전자 컴퓨터는 산술 및 논리 연산을 고속으로 자동으로 수행할 수 있는 전자 장비의 일종입니다. 20세기 과학 기술 발전의 가장 위대한 발명품 중 하나이자 3차 산업 혁명에서 인류의 가장 빛나는 업적입니다.
1. 세계 최초의 전자 컴퓨터의 탄생
인류는 자연과의 투쟁 속에서 컴퓨팅 도구를 만들고 점진적으로 발전시켰습니다. 기원전 3000년 초에 중국인들은 대나무로 만든 죽간을 발명했고, 당나라 말기에는 주판이 만들어졌습니다. 남송 시대에는 '계산'과 '저장'을 모두 갖춘 일종의 계산 도구인 구슬 계산과 송에 대한 기록이 있습니다. 1633년 오트레드가 계산용 자를 발명했고 1642년 프랑스 수학자 파스칼이 세계 최초의 계산용 기계인 기어드 더하기 빼기 기계를 만들었습니다. 1671년 독일의 수학자 라이프니츠는 이차 연산을 수행할 수 있는 기계식 계산기를 발명했습니다. 1822년 영국의 수학자 찰스 배비지는 세계 최초의 진정한 기계식 컴퓨터인 차분기를 설계했고, 1834년 배비지는 분석기를 설계했습니다. 데이터를 저장하는 창고, 데이터 조작을 위한 공장, 기계 작동을 예약하는 제어 드럼으로 구성된 이 설계는 컴퓨터의 기본 구조적 틀의 기초를 마련했습니다. 이러한 이유로 배비지는 "컴퓨터의 아버지"로 알려져 있습니다. 제2차 세계대전 당시 새로운 무기를 개발할 때 탄도 문제와 관련된 복잡한 계산이 많았기 때문에 고속 자동 계산 기계가 절실히 필요했습니다. 따라서 미 육군성의 지원 아래 펜실베니아 대학교에서 물리학자 존 모즐리(John Mozley)와 엔지니어 프레스퍼 에커트(Presper Eckert)가 3년간의 노력 끝에 1943년 세계 최초의 무기를 개발했습니다. ENIAC은 약 170m2, 무게 약 30t, * * * 17,456개의 튜브, 1,500개의 릴레이, 7,000개의 저항, 10,000개의 커패시터 및 기타 전기 부품 등을 사용하여 약 170개의 튜브를 사용했습니다. 17,456개의 튜브, 1,500개의 릴레이, 7,000개 이상의 저항기, 10,000개 이상의 커패시터 및 기타 전기 부품을 사용했으며 작동 시 약 150kW의 전력을 소비했습니다. 이러한 거대한 컴퓨터는 단어 길이가 10자리인 십진수 20개만 저장할 수 있었고 연산 속도는 초당 5,000회 덧셈에 불과했습니다. 하지만 에니악은 인류 컴퓨터 과학의 발전에 새로운 시대를 열었습니다.
ENIAC의 단점을 극복하기 위해 사람들은 탐구를 멈추지 않았고, 많은 전문가와 학자들이 이 분야에 대한 연구 논문을 발표했습니다. 프린스턴 대학교에서 가르치는 미국의 수학자 폰 노이만은 "전자 컴퓨터의 논리 구조에 대한 예비 연구"라는 제목의 보고서를 발표하여 프로그램 저장 모델, 즉 컴퓨터에 메모리를 설정하고 그 안에 기호 계산 과정을 배치하고 실행 과정에서 저장된 내용을 순차적으로 꺼내 디코딩 한 다음 디코딩 된 결과를 기반으로 계산을 수행하여 컴퓨터의 작동을 실현하는 것을 제안했습니다. 자동화. 폰 노이만은 EDVAC 컴퓨터를 개발하는 동안 컴퓨터 내부의 10진법을 2진법으로 변경하여 메모리 구성 요소를 개선했습니다. '저장된 프로그램'이라는 개념은 폰 노이만의 구조적 기계를 위한 설계 시스템으로 확립되었습니다. 이때부터 프로그램 저장 기능이 있는 컴퓨터를 통칭하여 폰 노이만 컴퓨터라고 불렀습니다.
2. 컴퓨터 발전의 중요한 단계
최초의 전자 컴퓨터가 탄생 한 이래 50 년 이상의 발전을 경험 한 이래 인류 사회의 정보 발전 역사에서 세 가지 새로운 시대, 즉 세 가지 중요한 단계의 컴퓨터 발전이 이루어졌습니다.
(1) 컴퓨터 개발의 주요 단계로, 개인용 컴퓨터가 대중화되기 전까지 ENIAC의 탄생으로 표시됩니다. 당시 컴퓨터와 관련 주변기기는 매우 비싸고 응용 분야는 기본적으로 군사, 과학 컴퓨팅 및 대규모 산업 기업의 데이터 처리로 제한되었지만 인간이 정신 노동의 일부를 기계로 대체하기 시작하는 새로운 시대를 만들었습니다.
이 단계에서 컴퓨터는 급속한 발전을 이루었고 여러 번 업데이트되었습니다. 컴퓨터 대체는 일반적으로 컴퓨터의 핵심에 사용되는 논리 구성 요소의 유형에 따라 이루어집니다.
1세대(1946-1956)는 전자관을 주요 논리 소자로 사용했으며, 연산 속도는 5000~40000(초당 회)이었습니다. 큰 크기, 높은 에너지 소비, 느린 속도, 작은 용량, 높은 가격으로 군사 및 과학 컴퓨팅 애플리케이션에 제한적으로 사용되었습니다.
2세대(1957~1964년)는 트랜지스터를 주요 논리 구성 요소로 사용하고, 모니터링 프로그램을 사용하며, 연산 속도가 수십만~수백만(회/초)에 달합니다. 1세대 컴퓨터와 비교하여 소형, 저비용, 속도, 기능, 신뢰성 등의 장점이 있으며 응용 분야가 엔지니어링 설계, 데이터 처리 및 거래 관리로 확장되었습니다.
3세대(1965~1970년)는 중소형 집적회로가 주요 논리 구성 요소로, 연산 속도가 수백만~수백만 배(회/초)에 달했습니다. 1964년 4월 IBM은 이 세대의 컴퓨터를 상징하는 IBM360 컴퓨터를 출시하여 일반화, 직렬화, 표준화를 이루었습니다.
4세대(1971~80년대 초반)는 대규모 및 초대형 집적 회로를 주요 논리 구성 요소로 하여 연산 속도가 수백만에서 수억(회/초)에 달했습니다. 집적도가 높은 반도체 메모리가 주 메모리로 사용되었고 병렬 처리 기술, 분산 시스템 및 컴퓨터 네트워크가 개발되었습니다. 소프트웨어 측면에서는 분산 운영 체제, 데이터베이스 시스템, 고급 언어 및 소프트웨어 엔지니어링 표준화가 개발되었으며 소프트웨어 산업이 점차 등장했습니다.
(2) 마이크로컴퓨터의 발전은 1970년대 중반으로, 1975년 미국 MIT에서 인텔 8080 프로세서를 탑재한 알타이8800 마이크로컴퓨터를 개발하여 전자 매니아들로부터 큰 호평을 받으며 개인용 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어의 개발을 촉진하였고, 1976년 미국 애플사에서 애플 개인용 컴퓨터를 출시하여 크게 발전하였습니다. 1980년 IBM은 개인용 컴퓨터 분야에 뛰어들었습니다. 애플과 경쟁하기 위해 PC 컴퓨터의 구조적 틀을 공개하고 빌 게이츠의 마이크로소프트와 협력하여 PC-DOS 운영 체제를 출시하여 저렴한 호환 컴퓨터가 많이 출시되었습니다. 마이크로컴퓨터는 운영 체제로 DOS를 채택했고, 저렴한 가격 덕분에 빠르게 대중화되어 널리 사용되었습니다. 이때부터 컴퓨터는 더 이상 소수의 전문가들만 소유하고 사용하는 것이 아니었고, 컴퓨터의 발전은 새로운 대중화 시대를 맞이하여 컴퓨터 문화 발전의 토대를 마련했습니다.
(3) 컴퓨터 문화 단계 컴퓨터 문화 단계는 컴퓨터가 널리 사용되는 시기입니다. 컴퓨터 하드웨어 기능이 계속 향상되고 가격이 낮아지고 정보 압축과 풀 디지털은 다채로운 멀티미디어 기술을 가져 왔으며 멀티미디어 기술을 기반으로 한 가상 현실 기술, 전자지도 시스템, 위성 원격 감지 위치 추적 및 모니터링 시스템을 달성하기위한 3S (GIS, GPS, RS) 기술을 기반으로 한 가상 현실 기술. 그것은 인간이 세상을 이해하는 능력을 향상시키고 인간에게 혜택을줍니다. 유비쿼터스 인터넷은 전 세계 국가를 더 가깝게 만들었고, 컴퓨터 네트워크 기술을 통해 실현된 원격 교육, 원격 의료 진단 시스템, 디지털 도서관, 디지털 지능형 커뮤니티가 우리에게 다가오고 있습니다. 무선 액세스 기술(블루투스 기술, WAP)은 휴대폰 인터넷 접속과 무선 근거리 통신망(WLAN)을 실현했고, 컴퓨터 카드는 초기 광전 카드, 바코드 카드, 마그네틱 카드에서 오늘날의 IC 카드와 무선 주파수 카드로 발전하여 사람들에게 편리함을 가져다주었습니다. 이들은 컴퓨터의 응용 공간을 지속적으로 확장하고 있으며 컴퓨터는 개인 정보 기계가되어 사람들의 삶을 변화시키고 있습니다. 컴퓨터의 응용이 사람들의 사회 생활의 모든 측면을 포괄하면 사람들의 사고 방식, 행동 및 생활 방식에 큰 변화를 일으킬 수밖에 없습니다. 인간 두뇌의 특정 기능을 가진 컴퓨터의 광범위한 사용으로 인한 이러한 문화적 변화는 컴퓨터 문화를 형성하게 되었습니다. 1990년대 초부터 멀티미디어 컴퓨터와 인터넷 "정보 고속도로"의 탄생은 컴퓨터 발전의 새로운 단계로, 자원의 최대 향유라는 새로운 시대를 열었습니다.
3. 중국 컴퓨터 발전의 개요
새로운 중국의 탄생은 중국의 과학 기술 발전에도 넓은 길을 열었지만 컴퓨터 기술 발전에도 넓은 길을 열었습니다.
1952년 칭화대학교에 전기공학과 교수 민이 이끄는 중국 최초의 3인조 컴퓨터 연구 그룹이 설립되었고, 1954년 물리학자 첸산창이 이끄는 중국과학원 현대물리연구소로 확대 개편되어 중국의 컴퓨터 연구가 시작되었으며, 1956년 국가가 과학기술 장기 계획12을 수립하면서 컴퓨터 기술을 4대 기술 중 첫 번째로 선정하고 컴퓨터 기술 실무 그룹을 설립하여 연구를 수행하기 시작하였습니다. 1958년 중국은 최초의 전자관 컴퓨터(103 컴퓨터)를 성공적으로 개발했고, 1959년에는 초당 100 사이클의 대규모 범용 전자 컴퓨터(104 컴퓨터)를 성공적으로 개발하여 중국 컴퓨터 기술 분야의 격차를 메웠습니다. 화 교수는 중국 컴퓨터 기술의 창시자이자 중국 최초의 전자 컴퓨터의 주요 창시자 중 한 명입니다. 1960년 중국 최초의 자체 설계 범용 전자 컴퓨터(107 컴퓨터)가 성공적으로 개발되어 가동되었습니다. 1964년 중국은 "108" 및 "109" 컴퓨터와 같은 2세대 트랜지스터식 컴퓨터를 도입하기 시작했습니다. 1971년 중국은 3세대 집적 회로 컴퓨터 '150 컴퓨터'를 성공적으로 개발했고, 1973년에는 국산 컴퓨터인 DJS-100 시리즈가 탄생했습니다. 1974~82년에는 소규모 집적 회로 컴퓨터에서 대규모 집적 회로 컴퓨터로의 전환을 실현했습니다. 소규모 집적 회로 컴퓨터에서 대규모 집적 회로 컴퓨터로 전환. 1983년 중국은 초당 10억 개의 벡터 연산을 수행하는 757 대형 벡터 컴퓨터 개발에 성공했습니다.
슈퍼컴퓨터는 한 국가의 기술 수준을 상징합니다. 1980년대 초부터 중국은 슈퍼컴퓨터를 개발하기 시작했습니다. 1983년 수억 개의 벡터 연산을 수행하는 거대한 전자 컴퓨터 '은하수'가 탄생했고, 1992년 10억 개의 '은하수' 2호가 가동되었으며, 1996년 '은하수 3호'가 가동되었습니다. "은하" III의 속도는 초당 100억 회입니다. 1995년 '여명 1000'이 성공적으로 개발되었고, 1998년 탄생한 '여명 2000'은 초당 200억 부동소수점 연산이라는 최고 속도에 도달하여 외국의 대량 병렬 연산기 봉쇄와 독점을 깨고 1999년 초당 1,117억 부동소수점 연산, 초당 15억 부동소수점 연산 메모리의 최고 속도에 도달한 '여명 2000 II'가 출시되었습니다. 1999년에는 최고 속도가 초당 3840억 부동소수점 연산이고 메모리가 50GB인 '쉔웨이' 병렬 컴퓨터가 성공적으로 개발되어 국가 863 프로그램의 주요 성과가 되었습니다. '갤럭시', '다우닝', '셴웨이' 컴퓨터의 성공적인 개발로 중국은 고성능 컴퓨터를 독자적으로 개발할 수 있는 능력을 갖춘 세계 몇 안 되는 국가로 부상했습니다.
마이크로컴퓨터는 한 국가의 과학 기술 대중화 및 응용 수준을 상징합니다. 1990년대 이후 중국도 마이크로컴퓨터 분야에서 급속한 발전을 이루었습니다. 200110 10 13. 중국 최초의 범용 CPU 칩인 드래곤 코어의 탄생으로 중국은 컴퓨터 칩을 연구하고 제조할 수 있는 몇 안 되는 국가 중 하나가 되었습니다. 컴퓨터 칩.
중국은 컴퓨터 응용 분야에서도 눈부신 성과를 거두었습니다. 북경대학교의 왕쉬안 교수는 유럽 특허와 8개의 중국 특허를 획득한 레이저 사진 조판 기술로 출판 및 인쇄의 새로운 시대를 열었습니다. 왕쉬안은 그의 팀을 이끌고 국내외를 선도하는 '화광'과 '팡정' 전자 출판 시스템을 출시하여 큰 경제적, 사회적 이익을 얻었으며 중국의 인쇄 산업이 '납과 불'의 역사에 작별을 고하고 '납과 불'의 역사에 진입하고 '납과 불'의 역사에 진입하고 '납과 불'의 역사에 진입하고 '납과 불'의 역사에 진입하도록 만들었습니다. 중국 인쇄 산업에서 "납과 불"의 역사는 "전기와 빛"의 시대에 접어 들었습니다. 왕쉬안은 "레이저 조판의 아버지"로도 알려져 있습니다. 다양한 중국어 키보드 입력 방법과 중국어 스캔 입력, 필기 입력 및 음성 인식 입력 소프트웨어로 한자를 컴퓨터에 쉽게 입력할 수 있게 되었고, 많은 가정용 멀티미디어 소프트웨어의 개발로 컴퓨터의 보급과 응용이 촉진되었으며, 국가 '정보 슈퍼 고속도로' 건설이 괄목할 만한 진전을 이루었습니다. 국가 공공 정보망(골든 브리지), 대외무역 기업 간 정보 시스템(골든 게이트), 금융 부문 전자 화폐(골든 카드) 등 '3대 황금' 프로젝트의 완공으로 사회 정보화 과정이 가속화되었습니다. 2002년 7월 23일 CNNIC의 발표에 따르면, 주당 평균 1시간 이상 인터넷을 사용하는 중국인의 수는 4,580만 명을 넘어 세계 3위를 기록했습니다.
4. 컴퓨터의 발전 추세
컴퓨터는 '디지털 컴퓨팅'에서 '정보 처리'로의 전환을 실현했습니다. 현재 전자 컴퓨터의 발전 추세는 대형화, 소형화, 네트워킹, 지능화라는 네 가지 측면으로 요약할 수 있습니다. 컴퓨터의 미래 발전에 대한 정확한 시간표를 제시 할 수는 없지만 그 발전 추세, 즉 고성능 컴퓨팅의 발전, 컴퓨팅 성능 향상은 매우 분명합니다.
고성능 컴퓨팅을 개발하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 하나는 기존 반도체 집적 회로 기술과 마이크로프로세서 기술을 기반으로 병렬 처리 능력을 향상시키는 것입니다. 두 번째는 실리콘 반도체 소자의 물리적 한계를 극복하고 초전도 컴퓨팅, 양자 컴퓨팅, 생물학적 컴퓨팅, 광학 컴퓨팅 등 새로운 비전통적 기술을 개발하는 것입니다.
컴퓨팅 성능을 개선하는 다른 두 가지 방법이 있습니다. 하나는 하드웨어, 즉 양자 장치, 초전도 칩, 광 인터커넥트 및 광 스토리지 구성 요소, 생체 분자 구성 요소와 같은 초고성능 장치 또는 구성 요소의 개발입니다. 두 번째는 양자 컴퓨팅, DNA 계산 모델 등 폰 노이만의 컴퓨터와 전자공학의 한계를 근본적으로 돌파하는 계산 모델과 알고리즘을 설계하여 복잡한 문제 해결을 위한 새로운 아이디어를 열어주는 분야입니다.
5. 컴퓨터 과학의 연구 분야
컴퓨터 과학은 이론과 추상화에 관한 것이고 컴퓨터 공학은 추상화와 설계에 관한 것입니다. 사실 이 둘 사이에는 본질적인 차이가 없습니다. 연구 범위만 놓고 보면 컴퓨터 과학이라고 통칭합니다. 현재 컴퓨터 시스템 아키텍처, 프로그래밍 과학 및 방법론, 소프트웨어 공학 이론, 인공 지능 및 지식 처리, 네트워크 및 데이터베이스, 컴퓨터 지원 기술, 이론적 컴퓨터 과학 및 컴퓨터 과학의 역사 연구 등 광범위한 분야를 연구하고 있습니다. 컴퓨터 과학과 기술이 인류 사회에 미치는 영향은 기초 문화의 토대인 수학이 인류 문화에 미친 영향, 최근 산업 혁명으로 인한 물리학이 인류 문명에 미친 영향을 뛰어넘습니다. 컴퓨터의 발전은 필연적으로 인류 사회에 더 나은 미래를 가져올 것으로 예측할 수 있습니다.
둘째, 컴퓨터의 분류
컴퓨터에는 데이터 처리 형태, 사용 범위, 규모, 기능에 따라 여러 가지 종류가 있으며, 이를 분류할 수 있습니다.
1. 데이터 처리 형태에 따른 분류
(1) 디지털 컴퓨터 디지털 컴퓨터는 이진 데이터 0과 1을 처리 대상으로 하며, 불연속적인 디지털 양이며 처리 결과도 디지털 출력의 형태입니다. 높은 정밀도, 대용량 저장 용량, 범용성이 장점입니다. 우리가 일반적으로 사용하는 대부분의 컴퓨터는 디지털 컴퓨터입니다.
(2) 아날로그 컴퓨터 아날로그 컴퓨터 아날로그 컴퓨터는 연속적인 데이터를 처리 대상으로 삼아 전압, 전류, 온도 등과 같은 수치 또는 물리량의 크기를 시뮬레이션합니다. 그리고 처리 결과도 연속 데이터로 출력됩니다. 아날로그 컴퓨터는 문제를 빠르게 해결하지만 디지털 컴퓨터만큼 정확하지 않고 일반성이 떨어집니다. 아날로그 컴퓨터는 일반적으로 그래프나 눈금 형태로 결과를 출력합니다.
(3) 하이브리드 컴퓨터 하이브리드 컴퓨터는 디지털 컴퓨터와 아날로그 컴퓨터의 장점을 결합한 컴퓨터입니다.
2. 사용 범위에 따른 분류
(1) 범용 컴퓨터
(2) 특수 목적 컴퓨터
3. 크기와 기능에 따른 분류
(1) 슈퍼컴퓨터
(2) 메인프레임 컴퓨터
(3) 미니 컴퓨터
(4) 마이크로 컴퓨터
셋째. 컴퓨터의 특성
(1) 빠름.
(2) 높은 계산 정확도
(3) 큰 저장 용량
(4) 높은 수준의 자동화
(5) 강력한 논리적 판단력.
(6) 폭넓은 보편성.
넷째, 컴퓨터의 주요 사용
컴퓨터의 사용은 다음과 같은 분야로 요약할 수 있습니다.
(1) 수치 계산은 과학 연구, 기술 개발 및 엔지니어링 설계에서 과학적 계산입니다.
(2)데이터 처리는 수치, 텍스트, 그래픽 및 기타 정보 데이터를 적시에 기록, 정리, 검색, 분류, 통계, 합성 및 전송하는 것입니다. 이는 거래 처리, 사무 자동화, 전자 데이터 교환, 정보 관리 및 의사 결정 지원의 데이터 처리에 적용됩니다.
(3) 프로세스 제어에는 산업 자동 모니터링, 자동 제어 및 지능형 제어와 같은 실시간 제어가 포함됩니다.
(4) CAD 지원 설계에는 설계 품질과 자동화를 개선하고 설계 주기를 단축하며 생산 비용을 절감할 수 있는 컴퓨터 지원 제조(CAM), 컴퓨터 지원 테스트(CAT) 및 컴퓨터 지원 지침(CAI)이 포함됩니다.
(5) 인공지능-인공지능은 복잡한 시스템의 시뮬레이션, 자연어 이해 및 생성, 정리 기계 증명, 자동 프로그래밍, 자동 번역, 이미지 인식, 음성 인식, 질병 진단, 다양한 전문가 시스템 및 로봇 구축에 사용됩니다. 최근 몇 년 동안 인공 지능 연구는 실용성을 향해 나아가기 시작하여 컴퓨터 응용 연구의 최첨단 주제가 되었습니다.
(6) 컴퓨터 네트워크 및 네트워크 통신은 하드웨어 및 소프트웨어 정보 자원의 공유를 달성하기 위해 다양한 데이터의 전송 및 처리뿐만 아니라 지역 간 및 국제 통신을 제공합니다.
(7) 멀티미디어 기술은 소리, 텍스트, 그래픽 및 이미지의 융합을 실현하여 인간이 사용하는 정보 교환 방식에 더 가깝고 문화, 교육, 엔터테인먼트 및 가족 응용 분야에서 널리 사용됩니다.