Cristal Bagua
En 1957, el científico estadounidense Dahmer propuso una audaz idea técnica de "fabricar dispositivos electrónicos en placas semiconductoras sólidas sin cables". Esta fue la idea de los circuitos integrados semiconductores.
Del 65438 al 0958, Kilby, un ingeniero de Texas Instruments, colocó componentes discretos como resistencias y condensadores en obleas de silicio semiconductor para crear los primeros circuitos integrados.
En 1959, Noyce de Fairchild Corporation en Estados Unidos fabricó circuitos integrados semiconductores utilizando tecnología plana. Los circuitos integrados pronto se volvieron más atractivos que el oro.
En noviembre de 1971, Hoff de Intel mejoró el circuito del ordenador, integró todas las funciones del procesador central en un chip y añadió memoria para crear el primer microprocesador del mundo.
Con la mejora continua de la integración de componentes en obleas de silicio, el desarrollo de los circuitos integrados ha pasado por etapas como circuitos integrados de pequeña escala, circuitos integrados de mediana escala, circuitos integrados de gran escala y muy Circuitos integrados de gran escala.
VLSI se desarrolló en 1978, con un nivel de integración de 654,38 mil millones. La tecnología electrónica ha entrado en la era de la microelectrónica. A finales de los años 80, el número de componentes integrados en chips superaba los 65.438 millones.
La historia de las computadoras
El nacimiento y desarrollo de las computadoras modernas Antes de la aparición de las computadoras modernas, el desarrollo de las computadoras pasó por tres etapas: computadoras mecánicas, computadoras electromecánicas y electrónicas en ciernes. computadoras.
Ya en el siglo XVII, un grupo de matemáticos europeos comenzó a diseñar y construir computadoras digitales que realizaban operaciones básicas en forma digital. En 1642, el matemático francés Pascal utilizó una transmisión de engranajes similar a un reloj para crear el primer sumador decimal. En 1678, la computadora construida por el matemático alemán Leibniz resolvió las operaciones de multiplicación y división de números decimales.
Al matemático británico Babbage se le ocurrió una idea cuando estaba haciendo un modelo del motor diferencial en 1822. Cada vez que se completa una operación aritmética, se convertirá automáticamente en un proceso de operación completo específico. En 1884, Babbage diseñó un analizador universal programable. Aunque para este analizador se ha descrito un prototipo informático relacionado con el modo de control del programa, aún no ha sido implementado debido a las condiciones técnicas del momento.
En los más de 100 años transcurridos desde que se propuso la idea de Babbage, se han logrado grandes avances en el electromagnetismo, la tecnología eléctrica y la electrónica, y se han inventado sucesivamente diodos y triodos de vacío en términos de componentes. En cuanto a la tecnología de sistemas, se inventaron sucesivamente la telegrafía inalámbrica, la televisión y el radar. Todos estos logros han preparado las condiciones técnicas y materiales para el desarrollo de las computadoras modernas.
Al mismo tiempo, las matemáticas y la física también florecieron. En la década de 1930, todas las áreas de la física atravesaban una fase de cuantificación, con ecuaciones matemáticas que describían una variedad de procesos físicos, algunos de los cuales eran difíciles de resolver utilizando métodos analíticos clásicos. Por lo tanto, se ha prestado atención al análisis numérico y se han desarrollado varias integrales numéricas, diferenciales numéricas y soluciones numéricas a ecuaciones diferenciales. Estos métodos simplifican el proceso de cálculo en una gran cantidad de operaciones básicas, sentando así las bases para los algoritmos numéricos informáticos modernos.
La urgente necesidad de la sociedad de herramientas informáticas avanzadas es la fuerza impulsora fundamental para el nacimiento de las computadoras modernas. Desde el siglo XX, han surgido numerosas dificultades computacionales en diversos campos científicos y sectores técnicos, obstaculizando el desarrollo continuo de la disciplina. Especialmente antes y después del estallido de la Segunda Guerra Mundial, la tecnología militar tenía una necesidad particularmente urgente de herramientas informáticas de alta velocidad. Durante este período, Alemania, Estados Unidos y el Reino Unido estaban desarrollando computadoras y comenzaron a investigar sobre computadoras electromecánicas y electrónicas casi simultáneamente.
El alemán Giuseppe fue la primera persona en utilizar componentes electrónicos para construir un ordenador. La computadora de retransmisión Z-3 completamente automática que construyó en 1941 tenía las características de las computadoras modernas, como conteo de punto flotante, aritmética binaria y formularios de instrucciones para direcciones de almacenamiento digital. En los Estados Unidos, las computadoras de retransmisión incluyen MARK-1, MARK-2, Model-1, Model-5, etc. También se realizó entre 1940 y 1947.
Sin embargo, la velocidad de conmutación de los relés es de aproximadamente una centésima de segundo, lo que limita en gran medida la velocidad de cálculo de las computadoras.
El proceso de desarrollo de las computadoras electrónicas ha pasado por la evolución desde la fabricación de piezas hasta máquinas completas, desde máquinas de propósito especial a máquinas de propósito general, y de "programas externos" a "programas almacenados" en 1938. , el estudioso búlgaro estadounidense Atanaso Husband fabricó los primeros componentes informáticos de un ordenador electrónico. En 1943, la Oficina de Comunicaciones del Ministerio de Asuntos Exteriores británico construyó una computadora electrónica "gigante". Se trataba de una máquina de criptoanálisis especial que se utilizó en la Segunda Guerra Mundial.
En febrero de 1946, la Computadora Integradora Numérica Electrónica (ENIAC) a gran escala fabricada por la Escuela Moore de la Universidad de Pensilvania se utilizó inicialmente para cálculos de trayectoria de artillería. Después de muchas mejoras, se convirtió en una computadora de uso general. que puede realizar diversos cálculos científicos. Esta computadora, que utiliza circuitos electrónicos enteramente para operaciones aritméticas, operaciones lógicas y almacenamiento de información, es 1.000 veces más rápida que una computadora de retransmisión. A menudo se la cita como la primera computadora electrónica del mundo. Sin embargo, el programa de este tipo de ordenador sigue siendo externo, la capacidad de almacenamiento es demasiado pequeña y aún no posee plenamente las características principales de los ordenadores modernos.
Este nuevo avance fue logrado por un equipo de diseño dirigido por el matemático von Neumann. En marzo de 1945, publicaron un nuevo programa informático electrónico de uso general: los autómatas electrónicos variables discretos (EDVAC). Posteriormente, en junio de 1946, von Neumann y otros presentaron un informe de diseño más completo y realizaron un estudio preliminar sobre la estructura lógica del dispositivo informático electrónico. De julio a agosto del mismo año impartieron un curso especial "Teoría y tecnología del diseño informático" en el Moore College a expertos de más de 20 instituciones de Estados Unidos y Gran Bretaña, que promovió el diseño y fabricación de computadoras con programas almacenados. .
En 1949, el Laboratorio de Matemáticas de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido tomó la iniciativa en la creación de la Computadora Automática Electrónica de Tiempo Discreto (EDSAC). Estados Unidos construyó la Computadora Automática Estándar Oriental (SFAC) en 1950. En este punto finalizó el período embrionario del desarrollo de las computadoras electrónicas y comenzó el período de desarrollo de las computadoras modernas.
Al mismo tiempo que se creaban los ordenadores digitales, también se desarrolló otra importante herramienta informática, el ordenador analógico. Cuando los físicos resumen las leyes de la naturaleza, suelen utilizar ecuaciones matemáticas para describir un proceso. Por el contrario, las ecuaciones matemáticas también se pueden resolver utilizando métodos de simulación de procesos físicos. Después de la invención de los logaritmos, la regla de cálculo producida en 1620 cambió la multiplicación y la división por la suma y la resta para los cálculos. Maxwell transformó hábilmente el cálculo de la integral (área) en una medida de longitud y construyó un integrador en 1855.
El análisis de Fourier fue otro gran logro de la física matemática en el siglo XIX y jugó un papel directo en el impulso del desarrollo de los simuladores. A finales del siglo XIX y principios del XX, 65438+ fabricó una variedad de motores analíticos para calcular coeficientes de Fourier y motores analíticos diferenciales para resolver ecuaciones diferenciales. Sin embargo, al intentar promover analizadores diferenciales para resolver ecuaciones diferenciales parciales y simuladores para resolver problemas informáticos científicos generales, la gente se dio cuenta gradualmente de las limitaciones de los simuladores en términos de versatilidad y precisión, y centró sus principales esfuerzos en las computadoras digitales.
Después de la aparición de las computadoras digitales electrónicas, las computadoras analógicas continuaron desarrollándose y se combinaron con las computadoras digitales para producir computadoras híbridas. Los simuladores y mezcladores se han convertido en variedades especiales de ordenadores modernos, es decir, herramientas eficientes de procesamiento de información o herramientas de simulación en un dominio específico.
Desde mediados del siglo XX, las computadoras han atravesado un período de rápido desarrollo. Las computadoras han evolucionado desde solo hardware hasta sistemas informáticos que incluyen hardware, software y firmware. La relación rendimiento-precio de los sistemas informáticos mejora en un promedio de dos órdenes de magnitud cada 10 años. Los tipos de computadoras se han dividido una y otra vez, desarrollándose en microcomputadoras, minicomputadoras, computadoras de uso general (incluidas computadoras gigantes, de gran escala y de tamaño mediano) y varias computadoras de propósito especial (como varias computadoras de control y analógicas-digitales). ordenadores híbridos).
Los equipos informáticos han experimentado tres saltos en su desarrollo, desde los tubos de electrones hasta los transistores, desde los componentes discretos hasta los circuitos integrados y luego hasta los microprocesadores.
En la era de las computadoras de tubo (1946 ~ 1959), las computadoras se usaban principalmente para cálculos científicos. La memoria principal es el factor principal que determina la apariencia técnica de una computadora. Las memorias principales en ese momento incluían la memoria de línea de retardo de mercurio, la memoria electrostática de osciloscopio de rayos catódicos, la memoria de tambor magnético y de núcleo magnético, y las computadoras generalmente se clasifican como tales.
En la era de las computadoras de transistores (1959 ~ 1964), la memoria de núcleo magnético se usaba como memoria principal y los tambores y discos magnéticos comenzaron a usarse como memoria auxiliar principal. No sólo continúan desarrollándose las computadoras científicas, sino que también han comenzado a producirse en masa computadoras pequeñas y medianas, especialmente computadoras pequeñas y baratas de procesamiento de datos.
En 1964, con el desarrollo de las computadoras con circuitos integrados, las computadoras también entraron en un período de serialización de productos. La memoria semiconductora ha reemplazado gradualmente a la memoria central como ubicación de almacenamiento principal, los discos se han convertido en memoria auxiliar indispensable y la tecnología de almacenamiento virtual se ha utilizado ampliamente. Con el rápido desarrollo de varias memorias semiconductoras de solo lectura y memorias regrabables de solo lectura, así como el desarrollo y aplicación de la tecnología de microprogramación, los subsistemas de firmware comenzaron a aparecer en los sistemas informáticos.
Después de la década de 1970, la integración de los circuitos integrados de computadoras se desarrolló rápidamente desde niveles de pequeña escala a gran escala y ultra gran escala. Los microprocesadores y las microcomputadoras surgieron a medida que los tiempos lo exigían, y el rendimiento de varias computadoras. aumentó rápidamente. Con la aparición y el uso generalizado de microcomputadoras con longitudes de palabra de 4, 8, 16, 32 y 64 bits, la demanda de computadoras pequeñas, de uso general y de propósito especial también ha aumentado en consecuencia.
Después de que los microordenadores se utilizan ampliamente en la sociedad, a menudo hay docenas o incluso cientos de ordenadores en un edificio de oficinas, una escuela y un almacén. Inmediatamente surgieron las redes de área local que los interconectaban, lo que impulsó aún más el desarrollo de sistemas de aplicaciones informáticas desde sistemas centralizados hasta sistemas distribuidos.
En la era de las computadoras de tubo, algunas computadoras estaban equipadas con lenguaje ensamblador y bibliotecas de subrutinas, y apareció el lenguaje de alto nivel FORTRAN para la informática científica. En la etapa de las computadoras con transistores, los lenguajes de alto nivel como COBOL para el procesamiento de transacciones, ALGOL para las computadoras científicas y LISP para el procesamiento simbólico comenzaron a entrar en la etapa práctica. La formación inicial del sistema operativo transformó el uso de las computadoras de operación manual a gestión automática de trabajos.
Después de entrar en el período de desarrollo de las computadoras con circuitos integrados, se ha formado una escala considerable de subsistemas de software en las computadoras, los tipos de lenguajes de alto nivel han aumentado aún más y los sistemas operativos se han vuelto cada vez más perfectos. con procesamiento por lotes, procesamiento de tiempo compartido y función de procesamiento en tiempo real. El subsistema de software también agrega sistemas de gestión de bases de datos, controladores de comunicación y software de red. Las funciones de los subsistemas de software se mejoran continuamente, lo que cambia significativamente los atributos de uso de las computadoras y mejora significativamente la eficiencia de uso.
En las computadoras modernas, el valor de los dispositivos periféricos generalmente ha superado la mitad del subsistema de hardware de la computadora, y su nivel técnico determina en gran medida la apariencia técnica de la computadora. La tecnología de los equipos periféricos es muy completa y no solo depende de la síntesis de muchas disciplinas como la electrónica, la mecánica, la óptica y el magnetismo, sino que también depende de la tecnología mecánica de precisión, la tecnología de procesamiento eléctrico y electrónico y la tecnología de medición y el nivel de proceso.
Los dispositivos periféricos incluyen almacenamiento auxiliar y dispositivos de entrada y salida. El almacenamiento auxiliar incluye discos, tambores, cintas magnéticas, memorias láser, memorias de gran capacidad, micromemorias, etc. Los dispositivos de entrada/salida se dividen en equipos de entrada, salida, conversión, procesamiento de información de modo y equipos terminales. Entre estos diferentes dispositivos, los discos, los dispositivos terminales, los dispositivos de procesamiento de información de patrones y los dispositivos de conversión tienen el mayor impacto en las perspectivas técnicas de las computadoras.
La nueva generación de ordenadores es un sistema informático inteligente que integra la recopilación, el almacenamiento y el procesamiento de información, la comunicación y la inteligencia artificial. No solo puede procesar información general, sino también enfrentar el procesamiento de conocimientos, y tiene la capacidad de razonamiento, asociación, aprendizaje y explicación formal, lo que ayudará a los humanos a explorar campos desconocidos y adquirir nuevos conocimientos.
El desarrollo de la tecnología informática de China En la historia de la civilización humana, China ha escrito una página gloriosa en la invención de las primeras herramientas informáticas. Ya en la dinastía Shang, China creó el sistema de notación decimal, que estaba más de mil años por delante del mundo. Durante la dinastía Zhou, se inventaron las herramientas informáticas más avanzadas de la época: cálculo y compilación. Se trata de un pequeño palo hecho de bambú, madera o hueso de diferentes colores. A medida que resolvíamos cada problema matemático, a menudo inventábamos un algoritmo en forma de canción, reorganizando las baquetas a medida que avanzábamos. Zu Chongzhi, un antiguo matemático chino, calculó que pi está entre 3,1415926 y 3,1415927. Este resultado es 1.000 años antes que en Occidente.
El ábaco es otra creación original de China y el primer gran invento en la historia del desarrollo de herramientas informáticas. Este ligero, flexible, fácil de transportar y estrechamente relacionado con la vida de las personas apareció por primera vez en la dinastía Han y maduró gradualmente en la dinastía Yuan.
El ábaco no sólo jugó un papel beneficioso en el desarrollo económico de China, sino que también se extendió a Japón, Corea del Sur, el Sudeste Asiático y otras regiones. Ha resistido la prueba de la historia y todavía se utiliza en la actualidad.
Los inventos chinos del carro guía sur-sur, el elefante de transporte acuático, el carro tambor y la máquina jacquard que se recuerdan no sólo hicieron contribuciones destacadas al desarrollo de la maquinaria de control automático, sino que también tuvieron un impacto directo o Impacto directo en la evolución de las herramientas informáticas. Efectos indirectos. Por ejemplo, los horóscopos del transporte acuático elaborados por Zhang Heng pueden sincronizarse automáticamente con el movimiento de la tierra. Después de mejoras durante las dinastías Tang y Song, se convirtió en el reloj astronómico más antiguo del mundo.
El carro de tambor que tengo en la memoria es el dispositivo de conteo automático más antiguo del mundo. Los principios de la máquina Jacquard tuvieron un impacto indirecto en el desarrollo del control de programas informáticos. En la antigua China, Bagua estaba compuesto de Yang y Yin, lo que también tuvo un impacto directo en el desarrollo de la tecnología informática. Leibniz escribió un artículo sobre chismes y propuso sistemáticamente un algoritmo para la aritmética binaria. Él cree que la representación binaria más antigua del mundo es el Bagua chino.
Después de un largo período de silencio, después de la fundación de la República Popular China, la tecnología informática de China entró en un nuevo período de desarrollo, y se establecieron una tras otra instituciones de investigación, y la tecnología y los dispositivos informáticos y computacionales Las especialidades de matemáticas se establecieron en colegios y universidades y se propusieron crear la industria de fabricación de computadoras en China.
En 1958 y 1959, China produjo los primeros ordenadores de tubo pequeños y grandes. A mediados de la década de 1960, China desarrolló con éxito un lote de computadoras con transistores y compiladores compilados y otro software de sistema en lenguajes como ALGOL. A finales de la década de 1960, China comenzó a investigar las computadoras con circuitos integrados. En la década de 1970, China producía en masa pequeñas computadoras con circuitos integrados. Después de la década de 1980, China comenzó a centrarse en el desarrollo y aplicación de sistemas de microcomputadoras. Las grandes computadoras, especialmente la tecnología de supercomputadoras, también han logrado avances importantes; se ha establecido la industria de servicios informáticos y la estructura de la industria informática se ha mejorado gradualmente.
En términos de investigación en ciencias de la computación y tecnología, China ha logrado grandes logros en métodos de cálculo de elementos finitos, pruebas mecánicas de teoremas matemáticos, procesamiento de información de caracteres chinos, estructuras y software de sistemas informáticos, etc. En términos de aplicaciones informáticas, China ha logrado logros notables en los campos de la informática científica y el diseño de ingeniería. La investigación y la práctica de aplicaciones informáticas son cada vez más activas en la gestión empresarial y el control de procesos.