電腦的發展歷史
電腦的學名叫計算機，電腦是用來做計算的。在古時候，人們最早使用的計算工具可能是手指，英文單詞“digit”既有“數字”的意思，又有“手指“的意思。古人用石頭打獵，所以還有可能是石頭來輔助計算。?缺點：手指和石頭太低效了 後來出現了”結繩?“記事。缺點：結繩慢，繩子還有長度限制。 又不知過了多久，許多國家的人開始使用”籌碼“來計數，最有名的就要數咱們中國商周時期出現的算籌了。古代的算籌實際上是壹根根同樣長短和粗細的小棍子，大約二百七十幾枚為壹束;?多用竹子制成，也有用木頭、獸骨、象牙、金屬等材料制成的。數學家祖沖之計算圓周率時使用的工具就是算籌。算籌的缺點：使用算籌計算太麻煩了，很不方便——計算時需要慢慢擺放。 於是，人們發明了更好的計算工具——算盤，算盤最早可能在漢代萌芽，在南北朝時期定型，利用進位制計數。使用時需要配合壹套口訣——好比計算機的軟件。算盤本身還可以存儲數字，使用時很方便。至今，算盤還在被使用。15世紀，隨著天文和航海的發展，計算工作越來越繁重，計算工具急需改進。
1630年，英國數學家奧特雷德在使用當時流行的對數刻度尺做乘法運算時，突然想到，如果用兩根相互滑動的對數刻度尺，不久省去了用兩腳規度量長度了麽。他的這個想法導致了機械化計算的誕生，但奧特雷德對這件事情並沒有在意，此後200年裏，他的發明也就沒有被實際應用。 18世紀末，發明蒸汽機的瓦特成功制作了第壹把計算尺，在尺座上增加了壹個滑標，用來“存儲”計算的中間結果，這種滑標很長時間壹直被後人所沿用。 1850年以後，計算尺迅速發展，成為工程師隨身攜帶的”計算器“，壹直到20世紀五六時年代，計算尺仍然是工科大學生的壹種身份標誌。第壹臺真正計算機的出現
1623年，法國數學家帕斯卡出生，三歲喪母，後由擔任稅務官的父親養大。在帕斯卡小時候，看到父親費力的計算稅率稅款的時候，就想幫父親做點事情。 19歲時（1642年），帕斯卡發明了人類有史以來第壹臺機械計算機——帕斯卡加法器。它是壹種系列齒輪組成的裝置，外形像壹個長方盒子，用兒童玩具那種鑰匙旋緊發條後才能轉動，只能夠做加法和減法。然而，即使只做加法，也有個“逢十進壹”的進位問題。聰明的帕斯卡采用了壹種小爪子式的棘輪裝置。當定位齒輪朝9轉動時，棘爪便逐漸升高；壹旦齒輪轉到0，棘爪就“哢嚓”壹聲跌落下來，推動十位數的齒輪前進壹檔。 1662年帕斯卡去世，不久後，在德國的大數學家萊布尼茨看到了帕斯卡關於加法計算機的論文，勾引起了他的發明欲。萊布尼茨早年經歷坎坷，後來獲得了壹次去法國的機會，在巴黎的時候，他聘請了壹些著名的機械專家和能工巧匠，終於在1674年制造出了壹臺更完美的機械計算機。 萊布尼茨發明的新型計算機約有1米長，內部安裝了壹系列齒輪機構，除了體積較大之外，基本原理繼承於帕斯卡。不過，萊布尼茨技高壹籌，他為計算機增添了壹種名叫“步進輪”的裝置。步進輪是壹個有9個齒的長圓柱體，9個齒依次分布於圓柱表面；旁邊另有個小齒輪可以沿著軸向移動，以便逐次與步進輪嚙合。每當小齒輪轉動壹圈，步進輪可根據它與小齒輪嚙合的齒數，分別轉動1/10、2/10圈……，直到9/10圈，這樣壹來，它就能夠連續重復地做加法。連續重復的計算加減法
連續重復的計算加法是現代計算機做乘除法采用的辦法，萊布尼茨的計算機加減乘除四則運算壹應俱全。在介紹萊布尼茨的時候還有壹個小插曲。（傳說大約在1700年左右的某天，萊布尼茨的朋友送給他壹副中國的”易圖“，其實就是八卦圖，在看八卦圖的時候，發現八卦的每壹種卦象都有陰陽兩種符號組成，這不就是有規律的二進制數字麽，於是他就由此，率先系統提出了二進制的運算法則，直到今天，我們用到的計算機還是使用的二進制。）
計算機發展到現在還是人去操作機器，還沒有實現人與機器的對話，或者會所是把人類的思想告訴機器，讓機器按照人的想法去自動執行。說到實現人機對話，就要說壹下另外壹個行業——紡織業。
提花編織機是具有升降紗線的提花裝置，是壹種能使綢布編織出圖案花紋的織布機器。最開始編織機編織圖案相當費事。所有的綢布都是用經線（縱向線）和緯線（橫向線）編織而成。若要織出花樣，織工們必須細心地按照預先設計的圖案，在適當位置“提”起壹部分經線，以便讓滑梭牽引著不同顏色的緯線通過。機器當然不可能自己“想”到該在何處提線，只能靠人手“提”起壹根又壹根經線，不厭其煩地重復這種操作。
1725?年：法國紡織機械師布喬發明了“穿孔紙帶”的構想。布喬想出了壹個“穿孔紙帶”的絕妙主意。布喬首先設法用壹排編織針控制所有的經線運動，然後取來壹卷紙帶，根據圖案打出壹排排小孔，並把它壓在編織針上。啟動機器後，正對著小孔的編織針能穿過去鉤起經線，其它則被紙帶擋住不動。於是，編織針自動按照預先設計的圖案去挑選經線，布喬的“思想”“傳遞”給了編織機，編織圖案的“程序”也就“儲存”在穿孔紙帶的小孔中。 1790年?的時候法國機械師傑卡德，基本形成了改進提花機的構想，由於當時正是法國大革命時期，傑卡德為了參加革命，無暇顧及發明創造，直到1805年才真正完成”自動提花編織機“的制作。傑卡德為他的提花機增加了壹種裝置，能夠同時操縱?1200?個編織針，控制圖案的穿孔紙帶後來換成了穿孔卡片。 在後來電子計算機開始發展的最初幾年中，在多款著名計算機中我們均能找到自動提花機的身影。 18世紀末，法蘭西發起了壹項宏大的工程——人工編制《數學用表》，由於當時沒有先進的計算工具，導致這項工作極其艱巨。發足數學界調集和大批的數學家，組成人工計算的流水線，算的昏天暗地才完成了17卷大部分的書稿，即便如此，計算出的《數學用表》仍有大量錯誤。 巴貝奇在他的自傳《壹個哲學家的生命歷程》裏寫到，大約在1812年的，“有壹天晚上，我坐在劍橋大學的分析學會辦公室裏，神誌恍惚地低頭看著面前打開的壹張對數?表。壹位會員走進屋來，瞧見我的樣子，忙喊道：‘餵！妳夢見什麽啦？’我指著對數表回答說：‘我正在考慮這些表?也許能用機器來計算！’” 巴貝奇的第壹個目標是制作壹臺”差分機“， 所謂“差分”的含義，是把函數表的復雜算式轉化為差分運算，用簡單的加法代替平方運算。那壹年，剛滿20歲的巴貝奇從法國人傑卡德發明的提花編織機上獲得了靈感，差分機設計閃爍出了程序控制的靈光──它能夠按照設計者的旨意，自動處理不同函數的計算過程。巴貝奇耗費了整整十年光陰，於1822年完成了第壹臺差分機，它可以處理3個不同的5位數，計算精度達到6位小數，當即就演算出好幾種函數表。由於當時工業技術水平極低，第壹臺差分機從設計繪圖到機械零件加工，都是巴貝奇親自動手完成。當他看著自己的機器制作出準確無誤的《數學用表》，高興地對人講：“哪怕我的機器出了故障，比如齒輪被卡住不能動，那也毫無關系。妳看，每個輪子上都有數字標記，它不會欺騙任何人。”以後實際運用證明，這種機器非常適合於編制航海和天文方面的數學用表。 成功後，巴貝奇連夜上書皇家學會，要求政府資助他建造第二臺運算精度為20位的大型差分機。政府看到巴貝奇的研究有利可圖，破天荒地與科學家簽訂了第壹個合同。然而，第二臺差分機在機械制造工廠裏觸上了“暗礁”。第二臺差分機大約有25000個零件，主要零件的誤差不得超過每英寸千分之壹，即使用現在的加工設備和技術，要想造出這種高精度的機械也絕非易事。
由於進度緩慢，到1842年的時候，政府宣布停止對巴貝奇的壹切資助，連科學界的有人都用壹種怪異的目光看他。然而在這個時候，巴貝奇收到了壹封信，寫信人不僅對他表示理解而且還希望與他***同工作。娟秀字體的簽名表明了她不凡的身份——伯爵夫人。收到信函不久後，寫信的女士來到了巴貝奇的實驗室，巴貝奇感覺與這位女士似曾相識，卻有想不起在哪裏見過。直到這位女士說”您還記得我嗎？十多年前，您還給我講過差分機原理。”看到巴貝奇迷惑的眼神，她又笑著補充說：“您說我像野人見到了望遠鏡。”巴貝奇恍然大悟，想起已經十分遙遠的往事。?原來這位女士是大名鼎鼎的英國詩人拜倫之獨生女——阿達·奧古斯塔。
在大型差分機進軍受挫的1834年，巴貝奇提出了壹個更新更大膽的設計——通用的數學計算機。巴貝奇稱它為“分析機”，它能夠自動解算100個變量的復雜算題，每個數字可以達25位，速度每秒1次。 巴貝奇首先為分析機構思了壹種齒輪式的“存貯庫”，每壹齒輪可貯存10個數，總***能夠儲存1000個50位數。分析機的第二個部件是所謂“運算室”，其基本原理與帕斯卡的轉輪相似，但他改進了進位裝置，使得50位數加50位數的運算可完成於壹次轉輪之中。此外，巴貝奇也構思了送入和取出數據的機構、以及在“存儲庫”和“運算室”之間運輸數據的部件。他甚至還考慮到如何使這臺機器處理依條件轉移的動作。壹個多世紀過去後，現代電腦的結構幾乎就是巴貝奇分析機的翻版，只不過它的主要部件被換成了大規模集成電路而已。僅此壹說，巴貝奇就當之無愧於計算機系統設計的“開山鼻祖”。 阿達非常準確地評價道：“分析機'編織’的代數模式同傑卡德織布機編織的花葉完全壹樣”。於是，為分析機編制壹批函數計算程序的重擔，落她的肩頭。阿達開天辟地第壹回為計算機編出了程序，其中包括計算三角函數的程序、級數相乘程序、伯努利函數程序等等。阿達編制的這些程序，即使到了今天，電腦軟件界的後輩仍然不敢輕易改動壹條指令。人們公認她是世界上第壹位軟件工程師。眾所周知，美國國防部據說是花了250億美元和10年的光陰，把它所需要軟件的全部功能混合在壹種計算機語言中，希望它能成為軍方數千種電腦的標準。1981年，這種語言被正式命名為ADA語言，使阿達的英名流傳至今。當然這些都是後話了。 在當時，兩人為把分析機的圖紙變成現實，耗盡了全部財產，搞得壹貧如洗，在此期間，兩人為籌措研究經費，兩人還商量“下海創收”，比如制作國際象棋玩具、賽馬遊戲機等等。但這並沒有帶來什麽改變，為此，阿達還兩次把丈夫家中的祖傳珍寶拿去當鋪換錢，不過後來又被阿達的母親贖了回來。在經歷了貧困交加和無休止的腦力勞動，阿達的身體狀況急劇惡化，1852年，年僅36歲的阿達懷著對分析機美好的夢想去世了。 阿達去世後，巴貝奇又默默的獨自堅持了20年，晚年的他已經不能準確發音?和有條理的表達自己的意思，但仍堅持工作。1871年巴貝奇去世。最終分析機沒有被制造出來。巴貝奇和阿達設想的分析機超出了他們所處時代至少壹個世紀。 1890年，德國僑民霍列瑞斯博士在美國做人口普查（上壹次人口普查人工花了7年），人口普查需要做大量工作，如年齡、性別等用調查表做采集的項目，還要計算每個社區有多少老人、小孩，男人、女人等。霍列瑞斯博士就想用機器自動統計這些數據。幾年後他根據巴貝奇的發明和傑卡德的穿孔紙帶設計了機器。結果花了6周就得出了準確的數據。
傑卡德和霍列瑞斯分別用開創了程序設計和數據處理之先河。以歷史的目光審視他們的發明，正是這種程序設計和數據處理，構成了電腦“軟件”的雛形。
1896年霍列瑞斯博士創辦了IBM公司的前身。 到了現在，制造出來的計算機都是機械的，機械計算機向電子計算機發展的過渡時期發生的主要事件。 1906年，美國的德福雷斯特發明了電子管，為計算機的發展奠定了基礎。 1907年，德福雷斯特向美國專利局申報了真空三極管(電子管)的發明專利。真空三極管可分別處於“飽和”與“截止”狀態。“飽和”即從陰極到屏極的電流完全導通，相當於開關開啟；“截止”即從陰極到屏極沒有電流流過，相當於開關關閉。其控制速度要比艾肯的繼電器快成千上萬倍。計算工具的演化經歷了由簡單到復雜、從低級到高級的不同階段，例
如從“結繩記事”中的繩結到算籌、算盤計算尺、機械計算機等。它們在不同的歷史時期發揮了各自的歷史作用，同時也啟發了現代電子計算機的研制思想。
1889年，美國科學家赫爾曼·何樂禮研制出以電力為基礎的電動制表機，用以儲存計算資料。
1930年，美國科學家範內瓦·布什造出世界上首臺模擬電子計算機。
1946年2月14日，由美國軍方定制的世界上第壹臺電子計算機“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制成的，這臺計算器使用了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多年裏，計算機技術以驚人的速度發展，沒有任何壹門技術的性能價格比能在30年內增長6個數量級。
第1代：電子管數字機（1946—1958年）
硬件方面，邏輯元件采用的是真空電子管，主存儲器采用汞延遲線
、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯；外存儲器采用的是磁帶。軟件方面采用的是機器語言、匯編語言。應用領域以軍事和科學計算為主。
缺點是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢（壹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。
第2代：晶體管數字機（1958—1964年）
軟件方面的操作系統、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（壹般為每秒數10萬次，可高達300萬次）、性能比第1代計算機有很大的提高。
第3代：集成電路數字機（1964—1970年）
硬件方面，邏輯元件采用中、小規模集成電路（MSI、SSI），主存儲器仍采用磁芯。軟件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（壹般為每秒數百萬次至數千萬次），而且可靠性有了顯著提高，價格進壹步下降，產品走向了通用化、系列化和標準化等。應用領域開始進入文字處理和圖形圖像處理領域。
第4代：大規模集成電路機（1970年至今）
硬件方面，邏輯元件采用大規模和超大規模集成電路（LSI和VLSI）。軟件方面出現了數據庫管理系統、網絡管理系統和面向對象語言等。1971年世界上第壹臺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、過程控制逐步走向家庭。
由於集成技術的發展，半導體芯片的集成度更高，每塊芯片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壹個芯片上、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。另壹方面，利用大規模、超大規模集成電路制造的各種邏輯芯片，已經制成了體積並不很大，但運算速度可達壹億甚至幾十億次的巨型計算機。我國繼1983年研制成功每秒運算壹億次的銀河Ⅰ這型巨型機以後，又於1993年研制成功每秒運算十億次的銀河Ⅱ型通用並行巨型計算機。這壹時期還產生了新壹代的程序設計語言以及數據庫管理系統和網絡軟件等。
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盤，現又出現了體積更小、容量更大、速度更快的只讀光盤（CD—ROM）。