计算机的
诞生史
我们们往往把计算机的老祖宗认定为咱们国家的算盘。
我想，如果任何一种计算工具都能够算得上是计算机的老祖宗的话，那原始人的结绳甚至石头块，大概也能算得上是计算机的祖先吧。
我倒是觉得，人类真正开始想用机械来代替脑力进行快速计算的想法，还是始于文艺复兴末期。
随着那个时期各种自然科学的快速发展，尤其是数学、物理以及天文科学的进步，使得人们的计算越来越复杂，而精度要求也越来越高。就是在这个时候，计算机器的概念，开始在一些先驱者们的脑海中萌生。
走进洪荒时代
从第一台真正的计算机开始说起，我们得先回到文艺复兴的晚期。
W.契克卡德（Wilhelm Schickard）
Wilhelm Schickard 1592-1635
人们都觉得第一台机械计算机是法国科学家帕斯卡研制，其实在帕斯卡之前，世界上就有那么一台出自德国图宾根大学教授契克卡德之手的计算机正在运行之中。
在自己31岁那年，契克卡德为天文学家开普勒制作了一种机械计算机。
据说，契克卡德只造了两台原型，现在是否还在，何处保存着不得而知。人们是在他的一封信里发现了该机器的示意图，才知道了这个事实。但是直到1960年，契克卡德家乡才根据契克卡德的手稿，复制了这台计算机，发现工作一切正常。
1960年复制的契克卡德计算机
这台计算机能够进行六位数的整数加减运算，而且在数位溢出时候，还能够以响铃的方式进行报错。只是这台计算机因为各种各样的原因，并没有进行推广，因此在后来人们更多的还是记住了帕斯卡所制造的帕斯卡加法器。
B.帕斯卡（Blaise Pascal）
Blaise Pascal 1623-1662
看有的资料中介绍说，帕斯卡是在16岁那年就开始构思一种能够计算的机器，具体是不是这样，我们不得而知。但是从帕斯卡计算机的现存实物来看，这显然是一种经过了精密设计的机器。
帕斯卡计算机
帕斯卡计算机是一种只能做加法的机器，但是它却可以逢十进位。帕斯卡制造它的原因，是因为在1639年，帕斯卡的父亲飞黄腾达，负责法国诺曼底省的税收工作。
按照国情，老子出任一个省的国税局长，小子还不得拿上AK开上宝马上大街爱撞谁装谁啊？
科学家终究就是科学家，小帕斯卡想到的则是怎样减轻父亲那繁重的计算工作。
后来的1670年，莱布尼茨更是改进了Pasealine，使之成为一种可以进行加减乘数运算的计算机械，而且在改进的过程中，莱布尼茨指出，二进制也许更适合机械进行数学运算，从此奠定了现代计算机科学的理论基础。
查尔斯.巴贝奇（Charles Babbage）
Charles Babbage 1791-1871
在莱布尼茨改进了帕斯卡计算机的30年后，同样是法国的纺织机械师布乔（B.Bouchon）在1725年发明了“穿孔纸带”概念。但是这个概念在诞生之后就再也无人问津，直到80年后的1805年，还是来自法国的纺织机械师杰卡德（J.Jacquard）根据“穿孔纸带”的概念，发明了用于纺织的“自动提花编织机”。
虽然这是一台用于纺织工业的机器，但是它的精巧设计，却被当时刚刚毕业于剑桥大学的查尔斯.巴贝奇看中，并利用这个原理，开始了人类历史上第一台可以编程的计算机：差分机。
后人仿制的差分机
1822年，差分机完成。再后来，巴贝奇准备继续将差分机进化，并提出了自动解算有100个变量的复杂算题，每个数可达25位，速度可达每秒钟运算一次的设想。
受到了当时制造工艺以及经费方面的困难，直到临终，巴贝奇也没能实现自己的梦想，他所留给后人的，是20种不同设计方案，近2000张组装图，以及多达50000张零件图……
阿达.奥古斯塔（Ada Augusta Byron）
Ada Augusta Byron 1815-1851
那位写下了《唐璜》、《普罗米修斯》等不朽诗篇的英国诗人拜伦，有着一个同样伟大的女儿，阿达.奥古斯塔，世界上第一位程序员的女数学家。
在巴贝奇设计差分机的时候，这种具有初步编程运算能力的机器，需要有人来为它设计专门的程序，以此来完成各种运算。
于是，原本已经着迷于差分机的阿达，便成为了巴贝奇的学术合作伙伴。
{int i,s; s=0; for(i=1;i<=11;i=i 1) s=s i; printf("%d",s); }
▲阿达在一百多年前为后世的程序员设计出的C语言代码--级数相乘算法
阿达在与巴贝奇合作差分机以及进行差分机的后续机器分析机的研究时，先后编写了三角函数程序、级数相乘程序、伯努利函数程序等等一大批沿用至今的数学算法代码。
但是阿达和巴贝奇的想法太过超前，来看看巴贝奇和阿达对于分析机的设想，1000个50位数的堆栈，大幅改进后的帕斯卡计算机，以二进制码为基础的运算控制器，甚至还包括计算条件跳转结构。
巴贝奇和阿达太过超前的想法，换来的最终只是一个失败的结果。阿达更是在年仅36岁的时候就离开了人世。也许，巴贝奇和阿达能够晚来到时间100年，我们现在的计算机世界，可能就会是另外的一副模样了。
计算机的启蒙时代
在19世纪和20世纪交汇的年代，是一个人类社会各方面均发生了翻天覆地变化的时代，我们也可以把这个时代称之为黄金时代。
在这几十年中，电磁学、天文学、物理学、文学以及各类艺术种类，都获得了长足的进步。而这些，也间接刺激了早已经处于萌芽之中的计算机发展。
阿兰.图灵（Alan Turing）
Alan Turing 1912-1954
不管是在计算机科学领域，还是在科学史中，图灵的名字已经被很多人熟知。1931年，这位刚刚进入剑桥大学提出了一个大胆的设想：能否有这样的一台机器，可以通过某种一般的机械步骤，能够一个接一个的解决所有的数学问题？
图灵机的构想
这就是有关图灵机的最初幻想。
其实图灵机一直是一个只存在概念上的计算机，图灵幻想它就像一条永无边际的穿孔纸带，可以在一个存储了特定程序的机器上来回运算。
1936年，图灵根据自己的设想，发表了在计算机发展历史上影响深远的论文《论可计算数及其在判定问题中的应用》，首次阐明了现代电脑原理，从理论上证明了现代通用计算机存在的可能性。
克劳福德.香农（Claude Elwood Shannon）
Claude Elwood Shannon 1916-2001
1938年，当时还在麻省理工大学的香农完成了自己的硕士毕业论文《继电器和开关电路的符号分析》，在这篇论文中，香农首次用布尔代数对开关电路进行了相关的分析，并证明了可以通过继电器电路来实现布尔代数的逻辑运算，同时明确地给出了实现加，减，乘，除等运算的电子电路的设计方法。
1948年，香农在《贝尔系统技术杂志》上连载发表了他影像深远的论文《通讯的数学原理》，并于次年在同一杂志上发表了自己的另一著名论文《噪声下的通信》。在这两篇论文中，香农阐明了通信的基本问题，给出了通信系统的模型，提出了信息量的数学表达式，并解决了信道容量、信源统计特性、信源编码、信道编码等一系列基本技术问题。
两篇论文成为了信息论的奠基性著作，此时尚不足三十岁的香农也成为了信息论的奠基人。
约翰.阿塔那索夫（John Vincent Atanasoff）
John Vincent Atanasoff 1903-1995
自从1895年弗莱明制造了第一只电子管之后，人类就开始飞速的迈入电子计算的领域。先是1912年弗雷斯特在帕洛阿托发现了电子管的放大作用，迈出了人类现代电子工业的第一步，然后则是CTR制表机公司在1924年正式更名IBM，全面进入电子计算机领域。就在图灵发表自己的论文的1936年，一位来自德国的工程师楚泽利用布尔代数的原理，制造了一台采用二进制运算方式的可编程计算机。随后，贝尔实验室也研制出了Model-K电磁式计算机。
但是，这个时候的电子计算机先驱们，仍然在一种无序的状态中摸索着。
ABC计算机
1939年，时任美国衣阿华州立大学数学和物理学教授的阿塔纳索夫制造了后来举世闻名的ABC计算机的第一台样机，并提出了计算机的三条原则：
1.以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度；2.利用电子技术来实现控制，逻辑运算和算术运算，以保证计算速度；3.采用把计算功能和二进制数更新存贮的功能相分离的结构。
这就是著名的计算机三原则，正是这三条原则的确立，使得后世的计算机设计拥有了最基础的标准，从而结束了之前百花齐放，而又毫无规律可循的局面。
诺伯特.维纳（Norbert Wiener）
Norbert Wiener 1894-1964
在一般的计算机历史上，维纳出现的次数似乎并不是很多。这位控制论的创始人，曾经是一名涉猎颇为广泛的科学巨人。他所涉及的科学门类很多，包括哲学、物理学、数学、工程学、生物学、甚至化学和医学。
在剑桥大学和德国格丁根大学求学期间，维纳先后受教于罗素、哈代、希尔伯特等科学巨匠。正是在这些科学巨匠的熏陶之下，维纳开始了向数学领域的挺进。
1935年，已经当选美国数学学会副会长的维纳，来到了清华大学。在北京的一年时间，用维纳自己的话来说，这是他从一名学者向着一位大师蜕变的分水岭。
次年，维纳受命回国，为美国军方开发防空火力控制系统中的预测装置。维纳在设计中首次利用机器来探索模拟人脑运算的过程，在前人阿塔那索夫计算机三原则的基础上，维纳在1940年发布了计算机五原则：
不是模拟式，而是数字式；由电子元件构成，尽量减少机械部件；采用二进制，而不是十进制；内部存放计算表；在计算机内部存贮数据。
走进晶体管时代
也许现在看来，电子管时代的计算机离我们现在的计算机概念还有着很大的差距，而且这个时代对于计算机的发展，更多的还是处于理论和验证阶段。但是谁都没有想到，电子管计算机刚刚开始自己的征程，就已经走到了道路的尽头。
肖克利（William Shockely）
约翰.巴丁（John Bardeen）
沃尔特.布兰坦（Walter H. Brattain）
肖克利 巴丁 布兰坦
1946年，电子管计算机迎来了自己最为辉煌的时代，重达30吨的庞然大物ENIAC 埃尼阿克来到了世界上。17468只电子管，7200个二极管，70000多电阻器，10000多 只电容器和6000只继电器，电路的焊接点多达50万个。这样的规模换来的，是每秒5000次的加法运算。
1947年，临近圣诞节。在贝尔实验室内，几条金箔片，一片半导体材料和一个弯纸架被堆放在了一起，于是当今世界中最重要的电子元器件“晶体管”就这样诞生了。
第一只晶体管的实验装置
王安
王安 1920-1990
曾经有两位华人被美国政府授予“自由奖章”，一位是建筑大师贝律铭，另外一位就是王安。这位曾经的美国十大富豪之一，早已经随着王安电脑的名字，走进了历史的尘埃之中。
1972年推出的王安1200文字处理机
有关王安的故事相信很多人都已经熟知了，这位来自江苏昆山的麻省理工应用物理学博士，通过自己的不懈奋斗，跻身为全美企业500强，王安也以20亿美元财富位列全美十大富豪之一。
当时在与IBM的争夺中，王安电脑的1200文字处理机成为了全美办公室中最为常见的办公设备，WPS这个名词，就是从这台电脑开始成为文字处理系统的代名词。
王安与其子王烈
约翰.冯.诺依曼（John Von Neumann）
John Von Neumann 1903-1957
记得在中学的计算机课本上，有三位科学家的名字会经常在考试中出现，冯.诺依曼就是其中的一位。冯.诺依曼这位美籍匈牙利人在1930年代，就提出了著名的诺依曼体系，以一种更加详细的定义，描述了现代计算机的雏形。
冯.诺依曼在自己建造的EDVAC计算机前
1952年，冯.诺依曼完成了EDVAC计算机的建造，这台使用了2300个电子管的计算机，却拥有着比使用17468只电子管的埃尼阿克更快的运算速度。EDVAC的运算速度达到了埃尼阿克的十倍，这也是冯.诺依曼第一次将自己的设想完全付诸实现。
随后的1953年，IBM以EDVAC为蓝本，推出了自己的第一台商品电子计算机IBM701，计算机终于从实验室正式走向了实际应用。
戈登.摩尔（Gordon.Moore)
罗伯特.诺伊斯（Robert.Noyce）
在上图中的两位老者面前，刚刚去世的乔布斯永远只是一位学生，这位学生曾经说过这样的一句话“仙童半导体公司就象个成熟了的蒲公英，你一吹它，这种创业精神的种子就随风四处飘扬了。”
乔布斯口中的仙童公司，正是代表了上个世纪六七十年代的美国硅谷，而要想了解诺伊斯和摩尔，则我们还需要从那件怎么也绕不开的著名事件说起。
曾经在肖克利麾下的八位天才科学家
当时聚集在肖克利实验室的八位年轻人，在经过了长时间的努力而没有获得任何成果，而又难以忍受肖克利的固执与盲目的时候，决定集体出逃。他们找到了当时仙童公司的创始人费尔柴尔德，并获得了费尔柴尔德提供的一笔资金。
“八天才叛逆”事件
在硅谷的瞭望山下，仙童半导体公司成立，八位年轻人灵感迸现，提出了印刷集成电路的概念，为计算机芯片的大规模制造找到了一条充满无限希望的道路。但是，就在仙童半导体公司成立的仅仅14个月后的1959年，时任德州仪器产品副总经理的基尔比向美国专利局提交集成电路专利，这让刚刚起步的仙童半导体大为吃惊。
基尔比和他的集成电路
但是在仔细看过了基尔比的专利发明之后，仙童半导体发现德州仪器所面临的难题正是自己最擅长的硅处理以及元器件连接等等，于是仙童半导体在诺伊斯的带领下开始了奋起直追。
1965年，时任仙童半导体研究与开发部主任的戈登.摩尔在美国《电子》杂志发表了一篇文章《让集成电路填满更多元件》的文章，文章中摩尔预言说道，集成电路上能被集成的晶体管数目，将会以每18个月翻一番的速度稳定增长，并在今后数十年内保持着这种势头。
这就是今天我们所看到的IT界第一定律：摩尔定律。
1968年，摩尔与时任仙童半导体总经理的诺伊斯再次出走，创立了Intel，从此开始了一段全新的传奇历程。随后，仙童半导体的诸多员工纷纷离去，波斯克创立美国国家半导体，而桑德斯则创立了AMD，而八叛逆之一的赫尔尼，更是创立了多达12家公司。
现代计算机的摇篮
写到这里，我们回望一下计算机发展走过的路程。从最初的机械计算时代的萌芽，到电子管时代的探索，再到晶体管以及集成电路的出现。计算机的发展已经解决了理论和硬件方面的问题，剩下的，就是如何让这些理论和电子元器件，完美的结合在一起。
西蒙.克雷（Seymor Cray）
Seymor Cray 1925-1996
克雷，这个被称为巨型机之父的人，第一次在真正意义上为我们实现了超级计算机的梦想。
CDC 6600超级计算机
1960年，仅仅31岁的西蒙.克雷被CDC公司任命为总设计师，负责率领队伍为美国原子能委员会研发超级计算机。经过了三年的潜心开发，1963年，CDC正式公布了CDC6600，一台安装了35万只晶体管的超级计算机。而在此后的很长一段时间里，这台计算机都是当时世界上运算速度最快的计算机。
Cray-1超级计算机
1972年，克雷从CDC公司辞职，创立“克雷研究公司”。也许听到这个公司的名字你就会觉得非常奇怪，但是克雷确实就是这样一个人，它深居简出，谢绝一切商业活动，潜心钻研巨型计算机。
1975年，克雷1号问世，这是当时世界上最快的计算机，没有之一。这台重量为5吨，安装了35万块集成电路的超级计算机，第一次实现了每秒一亿次的运算速度，这在当时已经是绝无仅有的速度了。
随后克雷公司开始了自己的高速增长，截止到1986年，克雷机在超级计算机市场中已经占据了70%以上的市场份额，这让当时的巨头IBM一直耿耿于怀。
1989年，克雷退出克雷公司，另行创立“克雷计算机公司”，预计研发克雷4号超级计算机。但是，克雷计算机公司失误不断，直至1996年克雷在一次车祸中去世，克雷4号也没能出现在世界的面前。
道格拉斯.恩格巴特（Douglas Englebart）
Douglas Englebart
1969年，美国加利福尼亚大学的恩格巴特（Douglas Englebart）博士发明了世界上第一只鼠标。它的工作原理即通过底部小球的滚动带动枢轴转动，并带动变阻器改变阻值来产生位移信号，信号经计算机处理，屏幕上的光标就可以移动。
恩格巴特博士设计鼠标的初衷就是想通过这种简便的操作方式来代替繁琐的键盘操作，但是在鼠标诞生最初的十多年中人们并没有认识到这种操作方式的简便性，直到1984年苹果Macintosh的诞生才改变了人们的陈旧观念。
特德.霍夫（Ted Hof）
Ted Hoff
1969年，日本Busicom公司找到了Intel，希望Intel能够为他们的计算器设计一些芯片。当时已经担任Intel研发工作的特德.霍夫看到了日本人的设计之后，不禁为之皱眉，心想，这小日本搞什么飞机，一个计算器还能搞出六套方案、十三枚芯片出来。
当时特德.霍夫的工作用电脑是一台PDP-8小型计算机，他一直以来的一个愿望是能够设计一个芯片来完成整个计算机的工作。
于是他大胆提出了这样的一个构想：把CPU的所有功能集成在一个芯片上，把两个存储芯片附加上去,一个存储数据，另一个装有驱动CPU的程序。这样不但使计算器变得简单，而且成本也大为降低。
4004处理器
可惜日本人不领情，还故作惊讶说到：天呐，我的计算机掉到地板缝里去了。当时Intel的老大诺伊斯根本就不鸟日本人那一套，坚持采用特德.霍夫的方案，因为在60年代初期诺伊斯就感觉到微处理器即将成为未来计算机的核心。
最终，日本Busicom公司采用了Intel的设计，同时还同意Intel在零售市场上出售4004处理器。1971年，Intel开始在杂志上为4004做广告，广告词很响亮：把计算机放进一块半导体芯片里！
可惜当时的市场并不买账，就像大家都喜欢空间大装修豪华的汽车一样，Intel突然搞出个独轮车出来，并宣称这就是汽车的未来，人们自然不敢尝试。
1973年，特德.霍夫继续开发出8080微处理器，随着当时个人电脑的启蒙，微处理器终于被众多的计算机制造厂商认识到了它真正的价值，Intel也凭借着4004和8080，完成了从存储厂商到微处理器厂商的转型。
1982年，特德.霍夫离开Intel，加盟雅达利电脑出任副总裁。但是随着雅达利的失败，特德.霍夫最终离开了IT领域，回到了加州森尼韦尔的家中，逐渐淡出了人们的视线。
罗伯特.梅特卡夫（Robert Metcalfe）
阿伦.凯（Alan Kay）
Robert Metcalfe
Alan Kay
我们会发现一个规律，每次写有关计算机历史的时候，有两个名词几乎是绕不过去的。一个是把天才八叛逆，另外一个就是帕洛阿托研究中心。
如果说天才八叛逆为我们今天的计算机世界打下了硬件的基础，那么帕洛阿托研究中心则为我们今天的计算机世界指引了计算机应用的方向。
诞生在帕洛阿托研究中心的Alto电脑
帕洛阿托研究中心设计的图形界面草图
帕洛阿托研究中心的笔记本电脑雏形
帕洛阿托研究中心的PDA电脑雏形
在1970年，当施乐邀请鲍勃.泰勒组建帕洛阿托的时候，他们也绝对想不到在这个自由的摇篮里，会诞生那么多一直影响到21世界的思想和科技。而施乐为这些科学家所制定的目标只有一个：随意开发！
在这里，乔布斯见到了图形界面为何物，并随后开发出了Macintosh。在这里，比尔盖茨利用乔布斯的成果开发出了Windows。在这里，梅特卡夫组建了世界上第一个局域网。还是在这里，出现了个人电脑、笔记本电脑、平板电脑的雏形。
灵感迸发的创作持续了十年之久，这些灵感足够支撑起今日计算机领域的天空。但是，灵感的枯竭，也是在转瞬之间。
进入80年代，帕洛阿托研究中心的科学家们纷纷离去，阿伦.凯加入了当时的个人电脑巨头“雅达利”公司，梅特卡夫离开了PARC，并创立了3Com公司，乔恩.沃诺克和查理斯.格什克创立了Adobe，而同梅特卡夫一起创造了“以太网”的莱.诺达则创立了Novell。
似乎，帕洛阿托是在重复着当年仙童的故事。
超模君最后借用爱因斯坦的话：人只有献身于社会，才能找出那实际上是短暂而又有风险的生命的意义。
作者 | 吕亚飞来源 | 泡泡网pcpop
“超级数学建模”（微信号supermodeling），每天学一点小知识，轻松了解各种思维，做个好玩的理性派。60万数学精英都在关注！
