人类通信简史(四):计算机与计算机网络

人类通信简史(四):计算机与计算机网络

计算机是划时代的伟大发明,它能够处理极度重复和复杂的计算,在一定程度上代替了人脑的工作。计算机网络的诞生,又让计算机如虎添翼,海量的数据存储和处理是现代经济活动的基础。

查尔斯·巴贝奇

17世纪,英国舰队使用的航海表计算十分复杂,人工计算的数据经常有误,导致大量的船只触礁沉没。

1822年开始,英国数学家查尔斯·巴贝奇通过十年的努力,研制出差分机,用机械齿轮来存储计算过程中的数据,大大提升了航海表数据的计算速度和准确率。

差分机

他又设计了更为复杂的分析机,由于缺乏资金等问题,项目最终失败。巴贝奇认为,乘法是加法的重复,除法是减法的重复,减法可以用加法来代替,只要设计一个加法运算器即可,所有的运算转化为最简单的判断和计算,1表示Yes,0表示No,计算机用0和1不断重复计算。这就是现代计算机使用二进制的理论基础。

分析机

ABC计算机

1940年,美国爱荷华州立大学理论量子物理学副教授约翰·阿塔那索夫与电气工程专家克利福特·贝瑞,采用正在发展的真空晶体管,用电子脉冲来表示“0”和“1”,研制成功了世界第一台电子计算机,并用两个人的名字将其命名为ABC(Atanasoff-Berry Computer)。

阿塔那索夫开辟了制造计算机的全新方式,为现代电子计算机的架构奠定了不可磨灭的基础,被称为真正的电子计算机之父。

ABC计算机

ENIAC计算机

1945年春天,由美国国防部的资助,在冯·诺依曼博士的指导下,美国物理学家莫克利和宾夕法尼亚大学的电气专家艾克特,借鉴ABC计算机,研制成功第一台通用电子计算机ENIAC。

ENIAC计算机

这台计算机使用了17840支电子管,大小为80英尺×8英尺,重达28吨,功耗为170千瓦,运算速度为每秒5000次,造价约为487000美元。

这台计算机满足了军方的火力表计算时限要求,把弹道轨迹的计算时间,由原先的20小时缩短到30秒。ENIAC又参与了曼哈顿原子弹计划,顺利解决了核裂变的复杂方程问题。

1945年6月,冯·诺依曼将ENIAC电子计算机的十进制改成二进制,并提出计算机内部存储器存储程序的概念,奠定了现代电子计算机理论的架构。

ENIAC计算机是划时代的伟大发明,真正的电子计算机时代到来了。

计算机网络

20世纪60年代,传统的电信网已经四通八达。此时美苏正处于冷战,美国军方担心一旦发生战争,正在通信的网络交换机或链路被摧毁,整个通信网络就要中断。即使立即改用其他迂回路线,还必须重新建立连接,费时费力。美国国防部领导的远景研究规划局提出研制一个崭新的计算机网络,实现更可靠的通信,即使部分网络被摧毁,其余部分仍能自动保持通信。

1969年,美国国防部高级研究计划局研发了一个军用网,叫做阿帕网(ARPAnet)。阿帕网连接了4台计算机,分布在洛杉矶的加利福尼亚州大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他州大学四所大学的4台大型计算机,实现了理想中的更可靠的通信。

随着技术的发展,阿帕网也逐渐的成长起来,最高的时候民用和军用的节点一共达到了113个节点,它就是今天全球互联网的前身。

计算机网络

光纤通信

1902年,洲际海底电缆建设完成,人类第一次进入全球互联互通。由于电话通信所需要的带宽较低,通信所需的有线传输主要依靠同轴电缆。

20世纪70年代末,微型计算机得到了广泛的应用,人们对更大带宽的数据通讯的需求日益增加。同轴电缆并不适合大数据传输以及大规模布线,人们把目光投向了光导纤维。

光导纤维简称光纤,是一种透明度很高、蜘蛛丝一样细的玻璃纤维。光线以合适的角度进入玻璃纤维,并沿着内壁一直前进。光的传导损耗比电在电线中损耗低得多,这是超长距离信息传递的理想方式。

1977年,世界上第一条光纤通信系统在美国芝加哥市投入商用,速率为45Mb/s。

如今海底光缆已经连接了全球,许多高收入国家或地区,无数个普通家庭已经实现光纤到户。

光纤

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