美國研制出陶瓷人造骨骼計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

美國科學(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自如。

這項(xiàng)新技術(shù)是依靠X線來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，再自動制作所需骨骼，制定骨骼之后，還會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。但陶瓷骨骼能否長期保持其堅(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)對未來精鑄業(yè)帶來的巨大變革。
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，工藝過程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，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尚汀⑿蜌ぶ圃?、型芯的制造等，給精鑄件的生產(chǎn)帶來了巨大變革。
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，近年來提出了凈形或近凈形化鑄造，以發(fā)揮熔模鑄造的優(yōu)勢，滿足現(xiàn)代工業(yè)對高質(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，對精鑄技術(shù)提出了越來越高的要求。
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設(shè)計(jì)提出改進(jìn)意見；
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)庫技術(shù)、可視化技術(shù)結(jié)合經(jīng)典傳熱、流動和凝固理論，通過模擬鑄件充型、凝固及冷卻，分析精密鑄造過程的流場、溫度場和應(yīng)力場，預(yù)測鑄件組織和許多鑄造缺陷如冷隔、縮孔、熱裂和變形等。因此可以通過并行工程，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對鑄件的結(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)值模擬過程見示意圖1。
2?？焖贅蛹圃旒夹g(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)?，可以直接用于精鑄件生產(chǎn)用的熔模；LOM法生產(chǎn)的紙制品，需對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）最小：50　一般：127-254最?。?0　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，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?，工藝過程大大簡化，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)用將會逐漸廣泛，將成為精鑄業(yè)未來的發(fā)展趨勢。
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)品的市場競爭力。
2）集成技術(shù)
對于一個(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射線檢測技術(shù)，能用來獲得零件斷面的二維圖象，將各斷面二維圖象組合，就可以獲得被測對象的三維立體形態(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)測得的零件形狀，可以用來對比設(shè)計(jì)鑄件和生產(chǎn)鑄件的尺寸；檢測實(shí)際鑄件和設(shè)計(jì)鑄件的缺陷位置和數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果的符合程度。
結(jié)束語
計(jì)算機(jī)在精鑄業(yè)中的應(yīng)用，克服了精鑄生產(chǎn)過程的缺點(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)用將會逐漸廣泛，將成為精鑄業(yè)未來的發(fā)展趨勢。

世界上第一個(gè)計(jì)算機(jī)程序是怎樣開發(fā)出來的？

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Lovelace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)號上的黑奴在反抗和美國正處于三十年代、奧斯曼帝國和波斯帝國時(shí)期、穆斯林國家的奴隸正和埃及爭奪中東地區(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)器從來沒有真正建成過，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“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，舉例說明了Lovelace意識到巴貝奇的設(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。”

Lovelace在她根本沒有辦法夸大一個(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分析機(jī)的很多內(nèi)容，使得Lovelace的注釋對未來的發(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)生通用程序存儲計(jì)算機(jī)的想法。這一點(diǎn)Ada并沒有看到，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)會不會又是另一個(gè)樣子呢？

讓大家回到這個(gè)問題上來：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?？雌饋砜赡苁沁@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)使用過的算法的另一種實(shí)現(xiàn)。

順便提一下，到目前為止從沒有人能從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，但她顯然并沒有發(fā)明bug。

注：AdaLovelaceDay是一個(gè)國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，沒有編譯器

將編好的代碼通過讀卡機(jī)讀如機(jī)器，直接執(zhí)行。

然后出現(xiàn)的是匯編語言，通過二進(jìn)制的機(jī)器代碼來實(shí)現(xiàn)匯編的編譯連接工作，

然后在用匯編語言完善優(yōu)化匯編語言；

接著才是高級語言，使用匯編語言編譯

逐漸實(shí)現(xiàn)高級語言編譯高級語言

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)期的社會大變革，大大促進(jìn)了自然科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們長期被神權(quán)壓抑的創(chuàng)造力得到空前釋放。其中制造一臺能幫助人進(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，并能通過鈴聲輸出答案的'計(jì)算鐘'。通過轉(zhuǎn)動齒輪來進(jìn)行操作。

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

1642:法國數(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Charles制作成功了一臺與Leibniz's的計(jì)算機(jī)類似的機(jī)器。但更先進(jìn)一些。

1776:德國人MathieusHahn成功的制作了一臺乘法器。

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

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

1822:英國人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用木頭做了一臺差分機(jī)。

1834:Babbage設(shè)想制造一臺通用的分析機(jī)，在只讀存儲器（穿孔卡片）中存儲程序和數(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)了一臺較簡易的、31位的差分機(jī)，但沒有人感興趣并支持他造出這臺機(jī)器。但后來倫敦科學(xué)博物館用現(xiàn)代技術(shù)復(fù)制出這臺機(jī)器后發(fā)現(xiàn)，它確實(shí)能準(zhǔn)確的工作。

1848:英國數(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。后來倫敦的BrianDonkin又造出了更可靠的第二臺。

1858:第一臺制表機(jī)被Albany的Dudley天文臺買走。第二臺被英國政府買走。但天文臺并沒有將其充分利用，后來被送進(jìn)了博物館。而第二臺卻被幸運(yùn)的使用了很長時(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。但他對將其推向市場不感興趣，只是想表明，西班牙人可以比美國人做的更好。

1879:一個(gè)調(diào)查委員會開始研究分析機(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。如美國、俄國、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),制造了第一臺用按鍵操作的計(jì)算器，而且速度非?？?，按鍵抬起，結(jié)果也就出來了。

1889:Felt推出桌面印表計(jì)算器。

1890:1890美國人口普查。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)將會超過10年。美國人口普查部門希望能得到一臺機(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),制作成功了一臺比Felt的功能更強(qiáng)的機(jī)器，真正開創(chuàng)了辦公自動化工業(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)代的過渡，電子越來越成為計(jì)算機(jī)的主體，機(jī)械越來越成為從屬，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。下面就是這一過渡時(shí)期的主要事件：

1906:美國的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)。這是一臺能在一秒鐘算出乘法的穿孔卡片計(jì)算機(jī)。這臺機(jī)器無論在自然科學(xué)還是在商業(yè)意義上都具有重要的地位。大約造了1500臺。

1937:英國劍橋大學(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介質(zhì)。可以運(yùn)算七位指數(shù)和16位小數(shù)。可以用一個(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JohnV.Atanasoff和他的學(xué)生CliffordBerry完成了一臺16位的加法器，這是第一臺真空管計(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），用電容作存儲器，用穿孔卡片作輔助存儲器，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Zuse制作完成了Z3計(jì)算機(jī)的研制。這是第一臺可編程的電子計(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，自動順序控制計(jì)算機(jī)在美國研制成功。整個(gè)機(jī)器有51英尺長，重5噸，75萬個(gè)零部件，使用了3304個(gè)繼電器，60個(gè)開關(guān)作為機(jī)械只讀存儲器。程序存儲在紙帶上，數(shù)據(jù)可以來自紙帶或卡片閱讀器。被用來為美國海軍計(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'，這是一臺密碼破譯機(jī)，嚴(yán)格說不是一臺計(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'，后來命名為'ModelIIRelayCalculator'。這是一臺可編程計(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)在英國推出，包括2400個(gè)真空管，目的是為了破譯德國的密碼，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)說是因?yàn)樵诜g俄語的時(shí)候出現(xiàn)了錯(cuò)誤。

1946:ENIAC(ElectronicNumericalIntegrator和Computer):第一臺真正意義上的數(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，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存儲程序的計(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程序。這臺機(jī)器是JohnvonNeumann提議建造的。

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

1950～1960

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

1950:英國數(shù)學(xué)家和計(jì)算機(jī)先驅(qū)AlanTuring說：計(jì)算機(jī)將會具有人的智慧，如果一個(gè)人和一臺機(jī)器對話，對于提出和回答的問題，這個(gè)人不能區(qū)別到底對話的是機(jī)器還是人，那么這臺機(jī)器就具有了人的智能。

1951:GraceMurrayHopper完成了高級語言編譯器。

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

1951:UNIVAC-1：第一臺商用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)者：J.PresperEckert和JohnMauchly。被美國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臺計(jì)算機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)。

1953:磁芯存儲器被開發(fā)出來。

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)高級語言。

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

1957:IBM開發(fā)成功第一臺點(diǎn)陣打印機(jī)。

1957:FORTRAN高級語言開發(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)，所以日本對其專利不承認(rèn)，因?yàn)槿毡緵]有得到應(yīng)有的利益。過了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)語言推出。

1961:IBM的KennthIverson推出APL編程語言。

1963:PDP-8：DEC公司推出第一臺小型計(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。后來其內(nèi)容又發(fā)生了改變。

1965:LoftiZadeh創(chuàng)立模糊邏輯，用來處理近似值問題。

1965:ThomasE.Kurtz和JohnKemeny完成BASIC(BeginnersAllPurposeSymbolicInstructionCode)語言的開發(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:第一臺超級計(jì)算機(jī)CD6600開發(fā)成功。

1967:NiklausWirth開始開發(fā)PASCAL語言，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語言。

1969:ARPANET計(jì)劃開始啟動，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6萬條指令。

在后來的日子里，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)大的語言，開發(fā)系統(tǒng)軟件，特別受人喜愛。

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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