計算機的超級進化

計算機的發展并非一蹴而就，那一部漫長而浩瀚的歷史，是一部無數科 學家的前赴后繼，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官，每天都要抱著 一大堆賬本算個不停。看到總是如此勞累的父親，年輕的 帕斯卡萌生了一個想法：發明一種能代替人進行復雜計算 的機器，讓爸爸從沒完沒了的計算中解脫出來。

1642年，19歲的帕斯卡成功制造了第一臺“鐘表齒 輪式機械計算機”。這個“計算機”外形像一個長方形盒 子，由齒輪組成，可以自動進位進行加減法計算。

這臺計算機標志著機器代替人腦運算和記憶的開始， 為后來的計算機設計提供了基本原理。

1834年：巴貝奇的蒸汽計算夢

18世紀晚期，第一次工業革命將世界領入蒸汽動力時 代。英國發明家查爾斯·巴貝奇計劃設計一臺用蒸汽驅動齒 輪計算的機器—巴貝奇分析機。巴貝奇聲稱，這臺機器 若是做出來，可將計算行為機械化，甚至將思維機械化。

從巴貝奇的設計來看，分析機是一臺體型巨大、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 閃發光的大家伙。數字存儲于由齒輪構成的暫存器上，而 數字的加法和轉存則通過凸輪和棘輪的運行來完成。根據 設計，分析機可以存儲1000個數字，每個數字最多50位 數。令人可惜的是，巴貝奇的設計并未成為現實。

1843年：洛芙萊斯的編程構想

數學家、作家阿達·洛芙萊斯是第一位認識到巴貝奇分析機潛藏著巨大潛力的人。 在1842年與1843年期間，阿達花了9個月的時間翻譯意大利數學家路易吉·米

那比亞對巴貝奇最新的計算機設計書（即分析機概論）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能創造的無限可能。為此，她專門在譯文中附加 了許多注解，詳細介紹巴貝奇的分析機進行伯努利數的運算方式，并建立了循環和 子程序概念。

洛芙萊斯所做的這些工作，被認為是世界上第一個電腦程序。

小插曲：手搖計算機 1878年，在俄國工作的瑞典人奧涅爾發明了一種手搖計算機，這是一種由可以 變動的齒輪進行運算的機械計算機。

1880年：皮爾斯與電氣邏輯

此時，計算機發明接力棒傳到了美國手上。美國邏輯學家查爾斯·皮爾斯將 符號邏輯學從大西洋彼岸帶到了美國。在這個過程中，皮爾斯從根本上重新定義 并極大豐富了布爾代數（一個用于集合運算和邏輯運算的公式），將邏輯與數學 整合在了一起。

19世紀80年代，皮爾斯發現了邏輯與電力之間的聯系，布爾代數可用于模 擬電氣開關電路。布爾邏輯的“真/假”完全映射了電流流經復雜電路中“開/ 關”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算可 能會成為過去，電力驅動的計算機和邏輯機才是未來的方向。

1884年：人口普查的更好方法

電力驅動計算機的時代還沒到來，一個新的難題出現了：人口普查。

在人口調查局工作的赫曼·霍列瑞斯最頭疼的就是，全國人口普查。當 時美國人口超過5000萬，汗牛充棟的人口登記冊需要七八年時間才能統計 出個結果。這樣下去可不行，聰明人要有聰明的辦法。1884年，霍列瑞斯 設計出一臺專門用于統計數據的制表機。制表機可以把所有的調查項目（性 別、籍貫、年齡等）依次排列，然后根據調查結果在每人的相應項目位置上 穿孔。而機器上裝備著一個計數器，當穿孔紙帶被牽引移動時，一旦有孔的 地方通過鼓形轉輪表面，計數器電路就被接通，完成一次累加統計。

霍列瑞斯制表機是世界上第一臺大規模數據處理裝置，第一次把數據轉 變成二進制信息數據處理也發展成為電腦的主要功能之一。

1936年：布拉克的電力邏輯機

時間來到了56年后，自從皮爾斯發現了機械開關可以被電回路替代，電力邏輯機的研究從未停止過， 直到1936年，第一臺電力邏輯機終于被發明出來。

電力邏輯機的發明者叫本杰明·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”編入機器，邏輯機可接受“蘇格 拉底終有一死”的推論，而拒絕“蘇格拉底是女人”的推論。后者這類錯誤的推理會關閉回路并觸發機器 的警告燈，表示發生了邏輯錯誤。

1944年：阿塔納索夫與錯失的世界第一

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

真空管的應用讓電子驅動代替了電力驅動。 美國數學和物理學教授約翰·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算 機：ABC。

有些可惜的是，ABC只是一臺半成品計算 機，因為缺乏資金，阿塔納索夫不得不停止對 ABC的改進。

1945年：第一臺計算機問世

歷經百年，無數科學家在計算機領域的科研 和努力是時候該收獲一個美好的結局了。

1943年，美國費城莫爾電氣工程學院的“莫 爾小組”提出了一個關于電子數字積分計算機的 想法。很快，他們就獲得美國軍方的支持。研發 在秘密實驗室中展開，年僅25歲的埃克特擔任總 工程師，其他參與這一項目的科學家包括莫希 利、戈爾斯坦、朱傳榘，以及大名鼎鼎的馮·諾 依曼。

馮·諾伊曼對計算機的許多關鍵性問題的解決 作出了重要貢獻。他覺得除算術運算之外，ENIAC 應該還能進行邏輯運算，并能以代碼符號進行運 算，而且那些以代碼符號進行運算和解釋的指令 本身也應該是編入機器的代碼符號，并用以繼續 操作運算。這是現代計算機概念中最后一個根本 性的洞見。

1946年2月，世界上第一臺全電子數字計算機 ENIAC正式問世。

ENIAC有20000個開關元件，重約30噸，與我 們現在使用的電子計算機相差甚遠。事實上， ENIAC就是一屋子嘀嗒作響的電傳打字機、滋滋轉 的磁帶驅動器以及滿墻相對安靜的電子線路板。

所以，ENIAC并非計算機的終點。反而是現代計 算機的起點，至今，計算機技術仍在飛速前進....

——摘自《硅谷之火：個人計算機的誕生與衰落》