信息技术的发展历程（激动人心的信息技术诞生与成长简史）

信息技术的发展历程(激动人心的信息技术诞生和成长简史)。

1623年，德国科学家威廉·西卡德制造了世界上第一台机械计算器。该机由时钟的齿轮技术改进而来，可加减六位数字，并通过铃声输出答案。因此，它也被称为“算术时钟”。该机采用11个完整链轮和6个不完整链轮进行加法运算，并可借助对数表进行乘法和除法运算。不幸的是，它在接近完工时被摧毁了。

1642年，法国哲学家、数学家、物理学家帕斯卡发明了能做加减法的加法机，机器能自动进行垂直借用运算。帕斯卡复制了50台机器，但大部分都成了富裕家庭客厅里稀奇古怪的摆设。

帕斯卡的电脑

17世纪德国天才数学家、哲学家莱布尼茨知道帕斯卡的加法器，设计了一种特殊的齿轮传动装置。他发明并制造了乘数。

雷尼茨乘数。

莱比兹的乘法器使用二进制。据说莱布尼茨的二元思想来源于康熙送给德国皇帝的八卦。莱布尼茨不仅将二进制引入计算机，而且是二进制逻辑的创始人。从此，人们可以用数字来表达逻辑的真理。帕斯卡和莱布尼茨的计算机都是机械装置，他们的计算机是人类制造思维辅助工具的第一次尝试。这些电脑仍然可以在博物馆里看到。

1725年，法国纺织工人鲁修将穿孔纸带放在织布机上，以便于编织图案的转移。1726年，他的伙伴开始改进设计，用串联的穿孔卡片代替纸带，从而实现只需人工送料的半自动生产。

1801年，法国提花机发明了提花织机，用打孔卡控制编织图案。与前者不同的是，这种织布机在更换一系列卡片时不需要改变机械设计，是可编程机器的里程碑。

提花织机

美国宪法规定，人口普查必须每十年进行一次，1880年处理和分析压倒性的人口普查数据用了8年时间。因此，在1890年，美国统计学家赫尔曼·霍尔里开发了一种分类机，它使用穿孔卡片来存储数据，然后机器感应卡片来帮助美国人口普查局自动将统计数据制成表格。因此，住户普查不到三年就完成了。

现代意义上真正的计算机是英国科学家巴贝奇于1822年制造的第一台差分机(专门用于计算多项式的齿轮加法器)。它可以处理三个不同的五位数，计算精度为小数点后六位。

巴贝奇差分机

在计算机结构上，巴贝奇在1834年给出了现代计算机的基本结构:堆栈、处理器和控制器。没过多久，巴贝奇就根据这个结构概念，造出了一台叫做分析仪的计算机。这台电脑也是第一台由软件控制的电脑。他的助手，英国著名诗人拜伦的独生女阿达·奥古斯塔，为这台计算机编制了人类历史上第一批软件程序。阿达和巴贝奇为现代计算机奠定了坚实的基础。他们对计算机结构的想法比当时的人超前一个世纪。堆栈、处理器、控制器和软件的概念至今仍在使用。Ada软件中的一些算法至今仍在使用。为了纪念这位计算机和软件的先驱，美国军方发明的一种计算机语言以她的名字“阿达”命名。

分析器是通用可编程计算机，可编程性是通用计算机的一个重要定义，即只要改变指令的存储顺序，通用计算机就可以模拟其他形式的计算机。

虽然巴贝奇的理想电脑没有正式问世，但他给后人留下了宝贵的遗产，那就是几十种先进的设计方案和面对困难不屈不挠的精神。

现代计算机的发展有几个组成部分:

一是计算机理论，即计算机的可能性和计算机功能的局限性；

第二是基本设备，即最小的计算设备，或最小的物理操作步骤。如今，常用的最小计算设备是晶体管，这是最简单的开关电路。

三是电路设计，即如何用晶体管开关电路实现逻辑功能；

四是人机界面，即操作系统；

第五，应用软件，即计算机语言和应用程序。

1847年，英国数学家乔治·布尔出版了《逻辑的数学分析》，这是一部数字逻辑的基础著作。从此，价值成为一门精确的数学学科。1854年，布尔发表了著名的著作《思维规律》，创立了一门全新的学科——布尔代数，它是数字计算机设计中开关电路设计的数学方法和理论基础。

直到1938年，布尔代数才真正应用于电路设计。今年，麻省理工学院的年轻教授克劳德·艾尔伍德·香农发表了他的硕士论文“继电器和开关电路的符号分析”。他建立了基于布尔代数的开关电路，证明了继电器这种简单的开关电路可以实现基于布尔代数的所有逻辑运算，并给出了实现四种运算的电路设计。本文是开关和逻辑电路理论和设计方面的一项开创性工作。

1895年，英国工程师弗莱明利用爱迪生效应发明了真空管。从此，人类进入了微电子时代。1912年，美国发明家李·福雷斯特在加州帕洛阿尔托发现了真空电子管的放大，为电子工业奠定了基础。1913年，麻省理工学院教授万尼瓦尔·布什制造了第一台模拟计算机差分分析仪。计算机由电机驱动，利用齿轮转动角度进行仿真计算。

1936年11月12日，英国数学家艾伦·图灵发表了一篇关于可计算数的基础论文，并应用于entscheidungs问题，阐明了现代计算机理论，从理论上定义了现代通用计算机和可计算性等重要概念。为了模拟人类的操作过程，图灵指出，能够实现数字计算和逻辑判断的机器必须具备以下功能:

(1)无限长的纸带。纸带被分成网格，每个网格有一个来自有限字母表的字母，字母表有一个空白色符号。纸带上的网格编号为0、1、2、…，纸带的一端可以无限延长。

(2)扫描仪。扫描仪可以沿着纸带移动，读取当前网格中的字母，并更改字母。

③一套控制规则。它根据图灵机的当前状态和扫描仪读取的字母决定扫描仪的下一步动作，并改变状态寄存器中注册的状态，使图灵机进入新的状态。

④状态寄存器。用于保存图灵机的当前状态。图灵机所有可能状态的数量都是有限的，还有一种特殊的状态——关机状态。

满足以上四个条件的机器就是著名的图灵机。本文中，图灵以图灵机的形式定义了一种基于通用算法的形式语言。这种形式语言完全等同于奥地利数学家库尔特·哥德尔在1931年证明不完全性定理时给出的语言。

图灵

图灵机的每一部分都是有限的，但有一个无限的纸带，是一个理想的设备。图灵认为这样的机器可以模拟人类可以进行的任何计算过程。图灵对计算机理论的重要贡献之一是给出了关机问题，即数理逻辑中的可计算性问题。它提出了一个问题“你能判断任何程序是否会在有限的时间内完成运行吗？”。在数学语言中，给定一个程序p和一个输入I，程序p是否会在输入I下停止。1936年，图灵证明了图灵定理——判断关机问题没有通用算法。证明了计算机和程序的纯数学定义——图灵机。图灵定理告诉我们关机问题在图灵机上是不可判定的。从数理逻辑的角度来看，关机问题是一阶逻辑的不完备性。因此，图灵定理的本质是哥德尔不完全定理的另一种表述。图灵因其图灵机和图灵定理被誉为计算机科学之父。

图灵机的本质是:有限状态机+存储介质上的读写。

1950年10月，图灵发表了重要论文《计算机械与智能》，提出了著名的图灵测试，为人工智能奠定了基础。图灵被后人尊为人工智能之父。在第一代计算机时代，本文定义了第五代和第六代计算机。

图灵不仅在计算理论上为现代计算机奠定了基础，还在二战期间为英国的MI-6建造了一台名为bombe的计算机。计算机破译了德国军事密码“谜”。后人评论图灵的破译使盟军提前2-4年结束二战，同时为盟军避免了1400-2100万人的死亡。

第一台电子计算机的发明者是美国人约翰·阿塔那索夫。他是名副其实的“电子计算机之父”。阿塔纳索夫是爱荷华州立大学的物理学教授。阿塔纳索夫和他的研究生克利福德·贝里于1939年10月开发了第一台电子计算机。

阿塔纳索夫将这台机器资源网命名为ABC电脑，其中A和B分别取其姓氏的首字母，C为电脑的首字母。这台计算机为爱荷华州立大学的教授和研究生提供了一个资源网络，并产生了许多微分方程的数值解。在阿塔纳索夫和巴里离开爱荷华州立大学之前，他们制造了两台可以运行的ABC电脑。

ABC是第一台现代电子计算机。阿塔纳索夫在设计这台计算机时，提出了三个非常重要的设计概念:用二进制逻辑实现数字运算，保证精度；利用电子技术实现控制逻辑运算和算术运算，保证计算速度。它采用计算功能与更新存储二进制数功能分离的结构。后来，控制论之父维纳在此基础上提出了计算机的五大原理:计算机必须数字化；主要是电子设备；采用二进制；内部存储计算表；将数据存储在计算机中。直到现在，这些概念仍然是设计计算机的基本概念。

这两台ABC电脑被存放在爱荷华州立大学物理系的储藏室里，很快就被遗忘了。1946年，两台电脑的部件被拆除并用于其他目的，只剩下内存。爱荷华州立大学没有为ABC电脑申请专利，这是发明权之争的根源。阿塔纳索夫“计算机之父”的称号，并不是因为他的发明被当时的人们所接受，而是因为法院做出的判决。著名的ENIAC电脑发明者阿塔纳索夫和约翰·莫克利和约翰·埃克特为谁是第一台电子电脑的发明者打了一场著名的官司，法院共开庭135次。1973年10月19日，法院宣布:“莫克利和埃克特没有发明第一台电子计算机，但他们只是在阿塔纳索夫的发明中使用了这个想法。”早在1941年，阿塔纳索夫就向ENIAC的发明者莫西利讲述了他对电子计算机的想法。莫莉参观了爱荷华州立大学物理系阿塔纳索夫的计算机实验室。

ABC电脑

1934年，德国康拉德·楚泽也开始制造电脑。1938年，他完成了速度和可靠性都很差的Z-1机械计算机。1941年，楚泽制造了一台电子计算机——Z-3电子计算机，这是第一台可编程电子计算机。它可以处理7位索引和14位小数，并使用了大量的true 空管。每秒可以加3 ~ 4次，乘一次需要3 ~ 5秒。

20世纪40年代，哈佛大学物理系的霍华德·艾肯也在考虑设计一台通用计算机。当时，IBM的总经理小沃森非常有眼光，支持艾肯的想法。1944年，艾肯开发了MARK-1计算机，该计算机有15万个部件和800公里长的电线，每秒钟可以执行200多次操作。女数学家格雷斯·霍珀为其编制了一个计算程序，计算机可以解微分方程。

MARK-1的问世实现了巴贝奇的夙愿，也是帕斯卡计算机问世以来机电计算机的最高水平。

与此同时，贝尔电话实验室的科学家斯蒂比·毕茨领导的研究小组也在开发中继计算机。1940年，他们制造了复数计算器(CNC)，主要用于复数计算。人们对它的计算能力感到满意，但它是一台特殊的机器，而不是一台通用的机器。自1944年以来，斯蒂比的团队又花了三年时间制造一台类似的通用机器。1946年，CNC正式投入运行，性能良好，是现代多处理器的鼻祖。

1940年9月，贝尔实验室在达特茅斯学院演示了M-1模型。他们把校园里的M-1机器连接到电报线上，当场解决了一个数学问题，并把它传送到纽约。这是人类第一次实现了电脑遥控的梦想。

1946年，受ABC计算机的启发，宾夕法尼亚大学的埃克特等人开发了著名的电子计算机——ENICA。拥有17468根真空管，7200多个二极管，70000多个电阻，10000多个电容，6000多个继电器，500000多个焊点。机器安装在一个2.75米高的金属柜内，面积约170平方米，重30吨。运算速度为每秒5000次加法，可在0.003秒内完成两次10位乘法运算。当时最快的电脑做40点弹道计算用了两个小时，埃尼亚克只用了三秒，简直是奇迹。Eniak并不完美，它没有内存，只有寄存器，只能注册10个数字，耗电很大。当时有个笑话说，一打开，费城的路灯就会变暗。埃尼亚克虽然不起眼，却象征着第一代电子计算机的诞生。

我们有图灵关于计算机理论的理论，计算机的可能性和计算机功能的极限。而电脑的基本器件，也就是真空管，也已经成熟。虽然还是很慢，但是远远优于机械设备。香农的有理资源网络理论为实现逻辑功能奠定了良好的基础，香农的开关电路可以实现任何逻辑功能。

1952年1月，冯·诺依曼设计的IAS计算机EDVAC问世。这台IAS电脑总共使用了2300根电子管，但它的运算速度比拥有18000根电子管的Eniak快10倍。冯·诺依曼的存储程序控制思想在这台计算机上得到了令人满意的体现。

1943年，冯·诺依曼提出了“存储程序通用电子计算机程序”，并提出了“存储程序控制”的思想，即程序存储在可寻址存储器中，控制器轮流取指令并解码，然后产生控制信号，控制整个计算机的运行进行数据处理。具体来说，硬件是处理器、主板、内存和硬盘的计算机组合。在这里，我们的计算机技术正式进入了时代的大舞台。

图灵艾伦图灵-查尔斯·巴贝奇，计算机科学之父-约翰·阿塔那索夫，通用计算机之父-约翰·冯·诺依曼，电子计算机之父-现代计算机之父。

1959年2月6日，开发出第一台晶体管收音机的TI公司的j . Kilby向美国专利局提交了“半导体集成电路”的专利。

1960年，麻省理工学院教授J.Licklider发表了著名的计算机研究论文《人机共生》，提出了分时操作系统的思想，首次实现了计算机网络化的设想。1962年，为兰德公司工作的保罗·巴兰(Paul Baran)发表了具有里程碑意义的学术报告《论分布式通信》，他在报告中首次提出了“分布式自适应分组交换”，也就是我们现在所说的“分组交换”通信技术。

1964年4月7日，在IBM成立50周年之际，年仅40岁的g .阿姆达尔担任总设计师，开发了4年的IBM360计算机，标志着第三代计算机全面亮相，这也是IBM历史上最成功的机型。

1965年:DEC公司推出PDP-8电脑，标志着小型机时代的到来。

1966年，时任美国国防部高级研究计划局(ARPA)信息处理技术办公室(IPTO)负责人的鲍勃·泰勒启动了ARPA网络的研究项目。虽然他本人事后一直强调Apa网络本身并没有用于军事目的，但他的部门是冷战的产物。1968年，IBM首次提出了温彻斯特/温彻斯特技术，并讨论了对硬盘技术进行重大改进的可能性。

1968年12月9日，加州大学的道格拉斯·恩格巴特博士发明了世界上第一只老鼠。它的工作原理是通过底部球体的滚动带动枢轴，带动变阻器改变电阻值产生位移信号。信号经过计算机处理后，屏幕上的光标就可以移动了。恩格尔巴特博士鼠标设计的初衷是用这种简单的操作方式代替繁琐的键盘操作。然而，人们在鼠标诞生的前十年并没有意识到这种操作模式的简单性，直到1984年苹果Macintosh的诞生才改变了人们的旧观念。

1969年，贝尔实验室的肯·汤普森(ken Thompson)和丹尼斯·里奇(Dennis Ritchie)在PDP-7上开发了Unix操作系统。

1969年10月29日，美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的节点和斯坦福研究所(SRI)的节点实现了分组交换技术的第一次远程通信，这也标志着互联网的正式诞生。

1969年10月，美国施乐公司在今天的硅谷帕洛阿尔托成立了帕洛阿尔托研究中心(PARC)。更重要的是，施乐并没有为来到这里的科学家制定任何研究计划，而是让他们自由发挥。在接下来的几年里，PARC诞生了以太网、鼠标、人脸对象、图标、菜单、窗口等一系列改变了未来计算机发展方向的新概念。，并间接孵化出划时代的软件作品如Windows、Office、Macintosh等。，而从it中脱颖而出的科学家也创办了改变IT世界格局的企业，如Adobe、3Com、Novell等。

1971年1月，英特尔公司的特德·霍夫(Ted Hoff)成功研制出第一个可以在实际中工作的微处理器4004。该处理器在一块面积约12平方毫米的芯片上有2250个晶体管，其计算能力足以超过ENICA。英特尔于同年11月15日正式发布了这款处理器。

1972年:曾经开发过Unix操作系统的丹尼斯·里奇领导了C语言的发展。

1973年5月22日，由施乐PARC研究中心的鲍勃·麦卡夫建立的世界上第一个个人计算机局域网——ALTO ALOHA网络正式开始运行，梅特卡夫将网络更名为“以太网”。

1974年4月1日，英特尔推出了第一款8位微处理器芯片8080。1974年12月，电脑发烧友E .罗伯茨发布了自己的搭载8080处理器的电脑“牛郎之星”，这也是世界上第一台搭载微处理器的电脑，从而拉开了个人电脑的序幕。

1975年7月，B .盖茨在成功为牛郎之星配备BASIC语言后，从哈佛大学退学，与好友保罗·艾伦一起创立了微软，并为公司定下目标:“家家户户都有一台在每张桌子上运行微软程序的微型计算机！”1976年4月1日，斯蒂芬·沃兹纳克(Stephen Wozinak)和斯蒂芬·乔布斯(Stephen Jobs)共同创立了苹果公司，并推出了他们的第一台电脑:Apple-I。

1981年8月12日，经过一年的艰苦开发，由后来在IBM被誉为PC之父的D.Estridge带领的开发团队完成了IBM个人电脑的研发，IBM宣布了IBM PC的诞生，从而掀开了改变世界历史的一页。

1981年8月12日，微软推出MS-DOS 1.0版。

1982年2月，英特尔发布了80286处理器。时钟频率提高到20MHz，增加保护模式，可访问16M内存。支持1GB以上的虚拟内存。它每秒执行270万条指令，集成了134，000个晶体管。

1982年9月29日，3Com公司推出了世界上第一张网卡——EtherLink网络接口卡，这也是世界上第一张应用于IBM-PC的ISA接口网络。

1983年1月，苹果推出了Lisa电脑，售价高达5000万美元。也是世界上第一台带图形用户界面的商用个人电脑，也是第一次配备鼠标。

5月8日，IBM推出了IBM PC的改进型号IBM PC/XT，并为其搭建了硬盘。

1984年，来自英国的Adlib Audio公司推出了第一张声卡:神奇声卡，使PC具备了真正的语音能力。

1984年1月24日，苹果推出了划时代的Macintosh电脑，不仅首次采用了图形界面操作系统，还首次使个人电脑具备了多媒体处理能力。

1985年，飞利浦和索尼联合推出了光驱。

1985年，英特尔推出了80386处理器，它在计算机史上扮演着重要的角色。它也是英特尔的第一个32位处理器。

1985年11月，经过多次推迟，微软终于正式推出了Windows操作系统。

1986年9月，康柏公司首次先于IBM推出台式386个人电脑Deskpro PC，在当时引起了不小的轰动。

1989年4月10日，英特尔公司在拉斯维加斯计算机展上首次发布了集成了120万个晶体管的486处理器。

1991年10月5日，莱纳斯。来自芬兰的大学生Torvalds开发了一个基于UNIX的操作系统——Linux，所有的源代码都发布在互联网上，引发了一场世界性的开源运动。经过全世界无数程序员的改进，Linux本身逐渐成长为一个成熟的操作系统，风靡全球。

1993年3月2日，中国第一条连接互联网的专线——中国科学院高能物理研究所租用的连接美国斯坦福直线加速器中心的64K专线正式开通。1993年3月22日，英特尔公司正式发布了奔腾处理器。早期发布的奔腾集成了300多万个晶体管，工作频率在60-66MHz，每秒可以执行1亿条指令。

1993年，微软发布了Windows NT操作系统，这也是第一个不依赖DOS的Windows操作系统。

1994年3月，Linux 1.0发布，代码17万行，按照当时完全免费的协议发布，之后正式采用了GPL协议。至此，Linux代码的发展进入了良性循环，越来越多的人开始在自己的PC上尝试Linux操作系统。

1995年3月，年轻的美籍华人杨致远和大卫。斯坦福大学的同学菲洛共同创立了雅虎。

1995年8月24日，微软正式向全球推出划时代的Windows95操作系统。此次发布，微软采用全球同步发布的方式，花费5亿美元作为宣传费用，是软件宣传费用史上最高的。Windows95的发布也创造了一个全新的wintel联盟。

1996年2月，sun公司正式发布了Java语言。比尔·盖茨说:“Java是历史上最杰出的编程语言。

1998年6月25日，受到美国司法部反垄断案困扰的微软发布了最新的计算机操作系统Windows 98，不顾司法部的强烈反对，在系统中捆绑IE浏览器。

1998年8月24日，英特尔推出了带有L2高速缓存的赛扬A处理器，这就是赛扬300A，未来将受到许多DIYer的推崇。

1999年9月1日，英伟达推出GeForce256显示芯片，提出了GPU新概念。

2000年1月1日，全世界都在等待。呵呵，千年虫没有爆发。2月17日，美国微软公司正式发布Windows2000。

2001年10月25日，微软推出Windows XP操作系统，比尔·盖茨宣布:“DOS时代结束了。”Windows XP的发布也推动了全球PC硬件市场处于低潮。

写在最后:

信息技术的诞生和发展是从计算理论、硬件和软件之间的相互作用和相互促进中发展起来的。

计算的基本方面是布尔代数、开关电路、图灵机和“存储程序控制”的思想。

在硬件方面，正逐步朝着小型化、低价格的方向发展，从而有了普及的可能。逻辑元件经历了机械继电器、电子管、晶体管、集成电路、网络等等。

软件包括程序控制、高级编程语言、操作系统、计算机网络协议等。

在过去的两百年里，人类在信息技术方面的成就可以说是无与伦比的。

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