La gente inventó las computadoras una tras otra
Del 65438 al 0889, el científico estadounidense Herman Hollerith desarrolló un tabulador electrónico basado en electricidad para almacenar datos de cálculo.
En 1930, la científica estadounidense Vaneva Bush construyó el primer ordenador electrónico analógico del mundo.
El 4 de febrero de 1946, se lanzó en la Universidad de Pensilvania la primera computadora electrónica del mundo, la "Calculadora numérica electrónica ENIAC", personalizada por el ejército estadounidense. Eniac (nombre chino: ENIAC) fue desarrollado por el campo de pruebas de armas de Auberdine en los Estados Unidos para satisfacer las necesidades de los cálculos balísticos. Esta calculadora utiliza 17.840 tubos de electrones, mide 80 pies por 8 pies y pesa 28 toneladas. Su consumo de energía es de 170 kW, su velocidad de cálculo es de 5.000 operaciones por segundo y su costo es de aproximadamente 487.000 dólares estadounidenses. La llegada de ENIAC tiene una importancia histórica y presagia la llegada de la era de las computadoras electrónicas. En los siguientes 60 años, la tecnología informática se desarrolló a un ritmo alarmante y la relación precio/rendimiento de cualquier tecnología podría mejorar en 6 órdenes de magnitud en 30 años.
Primera generación: máquina digital de tubos (1946-1958)
En términos de hardware, se utilizan tubos de vacío como componentes lógicos y líneas de retardo de mercurio como memoria principal.
Computadora digital de tubo electrónico
, memoria electrostática de tubo de osciloscopio de rayos catódicos, tambor magnético, memoria externa que utiliza cinta magnética; El software utiliza lenguaje de máquina y lenguaje ensamblador. Las áreas de aplicación son principalmente la informática militar y científica.
Se caracteriza por su gran tamaño, alto consumo de energía y poca confiabilidad. Era lento (normalmente entre miles y decenas de miles de operaciones por segundo) y caro, pero sentó las bases para el futuro de la informática.
Segunda Generación: Máquina Digital de Transistores (1958-1964)
Sistema operativo hardware, lenguaje de alto nivel y su compilador. Los campos de aplicación son principalmente informática científica y procesamiento de transacciones, y ha comenzado a ingresar al campo del control industrial. Se caracteriza por un tamaño más pequeño, menor consumo de energía, mayor confiabilidad, velocidad de computación más rápida (generalmente 654,38+ millones de veces por segundo, hasta 3 millones de veces) y un rendimiento mejor que las computadoras de la generación 654,38+0.
La tercera generación: máquina digital de circuitos integrados (1964-1970)
En términos de hardware, se utilizan circuitos integrados de pequeña y mediana escala (MSI, SSI) como componentes lógicos, y el núcleo magnético todavía se utiliza como memoria principal. En cuanto al software, existen sistemas operativos de tiempo compartido y métodos de programación estructurados y a gran escala. Se caracteriza por una velocidad más rápida (generalmente de varios millones a decenas de millones de veces por segundo), una confiabilidad significativamente mejorada, precios aún más reducidos y productos que avanzan hacia la generalización, serialización y estandarización. Los campos de aplicación comenzaron a ingresar a los campos de procesamiento de textos y procesamiento de gráficos e imágenes.
Cuarta Generación: Máquinas de Circuitos Integrados a Gran Escala (1970 al presente)
En términos de hardware, los componentes lógicos son circuitos integrados de gran y muy gran escala (LSI y VLSI). ). En términos de software, han surgido sistemas de gestión de bases de datos, sistemas de gestión de redes y lenguajes orientados a objetos. Su característica es que el primer microprocesador del mundo nació en Silicon Valley, Estados Unidos, en 1971, marcando el comienzo de una nueva era de las microcomputadoras. Los campos de aplicación están pasando gradualmente de la informática científica, la gestión de transacciones y el control de procesos a las familias.
Debido al desarrollo de la tecnología de integración, los chips semiconductores están más integrados. Cada chip puede acomodar decenas de miles o incluso millones de transistores, y los operadores y controladores pueden concentrarse en un solo chip, de ahí la aparición de los microprocesadores. Se puede ensamblar en microcomputadoras utilizando circuitos integrados de gran y muy gran escala, es decir, microcomputadoras o PC. Las microcomputadoras son pequeñas, baratas y fáciles de usar, pero sus funciones y velocidad de computación han alcanzado o incluso superado las de las computadoras grandes en el pasado. Por otro lado, varios chips lógicos fabricados a partir de circuitos integrados de gran y ultra gran escala se convierten en supercomputadoras, que no son muy grandes en tamaño, pero su velocidad de computación puede alcanzar 100 millones o incluso miles de millones de veces. En nuestro país, tras el exitoso desarrollo de la supercomputadora Galaxy I con 100 millones de operaciones por segundo en 1983, en 1993 se desarrolló con éxito la supercomputadora paralela de propósito general Galaxy II con mil millones de operaciones por segundo. Este período también produjo una nueva generación de lenguajes de programación, sistemas de gestión de bases de datos y software de red.
A medida que los componentes físicos y los dispositivos cambian, no solo se actualiza el host, sino que sus dispositivos externos también cambian constantemente. Por ejemplo, la memoria externa se ha desarrollado desde el tubo de visualización de rayos catódicos original hasta núcleos y tambores magnéticos, y luego hasta discos magnéticos universales. Ahora hay discos ópticos que son más pequeños en tamaño, de mayor capacidad y más rápidos en velocidad.
Con el avance de la ciencia y la tecnología y el rápido desarrollo de diversas tecnologías informáticas y de redes, el desarrollo de las computadoras ha entrado en una era nueva y rápida. Las computadoras han evolucionado desde funciones únicas y grandes volúmenes hasta funciones complejas, pequeños volúmenes y recursos en red. El futuro de las computadoras está lleno de variables No hay duda de que el rendimiento mejorará enormemente, pero hay muchas formas de lograr un salto en el rendimiento. Sin embargo, las mejoras sustanciales en el rendimiento no son el único camino a seguir para el desarrollo informático. El desarrollo de las computadoras debería ser cada vez más fácil de usar, prestando también atención a la protección del medio ambiente, etc.
Desde su aparición hasta la actualidad, las computadoras han experimentado cuatro generaciones de lenguajes de máquina, lenguajes de programación, sistemas operativos simples y sistemas operativos modernos como Linux, Macos, BSD y Windows. ha mejorado mucho. La velocidad informática de las computadoras de cuarta generación ha alcanzado miles de millones de operaciones por segundo. Las computadoras también han pasado de ser utilizadas únicamente para investigaciones científicas militares a ser propiedad de todos. Las poderosas funciones de aplicación de las computadoras han creado una enorme demanda en el mercado. En el futuro, el rendimiento de las computadoras debería evolucionar hacia la miniaturización, la creación de redes, la inteligencia y el tamaño gigante.
Enorme
Hong Kong se refiere a supercomputadoras con alta velocidad de desarrollo, gran capacidad de almacenamiento y potentes funciones para satisfacer las necesidades de la ciencia y la tecnología de vanguardia. A medida que las personas se vuelven cada vez más dependientes de las computadoras, especialmente en la investigación y educación militar y científica, los requisitos de espacio de almacenamiento y velocidad de operación de las computadoras serán cada vez mayores. Además, las funciones de las computadoras son más diversas.
Miniaturización
Con la aparición de los microprocesadores (CPU), los microprocesadores se utilizan en las computadoras, reduciendo el tamaño y el costo de las computadoras. Por otro lado, el rápido desarrollo de la industria del software ha mejorado la conveniencia del sistema operativo interno de la computadora y el equipo externo de la computadora se ha vuelto cada vez más completo. Con la mejora continua de la teoría y la tecnología informática, las microcomputadoras han penetrado rápidamente en diversas industrias y departamentos de toda la sociedad y se han convertido en una necesidad para la vida y el estudio de las personas. Durante los últimos 40 años, el tamaño de las computadoras ha seguido reduciéndose. Las computadoras de escritorio, portátiles, PDA y tabletas se han ido reduciendo gradualmente, brindando a las personas servicios convenientes. Por lo tanto, las computadoras seguirán siendo cada vez más pequeñas en el futuro.
Establezca una red que funcione
Internet ha conectado computadoras en todo el mundo y desde entonces ha entrado en la era de Internet. Las redes informáticas han cambiado por completo el mundo humano. Las personas se comunican y comunican a través de Internet (OICQ, Weibo, etc.). ), y pueden disfrutar de recursos educativos (consulta literaria, educación a distancia, etc.). ) y consulta de información (Baidu, Google, etc.), especialmente la aparición de redes inalámbricas ha mejorado enormemente la comodidad de las personas que utilizan Internet. En el futuro, las computadoras se desarrollarán aún más hacia Internet.
Inteligencia Artificial
La inteligencia artificial informática es una tendencia inevitable en el desarrollo futuro. Las computadoras modernas tienen funciones y velocidades de funcionamiento poderosas, pero en comparación con el cerebro humano, su inteligencia y capacidades lógicas aún deben mejorarse. Los seres humanos exploran constantemente cómo hacer que las computadoras reflejen mejor el pensamiento humano, de modo que las computadoras puedan tener capacidades de juicio y pensamiento lógico humano. Pueden comunicarse con los humanos a través del pensamiento, abandonando el método anterior de depender de programas de codificación para ejecutar computadoras y enviar instrucciones directamente a las computadoras.
Multimedia
La información procesada por los ordenadores tradicionales es principalmente caracteres y números. De hecho, la gente está más acostumbrada a la información multimedia en forma de fotografías, texto, sonidos, imágenes, etc. La tecnología multimedia puede integrar gráficos, imágenes, audio, vídeo y texto para acercar los objetos y el contenido del procesamiento de información al mundo real.
Combinación de tecnologías
Los microprocesadores de ordenador (CPU) utilizan transistores como componentes básicos. Con la mejora y actualización continua de los procesadores, la estructura y los componentes de las computadoras también sufrirán grandes cambios. Con el desarrollo de la tecnología optoelectrónica, la tecnología cuántica y la biotecnología, se ha promovido enormemente el desarrollo de nuevas computadoras.
Desde la década de 1980, la ALU y la unidad de control (integrada en la unidad central de procesamiento (CPU)) se han integrado gradualmente en un circuito integrado llamado microprocesador. El modo de trabajo de esta computadora es muy intuitivo: dentro de un ciclo de reloj, la computadora primero obtiene instrucciones y datos de la memoria, luego ejecuta las instrucciones, almacena los datos y luego obtiene la siguiente instrucción. Este proceso se repite hasta que se obtiene una instrucción de terminación. Según la interpretación del controlador, el conjunto de instrucciones ejecutadas por la unidad informática es un conjunto cuidadosamente definido de instrucciones simples con un número muy limitado.
Computadoras moleculares
Las computadoras moleculares son de tamaño pequeño, de bajo consumo de energía, de funcionamiento rápido y de gran capacidad de almacenamiento. Las computadoras moleculares funcionan absorbiendo información en forma de cargas eléctricas en cristales moleculares y disponiéndolos de una manera más eficiente. El proceso de funcionamiento de las computadoras moleculares es el proceso de interacción entre las moléculas de proteínas y los medios físicos y químicos circundantes. Los interruptores son enzimas y el programa se expresa claramente en el propio sistema de síntesis de enzimas y en la estructura de la proteína. Las computadoras compuestas de moléculas biológicas pueden operar en ambientes bioquímicos o incluso en organismos biológicos, y pueden intercambiarse con el ambiente externo en forma de otras moléculas. Por tanto, desempeñará un papel insustituible en el diagnóstico y tratamiento médico, el seguimiento genético y la ingeniería biónica. El tamaño de los chips moleculares se ha reducido considerablemente, pero la eficiencia ha mejorado considerablemente. El tiempo necesario para que una computadora molecular complete un cálculo es de sólo 10 picosegundos, un millón de veces más rápido que la velocidad del pensamiento humano. La capacidad de almacenamiento de las computadoras moleculares es asombrosa. Un metro cúbico de solución de ADN puede almacenar 1 billón de datos binarios. Las computadoras moleculares consumen muy poca energía, sólo una milmillonésima parte de la que consumen las computadoras electrónicas. Dado que la materia prima de los chips moleculares son moléculas de proteínas, las computadoras moleculares no solo tienen la función de autorrepararse, sino que también pueden conectarse directamente a moléculas vivas.
Tipo cuántico
La computadora cuántica es una computadora de nuevo concepto que utiliza las propiedades cuánticas de los átomos para procesar información. Según la teoría cuántica, en ausencia de interacción, los átomos se encuentran en cualquier momento en dos estados, llamados superestados cuánticos. Los átomos rotarán, es decir, girarán en dos direcciones al mismo tiempo, lo que es exactamente lo mismo que 0 y 1 en una computadora electrónica.
Si un grupo de átomos se junta, no realizan operaciones lineales como lo hace una computadora electrónica, sino que realizan todas las operaciones posibles simultáneamente. Por ejemplo, cuando una computadora cuántica procesa datos, se completará simultáneamente en lugar de paso a paso. Contar 40 átomos juntos equivale al rendimiento de una supercomputadora actual. Las computadoras cuánticas utilizan átomos en estado cuántico como procesadores centrales y memorias, y su velocidad de computación puede ser 100 millones de veces más rápida que la del chip Pentium 4. Como un cohete de información, puede descifrar fácilmente cualquier contraseña de seguridad en un instante, lo que hace que las tareas de piratería sean pan comido. No es de extrañar que la CIA esté especialmente interesada en ello.
Photon
Computadora de fotones
A principios de 1990, Bell Labs construyó la primera computadora de fotones del mundo.
La computadora Photon es un nuevo tipo de computadora que utiliza señales luminosas para realizar operaciones digitales, operaciones lógicas, almacenamiento y procesamiento de información. El componente básico de una computadora fotónica es un circuito óptico integrado, que incluye láseres, lentes y espejos nucleares. Como los fotones son más rápidos que los electrones, las computadoras fotónicas pueden funcionar un billón de veces más rápido. Tiene decenas de miles de veces la capacidad de almacenamiento de las computadoras modernas y puede reconocer y sintetizar lenguaje, gráficos y gestos.
Muchos países han invertido mucho en la investigación de ordenadores fotónicos. Con la combinación de la óptica moderna, la tecnología informática y la tecnología microelectrónica, las computadoras fotónicas se convertirán en una herramienta universal para la humanidad en un futuro próximo.
Nano
La nanocomputadora es un nuevo tipo de computadora de alto rendimiento desarrollada utilizando nanotecnología. El tamaño de los componentes de los nanotubos varía desde unos pocos nanómetros hasta decenas de nanómetros. Tienen una textura fuerte y una fuerte conductividad. Pueden reemplazar a las obleas de silicio en la fabricación de computadoras. "Nano" es una unidad de medida. Un nanómetro equivale a 10 (-9) metros, que es aproximadamente 10 veces el diámetro de un átomo de hidrógeno. La nanotecnología es un campo de investigación científica de nueva frontera que se ha desarrollado rápidamente desde principios de los años 1980. El objetivo final es que los humanos puedan manipular directamente átomos individuales según su propia voluntad para producir productos con funciones específicas. La nanotecnología comenzó con sistemas microelectromecánicos, que colocaban sensores, motores y varios procesadores en un chip de silicio para formar un sistema. La nanotecnología desarrolla chips de memoria de computadora que tienen un tamaño de sólo unos pocos cientos de átomos, equivalente a una milésima parte del diámetro de un cabello humano. Las nanocomputadoras no sólo no consumen casi ninguna energía, sino que también son muchas veces más poderosas que las computadoras actuales.
Biología
Desde la década de 1980, los bioingenieros han invertido mucha energía en estudiar el cerebro humano, las neuronas y los receptores para desarrollar la sexta generación de computadoras. Las computadoras biológicas pueden simular el pensamiento del cerebro humano, con bajo consumo y alta eficiencia. Un chip de ordenador hecho de proteínas puede tener una capacidad de almacenamiento 65.438 millones de veces mayor que la de un ordenador normal. La densidad de los componentes biológicos de la computadora es 10.000 veces mayor que la de las neuronas del cerebro y la velocidad de transmisión de información es 10.000 veces más rápida que la del pensamiento del cerebro humano. Su característica es que puede realizar memoria asociativa distribuida y simular hasta cierto punto la función de aprendizaje de humanos y animales. Es una computadora con conocimiento, aprendizaje y razonamiento, capacidad de comprender el lenguaje natural, sonidos, textos e imágenes, y capacidad de hablar, de modo que humanos y máquinas puedan comunicarse directamente en lenguaje natural. Puede utilizar conocimientos existentes y aprendidos continuamente para pensar, asociar, razonar y sacar conclusiones, resolver problemas complejos y tener la capacidad de recopilar, recordar y recuperar conocimientos relevantes.