美國(guó)研制出陶瓷人造骨骼計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

美國(guó)科學(xué)家最近研制出了用一種陶瓷制成的新型人造骨骼，移植后這種骨骼可以替代人體內(nèi)的真正骨骼，人體內(nèi)的組織細(xì)胞不僅不會(huì)出現(xiàn)壞死現(xiàn)象，而且可以繼續(xù)蔓延。

用陶瓷制造骨骼是通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為患者專門定做的，因此完全適合患者。此外，這種人造骨骼所用的材料與人體骨骼非常相似，它有助于患者更加活動(dòng)自如。

這項(xiàng)新技術(shù)是依靠X線來(lái)確定骨骼尺寸和形狀的，它的精確度可達(dá)到0.1毫米。然后將要替換的骨骼形狀輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再根據(jù)骨骼形狀具體分析，將其分割為幾個(gè)部分，再自動(dòng)制作所需骨骼，制定骨骼之后，還會(huì)在骨骼上鉆一些小孔，這樣便于手術(shù)醫(yī)生將新骨骼與病人的骨骼連接起來(lái)。但陶瓷骨骼能否長(zhǎng)期保持其堅(jiān)固性還需實(shí)踐檢驗(yàn)。

熔模精密鑄造的計(jì)算機(jī)技術(shù)在熔模精密鑄造中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)技術(shù)在熔模精密鑄造中的應(yīng)用，包括鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝制定、壓型、熔模、型殼及型芯制造等的最新成果，展望了計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)未來(lái)精鑄業(yè)帶來(lái)的巨大變革。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī) 精密鑄造 壓型
熔模精密鑄造生產(chǎn)具有許多優(yōu)點(diǎn)，但其同時(shí)具有工序多，工藝過(guò)程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，影響鑄件質(zhì)量的因素較多的缺點(diǎn)，在一定程度上制約了精密鑄造的應(yīng)用和發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在精鑄中的應(yīng)用，從精鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝制定到壓型設(shè)計(jì)與制造、蠟?zāi)３尚?、型殼制造、型芯的制造等，給精鑄件的生產(chǎn)帶來(lái)了巨大變革。
1.計(jì)算機(jī)技術(shù)數(shù)值模擬技術(shù)在熔模精鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝制定中的應(yīng)用
熔模鑄件向更輕、薄及精整化方向發(fā)展，近年來(lái)提出了凈形或近凈形化鑄造，以發(fā)揮熔模鑄造的優(yōu)勢(shì)，滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)高質(zhì)量零件的需求。這就要求熔模精鑄件的結(jié)構(gòu)更加合理，制定的工藝方案更加優(yōu)化，對(duì)精鑄技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。
傳統(tǒng)的精鑄件生產(chǎn)工藝，包括以下5個(gè)步驟：
1）鑄件用戶給鑄造廠下達(dá)設(shè)計(jì)藍(lán)圖；
2）鑄造廠作預(yù)算并從利于生產(chǎn)和降低成本的角度對(duì)設(shè)計(jì)提出改進(jìn)意見(jiàn)；
3）鑄造廠設(shè)計(jì)鑄造工藝裝備；
4）鑄造廠向模具車間或造型車間下達(dá)工裝圖紙；
5）澆注鑄件，鑄件檢驗(yàn)。
在鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、壓型設(shè)計(jì)、注蠟工藝參數(shù)制定、澆注系統(tǒng)等過(guò)程，傳統(tǒng)的生產(chǎn)主要依靠工程技術(shù)人員的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)的理論依據(jù)。特別對(duì)于復(fù)雜件和重要件，生產(chǎn)中往往要反復(fù)地修改鑄件結(jié)構(gòu)、壓型或鑄造工藝方案來(lái)達(dá)到最終的技術(shù)要求，計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的計(jì)算能力和圖形處理能力，能將數(shù)值分析技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、可視化技術(shù)結(jié)合經(jīng)典傳熱、流動(dòng)和凝固理論，通過(guò)模擬鑄件充型、凝固及冷卻，分析精密鑄造過(guò)程的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，預(yù)測(cè)鑄件組織和許多鑄造缺陷如冷隔、縮孔、熱裂和變形等。因此可以通過(guò)并行工程，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性、鑄造工藝進(jìn)行模擬，為技術(shù)人員設(shè)計(jì)較合理的鑄件結(jié)構(gòu)和確定合理的工藝方案提供了有效的依據(jù)，從而避免傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝制定的盲目性，可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)約試制成本。數(shù)值模擬過(guò)程見(jiàn)示意圖1。
2。快速樣件制造技術(shù)在壓型及熔模制造中的應(yīng)用
快速樣件制造技術(shù)的出現(xiàn)，使壓型和熔模的制造周期大大縮短。所謂快速樣件制造就是首先在計(jì)算機(jī)上，形成熔模鑄件的三維CAD數(shù)據(jù)文件，將之沿高度方向切割成許多薄片，然后按次序制造和組合，最終形成一個(gè)立體形狀的制品。
1）用快速樣件成型方法制造壓型
根據(jù)成型方法，將快速樣件成型方法制造壓型可分為兩種：一種是先用快速樣件制作方法制成樹脂或蠟質(zhì)母模（原型），再用它來(lái)翻制環(huán)氧樹脂或硅橡膠壓型。此法生產(chǎn)壓型可以滿足小批量精鑄件生產(chǎn)。如在SLA法制作的塑料母模表面噴涂約2mm厚的金屬層，并在其后部充填環(huán)氧樹脂制成金屬-環(huán)氧樹脂復(fù)合壓型，可以滿足數(shù)百件批量的精鑄件生產(chǎn)。
另一種方法是根據(jù)CAD系統(tǒng)生產(chǎn)的壓型型塊幾何模型，直接由SLA、SLS等法制成樹脂壓型。SLS法制造壓型是將加工對(duì)象由樹脂粉末換成表面帶一薄層熱固性樹脂的鋼粉，經(jīng)激光燒結(jié)后，粘結(jié)成壓型，然后再焙燒制品，將樹脂燒掉，最后以銅液滲入，就可獲得與金屬性能相似的壓型。
2）快速樣件成型方法制造熔模
快速樣件成型方法-SLA法、SLS法、FDM法和LOM法，均可用于快速制造熔模。使用SLS法和FDM法制作的蠟?zāi)＃梢灾苯佑糜诰T件生產(chǎn)用的熔模；LOM法生產(chǎn)的紙制品，需對(duì)其外表面噴涂聚氨酯后，方可作為熔模進(jìn)行制殼，或直接將紙制品外涂掛陶瓷型殼，而后將紙模燒掉。SLA法是用新型樹脂生產(chǎn)樹脂模樣，將未固化的樹脂倒出，而形成中空模樣，硬化后，用蠟將樹脂排出口密封，然后裝上蠟質(zhì)澆注系統(tǒng)，就可制殼了。表1 快速樣件制造方法的比較
特點(diǎn)熔融堆積法(FDM)立體平板印刷法(SLA)選擇激光燒結(jié)法(SLS)層合物制造法(LOM)工藝原理熱塑性材料熔融,從活動(dòng)口擠出,冷卻固化成層堆積UV光固化液態(tài)光敏樹脂激光加熱燒結(jié)鋪展的熱塑性材料粉末激光切割片材層,粘合.能源擠出頭加熱器激光器或UV燈或光纖CO2激光器CO2激光器原材料熱塑性材料液態(tài)光敏樹脂熱塑性材料粉末膠粘襯底片材目前常用材料ABS樹脂、尼龍、蠟專用光聚合樹脂樹脂粉、蠟粉紙層 厚（um）最?。?0　一般：127-254最小：50　一般：127-254最?。?0　一般：127最小：94
一般：188制品尺寸精度（mm）±0.127±0.1-0.2±0.2±0.1 3．DSPC法直接制造型殼
直接型殼制造又稱DSPC法，與迄今所有的制殼工藝都有本質(zhì)的不同，主要由型殼設(shè)計(jì)（SDV）和型殼制造（SPU）兩大部分組成。
SDV法是將所制零件的CAD模型轉(zhuǎn)換為型殼的數(shù)字化零件，并顯示在屏幕上，當(dāng)確定好每個(gè)型殼上零件的數(shù)量、型殼壁厚以及收縮率、澆注系統(tǒng)等鑄造參數(shù)后，計(jì)算機(jī)就很快顯示所制鑄件型殼的幾何形狀，并進(jìn)行鑄造工藝的模擬，然后將有關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給SPU。
SPU控制著一個(gè)可以精確上下移動(dòng)的活塞，活塞上連接著一個(gè)料箱；與裝有細(xì)陶瓷粉料斗相連的噴頭，首先在料箱中均勻噴鋪一薄層細(xì)陶瓷粉末；另外，計(jì)算機(jī)根據(jù)SPU數(shù)據(jù)控制著一個(gè)噴射印刷頭，從中可以噴射出硅溶膠粘結(jié)劑，當(dāng)印刷頭在料箱中掠過(guò)細(xì)陶瓷粉時(shí)，根據(jù)指令噴出粘結(jié)劑。這樣在有粘結(jié)劑的區(qū)域，將耐火材料粘在一起，形成型殼的一個(gè)截面，然后活塞向下移動(dòng)，噴頭再噴出一層粉料……。這樣一層一層進(jìn)行，最后制成整體型殼。未被粘結(jié)的耐火材料粉料可對(duì)粘結(jié)層起支撐作用，焙燒后，回收未粘結(jié)的粉末，就可以澆注金屬液了。其工作原理見(jiàn)圖2。DSPC法使熔模鑄造省去了制造壓型、制造蠟?zāi)＜巴繏旃ば?，工藝過(guò)程大大簡(jiǎn)化，而且由于不用考慮蠟?zāi)Ｗ冃蔚纫蛩?，可制得近凈形零件。利用此工藝的工廠，可在收到定單后的一周內(nèi)交付熔模鑄件。
3. 利用計(jì)算機(jī)控制激光制作陶瓷型芯
許多精鑄件需要制作陶瓷型芯特別是復(fù)雜、精細(xì)的陶瓷型芯，如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)空心葉片等，計(jì)算機(jī)可以根據(jù)CAD數(shù)據(jù)，控制激光束在陶瓷型芯上精確地加工出各種不同結(jié)構(gòu)的型芯，特別是對(duì)于用傳統(tǒng)制芯工藝很難制出的型芯，更顯出其優(yōu)點(diǎn)。
4．并行工程和集成技術(shù)在精鑄業(yè)中的應(yīng)用展望
計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，并行工程和集成技術(shù)在精鑄業(yè)中的應(yīng)用將會(huì)逐漸廣泛，將成為精鑄業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
1）并行工程
并行工程就是將精鑄件用戶與精鑄廠之間建立起緊密聯(lián)系的電子數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)，使用戶和鑄造廠之間進(jìn)行并行的產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)。用戶通過(guò)此網(wǎng)向鑄造廠下達(dá)精鑄件的電子化模型圖，鑄造工程師可從計(jì)算機(jī)工作站中看到所生產(chǎn)零件的三維圖象，確定幾組工藝方案后在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行工藝方案的數(shù)值模擬，可以顯示出不同工藝條件下可能存在的問(wèn)題，如熱裂、縮孔等，鑄造工程師再迅速將有缺陷的電子化模型數(shù)據(jù)文件傳遞給用戶和設(shè)計(jì)師，以便作出改進(jìn)而獲得高質(zhì)量鑄件。同樣，壓型、熔模、型殼制造的過(guò)程也可以實(shí)現(xiàn)并行，這樣可以極大縮短研制、開發(fā)生產(chǎn)周期，降低成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
2）集成技術(shù)
對(duì)于一個(gè)未采用CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)的零件或要復(fù)制某一樣件，可以采用CT檢測(cè)技術(shù)、數(shù)值模擬和快速樣件制造集成技術(shù)。
CT技術(shù)即計(jì)算機(jī)層析射線攝影法，是一種X射線檢測(cè)技術(shù)，能用來(lái)獲得零件斷面的二維圖象，將各斷面二維圖象組合，就可以獲得被測(cè)對(duì)象的三維立體形態(tài)。利用此技術(shù)，可以精確獲得鑄件的CAD模型數(shù)據(jù)，結(jié)合快速樣件制造和數(shù)值模擬，可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，降低制造型殼的成本。同時(shí)，CT技術(shù)測(cè)得的零件形狀，可以用來(lái)對(duì)比設(shè)計(jì)鑄件和生產(chǎn)鑄件的尺寸；檢測(cè)實(shí)際鑄件和設(shè)計(jì)鑄件的缺陷位置和數(shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果的符合程度。
結(jié)束語(yǔ)
計(jì)算機(jī)在精鑄業(yè)中的應(yīng)用，克服了精鑄生產(chǎn)過(guò)程的缺點(diǎn)，使得精鑄生產(chǎn)技術(shù)更加靈活，適應(yīng)性更強(qiáng)，更適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對(duì)鑄件快速、優(yōu)質(zhì)、復(fù)雜的要求。
1.計(jì)算機(jī)技術(shù)數(shù)值模擬技術(shù)在熔模精鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝制定中的應(yīng)用，為技術(shù)人員設(shè)計(jì)較合理的鑄件結(jié)構(gòu)和確定合理的工藝方案提供了有效的依據(jù)。
2.快速樣件制造技術(shù)在壓型及熔模制造中的應(yīng)用，使壓型和熔模制造周期大大縮短。
3.DSPC法直接制造型殼，省去了傳統(tǒng)制殼一層一層涂掛型殼的漫長(zhǎng)周期。
4.利用計(jì)算機(jī)控制激光制作陶瓷型芯，可以生產(chǎn)出復(fù)雜的陶瓷型芯。
5.計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，并行工程和集成技術(shù)在精鑄業(yè)中的應(yīng)用將會(huì)逐漸廣泛，將成為精鑄業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

世界上第一個(gè)計(jì)算機(jī)程序是怎樣開發(fā)出來(lái)的？

世界上第一個(gè)程序是1842年寫的，恰好在第一個(gè)能被稱為計(jì)算機(jī)的真正機(jī)器。這段代碼的作者是AdaAugusta，被封為L(zhǎng)ovelace女伯爵，就是大家所知道的AdaLovelace。作為世界上第一個(gè)計(jì)算機(jī)程序的作者，她被廣泛地認(rèn)為是有史以來(lái)第一位程序員。

當(dāng)把Ada稱為一位程序員的時(shí)候，很容易忘記世界上第一段代碼產(chǎn)生的年代就是塞繆爾·莫爾斯首次展示電話、阿姆斯達(dá)號(hào)上的黑奴在反抗和美國(guó)正處于三十年代、奧斯曼帝國(guó)和波斯帝國(guó)時(shí)期、穆斯林國(guó)家的奴隸正和埃及爭(zhēng)奪中東地區(qū)的年代。計(jì)算機(jī)這個(gè)詞在那時(shí)候仍然表示一個(gè)人做了100多年的計(jì)算工作的意思。那都是很久以前的事情了。

世界上第一段代碼是為查爾斯·巴貝奇的分析機(jī)寫的，這個(gè)機(jī)器從來(lái)沒(méi)有真正建成過(guò)，雖然有這個(gè)可能。AdaLovelace看到了巴貝奇機(jī)器的潛力，產(chǎn)生了可編程的計(jì)算機(jī)的念頭。她為泰勒的科學(xué)回憶錄翻譯了一位意大利數(shù)學(xué)家LuigiMenabrea的名為“分析機(jī)的概念圖”的論文，并通過(guò)“翻譯者的附注（她自己注釋的）”把這篇論文弄懂了，那個(gè)注釋里主要寫了查爾斯·巴貝奇分析機(jī)都能干些什么。在附注G的開篇，就提到了世界上第一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，舉例說(shuō)明了Lovelace意識(shí)到巴貝奇的設(shè)計(jì)是多么的意義深遠(yuǎn)，但還保持著她做科學(xué)的平靜。

“防止夸大源于分析機(jī)的能量的想法是有必要的?！?/p>

Lovelace在她根本沒(méi)有辦法夸大一個(gè)包含現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的主要部分的設(shè)計(jì)的本質(zhì)。巴貝奇拒絕公布這臺(tái)分析機(jī)的很多內(nèi)容，使得Lovelace的注釋對(duì)未來(lái)的發(fā)展起到了重要影響，最顯著的影響便是促使阿蘭·圖靈產(chǎn)生通用程序存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)的想法。這一點(diǎn)Ada并沒(méi)有看到，她36歲去世，前面提到的注釋成了她唯一的出版物。如果她再能多活幾年多工作幾年，計(jì)算機(jī)會(huì)不會(huì)又是另一個(gè)樣子呢？

讓大家回到這個(gè)問(wèn)題上來(lái)：如果巴貝奇有足夠的資源建好分析機(jī)并能讓Lovelace在上面跑程序的話，世界上第一個(gè)計(jì)算機(jī)程序是干嘛用的呢？這個(gè)程序讓巴貝奇分析機(jī)計(jì)算了伯努利數(shù)字序列。接著她描述了怎么把大量的巴貝奇分析機(jī)的穿孔卡片作為輸入實(shí)現(xiàn)這個(gè)程序。在她的實(shí)現(xiàn)方法中Lovelace設(shè)定了伯努利數(shù)序列的第一個(gè)數(shù)字（B0=1，B1=-），然后開始從B2（第一個(gè)非正規(guī)伯努利數(shù)）開始計(jì)算整個(gè)序列，她把這里的B2標(biāo)記為B1。

現(xiàn)代重寫的Javascript版本的Ada的大量穿孔卡片上的堆?？雌饋?lái)可能是這個(gè)樣子。這個(gè)重寫的版本不是Ada的代碼在巴貝奇分析機(jī)上的模擬，只是Ada曾經(jīng)使用過(guò)的算法的另一種實(shí)現(xiàn)。

順便提一下，到目前為止從沒(méi)有人能從Ada的伯努利數(shù)計(jì)算代碼里發(fā)現(xiàn)任何bug。盡管她發(fā)明了編程，但她顯然并沒(méi)有發(fā)明bug。

注：AdaLovelaceDay是一個(gè)國(guó)際性的慶祝婦女在科學(xué)，科技，工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域取得成就的節(jié)日。

最早的程序直接寫的是二進(jìn)制機(jī)器代碼，沒(méi)有編譯器

將編好的代碼通過(guò)讀卡機(jī)讀如機(jī)器，直接執(zhí)行。

然后出現(xiàn)的是匯編語(yǔ)言，通過(guò)二進(jìn)制的機(jī)器代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)匯編的編譯連接工作，

然后在用匯編語(yǔ)言完善優(yōu)化匯編語(yǔ)言；

接著才是高級(jí)語(yǔ)言，使用匯編語(yǔ)言編譯

逐漸實(shí)現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言編譯高級(jí)語(yǔ)言

19世紀(jì)之前

一、機(jī)械計(jì)算機(jī)時(shí)代的拓荒者

在西歐，由中世紀(jì)進(jìn)入文藝復(fù)興時(shí)期的社會(huì)大變革，大大促進(jìn)了自然科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們長(zhǎng)期被神權(quán)壓抑的創(chuàng)造力得到空前釋放。其中制造一臺(tái)能幫助人進(jìn)行計(jì)算的機(jī)器，就是最耀眼的思想火花之一。從那時(shí)起，一個(gè)又一個(gè)科學(xué)家為把這一思想火花變成引導(dǎo)人類進(jìn)入自由王國(guó)的火炬而不懈努力。但限于當(dāng)時(shí)的科技總體水平，大都失敗了，這就是拓荒者的共同命運(yùn)：往往見(jiàn)不到豐碩的果實(shí)。后人在享用這甜美的時(shí)候，應(yīng)該能從中品出一些汗水與淚水的滋味

1614:蘇格蘭人JohnNapier(1550-1617)發(fā)表了一篇論文，其中提到他發(fā)明了一種可以計(jì)算四則運(yùn)算和方根運(yùn)算的精巧裝置。

1623:WilhelmSchickard(1592-1635)制作了一個(gè)能進(jìn)行六位以內(nèi)數(shù)加減法，并能通過(guò)鈴聲輸出答案的'計(jì)算鐘'。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪來(lái)進(jìn)行操作。

1625:WilliamOughtred(1575-1660)發(fā)明計(jì)算尺

1642:法國(guó)數(shù)學(xué)家Pascal在WILLIAMOughtred計(jì)算尺的基礎(chǔ)上將計(jì)算尺加以改進(jìn)，能進(jìn)行八位計(jì)算。并且還賣出了許多，成為一種時(shí)髦的商品。

1668:英國(guó)人SamuelMorl和(1625-1695)制作了一個(gè)非十進(jìn)制的加法裝置，適宜計(jì)算錢幣。

1671:德國(guó)數(shù)學(xué)家GottfriedLeibniz設(shè)計(jì)了一架可以進(jìn)行乘法，最終答案可以最大達(dá)到16位。

1775:英國(guó)Charles制作成功了一臺(tái)與Leibniz's的計(jì)算機(jī)類似的機(jī)器。但更先進(jìn)一些。

1776:德國(guó)人MathieusHahn成功的制作了一臺(tái)乘法器。

1801:Joseph-MaireJacuard開發(fā)了一臺(tái)能用穿孔卡片控制的自動(dòng)織布機(jī)。

1820:法國(guó)人CharlesXavierThomasdeColmar(1785-1870),制作成功第一臺(tái)成品計(jì)算機(jī)，非常的可靠，可以放在桌面上，在后來(lái)的90多年間一直在市場(chǎng)上出售。

1822:英國(guó)人CharlesBabbage(1792-1871)設(shè)計(jì)了差分機(jī)和分析機(jī)，其中設(shè)計(jì)的理論非常的超前，類似于百年后的電子計(jì)算機(jī)，特別是利用卡片輸入程序和數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)被后人所采用。

1832:Babbage和JosephClement制成了一個(gè)差分機(jī)的成品，開始可以進(jìn)行6位數(shù)的運(yùn)算。后來(lái)發(fā)展到20位、30位，尺寸將近一個(gè)房子那么大。結(jié)果以穿孔的形式輸出。但限于當(dāng)時(shí)的制造技術(shù)，他們的設(shè)計(jì)難以制成。

1834:斯德哥爾摩的GeorgeScheutz用木頭做了一臺(tái)差分機(jī)。

1834:Babbage設(shè)想制造一臺(tái)通用的分析機(jī)，在只讀存儲(chǔ)器（穿孔卡片）中存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，Babbage在以后的時(shí)間繼續(xù)他的研究工作，并于1840年將操作數(shù)提高到了40位，并基本實(shí)現(xiàn)了控制中心（CPU）和存儲(chǔ)程序的設(shè)想，而且程序可以根據(jù)條件進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，能在幾秒內(nèi)作出一般的加法，幾分鐘內(nèi)作出乘除法。

1842:Babbage的差分機(jī)項(xiàng)目因?yàn)檠兄瀑M(fèi)用昂貴，被政府取消。但他自己仍花費(fèi)大量的時(shí)間和精力于他的分析機(jī)研究。

1843:Scheutz和他的兒子EdvardScheutz制造了一臺(tái)差分機(jī)，瑞典政府同意繼續(xù)支持他們的研究工作。

1847:Babbage花兩年時(shí)間設(shè)計(jì)了一臺(tái)較簡(jiǎn)易的、31位的差分機(jī)，但沒(méi)有人感興趣并支持他造出這臺(tái)機(jī)器。但后來(lái)倫敦科學(xué)博物館用現(xiàn)代技術(shù)復(fù)制出這臺(tái)機(jī)器后發(fā)現(xiàn)，它確實(shí)能準(zhǔn)確的工作。

1848:英國(guó)數(shù)學(xué)家GeorgeBoole創(chuàng)立二進(jìn)制代數(shù)學(xué)。提前差不多一個(gè)世紀(jì)為現(xiàn)代二進(jìn)制計(jì)算機(jī)鋪平了道路。

1853:令Babbage感到高興的是，Scheutzes制造成功了真正意義上的比例差分機(jī)，能進(jìn)行15位數(shù)的運(yùn)算。象Babbage所設(shè)想的那樣輸出結(jié)果。后來(lái)倫敦的BrianDonkin又造出了更可靠的第二臺(tái)。

1858:第一臺(tái)制表機(jī)被Albany的Dudley天文臺(tái)買走。第二臺(tái)被英國(guó)政府買走。但天文臺(tái)并沒(méi)有將其充分利用，后來(lái)被送進(jìn)了博物館。而第二臺(tái)卻被幸運(yùn)的使用了很長(zhǎng)時(shí)間。

1871:Babbage制造了分析機(jī)的部分部件和印表機(jī)。

1878:紐約的西班牙人RamonVerea，制造成功桌面計(jì)算器。比前面提到的都要快。但他對(duì)將其推向市場(chǎng)不感興趣，只是想表明，西班牙人可以比美國(guó)人做的更好。

1879:一個(gè)調(diào)查委員會(huì)開始研究分析機(jī)是否可行，最后他們的結(jié)論是：分析機(jī)根本不可能工作。此時(shí)Babbage已經(jīng)去世了。調(diào)查之后，人們將他的分析機(jī)徹底遺忘了。但HowardAiken例外。

1885:這時(shí)期更多的計(jì)算機(jī)涌現(xiàn)出來(lái)。如美國(guó)、俄國(guó)、瑞典等。他們開始用有槽的圓柱代替易出故障的齒輪。

1886:芝加哥的DorrE.Felt(1862-1930),制造了第一臺(tái)用按鍵操作的計(jì)算器，而且速度非?？欤存I抬起，結(jié)果也就出來(lái)了。

1889:Felt推出桌面印表計(jì)算器。

1890:1890美國(guó)人口普查。1880年的普查人工用了7年的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。這意味著1890年的統(tǒng)計(jì)將會(huì)超過(guò)10年。美國(guó)人口普查部門希望能得到一臺(tái)機(jī)器幫助提高普查的效率。HermanHollerith，建立制表機(jī)公司的那個(gè)人，后來(lái)他的公司發(fā)展成了IBM公司。借鑒了Babbage的發(fā)明，用穿孔卡片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)了機(jī)器。結(jié)果僅僅用了6個(gè)周就得出了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)（62622250人）。HermanHollerith大發(fā)其財(cái)。

1892:圣多美和普林西比的WilliamS.Burroughs(1857-1898),制作成功了一臺(tái)比Felt的功能更強(qiáng)的機(jī)器，真正開創(chuàng)了辦公自動(dòng)化工業(yè)。

1896:HermanHollerith創(chuàng)辦了IBM公司的前身。1900～1910

1906:HenryBabbage,CharlesBabbage的兒子，在R.W.Munro的支持下，完成了父親設(shè)計(jì)的分析機(jī)，但也僅能證明它能工作，而沒(méi)有將其作為產(chǎn)品推出。

二、電子計(jì)算機(jī)最初的日子里

在這之前的計(jì)算機(jī)，都是基于機(jī)械運(yùn)行方式，盡管有個(gè)別產(chǎn)品開始引入一些電學(xué)內(nèi)容，卻都是從屬與機(jī)械的，還沒(méi)有進(jìn)入計(jì)算機(jī)的靈活：邏輯運(yùn)算領(lǐng)域。而在這之后，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)就開始了由機(jī)械向電子時(shí)代的過(guò)渡，電子越來(lái)越成為計(jì)算機(jī)的主體，機(jī)械越來(lái)越成為從屬，二者的地位發(fā)生了變化，計(jì)算機(jī)也開始了質(zhì)的轉(zhuǎn)變。下面就是這一過(guò)渡時(shí)期的主要事件：

1906:美國(guó)的LeeDeForest發(fā)明了電子管。在這之前造出數(shù)字電子計(jì)算機(jī)是不可能的。這為電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1920～1930

1924年2月:IBM，一個(gè)具有劃時(shí)代意義的公司成立

1930～1940

1935:IBM推出IBM601機(jī)。這是一臺(tái)能在一秒鐘算出乘法的穿孔卡片計(jì)算機(jī)。這臺(tái)機(jī)器無(wú)論在自然科學(xué)還是在商業(yè)意義上都具有重要的地位。大約造了1500臺(tái)。

1937:英國(guó)劍橋大學(xué)的AlanM.Turing(1912-1954)出版了他的論文，并提出了被后人稱之為'圖靈機(jī)'的數(shù)學(xué)模型。

1937:BELL試驗(yàn)室的GeorgeStibitz展示了用繼電器表示二進(jìn)制的裝置。盡管僅僅是個(gè)展示品，但卻是第一臺(tái)二進(jìn)制電子計(jì)算機(jī)。

1938:ClaudeE.Shannon發(fā)表了用繼電器進(jìn)行邏輯表示的論文。

1938:柏林的KonradZuse和他的助手們完成了一個(gè)機(jī)械可編程二進(jìn)制形式的計(jì)算機(jī)，其理論基礎(chǔ)是Boolean代數(shù)。后來(lái)命名為Z1。它的功能比較強(qiáng)大，用類似電影膠片的東西作為存儲(chǔ)介質(zhì)。可以運(yùn)算七位指數(shù)和16位小數(shù)?？梢杂靡粋€(gè)鍵盤輸入數(shù)字，用燈泡顯示結(jié)果。

19391月1日:加利福尼亞的DavidHewlet和WilliamPackard在他們的車庫(kù)里造出了Hewlett-Packard計(jì)算機(jī)。名字是兩人用投硬幣的方式?jīng)Q定的。包括兩人名字的一部分。

1939年11月:美國(guó)JohnV.Atanasoff和他的學(xué)生CliffordBerry完成了一臺(tái)16位的加法器，這是第一臺(tái)真空管計(jì)算機(jī)。

1939:二次世界大戰(zhàn)的開始，軍事需要大大促進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。

1939:Zuse和Schreyer開始在他們的Z1計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展Z2計(jì)算機(jī)。并用繼電器改進(jìn)它的存儲(chǔ)和計(jì)算單元。但這個(gè)項(xiàng)目因?yàn)閆use服兵役被中斷了一年。

1939/1940:Schreyer利用真空管完成了一個(gè)10位的加法器，并使用了氖燈做存儲(chǔ)裝置。

1940～1950

1940年1月:Bell實(shí)驗(yàn)室的SamuelWilliams和Stibitz制造成功了一個(gè)能進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算的計(jì)算機(jī)。大量使用了繼電器，并借鑒了一些電話技術(shù)，采用了先進(jìn)的編碼技術(shù)。

1941夏季:Atanasoff和學(xué)生Berry完成了能解線性代數(shù)方程的計(jì)算機(jī)，取名叫'ABC'（Atanasoff-BerryComputer），用電容作存儲(chǔ)器，用穿孔卡片作輔助存儲(chǔ)器，那些孔實(shí)際上是'燒'上的。時(shí)鐘頻率是60HZ，完成一次加法運(yùn)算用時(shí)一秒。

1941年12月:德國(guó)Zuse制作完成了Z3計(jì)算機(jī)的研制。這是第一臺(tái)可編程的電子計(jì)算機(jī)?？商幚?位指數(shù)、14位小數(shù)。使用了大量的真空管。每秒種能作3到4次加法運(yùn)算。一次乘法需要3到5秒。

1943:1943年到1959年時(shí)期的計(jì)算機(jī)通常被稱作第一代計(jì)算機(jī)。使用真空管，所有的程序都是用機(jī)器碼編寫，使用穿孔卡片。典型的機(jī)器就是：UNIVAC。

1943年1月:MarkI，自動(dòng)順序控制計(jì)算機(jī)在美國(guó)研制成功。整個(gè)機(jī)器有51英尺長(zhǎng)，重5噸，75萬(wàn)個(gè)零部件，使用了3304個(gè)繼電器，60個(gè)開關(guān)作為機(jī)械只讀存儲(chǔ)器。程序存儲(chǔ)在紙帶上，數(shù)據(jù)可以來(lái)自紙帶或卡片閱讀器。被用來(lái)為美國(guó)海軍計(jì)算彈道火力表。

1943年4月:MaxNewman、Wynn-Williams和他們的研究小組研制成功'HeathRobinson'，這是一臺(tái)密碼破譯機(jī)，嚴(yán)格說(shuō)不是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。但是其使用了一些邏輯部件和真空管，其光學(xué)裝置每秒鐘能讀入2000個(gè)字符。同樣具有劃時(shí)代的意義。

1943年9月:Williams和Stibitz完成了'RelayInterpolator'，后來(lái)命名為'ModelIIRelayCalculator'。這是一臺(tái)可編程計(jì)算機(jī)。同樣使用紙帶輸入程序和數(shù)據(jù)。其運(yùn)行更可靠，每個(gè)數(shù)用7個(gè)繼電器表示，可進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算。

1943年12月:最早的可編程計(jì)算機(jī)在英國(guó)推出，包括2400個(gè)真空管，目的是為了破譯德國(guó)的密碼，每秒能翻譯大約5000個(gè)字符，但使用完后不久就遭到了毀壞。據(jù)說(shuō)是因?yàn)樵诜g俄語(yǔ)的時(shí)候出現(xiàn)了錯(cuò)誤。

1946:ENIAC(ElectronicNumericalIntegrator和Computer):第一臺(tái)真正意義上的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。開始研制于1943年，完成于1946年。負(fù)責(zé)人是JohnW.Mauchly和J.PresperEckert。重30噸，18000個(gè)電子管，功率25千瓦。主要用于計(jì)算彈道和氫彈的研制。

三、晶體管計(jì)算機(jī)的發(fā)展

真空管時(shí)代的計(jì)算機(jī)盡管已經(jīng)步入了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的范疇，但其體積之大、能耗之高、故障之多、價(jià)格之貴大大制約了它的普及應(yīng)用。直到晶體管被發(fā)明出來(lái)，電子計(jì)算機(jī)才找到了騰飛的起點(diǎn)，一發(fā)而不可收

1947:Bell實(shí)驗(yàn)室的WilliamB.Shockley、JohnBardeen和WalterH.Brattain.發(fā)明了晶體管，開辟了電子時(shí)代新紀(jì)元。

1949:EDSAC：劍橋大學(xué)的Wilkes和他的小組建成了一臺(tái)存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)。輸入輸出設(shè)備仍是紙帶。

1949:EDVAC(electronicdiscretevariablecomputer)：第一臺(tái)使用磁帶的計(jì)算機(jī)。這是一個(gè)突破，可以多次在其上存儲(chǔ)程序。這臺(tái)機(jī)器是JohnvonNeumann提議建造的。

1949:'未來(lái)的計(jì)算機(jī)不會(huì)超過(guò)1.5噸。'這是當(dāng)時(shí)科學(xué)雜志的大膽預(yù)測(cè)。

1950～1960

1950:軟磁盤由東京帝國(guó)大學(xué)的YoshiroNakamats發(fā)明。其銷售權(quán)由IBM公司獲得。開創(chuàng)存儲(chǔ)時(shí)代新紀(jì)元。

1950:英國(guó)數(shù)學(xué)家和計(jì)算機(jī)先驅(qū)AlanTuring說(shuō)：計(jì)算機(jī)將會(huì)具有人的智慧，如果一個(gè)人和一臺(tái)機(jī)器對(duì)話，對(duì)于提出和回答的問(wèn)題，這個(gè)人不能區(qū)別到底對(duì)話的是機(jī)器還是人，那么這臺(tái)機(jī)器就具有了人的智能。

1951:GraceMurrayHopper完成了高級(jí)語(yǔ)言編譯器。

1951:Whirlwind：美國(guó)空軍的第一個(gè)計(jì)算機(jī)控制實(shí)時(shí)防御系統(tǒng)研制完成。

1951:UNIVAC-1：第一臺(tái)商用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)者：J.PresperEckert和JohnMauchly。被美國(guó)人口普查部門用于人口普查，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的、商業(yè)應(yīng)用的時(shí)代。

1952:EDVAC(ElectronicDiscreteVariableComputer)：由VonNeumann領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)并完成。取名：電子離散變量計(jì)算機(jī)。

1953:此時(shí)世界上大約有100臺(tái)計(jì)算機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)。

1953:磁芯存儲(chǔ)器被開發(fā)出來(lái)。

1954:IBM的JohnBackus和他的研究小組開始開發(fā)FORTRAN(FORmulaTRANslation)，1957年完成。是一種適合科學(xué)研究使用的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言。

1956:第一次有關(guān)人工智能的會(huì)議在Dartmouth學(xué)院召開。

1957:IBM開發(fā)成功第一臺(tái)點(diǎn)陣打印機(jī)。

1957:FORTRAN高級(jí)語(yǔ)言開發(fā)成功。

四、集成電路，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)插上騰飛的翅膀

盡管晶體管的采用大大縮小了計(jì)算機(jī)的體積、降低了其價(jià)格，減少了故障。但離人們的要求仍差很遠(yuǎn)，而且各行業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)也產(chǎn)生了較大的需求，生產(chǎn)更能更強(qiáng)、更輕便、更便宜的機(jī)器成了當(dāng)務(wù)之急，而集成電路的發(fā)明正如"及時(shí)雨"，當(dāng)春乃發(fā)生。其高度的集成性，不僅僅使體積得以減小，更使速度加快，故障減少。人們開始制造革命性的微處理器。計(jì)算機(jī)技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的積累，終于駛上了用硅鋪就的高速公路。

1958年9月12日:在RobertNoyce（INTEL公司的創(chuàng)始人）的領(lǐng)導(dǎo)下，發(fā)明了集成電路。不久又推出了微處理器。但因?yàn)樵诎l(fā)明微處理器時(shí)借鑒了日本公司的技術(shù)，所以日本對(duì)其專利不承認(rèn)，因?yàn)槿毡緵](méi)有得到應(yīng)有的利益。過(guò)了30年，日本才承認(rèn)，這樣日本公司可以從中得到一部分利潤(rùn)了。但到2001年，這個(gè)專利也就失效了。

1959:1959年到1964年間設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)一般被稱為第二代計(jì)算機(jī)。大量采用了晶體管和印刷電路。計(jì)算機(jī)體積不斷縮小，功能不斷增強(qiáng)，可以運(yùn)行FORTRAN和COBOL，接收英文字符命令。出現(xiàn)大量應(yīng)用軟件。

1959:GraceMurrayHopper開始開發(fā)COBOL(COmmonBusiness-OrientatedLanguage)語(yǔ)言，完成于1961年。

1960～1970

1960:ALGOL：第一個(gè)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言推出。

1961:IBM的KennthIverson推出APL編程語(yǔ)言。

1963:PDP-8：DEC公司推出第一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)。

1964:1964年到1972年的計(jì)算機(jī)一般被稱為第三代計(jì)算機(jī)。大量使用集成電路，典型的機(jī)型是IBM360系列。

1964:IBM發(fā)布PL/1編程語(yǔ)言。

1964:發(fā)布IBM360首套系列兼容機(jī)。

1964:DEC發(fā)布PDB-8小型計(jì)算機(jī)。

1965:摩爾定律發(fā)表，處理器的性能每年提高一倍。后來(lái)其內(nèi)容又發(fā)生了改變。

1965:LoftiZadeh創(chuàng)立模糊邏輯，用來(lái)處理近似值問(wèn)題。

1965:ThomasE.Kurtz和JohnKemeny完成BASIC(BeginnersAllPurposeSymbolicInstructionCode)語(yǔ)言的開發(fā)。特別適合計(jì)算機(jī)教育和初學(xué)者使用，得到了廣泛的推廣。

1965:DouglasEnglebart提出鼠標(biāo)器的設(shè)想，但沒(méi)有進(jìn)一步的研究。直到1983年被蘋果電腦公司大量采用。

1965:第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)CD6600開發(fā)成功。

1967:NiklausWirth開始開發(fā)PASCAL語(yǔ)言，1971年完成。

1968:RobertNoyce和他的幾個(gè)朋友創(chuàng)辦了INTEL公司。

1968:SeymourPaper和他的研究小組在MIT開發(fā)了LOGO語(yǔ)言。

1969:ARPANET計(jì)劃開始啟動(dòng)，這是現(xiàn)代INTERNET的雛形。

1969年4月7日:第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)RFC推出。

1969:EIA(ElectronicIndustriesAssocia

1970～1980

1970:第一塊RAM芯片由INTEL推出，容量1K。

1970:KenThomson和DennisRitchie開始開發(fā)UNIX操作系統(tǒng)。

1970:Forth編程語(yǔ)言開發(fā)完成。

1970:Internet的雛形ARPAnet(AdvancedResearchProjectsAgencynetwork)基本完成。開始向非軍用部門開放，許多大學(xué)和商業(yè)部門開始接入。

1971年11月15日:MarcianE.Hoff在INTEL公司開發(fā)成功第一塊微處理器4004，含2300個(gè)晶體管，是個(gè)4位系統(tǒng)，時(shí)鐘頻率108KHz，每秒執(zhí)行6萬(wàn)條指令。

在后來(lái)的日子里，處理器發(fā)展主要指標(biāo)一覽：

處理器主頻每秒百萬(wàn)條指令

4004108KHz0.06

80802MHz0.5

680008MHz0.7

80868MHz0.8

6800016MHz1.3

6802016MHz2.6

8028612MHz2.7

6803016MHz3.9

386SX20MHz6

6803025MHz6.3

6803040MHz10

386DX33MHz10

486DX25MHz20

486DX2-5050MHz35

486DX4/100100MHz60

Pentium66MHz100

Pentium133MHz240

Pentium233MHzMMX435

PentiumPro200MHz440

PentiumII233MHz560

PentiumII333MHz770

1971:PASCAL語(yǔ)言開發(fā)完成。

1972:1972年以后的計(jì)算機(jī)習(xí)慣上被稱為第四代計(jì)算機(jī)?；诖笠?guī)模集成電路，及后來(lái)的超大規(guī)模集成電路。計(jì)算機(jī)功能更強(qiáng)，體積更小。人們開始懷疑計(jì)算機(jī)能否繼續(xù)縮小，特別是發(fā)熱量問(wèn)題能否解決？人們開始探討第五代計(jì)算機(jī)的開發(fā)。

1972:C語(yǔ)言的開發(fā)完成。其主要設(shè)計(jì)者是UNIX系統(tǒng)的開發(fā)者之一DennisRitche。這是一個(gè)非常強(qiáng)大的語(yǔ)言，開發(fā)系統(tǒng)軟件，特別受人喜愛(ài)。

1972:Hewlett-Packard發(fā)明了第一個(gè)手持計(jì)算器。

1972年4月1日:INTEL推出8008微處理器。

1972:ARPANET開始走向世界，INTERNET革命拉開序幕。

1973:街機(jī)游戲Pong發(fā)布，得到廣泛的歡迎。發(fā)明者NolanBushnell，后來(lái)Atari的創(chuàng)立者。

1974:第一個(gè)具有并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的CLIP-4推出。

五、計(jì)算機(jī)技術(shù)漸入輝煌

在這之前，計(jì)算機(jī)技術(shù)主要集中在大型機(jī)和小型機(jī)領(lǐng)域發(fā)展，但隨著超大規(guī)模集

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