計(jì)算機(jī)的超級進(jìn)化

計(jì)算機(jī)的發(fā)展并非一蹴而就，那一部漫長而浩瀚的歷史，是一部無數(shù)科 學(xué)家的前赴后繼，有柔情，有夢想，有失意，有鉆研的鍥而不舍的史詩。

1642年：送給父親的禮物

布萊士·帕斯卡的父親是一名稅務(wù)官，每天都要抱著 一大堆賬本算個(gè)不停。看到總是如此勞累的父親，年輕的 帕斯卡萌生了一個(gè)想法：發(fā)明一種能代替人進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算 的機(jī)器，讓爸爸從沒完沒了的計(jì)算中解脫出來。

1642年，19歲的帕斯卡成功制造了第一臺“鐘表齒 輪式機(jī)械計(jì)算機(jī)”。這個(gè)“計(jì)算機(jī)”外形像一個(gè)長方形盒 子，由齒輪組成，可以自動(dòng)進(jìn)位進(jìn)行加減法計(jì)算。

這臺計(jì)算機(jī)標(biāo)志著機(jī)器代替人腦運(yùn)算和記憶的開始， 為后來的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)提供了基本原理。

1834年：巴貝奇的蒸汽計(jì)算夢

18世紀(jì)晚期，第一次工業(yè)革命將世界領(lǐng)入蒸汽動(dòng)力時(shí) 代。英國發(fā)明家查爾斯·巴貝奇計(jì)劃設(shè)計(jì)一臺用蒸汽驅(qū)動(dòng)齒 輪計(jì)算的機(jī)器—巴貝奇分析機(jī)。巴貝奇聲稱，這臺機(jī)器 若是做出來，可將計(jì)算行為機(jī)械化，甚至將思維機(jī)械化。

從巴貝奇的設(shè)計(jì)來看，分析機(jī)是一臺體型巨大、噪聲 不小、昂貴無比、外觀漂亮且因用了黃銅和鋼鐵制造而閃 閃發(fā)光的大家伙。數(shù)字存儲于由齒輪構(gòu)成的暫存器上，而 數(shù)字的加法和轉(zhuǎn)存則通過凸輪和棘輪的運(yùn)行來完成。根據(jù) 設(shè)計(jì)，分析機(jī)可以存儲1000個(gè)數(shù)字，每個(gè)數(shù)字最多50位 數(shù)。令人可惜的是，巴貝奇的設(shè)計(jì)并未成為現(xiàn)實(shí)。

1843年：洛芙萊斯的編程構(gòu)想

數(shù)學(xué)家、作家阿達(dá)·洛芙萊斯是第一位認(rèn)識到巴貝奇分析機(jī)潛藏著巨大潛力的人。 在1842年與1843年期間，阿達(dá)花了9個(gè)月的時(shí)間翻譯意大利數(shù)學(xué)家路易吉·米

那比亞對巴貝奇最新的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)書（即分析機(jī)概論）所留下的備忘錄。在翻譯期 間，洛芙萊斯意識到巴貝奇分析機(jī)能創(chuàng)造的無限可能。為此，她專門在譯文中附加 了許多注解，詳細(xì)介紹巴貝奇的分析機(jī)進(jìn)行伯努利數(shù)的運(yùn)算方式，并建立了循環(huán)和 子程序概念。

洛芙萊斯所做的這些工作，被認(rèn)為是世界上第一個(gè)電腦程序。

小插曲：手搖計(jì)算機(jī) 1878年，在俄國工作的瑞典人奧涅爾發(fā)明了一種手搖計(jì)算機(jī)，這是一種由可以 變動(dòng)的齒輪進(jìn)行運(yùn)算的機(jī)械計(jì)算機(jī)。

1880年：皮爾斯與電氣邏輯

此時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)明接力棒傳到了美國手上。美國邏輯學(xué)家查爾斯·皮爾斯將 符號邏輯學(xué)從大西洋彼岸帶到了美國。在這個(gè)過程中，皮爾斯從根本上重新定義 并極大豐富了布爾代數(shù)（一個(gè)用于集合運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的公式），將邏輯與數(shù)學(xué) 整合在了一起。

19世紀(jì)80年代，皮爾斯發(fā)現(xiàn)了邏輯與電力之間的聯(lián)系，布爾代數(shù)可用于模 擬電氣開關(guān)電路。布爾邏輯的“真/假”完全映射了電流流經(jīng)復(fù)雜電路中“開/ 關(guān)”的方式，換句話說，邏輯可以用電路來表示。這就意味著笨重的齒輪計(jì)算可 能會成為過去，電力驅(qū)動(dòng)的計(jì)算機(jī)和邏輯機(jī)才是未來的方向。

1884年：人口普查的更好方法

電力驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)的時(shí)代還沒到來，一個(gè)新的難題出現(xiàn)了：人口普查。

在人口調(diào)查局工作的赫曼·霍列瑞斯最頭疼的就是，全國人口普查。當(dāng) 時(shí)美國人口超過5000萬，汗牛充棟的人口登記冊需要七八年時(shí)間才能統(tǒng)計(jì) 出個(gè)結(jié)果。這樣下去可不行，聰明人要有聰明的辦法。1884年，霍列瑞斯 設(shè)計(jì)出一臺專門用于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的制表機(jī)。制表機(jī)可以把所有的調(diào)查項(xiàng)目（性 別、籍貫、年齡等）依次排列，然后根據(jù)調(diào)查結(jié)果在每人的相應(yīng)項(xiàng)目位置上 穿孔。而機(jī)器上裝備著一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)穿孔紙帶被牽引移動(dòng)時(shí)，一旦有孔的 地方通過鼓形轉(zhuǎn)輪表面，計(jì)數(shù)器電路就被接通，完成一次累加統(tǒng)計(jì)。

霍列瑞斯制表機(jī)是世界上第一臺大規(guī)模數(shù)據(jù)處理裝置，第一次把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 變成二進(jìn)制信息數(shù)據(jù)處理也發(fā)展成為電腦的主要功能之一。

1936年：布拉克的電力邏輯機(jī)

時(shí)間來到了56年后，自從皮爾斯發(fā)現(xiàn)了機(jī)械開關(guān)可以被電回路替代，電力邏輯機(jī)的研究從未停止過， 直到1936年，第一臺電力邏輯機(jī)終于被發(fā)明出來。

電力邏輯機(jī)的發(fā)明者叫本杰明·布拉克。這是一臺便攜式裝置，體積小到可以裝進(jìn)公文包中，可用于處 理三段論形式的邏輯語句。例如，將“男人終有一死；蘇格拉底是男人”編入機(jī)器，邏輯機(jī)可接受“蘇格 拉底終有一死”的推論，而拒絕“蘇格拉底是女人”的推論。后者這類錯(cuò)誤的推理會關(guān)閉回路并觸發(fā)機(jī)器 的警告燈，表示發(fā)生了邏輯錯(cuò)誤。

1944年：阿塔納索夫與錯(cuò)失的世界第一

真空管是抽掉了空氣的一種玻璃管。1904 年，工程師約翰·弗萊明發(fā)明了真空管。不久 后，托馬斯·愛迪生發(fā)現(xiàn)，電子在某些條件下能 在真空中流動(dòng)，而李·德·福里斯特利用“愛迪生 效應(yīng)”最終將真空管制成了電子開關(guān)。

真空管的應(yīng)用讓電子驅(qū)動(dòng)代替了電力驅(qū)動(dòng)。 美國數(shù)學(xué)和物理學(xué)教授約翰·阿塔納索夫看到了 將電氣繼電器換成電子元件的可能性。1944年， 阿塔納索夫在克利福德·貝里的幫助下，用大量 的電線和真空管拼出世界第一臺粗糙的臺式計(jì)算 機(jī)：ABC。

有些可惜的是，ABC只是一臺半成品計(jì)算 機(jī)，因?yàn)槿狈Y金，阿塔納索夫不得不停止對 ABC的改進(jìn)。

1945年：第一臺計(jì)算機(jī)問世

歷經(jīng)百年，無數(shù)科學(xué)家在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的科研 和努力是時(shí)候該收獲一個(gè)美好的結(jié)局了。

1943年，美國費(fèi)城莫爾電氣工程學(xué)院的“莫 爾小組”提出了一個(gè)關(guān)于電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)的 想法。很快，他們就獲得美國軍方的支持。研發(fā) 在秘密實(shí)驗(yàn)室中展開，年僅25歲的?？颂?fù)?dān)任總 工程師，其他參與這一項(xiàng)目的科學(xué)家包括莫希 利、戈?duì)査固?、朱傳榘，以及大名鼎鼎的馮·諾 依曼。

馮·諾伊曼對計(jì)算機(jī)的許多關(guān)鍵性問題的解決 作出了重要貢獻(xiàn)。他覺得除算術(shù)運(yùn)算之外，ENIAC 應(yīng)該還能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并能以代碼符號進(jìn)行運(yùn) 算，而且那些以代碼符號進(jìn)行運(yùn)算和解釋的指令 本身也應(yīng)該是編入機(jī)器的代碼符號，并用以繼續(xù) 操作運(yùn)算。這是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)概念中最后一個(gè)根本 性的洞見。

1946年2月，世界上第一臺全電子數(shù)字計(jì)算機(jī) ENIAC正式問世。

ENIAC有20000個(gè)開關(guān)元件，重約30噸，與我 們現(xiàn)在使用的電子計(jì)算機(jī)相差甚遠(yuǎn)。事實(shí)上， ENIAC就是一屋子嘀嗒作響的電傳打字機(jī)、滋滋轉(zhuǎn) 的磁帶驅(qū)動(dòng)器以及滿墻相對安靜的電子線路板。

所以，ENIAC并非計(jì)算機(jī)的終點(diǎn)。反而是現(xiàn)代計(jì) 算機(jī)的起點(diǎn)，至今，計(jì)算機(jī)技術(shù)仍在飛速前進(jìn)....

——摘自《硅谷之火：個(gè)人計(jì)算機(jī)的誕生與衰落》