『壹』 計算機的發展史
計算機發展史
無處不在、無所不能的電腦，已歷經了50多個春華秋實。50餘年在人類的歷史長河中只是一瞬間，電腦卻徹底改變了我們的生活。回顧電腦發展的歷史，並依此上溯它的起源，真令人驚嘆滄海桑田的巨變；歷數電腦史上的英雄人物和跌宕起伏的發明故事，將給後人留下了長久的思索和啟迪。請讀者隨著我們的史話倒轉時空，從電腦最初的源頭說起。
誰都知道，電腦的學名叫做電子計算機。以人類發明這種機器的初衷，它的始祖應該是計算工具。英語里「Calculus」（計算）一詞來源於拉丁語，既有「演算法」的含義，也有腎臟或膽囊里的「結石」的意思。遠古的人們用石頭來計算捕獲的獵物，石頭就是他們的計算工具。著名科普作家阿西莫夫說，人類最早的計算工具是手指，英語單詞「Dight」既表示「手指」又表示「整數數字」；而中國古人常用「結繩」來幫助記事，「結繩」當然也可以充當計算工具。石頭、手指、繩子……，這些都是古人用過的「計算機」。
不知何時，許多國家的人都不約而同想到用「籌碼」來改進工具，其中要數中國的算籌最有名氣。商周時代問世的算籌，實際上是一種竹製、木製或骨制的小棍。古人在地面或盤子里反復擺弄這些小棍，通過移動來進行計算，從此出現了「運籌」這個詞，運籌就是計算，後來才派生出「籌」的詞義。中國古代科學家祖沖之最先算出了圓周率小數點後的第6位，使用的工具正是算籌，這個結果即使用筆算也很不容易求得。
歐洲人發明的算籌與中國不盡相同，他們的算籌是根據「格子乘法」的原理製成。例如要計算1248×456，可以先畫一個矩形，然後把它分成3×2個小格子，在小格子邊依次寫下乘數、被乘數的各位數字，再用對角線把小格子一分為二，分別記錄上述各位數字相應乘積的十位數與個位數。把這些乘積由右到左，沿斜線方向相加，最後就得到乘積。1617年，英國數學家納皮爾把格子乘法表中可能出現的結果，印刻在一些狹長條的算籌上，利用算籌的擺放來進行乘、除或其他運算。納皮爾算籌在很長一段時間里，是歐洲人主要的計算工具。算籌在使用中，一旦遇到復雜運算常弄得繁雜混亂，讓人感到不便，於是中國人又發明了一種新式的「計算機」。
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『貳』 計算機的發展歷史
一、機械計算機的誕生
在西歐，由中世紀進入文藝復興時期的社會大變革，極大地促進了自然科學技術的發展，人們長期被神權壓抑的創造力得到了空前的釋放 。而在這些思想創意的火花中 ，製造一台能幫助人進行計算的機器則是最耀眼、最奪目的一朵。從那時起，一個又一個科學家為了實現這一偉大的夢想而不懈努力著。但限於當時的科技水平，多數試驗性的創造都以失敗而告終，這也就昭示了拓荒者的共同命運: 往往在倒下去之前見不到自己努力的成果。而後人在享用這些甜美成果的時候，往往能夠從中品味出汗水與淚水交織的滋味……
1614 年:蘇格蘭人John Napier(1550 ～1617 年)發表了一篇論文 ，其中提到他發明了一種可以進行四則運算和方根運算的精巧裝置。
1623 年:Wilhelm Schickard(1592 ～1635 年)製作了一個能進行6 位數以內加減法運算，並能通過鈴聲輸出答案的「計算鍾」。該裝置通過轉動齒輪來進行操作。
1625 年:William Oughtred(1575 ～1660 年)發明計算尺。
1668 年:英國人Samuel Morl(1625 ～1695 年)製作了一個非十進制的加法裝置，適宜計算錢幣。
1671 年:德國數學家Gottfried Leibniz 設計了一架可以進行乘法運算，最終答案長度可達16位的計算工具。
1822 年:英國人Charles Babbage(1792 ～1871 年)設計了差分機和分析機 ，其設計理論非常超前，類似於百年後的電子計算機，特別是利用卡片輸入程序和數據的設計被後人所採用。
1834 年:Babbage 設想製造一台通用分析機，在只讀存儲器(穿孔卡片)中存儲程序和數據 。Babbage在以後的時間里繼續他的研究工作，並於1840 年將操作位數提高到了40 位，並基本實現了控制中心(CPU)和存儲程序的設想，而且程序可以根據條件進行跳轉，能在幾秒內做出一般的加法，幾分鍾內做出乘、除法。
1848 年:英國數學家George Boole 創立二進制代數學，提前近一個世紀為現代二進制計算機的發展鋪平了道路。
1890 年:美國人口普查部門希望能得到一台機器幫助提高普查效率。Herman Hollerith (後來他的公司發展成了IBM 公司)借鑒Babbage 的發明，用穿孔卡片存儲數據，並設計了機器。結果僅用6 周就得出了准確的人口統計數據(如果用人工方法，大概要花10 年時間)。
1896 年:Herman Hollerith 創辦了IBM 公司的前身。
二、電子計算機問世
在以機械方式運行的計算器誕生百年之後，隨著電子技術的突飛猛進，計算機開始了真正意義上的由機械向電子時代的過渡，電子器件逐漸演變成為計算機的主體，而機械部件則漸漸處於從屬位置。二者地位發生轉化的時候，計算機也正式開始了由量到質的轉變，由此導致電子計算機正式問世。下面就是這一過渡時期的主要事件:
1906 年:美國人Lee De Forest 發明電子管，為電子計算機的發展奠定了基礎。
1924 年2 月:IBM 公司成立，從此一個具有劃時代意義的公司誕生。
1935 年:IBM 推出IBM 601 機。這是一台能在一秒鍾內算出乘法的穿孔卡片計算機 。這台機器無論在自然科學還是在商業應用上都具有重要的地位，大約製造了1500 台。
1937 年:英國劍橋大學的Alan M.Turing(1912 ～1954 年)出版了他的論文 ，並提出了被後人稱之為「圖靈機」的數學模型。
1937 年:Bell 試驗室的George Stibitz 展示了用繼電器表示二進制的裝置。盡管僅僅是個展示品，但卻是第一台二進制電子計算機。
『叄』 計算機的發展史
1889年，美國科學家 赫爾曼·何樂禮 研製出以電力為基礎的電動製表機，用以儲存計算資料。
1930年，美國科學家范內瓦·布希造出世界上首台模擬電子計算機。
1946年2月14日，由美國軍方定製的世界上第一台電子計算機「電子數字積分計算機」（ENIAC Electronic Numerical And Calculator）在美國賓夕法尼亞大學問世了。ENIAC（中文名：埃尼阿克）是美國奧伯丁武器試驗場為了滿足計算彈道需要而研製成的，這台計算器使用了17840支電子管，大小為80英尺×8英尺，重達28t（噸），功耗為170kW，其運算速度為每秒5000次的加法運算，造價約為487000美元。ENIAC的問世具有劃時代的意義，表明電子計算機時代的到來。在以後60多年裡，計算機技術以驚人的速度發展，沒有任何一門技術的性能價格比能在30年內增長6個數量級。
硬體方面，邏輯元件採用的是真空電子管，主存儲器採用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯；外存儲器採用的是磁帶。軟體方面採用的是機器語言、匯編語言。應用領域以軍事和科學計算為主。
特點是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般為每秒數千次至數萬次）、價格昂貴，但為以後的計算機發展奠定了基礎。
硬體方面的操作系統、高級語言及其編譯程序應用領域以科學計算和事務處理為主，並開始進入工業控制領域。特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高（一般為每秒數10萬次，可高達300萬次）、性能比第1代計算機有很大的提高。
硬體方面，邏輯元件採用中、小規模集成電路（MSI、SSI），主存儲器仍採用磁芯。軟體方面出現了分時操作系統以及結構化、規模化程序設計方法。特點是速度更快（一般為每秒數百萬次至數千萬次），而且可靠性有了顯著提高，價格進一步下降，產品走向了通用化、系列化和標准化等。應用領域開始進入文字處理和圖形圖像處理領域。
硬體方面，邏輯元件採用大規模和超大規模集成電路（LSI和VLSI）。軟體方面出現了資料庫管理系統、網路管理系統和面向對象語言等。1971年世界上第一台微處理器在美國矽谷誕生，開創了微型計算機的新時代。應用領域從科學計算、事務管理、過程式控制制逐步走向家庭。
由於集成技術的發展，半導體晶元的集成度更高，每塊晶元可容納數萬乃至數百萬個晶體管，並且可以把運算器和控制器都集中在一個晶元上、從而出現了微處理器，並且可以用微處理器和大規模、超大規模集成電路組裝成微型計算機，就是我們常說的微電腦或PC機。微型計算機體積小，價格便宜，使用方便，但它的功能和運算速度已經達到甚至超過了過去的大型計算機。另一方面，利用大規模、超大規模集成電路製造的各種邏輯晶元，已經製成了體積並不很大，但運算速度可達一億甚至幾十億次的巨型計算機。我國繼1983年研製成功每秒運算一億次的銀河Ⅰ這型巨型機以後，又於1993年研製成功每秒運算十億次的銀河Ⅱ型通用並行巨型計算機。這一時期還產生了新一代的程序設計語言以及資料庫管理系統和網路軟體等。
隨著物理元、器件的變化，不僅計算機主機經歷了更新換代，它的外部設備也在不斷地變革。比如外存儲器，由最初的陰極射線顯示管發展到磁芯、磁鼓，以後又發展為通用的磁碟，現又出現了體積更小、容量更大、速度更快的只讀光碟（CD—ROM）。