公司的科学家保罗·a·帕坎(Paul A. Pakan)近日在美国《科学》杂志上撰文称，摩尔定律(1965年提出的预言半导体容量将以几何速度增长的定律)在未来10年可能会遇到一个不可逾越的障碍:芯片的小型化正在逼近极限。人们还没有找到超越这个极限的方法，有科学家称之为“半导体行业面临的最大挑战”。
目前最先进的VLSI芯片制造技术可以实现最小约0.18微米的线宽，宽至一根头发丝的5%。晶体管中的绝缘层只有4到5个原子厚。日本将开始大规模生产宽度仅为0。13微米在2000年初。预计这种芯片将在未来两年内得到广泛应用。下一步是引入线宽为0的芯片。1微米。帕坎说，在如此小的尺寸下，晶体管只能由不到100个原子组成。
当芯片线宽小到一定程度时，线会因为靠得太近而容易相互干扰。但是，如果通过线路的电流很弱，只有几十个甚至几个电子，信号的背景噪声就难以承受了。如果尺寸进一步缩小，量子效应就会发挥作用，使得传统的计算机理论完全失效。在这种情况下，科学家必须使用全新的材料、设计方法甚至运算理论，让半导体行业和计算机行业突破传统理论的限制，另辟蹊径。
目前计算机发展的主流是什么？国内外的共识是
精简指令集计算
RISC是精简指令集计算机的缩写。计算机可以执行的操作命令的集合。程序最终会变成计算机可以执行的指令序列。每台计算机都有自己的指令系统，计算机可以识别并执行本地指令系统的指令。识别就是把代表操作的二进制代码解码——变成与操作相对应的控制信号，从而执行指令要求的操作。一般来说，计算机的指令系统丰富，功能强大。RISC系统简化了指令系统，目的是减少指令的执行时间，提高计算机的处理速度。传统计算机通常一次取一条指令，而RISC系统采用多发射结构，同时发射多条指令。当然，需要增加芯片上的执行元件。
并行处理技术
并行处理技术也是提高计算机处理速度的一个重要方向。在传统计算机中，一般只有一个中央处理器，在中央处理器中只执行一个程序。程序的执行是按顺序一个一个执行的，处理器反映的数据也是一个一个的字符串，所以叫串行执行指令。并行处理技术可以在多个处理器中同时执行多个相关或独立的程序。目前有两种并行处理系统:一种是4个、8个甚至32个处理器的并行处理系统，或者多处理器系统；另一种是组装超过100个处理器，形成大规模处理系统。这两个系统不仅在处理器数量上不同，而且在内部互连、内存连接、操作系统支持和应用领域上也不同。
曾经有一段时间，超级计算机由与普通计算机不同的材料制成。最早的Cray 1计算机是用安装在镀铜液冷电路板上的奇形怪状的芯片手工制作的。Cray 2电脑看起来更奇怪。它在含有液态碳氟化合物的浴池中搅动气泡——它由“人造血液”冷却。并行计算技术改变了这一切。目前世界上最快的计算机是美国的Asci Red。这台计算机的运算速度是每秒2.1万亿次。它由与个人电脑和工作站相同的组件组成，只是超级计算机使用更多的组件，并配备9000标准奔腾芯片。以现在的技术趋势来看，超级计算机和其他计算机的区别确实开始模糊了。
至少在不久的将来，这种趋势显然还会继续。那么，哪些即将到来的技术可能会颠覆计算技术的格局，引发下一次超级计算技术革命？
这样的技术至少有三种:光子计算机、生物计算机、量子计算机。它们不太可能实现，但因为它们有引发革命的潜力，所以值得研究。
光子计算机
光子计算机可能是这三种新技术中最传统的。几十年来，这项技术的应用一直受到限制，尤其是在军事信号处理方面。
在光子计算技术中，光可以像电一样传递信息，甚至更好，光束在从一个地方向另一个地方传递信息的效果比电更好，这也是电话公司使用光缆进行远距离通信的原因。光之所以对交流非常有用，是因为它不会和周围的环境发生相互作用，这和电是不一样的。两束光可以相互穿透而不被察觉。光在长距离中的传播速度约为电子信号的100倍，光学器件的能耗很低。据估计，光子计算机的计算速度可能比今天的超级计算机快1000到10000倍。
遗憾的是，正是这种极端的独立性使得人们很难制造出全光子计算机，因为计算过程需要利用相互的影响。如果我们想制造真正的光子计算机，我们必须开发光学晶体管，以便一束光可以用另一束光来开关。这种器件已经存在，但要制造出具有合适性能特征的光学晶体管，我们需要依靠材料科学领域的重大突破。
生物计算机
与光子计算技术相比，大规模生物计算技术更难实现，但潜力也更大。想象一台柚子大小的超级计算机，能够进行实时图像处理、语音识别和逻辑推理。这样的计算机已经存在:它们是人脑。从20世纪70年代开始，人们开始研究生物计算机(也叫分子计算机)。随着生物技术的稳步发展，我们将开始了解和操纵制造大脑的遗传机制。
生物计算机的性能将优于电子计算机和光学计算机。如果技术进步以现在的速度继续下去，可以想象，十几二十年后超级计算机会大量涌现。这听起来可能像科幻小说，但实际上已经有这方面的实验了。例如，在硅片上有特殊排列的神经元的“生物芯片”已经被制造出来。
在其他实验室，研究人员已经使用相关数据对DNA单链进行编码，以便这些单链可以在烧瓶中进行操作。这些生物计算实验离实用还很远，但在1958，我们对集成电路的看法也不过如此。
量子计算机
量子力学是第三种有潜力创造超级计算革命的技术。这个概念出现的时间比光子计算或生物计算晚，但它具有更大的革命潜力。由于量子计算机利用了量子力学的反直觉定律，其潜在运算速度会比电子计算机快很多。事实上，它们的速度提升几乎是无止境的。一台5000量子比特左右的量子计算机，可以在3 0秒左右解决传统超级计算机需要1000亿年才能解决的素数问题。
目前刚好有一个重要的用途适合这个看似深奥的作业。通过加密代表数据的代码来保护计算机数据。解密的数学“密钥”以一个非常大的数的形式出现——通常高达250位数字——以及它的质因数。这种加密被认为是无法破译的，因为没有传统的计算机能够在适当的时间内计算出如此巨大的数字的质因数。然而，至少在理论上，量子计算机可以轻松处理这些素数加密方案。因此，量子计算机黑客将不仅能够轻松获取经常出现在各种计算机网络(包括互联网)中的信用卡号和其他个人信息，还能够轻松获取政府和军事机密。这也是一些秉承“身先士卒，不甘落后”原则的政府机构一直投入巨资进行量子计算机研究的原因。
量子超级网络引擎
量子计算机不太可能破坏互联网的完整性。不仅如此，它们最终还可能给互联网带来巨大的好处。两年前，贝尔实验室的一位研究人员拉尔夫·格罗弗(Ralph Grover)发现了一种使用量子计算机处理我们许多日常事务的方法——搜索隐藏在庞大数据库中的一些信息。在数据库中寻找信息就像在公文包中寻找东西一样。如果不同的量子位状态组合分别搜索数据库的不同部分，那么其中一个状态组合就会遇到要搜索的信息。
由于一些技术的限制，量子搜索带来的速度提升并没有想象中那么大。例如，如果你想在654.38+0亿个地址中搜索一个地址，传统计算机大约需要5000万次尝试才能找到该地址；量子计算机大约需要654.38+00000次尝试，但这是一个很大的进步，如果把数据库放大，进步会更大。此外，数据库搜索是一项非常基本的计算机任务，任何改进都可能对大量应用程序产生影响。
到目前为止，很少有研究人员愿意预测量子计算机是否会得到更广泛的应用。然而，总的趋势是令人满意的。尽管许多物理学家——如果不是全部的话——最初认为量子力学令人困惑的性质肯定会消除实用量子计算技术所面临的难以捉摸和根深蒂固的障碍，但深刻而广泛的理论研究尚未能够创造出真正的机器。
那么，量子计算机的研究热潮意味着什么？计算技术的历史表明，在需要它们解决的问题出现之前，硬件和软件总是有突破的。或许，当我们需要搜索普通计算机需要几个月才能完成的庞大数据库时，量子计算机才会真正开始运行。研究将取代电子计算机的技术并不容易。毕竟采用标准微处理器技术的并行计算机，每隔几年都会有很大的进步。所以，任何想要取代它的技术，都必须是优秀的。然而，计算技术领域的进步总是非常迅速，充满了意想不到的事情。对未来的预测从来都不可靠。事后看来，断言“不可行”的人是最愚蠢的。
除了超级计算机，未来计算机还会向哪里发展？
多媒体教学
多媒体技术是进一步拓宽计算机应用领域的新技术。它将文字、数据、图形、图像、声音等信息媒体作为一个整体由计算机处理，将计算机带入了声、文、图一体化的应用领域。多媒体必须有各种外部设备，如监视器、键盘、鼠标、操纵杆、录像带/光盘、照相机、输入/输出、电信传输等。多媒体系统集计算机、家用电器和通讯设备于一体，由计算机控制和管理。多媒体系统将对人类社会产生巨大影响。
网络
目前的计算机系统大多是网络化的计算机系统。所谓网络，是指由若干台地理上分布的独立计算机，通过通信线路互联而成的系统。根据联网区域的大小，计算机网络可以分为住宅网络和远程网络。小到一个工厂的车间和办公室，大到跨越大陆和海洋，都可以形成计算机网络。互联网将发展成为人类社会中一股无形而强大的力量——它悄无声息地将各种信息传递给人们，以最快最先进的手段方便人类的工作和生活。如今，互联网的发展有将世界变成“地球村”的趋势。
专家认为，PC不会马上消失，同时功能单一或功能有限的终端设备(如掌上电脑、智能手机)将挑战PC作为计算机创新驱动力的地位。“机顶盒”电脑，如互联网电视，将互联网接入和电子邮件功能与有限的计算功能相结合，将很快流行起来。单一功能的终端最终会变得更容易应用。
智能计算机
我们对大脑的了解还很肤浅，但让计算机智能化的工作绝不能等到人们对大脑有了足够的了解之后。让电脑更智能，从一开始就是人们一直追求的目标。目前，计算机辅助设计、翻译、检索、绘图、写作、下棋和机械工作的发展已经向计算机的智能化迈进了一步。随着计算机性能的不断提升，人工智能技术在徘徊了50年之后，终于找到了露脸的机会。世界排名第一的国际象棋大师卡斯帕罗夫向“深蓝”低头，让人第一次在电脑面前感受到失败的滋味。人类从未如此深感忧虑，也从未如此强烈地感受到了解自己的需要。
现在的计算机大多是冯·诺依曼计算机，读词、读图、服从、形象思维等功能特别差。为了使计算机更加人工和智能，科学家们开始让计算机模拟人脑的功能。近年来，发达国家重视人工神经网络的研究，向计算机的智能化迈出了重要的一步。
人工神经网络的特点和优势主要表现在三个方面:它具有自学习功能。在实现图像识别时，只要将许多不同的图像模板和相应的识别结果输入到人工神经网络中，网络就会通过自学习功能学习识别相似的图像。自学习功能对于预测具有重要意义。预计未来的人工神经网络计算机将为人类提供同样的经济预测、市场预测和效益预测，其前景非常广阔。
具有联想存储功能。人的大脑有掀背车的功能。如果有人跟你说你小时候的同学张某某。，你会想起张某某身上的很多东西。这种关联可以利用人工神经网络的反馈网络来实现。
具备高速寻找最优解的能力。寻找一个复杂问题的最优解往往需要大量的计算。利用针对某个问题设计的反馈型人工神经网络，充分发挥计算机的高速计算能力，可能很快就能找到最优解。
人工神经网络是未来电子技术应用的新分水岭。智能计算机的组成可能是以冯·诺依曼机为主机，人工神经网络为智能外设的组合。
一般认为，智能计算机必然会像摩尔定律(1965提出的预测半导体容量以几何速度增长的定律)的应验一样出现。提出这一法律的英特尔公司名誉董事长戈登·摩尔同意这一观点。他认为:“硅智能会发展到难以区分计算机和人的地步。”但是计算机智能不会就此止步。许多科学家断言，机器的智慧将很快超过阿尔伯特·爱因斯坦和霍金的总和。霍金认为，就像人类可以凭借高超的数字操纵能力设计出计算机一样，智能机器也会创造出性能更好的计算机。最迟到下个世纪中叶(可能更快)，计算机的智能可能会超出人类的理解。
从图灵机到冯·诺依曼机的世纪发现
英国科学家艾伦·图灵在1937年发表了著名的文章《论可计算数在解题中的应用》。本文提出了思维原理计算机——图灵机的概念，推动了计算机理论的发展。1945年，图灵到美国国家物理研究所工作，开始设计自动计算机。1950年，图灵出版了一本名为《计算机能思考吗？著名的图灵测试就是通过问答来测试计算机是否具有和人类一样的智能。
图灵提出了一个抽象计算模型来精确定义可计算函数。图灵机由一个控制器、一条无限延伸的皮带和一个在皮带上左右移动的读写头组成。这个概念如此简单的机器，理论上可以计算出任何直观的、可计算的函数。图灵机作为计算机的理论模型，已经广泛应用于计算机和计算复杂性的研究中。
计算机是人类制造的信息处理工具。如果说人类制造的其他工具是人手的延伸，那么计算机作为代替人脑处理信息的工具，可以说是人脑的延伸。最初，真正的计算机是用来解决数值计算问题的。二战后期，一系列用于军事目的的密码解码和弹道计算变得越来越复杂。大量的数据和复杂的计算公式，即使使用电动机械计算器也会消耗相当多的人力和时间。在这种背景下，人们开始研制电子计算机。
世界上第一台计算机“科洛萨斯”诞生于英国，1943年3月研制出“科洛萨斯”计算机。当时开发“科洛萨斯”计算机的主要目的是破译德国“洛伦兹”加密机加密的密码。用其他方法破译这个密码需要六到八个星期，而使用“科洛萨斯”电脑只需要六到八个小时。1944 65438+10月10，“科洛萨斯”电脑开始运行。自从投入使用后，德国高层的大量军事机密很快被破译，盟军更是如虎添翼。“科洛萨斯”比美国的ENIAC计算机早问世两年多。二战期间，它破译了大量德国机密。战后被秘密销毁，所以不为人知。
虽然第一台电子计算机诞生于英国，但英国并没有抓住计算机引发的科技和工业革命的机遇。相比之下，美国抓住了这一历史机遇，鼓励计算机技术和产业的发展，导致了一大批计算机产业巨头的崛起，极大地促进了美国综合国力的发展。1944年，美国国防部组织了一个由莫奇里和埃克特领导的ENIAC计算机研究小组，当时在普林斯顿大学工作的现代计算机创始人匈牙利数学家冯·诺依曼也参与了肖像研究。1946的研究工作成功，制成了世界上第一台电子数字计算机ENIAC。这台由18000个电子管组成的计算机，尽管体积庞大，功耗惊人，功能有限，却真正起到了节省人力和时间的作用，开辟了计算机科学技术的新时代。这对制造它的科学家来说可能是意想不到的。
虽然最早的计算机功能有限，与现代计算机有很大不同，但它已经具备了现代计算机的基本部件，即运算器、控制器和存储器。
运算器就像算盘，用来进行数值运算和逻辑运算，获得计算结果。控制器就像计算机的总部，指挥着计算机各部分的工作，它的命令是通过发出一系列控制信号来完成的。
计算机的程序、数据，以及运算中产生的中间结果和最终结果，都应该有一个存储的地方，这就是计算机的第三个组成部分——内存。
电脑自动计算，自动计算的基础是储存在电脑里的程序。现代计算机都是存储程序计算机，也叫冯诺依曼机，因为存储程序的概念是冯诺依曼提出的。人们根据所要解决问题的数学描述，用计算机能接受的“语言”编写程序，输入并存储在计算机中，计算机就能按照人的意图自动完成运算并高速输出结果。程序要给计算机提供要操作的数据，操作的顺序，执行什么操作等等。
微电子技术的出现为计算机的发展带来了新的机遇，使计算机小型化成为可能。微电子技术的发展可以追溯到晶体管的出现。65438-0947年，美国电话电报公司公司贝尔实验室的三位科学家巴丁、布雷顿和肖克利制造出第一个晶体管，开启了晶体管取代电子管的时代。
晶体管的出现可以说是集成电路问世的前奏。晶体管出现后，一些科学家发现，可以像晶体管一样，把电路元件和导线制作在一个硅片上，实现电路的小型化。于是，经过10年的发展，第一个集成电路出现在1958年。
微电子技术的发展和集成电路的出现首先引起了计算机技术的巨大变革。在现代计算机中，运算器和控制器大多制作在一起，称为微处理器。由于微处理器(计算机芯片)的集成，微型计算机在70年代和80年代产生并迅速发展，特别是IBM PC个人计算机的出现，打开了计算机普及的大门，促进了计算机在各行各业的应用。价格高昂、体积庞大、功耗惊人的计算机只能在少数大型军事或科研设施中使用。今天，由于大规模集成电路的采用，计算机已进入普通办公室和家庭。
标志集成电路水平的指标之一是集成度，即在一定尺寸的芯片上可以制造多少个晶体管。集成电路从出现到今天，发展速度惊人，芯片越来越小，对生产生活影响深远。ENIAC计算机占地150平方米，重30吨，耗电数百瓦。它所完成的计算，可以用今天先进的袖珍计算器来完成。这是微电子和集成电路创造的奇迹。