電腦的歷史

要講電腦，先要提出電腦的位代號，英國的布爾建立布爾代數的一殷邏輯法，為現代的計算機及電腦奠下基礎。至於第一「台」電腦是設在賓夕法尼亞大學內，該電腦名為 ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)，中文名為「電子數字積分儀電腦」。



這台佔了整間房子的電腦重３０噸，用了一萬八千支真空管及六千個開關掣，ENIAC 每秒鐘可以進行五千次數字運算，不過此腦本身也有弱點，那便是缺乏記憶體，只是一部大型的計數機。



電腦晶片的出現：由於真空管本身體積較大，科學家貝爾在１９４８年發明電腦晶片代替真空管，令電腦的體積縮小了又不會散發大量熱力。後來艾克特及曼奇利聯同數學家范紐曼便共同解決電腦的弱點，令電腦能運算外，也能自行執行命令，這便是現時電腦的基本模式。



帕斯卡於1642年設計出了電腦的圖紙，連外殼和齒輪用什麼樣的金屬材料都作了認真的選擇，同年造出了一台電腦。這是世界上第一台齒輪式電腦。



帕斯卡的這台電腦可以計算到8位數字，表示數字的齒輪共16個，每個齒輪均分成10個齒，每個齒表示0～9中的一個數，並按大小排列。8 個齒輪在上面組成垂直齒輪組，從左到右構成8位讀數，分別表示個位數、十位數、百位數……千萬位數；另外8個齒輪在下面組成水準齒輪組，從左到右可以進行 8位數的加減。



帕斯卡發明的鐘錶式齒輪電腦，是機械式電腦的初級階段。它的外殼用黃銅製成，精緻美觀。但這台電腦的功能還很差，做乘法時必須用連加的方法；做除法時，也只能用連減的方法，而且這台機器需用一個小鑰匙撥動一下方能計算，每次計算結束，都必須復原到零位以後，方可重新計算，很不方便。在計算過程中它又常發生故障。但是帕斯卡電腦的發明對以後電腦的發展具有深遠的影響。帕斯卡一下子成了著名人物。



6年後，帕斯卡對自己發明的電腦提出了專利申請，1649年獲得專利權。當他的電腦在盧森堡宮展出時，成千上萬的人被吸引住了。帕斯卡自己也為這一偉大傑作而陶醉，他時常到盧森堡宮去看這件不朽的“藝術品”，深感自豪。帕斯卡電腦的發明是人類在計算工具上的新突破。它發明的意義遠遠超出了這台電腦本身的使用價值，它告訴人們用純機械裝置可代替人的思維和記憶。從此在歐洲興起了“大家來造思維工具”的熱潮。至今還有很多遊人和學者慕名前往盧森堡宮參觀這一歷史上的珍品——世界上第一台齒輪式電腦。



目前，帕斯卡發明製造的齒輪式電腦還保留有6台。其中5台在巴黎藝術和手工藝品博物館內，一台保存在德累斯頓的物理教學沙龍。這些電腦長約30～側釐米，寬15釐米，高10釐米，是科學史上難得的珍品。



帕斯卡一直被公認為世界上第一台齒輪式電腦的發明者，他也為自己的這一成就而感到無比自豪。但在帕斯卡發明之前，德國的數學家卡什爾已設計製造出6位數的齒輪式電腦。卡什爾是著名的東方語言學家，數學家。他對天文學也有頗深的研究。他常困於大量的數據計算，被繁雜的計算攪得精疲力盡。現實中的問題促使他創造一種新的得力的計算工具，來減輕計算上的沉重負擔。1623年，他開始著手構思設計，同年造出了樣機，以後又進行了一些改進。這台電腦的原理與帕斯卡的有相同之處，使用過程中也極易發生故障。從歷史上來看，人們對卡什爾發明電腦了解很少，它的社會影響極小，直到1958年，人們才在有關歷史資料中得知他發明齒輪式電腦的情況。因此，在談到第一個齒輪式電腦發明時，不能不提及卡什爾。實際上，卡什爾才是齒輪式電腦的第一個發明者。

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1623年由 Wilhelm Schickard 率先研製出了歐洲第一臺計算器材，這是一個能進行六位以內數加減法，並能通過鈴聲輸出答案的「計算鍾」。使用轉動齒輪來進行操作。

1642年法國數學家布萊士帕斯卡 在 WILLIAM Oughtred 計算尺的基礎上，將計算尺加以改進，能進行八位計算。還賣出了許多製品，成為當時一種時髦的商品。

1801年，Joseph Marie Jacquard 對織布機的設計進行了改進，其中他使用了一系列打孔的紙卡片來作為編織複雜圖案的程式。Jacquard 式織布機，儘管並不被認為是一臺真正的電腦，但是它的出現確實是現代電腦發展過程中重要的一步。

查爾斯・巴比奇 (Charles Babbage) 是構想和設計一臺完全可編程電腦的第一人，當時是1820年。但由於技術條件，經費限制，以及無法忍耐對設計不停的修補，這台電腦在他有生之年始終未能問世。約到19世紀晚期，許多後來被證明對電腦科學有著重大意義的技術相繼出現，包括打孔卡片以及真空管。Hermann Hollerith 設計了一臺製表用的機器，就實現了應用打孔卡片的大規模自動資料處理。

1937年由克勞德艾爾伍德香農（Claude Shannon）發表了他的偉大論文《對繼電器和開關電路中的符號分析》，文中首次提及數字電子技術的應用。他向人們展示了如何使用開關來實現邏輯和數學運算。此後，他透過研究 Vannevar Bush 的微分模擬器進一步鞏固了他的想法。這是一個標志著二進制電子電路設計和邏輯門應用開始的重要時刻，而作為這些關鍵思想誕生的先驅，應當包括：Almon Strowger，他為一個含有邏輯門電路的器材申請了專利；尼古拉・特斯拉（Nikola Tesla），他早在1898年就曾申請含有邏輯門的電路器材；Lee De Forest，於1907年他用真空管代替了繼電器

沿著這樣一條上下求索的漫漫長途去定義所謂的「第一臺電子電腦」可謂相當困難。1941年5月12日，Konrad Zuse 完成了他的機電共用器材「Z3」，這是第一臺具有自動二進制數學計算特色以及可行的編程功能的電腦，但還不是「電子」電腦。此外，其他值得注意的成就主要有：1941年夏天誕生的阿塔納索夫-貝瑞電腦是世界上第一臺電子電腦，它使用了真空管計算器，二進制數值，可復用記憶體；在英國於1943年被展示的神秘的巨像電腦（Colossus computer），儘管編程能力極其有限，但是它的的確確告訴了人們使用真空管既值得信賴又能實現電氣化的再編程；哈佛大學的 Harvard Mark I；以及基於二進制的「埃尼阿克」（ENIAC，1944年），這是第一臺通用意圖的電腦，但由於其結構設計不夠彈性化，導致對它的每一次再編程都意味著電氣物理線路的再連線。

開發埃尼愛克的小組針對其缺陷又進一步完善了設計，並最終呈現出今天我們所熟知的馮諾伊曼結構（程式存儲體系結構）。這個體系是當今所有電腦的基礎。20世紀40年代中晚期，大批基於此一體系的電腦開始被研製，其中以英國最早。儘管第一臺研製完成並投入運轉的是「小規模實驗機」（Small-Scale Experimental Machine，SSEM），但真正被開發出來的實用機很可能是EDSAC。

在整個20世紀50年代，真空管電腦居於統治地位。1958年9月12日在 Robert Noyce（INTEL 公司的創始人）的領導下，發明了整合電路。不久又推出了微處理器。1959年到1964年間設計的計算機一般被稱為第二代計算機。

到了60年代，電晶體電腦將其取而代之。電晶體體積更小，速度更快，價格更加低廉，性能更加可靠，這使得它們可以被商品化生產。1964年到1972年的計算機一般被稱為第三代計算機。大量使用積體電路，典型的機型是 IBM360 系列。

到了70年代，積體電路技術的引入極大地降低了電腦生產成本，電腦也從此開始走向千家萬戶。1972年以後的計算機習慣上被稱為第四代計算機。基於大規模積體電路，及後來的超大規模積體電路。1972年4月1日 INTEL推出8008微處理器。1976年 Stephen Wozinak 和 Stephen Jobs 創辦蘋果計算機公司。並推出其 Apple I 計算機。1977年5月Apple II 型計算機發佈。1979年6月1日 INTEL 發佈了8位元的8088微處理器。

1982年, 微電腦開始普及，大量進入學校和家庭。1982年1月 Commodore 64 計算機發佈，價格：595 美元。1982年2月 80286 發佈。時鐘頻率提高到20MHz，並增加了保護樣式，可訪問16M內存。支援1GB以上的虛擬內存。每秒執行270萬條指令，整合了 134000 個電晶體。

1990年11月: 第一代 MPC (多媒體個人電腦標準)發佈。處理器至少 80286/12MHz，後來增加到 80386SX/16 MHz，及一個光驅，至少 150 KB/sec 的傳輸率。1994年10月10日Intel 發佈 75 MHz Pentium 處理器。1995年11月1日 Pentium Pro 發佈。主頻可達 200 MHz，每秒鐘完成 4.4 億條指令，整合了 550 萬個電晶體。1997年1月8日Intel 發佈 Pentium MMX。對遊戲和多媒體功能進行了增強。

1938 年 Konrad Zuse 完成了一部可編寫程式的二進制機械，原名叫「 V1」，後來改稱為 「Z1」。這計數機用浮點操作，有 7 個位元的指數，16 個位元的尾數，以及一個正負唬位元。存貯器是用滑動的金屬部份貯存16個數字，運作得很理想，但算術部件就不太成功。程式由穿孔帶讀取 (不是紙帶，是 35MM的電影菲林)，數據可以用一個數字鍵盤輸入，而輸出就顥示在一電燈上。
電腦歷史1935-38年及Konrad Zuse照片

1939年11月John Vincent Atannsoff 與 John Berry 製造了一部16位元加數器。 它是第一部用真空管計算的機器。
1939年Zuse 與 Schreyer 開鈶製造了"V2”﹝後來叫Z2﹞，這機器沿用 Z1的機械貯存器，加上一個用斷電器邏輯(Relay Logic)的新算術部件。但當 Zuse完成草稿後，這計劃被中斷一年。
1939-40年 Schreyer 完成了用真空管的10位元加數器，以及用氖氣燈(霓虹燈)的存貯器。
1940年1月在 Bell Labs, Samuel Williams 及Stibitz 完成了一部可以計算複雜數字的機器， 叫“複雜數字計數機(Complex Number Calculator)”，後來改稱為“斷電器計數機型號I (Model I Relay Calculator)” 。它用電話開關部份做邏輯部件：145個斷電器，10個橫槓開關。數字用“Plus 3BCD”代表。在同年9月，電傳打字 etype 安裝在一個數學會議裏，由New Hampshire 連接去紐約。
1940年 Zuse 終於完成 Z2，它比運作得更好，但不是太可靠。
1941年夏季，Atanasoff 及 Berry 完成了一部專為解決聯立線性方程系統(system of simultaneous linear equations) 的計算機，後來叫做"ABC (Atanasoff-Berry Computer)”，它有 60 個 50位元的存貯器，以電容器(capacitories) 的形式安裝在2個旋轉的鼓上，時鐘速度是60Hz。
1941年2月 Zuse 完作"V3”(後來叫Z3)，是第一部操作中可編寫程式的計數機。它亦是用浮點操作，有7個位的指數，14位元的尾數，以及一個正負號。存貯器可以貯存64個字，所以需要1400個斷電器。它有多於1200個的算術及控制部件，而程式編寫，輸入，輸出的與 Z1 相同。
1943年1月 Howard H. Aiken完成"ASCC Mark I”(自動按序控制計算機 Mark I ，Automatic Sequence -- Controlled Calculator Mark I)，亦稱“Haward Mark I”。這部機器有51尺長，重5頓，由 750,000部份合併而成。它有72個累加器，每一個有自己的算術部件，及23位數的寄存器。
1943年12月 Tommy Flowers與他的隊伍，完成第一部“Colossus”，它有2400個真空管用作邏輯部件，5 個紙帶圈讀取器(reader)，每個可以每秒工作5000字符。
電腦歷史1940-1944簡介

1943年由 John Brainered領導，ENIAC開始研究。而 John Mauchly 及J. Presper Eckert負責這計劃的執行。
John Mauchly 及 J. Presper Eckert

1946年2月ENIAC在費城首次公開。它加上了一塊有燈的嵌板，幫助展示這機器的速度及運作的情況。後來Mauchly及Eckert於當年三月尾辭去教書工作，創立了第一間電腦公司叫Electronic Controls
1947年 William Shockley ，John Bardeen以及 Walter Brattain發明了一轉移電阻 (transfer resistance)，後來稱為晶體管，它使電腦有很大的改革，並且比真空管更可靠。