计算机自传,所有人都应该了解下,人类最核

电脑

计算机在20世纪最后20年真正成为伟大的发明。但算盘的历史可以追溯到多年前，算盘是一种由珠子和电线制成的简单计算器，至今仍在世界某些地区使用。古代算盘和现代计算机之间的差异似乎很大，但其原理——比人脑更快地进行重复计算——是完全相同的。

你能想象没有电脑的生活吗?想想所有你做不到的事情。发送电子邮件，网上购物，立即找到一个问题的答案。

因此，在真正实现计算能力之前，必须克服对计算的天真看法。那些努力把计算机带到世界上的发明家们必须明白，他们发明的东西不仅仅是一个数字处理器，不仅仅是一个计算器。

例如，他们必须知道，没有必要为每一种新的计算发明一种新的计算机，计算机可以被设计来解决许多问题，甚至是在计算机制造时还没有想象到的问题。他们还必须学习如何告诉这样一台通用的解决问题的计算机要解决什么问题。换句话说，他们必须发明编程。

他们必须解决所有令人头疼的问题来开发这样一个设备，实现这个设计，真正建造这个东西。解决这些问题的历史就是计算机的历史。本节将介绍这段历史，并提供了许多提到的个人和公司的链接。另外，请参阅计算机科学和超级计算机的文章。

最早的计数装置是原始人使用的。他们用棍子、石头和骨头作为计数工具。随着人类思想和技术的进步，更多的计算设备被开发出来。下面描述了从第一个到最近的一些流行的计算设备

算盘

一种日本算盘

已知最早的计算工具可能是算盘。它至少可以追溯到公元前年，今天仍然在使用，特别是在亚洲。现在，和那时一样，它通常由一个长方形的框架和串有珠子的平行细棒组成。早在采用系统的位置记数法来书写数字之前，算盘就为每根棒子分配了不同的单位或重量。

这种模式允许用几颗珠子来表示范围很广的数字，再加上印度发明的“零”，可能启发了印度-阿拉伯数字系统的发明。在任何情况下，珠算珠都可以很容易地被操纵来执行常见的算术运算——加、减、乘、除——这对商业交易和记账很有用。

算盘是一种数字设备;也就是说，它离散地表示值。珠子要么在一个预定义的位置，要么在另一个位置，明确地表示，比如，1或0。

算盘(复数abaci或abacuses)，也被称为计数架，是一种计算工具，在采用书面的印度-阿拉伯数字系统之前的几个世纪，就已经在古代近东、欧洲、中国和俄罗斯使用。算盘的确切起源仍是未知的。今天，算盘通常是竹制的框架，珠子在钢丝上滑动，但最初它们是豆子或石头，在沙槽或木片、石片或金属片上移动。

安提基西拉装置是一种由古代手驱动的希腊模拟计算机，它也被描述为第一个用于预测天文位置和日月食的装置，用于日历和占星术的目的，提前几十年

已知的最古老的复杂计算设备叫做安提凯希拉机制，可以追溯到公元前87年;据推测，希腊人使用这个齿轮操纵的装置(20世纪早期在爱琴海的一艘沉船中发现，但直到年才意识到它的重要性)来计算天文位置，帮助他们在海上航行。

年，计算又有了一个飞跃，英国数学家阿达·洛芙莱斯与查尔斯·巴贝奇合作，编写了第一个计算机算法，而巴贝奇则设计了第一个可编程计算机的理论。但是，现代计算机时代始于艾伦·图灵的图灵机构想，以及贝尔实验室的三位科学家发明的晶体管，这使得现代计算成为可能，并使他们获得了年的诺贝尔物理学奖。

几十年来，计算技术一直是政府和军方专有的;后来，学术机构上线，史蒂夫·沃兹尼亚克为Apple-1制造了电路板，使家庭计算成为可能。在连接方面，蒂姆·伯纳斯·李创造了万维网，马克·安德森创造了浏览器，这就是我们如何生活在一个我们的眼镜可以告诉我们所看到的东西的世界。随着可穿戴计算机、可嵌入芯片、智能电器和其他技术的进步，构建更智能、更快、更有能力的计算机的旅程显然才刚刚开始。

计算引擎

无论是算盘还是帕斯卡和莱布尼茨发明的机械计算器，都不能真正称得上是计算机。计算器是一种使人们更快更容易做算术题的设备，但它需要人工操作。另一方面，计算机是一种可以自动操作的机器，无需任何人工帮助，通过遵循一系列被称为程序的存储指令(一种数学配方)。当人们发明出完全自动化、可编程的计算器时，计算器演变成了计算机。

图片:穿孔卡片:HermanHollerith完善了使用穿孔卡片和纸带来存储信息并将其输入机器的方法。这是他年的专利《统计汇编的艺术》(美国专利号,)中的一幅画，展示了一张纸(黄色)是如何被打上不同图案的孔(橙色)的，这些孔与美国人口普查中收集到的有关人口的数据相对应。图片由美国专利商标局提供。

第一个尝试这样做的人是一个相当固执、脾气暴躁的英国数学家查尔斯·巴贝奇(CharlesBabbage,-)。许多人认为巴贝奇是“计算机之父”，因为他的机器有输入(输入数字的一种方式)、内存(在进行复杂计算时存储这些数字的东西)、处理器(执行计算的数字处理器)和输出(打印机制)——所有现代计算机都拥有的相同的基本组件。

在他的一生中，巴贝奇从来没有完成过任何一台他想要制造的雄心勃勃的机器。这并不奇怪。他设计的每台可编程“引擎”都使用了数万个精密制造的齿轮。它就像把怀表放大到蒸汽机的大小，帕斯卡或莱布尼茨机器在尺寸、野心和复杂性上都放大了一千倍。有一段时间，英国政府资助巴贝奇——高达英镑，这在当时是一笔巨款。

但是，当巴贝奇向政府施压，要求他们提供更多的资金来制造更先进的机器时，他们失去了耐心，退出了。巴贝奇更幸运地得到了诗人拜伦的女儿，洛芙莱斯伯爵夫人奥古斯塔·阿达·拜伦(-)的帮助。

作为一名热心的数学家，她帮助完善了巴贝奇使机器可编程的想法——这就是为什么她有时仍被称为世界上第一个计算机程序员的原因。巴贝奇死后留存下来的作品寥寥无几。但在20世纪30年代，当他的笔记本被偶然发现时，计算机科学家们终于欣赏到了他的卓越想法。不幸的是，到那时，这些想法中的大多数已经被其他人重新发明了。

巴贝奇希望他的机器能免去重复计算的苦差事。最初，他设想它会被军队用来编制表格，帮助他们的炮手更准确地发射大炮。到了19世纪末，其他发明家在制造计算“引擎”方面取得了更大的成功。

美国统计学家赫尔曼·霍尔瑞斯(HermanHollerith,-)建造了世界上最早的实用计算机器之一，他称之为制表机，以帮助汇编人口普查数据。和现在一样，当时每十年进行一次人口普查，但到了19世纪80年代，美国人口通过移民增长了如此之多，手工对数据进行全面分析需要7年半的时间。

统计学家们很快发现，如果这种趋势继续下去，他们将没有时间在下一次人口普查到来之前编制一次人口普查。幸运的是，Hollerith的制表器取得了惊人的成功:它只用了六周就完成了整个人口普查，并在短短两年半的时间内完成了完整的分析。不久之后，霍尔瑞斯意识到他的制表机还有其他用途，于是他在年成立了制表机公司，开始商业化生产制表机。几年后，它更名为计算制表记录公司(C-T-R)，然后在年获得了现在的名字:国际商业机器公司(IBM)。

机械时代(-)

巴贝奇差分机

使用机器解决数学问题的想法至少可以追溯到17世纪早期。设计和实现了能够加减乘除计算器的数学家包括威廉·希克哈德、布莱斯·帕斯卡和戈特弗里德·莱布尼茨。第一个多用途，即可编程的计算设备可能是查尔斯·巴贝奇的差分机，它始于年，但从未完成。

更有野心的机器是分析机。它是在年设计的，但不幸的是，巴贝奇也只完成了一部分。巴贝奇是一个真正走在时代前面的人:许多历史学家认为他无法完成这些项目的主要原因是当时的技术不够可靠。尽管巴贝奇和他的同事们，最著名的是阿达，洛夫莱斯伯爵夫人，从未建立一个完整的工作机器，但他们发现了几个重要的编程技术，包括条件分支，迭代循环和索引变量。

受到巴贝奇设计启发的机器被认为是第一个被用于计算科学的机器。乔治·舒茨在年读到差分机，他和他的儿子爱德华·舒茨开始研究一个更小的版本。到年，他们已经制造出了一台能够处理15位数字并计算四阶差分的机器。

他们的机器在年的巴黎展览会上获得了一枚金牌，后来他们把它卖给了纽约奥尔巴尼的达德利天文台，后者用它来计算火星的轨道。机械计算机最早的商业应用之一是美国人口普查局(USCensusBureau)，它使用赫尔曼·霍尔瑞斯(HermanHollerith)设计的打卡设备，为年的人口普查编制数据表。年，Hollerith的公司与竞争对手合并，成立了国际商业机器公司，年成为国际商业机器公司。

西卡德计算器的复制品(-)

年，德国天文学家和数学家威廉·希卡德制造了第一台计算器。他在给他的朋友、天文学家约翰内斯·开普勒(JohannesKepler)的信中描述了这件事。年，他再次写信解释说，他委托为开普勒建造的一台机器，显然和原型机一起，在一场大火中烧毁了。他称其为“计算钟”，现代工程师已经能够根据他信件中的细节复制出这种钟。当希卡德和他的全家在三十年战争中死去时，就连关于这座钟的一般知识也暂时丢失了。

但希卡德可能不是计算器的真正发明者。一个世纪前，列奥纳多·达·芬奇(LeonardodaVinci)曾勾画出一种计算器的草图，该草图足够完整和正确，现代工程师可以在此基础上建造计算器。

年由帕斯卡尔签署的

第一个生产出来并实际使用的任何数量的计算器或加法机器是帕斯卡，或算术机器，由法国数学家兼哲学家布莱兹·帕斯卡在年至年间设计和制造。它只能做加减法，通过操纵表盘输入数字。帕斯卡为他的税务官父亲发明了这台机器，所以它也是第一台商业机器(如果不算算盘的话)。他在接下来的10年里建造了50座。

雅卡尔织布机

年以后，计算器(如算术计)仍然令人着迷，其商业用途的潜力也得到了充分的理解。19世纪制造的许多其他机械设备也或多或少地自动执行重复的功能，但很少有什么应用于计算。只有一个主要的例外:-05年由法国织布师约瑟夫-玛丽·雅卡尔(Joseph-MarieJacquard)发明的雅卡尔织机。

雅卡尔织布机是工业革命的一个奇迹。作为一种纺织织机，它也可以被称为第一种实用的信息处理设备。织机的工作原理是用一排细杆把各种颜色的线拉成各种图案。通过插入穿孔卡片，操作员可以控制棒子的运动，从而改变织物的图案。

此外，织布机还配备了一个读卡器，每次梭子被抛出时，它就会从预先打孔的纸板上滑出一张新卡片，这样复杂的织造图案就可以实现自动化。

提花织机。苏格兰国家博物馆

这种设备的非凡之处在于，它将设计过程从劳动密集型的编织阶段转移到了卡片穿孔阶段。一旦卡片被打孔并组装好，设计就完成了，织机就自动实现了设计。因此，雅卡尔织布机可以说是由这些穿孔卡片设计成不同的图案。

对于机械化计算的意图，雅卡尔织机提供了重要的经验教训:机器执行的操作顺序可以被控制，使机器做一些完全不同的事情;穿孔卡片可用作引导机器的介质;而且，最重要的是，一个设备可以通过输入一种语言的指令来执行不同的任务。，使机器可编程。

可以毫不夸张地说，在雅卡尔织布机中，编程是在计算机之前发明的。大约20年后，随着查尔斯·巴贝奇(CharlesBabbage)发明了第一台计算机，这种设备和程序之间的密切关系变得明显起来。

机电系统的电脑(年代)

机电计算机通常与继电器和/或真空管一起工作，它们可以用作开关。

GeorgeR.Stibitz和ModelK

顺便说一下，斯蒂比茨还负责了第一个远程访问计算，这是在新罕布什尔州达特茅斯学院的一次会议上完成的。他带着电传打印机去参加会议，把电脑留在纽约，然后着手解决观众提出的问题。然后，他在电传打印机的键盘上输入问题，然后电传打印机输出答案。

正是在这些早期机电计算机的发展过程中，许多至今仍在使用的技术和概念才第一次被开发出来。Z3是KonradZuse开发的Z1的后代，就是这样一种开创性的计算机。Z3在计算中使用浮点数，是第一台程控数字计算机。其他机电计算机包括二战期间用来解密德国密码的炸弹机(Bombes)。

第一代电子计算机(-)

三台机器作为第一代电子计算机在不同时期被推广。这些机器使用电子管形式的电子开关，而不是机电继电器。原则上，电子开关更可靠，因为它们没有会磨损的活动部件，但当时的技术仍然是新的，电子管在可靠性上与继电器相当。然而，电子元件有一个主要的好处:它们“打开”和“关闭”的速度比机械开关快倍左右。

年，爱荷华州立大学的物理和数学教授j·v·阿塔纳索夫(J.V.Atanasoff)首次尝试制造电子计算机。阿塔纳索夫开始建造一台机器，帮助他的研究生解决偏微分方程组。年，他和研究生克利福德·贝里成功地制造了一台机器，可以解29个有29个未知数的联立方程。然而，这台机器不是可编程的，更像是一个电子计算器。

年，英国白金汉郡布莱切利公园的巨像计算机。这台密码破译机器的资金来自"奥特拉"计划。杰夫·罗宾逊摄影/Shutterstock.