关于计算机发展史的故事

以下是我脑子里的路线，主要是当初上课学的，平时看的，道听途说的，文字很多，很多补全都是来自于百度百科，我按照我的路线整理的而已。以前发在知乎，但是那里现在变得和以前不一样了，好久没上了，转过来存稿。

不算是真的历史，就是我脑子里的整体印象，计算机怎么发展的，怎么一点一点变成如今的样子的。

关于计算机有很多知识，很多故事，很多历史，其中有很多我打听不到的，有我听过但是理解并不完美的，所以当个故事看看就好了。

Computer最早不是计算机的意思，是一种职业，专门负责计算的职业，为什么会出现这种职业？人类社会不断发展的时候，一个村庄，一个部落，慢慢会有上千人，上万的牲畜，数不尽的粮食，这时候普通人的心算就不够了，但是人群里总有人擅长数字的，所以请他们专心于计算，这个职业就是Computer。

当这样的村庄越来越多后，人们之间发展出了贸易，贸易的过程中和重要的一部分就是计算。

例如：我想用8包大麦换你家1头羊，那我村子富裕1000包大麦，能换多少你家的羊？这还是好算的，如果更复杂的时候，羊可以换大麦，也可以换矿盐，大麦还可以换毛毯等等。还有可能数量更大，我们这几个村子一共3521只羊，要换生活必需品，怎么算？

随着问题的出现，人们开始利用工具解决问题。在美索不达米亚，出现了算盘，当然只是算盘的雏形，或者叫它沙盘。据说就是在地上铺上沙子，然后画几道沟，然后往沟上摆小石头。每道沟和沟作用不一样。第一行放一个石头代表1，放5个代表5，第二行每放1个石头代表10，第三行就是100，一次类推，这样的好处就是大脑不用同时记住很多数字，分开计算更容易，而且一目了然。

至于为什么是10进制？估计是因为人有十根手指。但也有个别古文明，采用20进制，估计是连脚趾也算进去了。古巴比伦则采用60进制，实在难以理解，但是如今的计时依旧使用60进制。

中国的算盘其实属于另外发育的一支，虽然都叫算盘。中国算盘，是从筹算演化而来。唐代末年，筹算就已经有了四则运算，倒了宋代筹算甚至有了除法口诀，这就是有了实物和算法。

至于算盘出现的确切时间，如今还无法确定。清代数学家梅启照等人认为，算盘起源于我国的东汉、南北朝时期。另外一拨清代学者钱大听等人则认为，算盘出现在元朝中叶，到元末明初时已被普遍使用。两边都是有理有据，都有古书作证。

随着新史料的发现，又有专家认为，算盘应该起源于唐朝、流行于宋朝。还有野史说是关二爷发明的。

中国的算盘，珠算已经有了2000多年的历史。

再次放眼世界，这几千年的历史中，人类就是在不断地发明各种工具来帮助自己，其中用来计算的有很多，被应用于各处，航海，星象，商业，工业等等。

而咱们要注意的就是，之后出现的明星，步进计算器，由德国博学家戈特弗里德·莱布尼茨制造于 1694 年。

戈特弗里德·莱布尼茨，德国哲学家、数学家，历史上少见的通才，被誉为十七世纪的亚里士多德。他本人是一名律师，经常往返于各大城镇，他许多的公式都是在颠簸的马车上完成的，他也自称具有男爵的贵族身份。

戈特弗里德·莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz，1646年7月1日－1716年11月14日）

莱布尼茨说过 ："让优秀的人浪费时间算数简直侮辱尊严，农民用机器能算得一样准"。

特别得瑟，也有可能是他本人打的广告。

步进计算器

步进计算器说起来很简单，齿轮10个齿，转一圈拨一下后边的齿轮，后面的齿轮就转一个齿，以此类推，形成10进制，而且反向操作也可以。

乘除法也可以利用机械设计解决，毕竟乘法就是多加几次，除法就是多减几次。

这台可以做四则运算的机器沿用了几百年。

下一个著名人物就是，查尔斯·巴贝奇是一名英国发明家，科学管理的先驱者，出生于一个富有的银行家的家庭，曾就读于剑桥大学三一学院。巴贝奇在24岁时就被选为英国皇家学会会员。他参与创建了英国天文学会和统计学会，并且是天文学会金质奖章获得者。他还是巴黎伦理科学院、爱尔兰皇家学会和美国科学学院的成员。1828—1839年期间在剑桥大学任卢卡斯数学教授（原为艾萨克·牛顿的教席）。

查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage，1792—1871）

1823年查尔斯巴贝奇得到政府的支持，设计一台容量为20位数的计算机。它的制造要求有较高的机械工程技术，注意是机械的。

于是巴贝奇专心从事于这方面的研究。他于1834年研究出分析机的原理。在这项设计中，他曾设想根据储存数据的穿孔卡上的指令进行任何数学运算的可能性，并设想了现代计算机所具有的大多数其他特性，但因 1842 年政府拒绝进一步支持他的工作，巴贝奇的计算器未能完成。斯德歌尔摩的舒茨公司按他的设计于1855年制造了一台计算器。使真正的计算机时至到电子时代才制成。

这时候需要提到巴贝奇一个好友。

人称“数字女王”的奥古斯塔·阿达·金，勒芙蕾丝伯爵夫人，原名奥古斯塔·阿达·拜伦（Augusta Ada Byron），通称阿达·洛芙莱斯（Ada Lovelace），是著名英国诗人拜伦之女，数学家。神秘博士里出现的美女。

奥古斯塔·阿达·金，勒芙蕾丝伯爵夫人（Augusta Ada King, Countess of Lovelace，1815年12月10日－1852年11月27日）

以下来自百度百科

1842年，在巴贝奇的一生中是极不平常的一年。

那年冬天，英国政府宣布断绝对他的一切资助。

英国首相讥讽道：“这部机器的唯一用途，就是花掉大笔金钱！”同行们讥笑他是“愚笨的巴贝奇”。皇家学院的权威人士，包括著名的天文学家艾瑞等人，都公开宣称他的差分机“毫无任何价值”……

就在这痛苦艰难的时刻，一缕春风悄然吹开巴贝奇苦闷的心扉。他意外地收到一封来信，写信人不仅对他表示理解而且还希望与他共同工作。娟秀字体的签名，表明了她不凡的身份──伯爵夫人。接到信函后不久，巴贝奇实验室门口走进来一位年轻的女士。

只见她身披素雅的斗蓬，鬓角上斜插一束白色的康乃馨，显得那么典雅端庄，面带着衿持的微笑，向巴贝奇弯腰行了个致敬礼。巴贝奇一时愣在那里，他与这位女士似曾相识，又想不起曾在何处邂逅。女士落落大方地作了自我介绍，来访者正是那位伯爵夫人。“您还记得我吗？”女士低声问道，“十多年前，您还给我讲过差分机原理。”看到巴贝奇迷惑的眼神，她又笑着补充说：“您说我像野人见到了望远镜。”巴贝奇恍然大悟，想起已经十分遥远的往事。面前这位俏丽的女士和那个小女孩之间，依稀还有几分相似。

原来，夫人本名叫阿达·奥古斯塔，是英国大名鼎鼎的诗人拜伦之独生女。她比巴贝奇的年龄要小20多岁，1815年才出生。阿达自小命运多蹇，来到人世的第二年，父亲拜伦因性格不合与她的母亲离异，从此别离英国。可能是从未得到过父爱的缘由，小阿达没有继承到父亲诗一般的浪漫热情，却继承了母亲的数学才能和毅力。那还是阿达的少女时代，母亲的一位朋友领着她们去参观巴贝奇的差分机。其他女孩子围着差分机叽叽喳喳乱发议论，摸头不是脑。只有阿达看得非常仔细，她十分理解并且深知巴贝奇这项发明的重大意义。或许是这个小女孩特殊的气质，在巴贝奇的记忆里打下了较深的印记。他赶紧请阿达入座，并欣然同意与这位小有名气的数学才女共同研制新的计算机器。

就这样，在阿达27岁时，她成为巴贝奇科学研究上的合作伙伴，迷上这项常人不可理喻的“怪诞”研究。其时，她已经成了家，丈夫是洛甫雷斯伯爵。按照英国的习俗，许多资料在介绍里都把她称为“洛甫雷斯伯爵夫人”。

30年的困难和挫折并没有使巴贝奇折服，阿达的友情援助更坚定了他的决心。还在大型差分机进军受挫的1834年，巴贝奇就已经提出了一项新的更大胆的设计。他最后冲刺的目标，不是仅仅能够制表的差分机，而是一种通用的数学计算机。

巴贝奇把这种新的设计叫做“分析机”，它能够自动解算有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。今天我们再回首看看巴贝奇的设计，分析机的思想仍然闪烁着天才的光芒。

巴贝奇首先为分析机构思了一种齿轮式的“存贮库”，每一齿轮可贮存10个数，总共能够储存1000个50位数。分析机的第二个部件是所谓“运算室”，其基本原理与帕斯卡的转轮相似，但他改进了进位装置，使得50位数加50位数的运算可完成于一次转轮之中。

此外，巴贝奇也构思了送入和取出数据的机构、以及在“存储库”和“运算室”之间运输数据的部件。他甚至还考虑到如何使这台机器处理依条件转移的动作。

一个多世纪过去后，现代电脑的结构几乎就是巴贝奇分析机的翻版，只不过它的主要部件被换成了大规模集成电路而已。仅此一说，巴贝奇就当之无愧于计算机系统设计的“开山鼻祖”。俏阿达“心有灵犀一点通”，她非常准确地评价道：“分析机‘编织’的代数模式同杰卡德织布机编织的花叶完全一样”。于是，为分析机编制一批函数计算程序的重担，落到了数学才女柔弱的肩头。

阿达开天辟地第一回为计算机编出了程序，其中包括计算三角函数的程序、级数相乘程序、伯努利函数程序等等。阿达编制的这些程序，即使到了今天，电脑软件界的后辈仍然不敢轻易改动一条指令。人们公认她是世界上第一位软件工程师，港台地区的书刊，还把她请上了软件界“开山祖师奶”的赫赫宝座。

众所周知，美国国防部据说是花了250亿美元和10年的光阴，把它所需要软件的全部功能混合在一种计算机语言中，希望它能成为军方数千种电脑的标准。

1981年，这种语言被正式命名为ADA语言，使阿达的英名流传至今。

查尔斯巴贝奇1849年还曾设计出第二款蒸汽分析机，有31位的精度，可惜终其一生都没有制作出来，1871年巴贝奇含怨去世，《泰晤士报》在讣告中还嘲笑了他的失败。

时间到了公元1880年，美国举行了一次全国性人口普查，为当时5000余万的美国人口登记造册。当时美国经济正处于迅速发展的阶段，人口流动十分频繁；再加上普查的项目繁多，统计手段落后，从当年1月开始的这次普查，花了7年半的时间才把数据处理完毕。也就是说，直到快进行第二次人口普查时，美国政府才能得知第一次人口普查期间全国人口的状况。

下面这个哥们解决了这个问题。

赫尔曼·何乐礼是德国侨民，早年毕业于美国哥伦比亚大学矿业学院，学的是采矿。

赫尔曼·何乐礼（Herman Hollerith）

之后去了麻省理工大学当老师，挺好的职业，结果非要去政府工作，进入了人口调查局工作，从事的第一项工作就是人口普查。这个工作需要深入到最基层，走访百姓，填写表格，征集资料，之后埋在数据堆里，用手摇计算机统计结果，工作效率低，而且很累。

人口普查的数据还特别杂，如年龄、性别等基本的不说，还要统计出每个社区有多少儿童和老人，有多少男性公民和女性公民，结婚比例等等。统计表收上来后完全靠人工汇总，几千万个数据，工作量非常大。而且当时美国人口增长很快，1890年人口肯定比1880年多很多，还照之前那么操作，就算到了1900年也干不完。

而这位兄弟想到的就是需要更多人力，而且可以快速的汇总数据的办法，想来想去想到了机器。于是他四处去找能自动干活的机械装置。

这时候一台由法国人发明的织布机，叫Jacquard Loom，被何乐礼找到了。这机器能够织出好看的图形，完全不用人，自动的。

织布机

而核心技术就是这些带孔的卡片。

何乐礼受到了启发，做一个卡片，上面都是统计的各种数据，用打孔表示数据，插入机器，就可以把所有数据录入。比如，一个人的数据，婚姻一栏，打孔了就是结婚了，之后放入机器中，就会有小金属探针伸到卡片上，有孔，那金属探针就会连接到对面的一小瓶液体上，然后电路就会接通，电机就会启动，已婚的齿轮就会加1.

这种自动机械一下子就把统计工作提升了数倍的效率，很快就统计出当年的人口，以至于发布之后有人认为这是假数据，因为统计的太快了。

而何乐礼也凭此发明捞到了第一桶金，从此创办专业制表机公司，后来与统计局闹掰了，资金周转不灵，陷入困境，被CTR公司兼并。

而CTR公司在1924年更名为“国际商业机械公司”（International Business Machines Corporation），英文缩写“IBM”。专门制作用于商业上的机械的公司。

在之后到了二十世纪，人类世界飞速发展，一战，二战，全世界上亿人都被调动起来，全球贸易运输更加紧密，各种科学，军事，民事，越来越复杂，需要处理的数据越来越庞大，人们急需能力更强的工具。

计算器早已从机械（手摇，蒸汽）进化成电动机械（电机马达），而且从盒子大小进化到房间大小。但是这些大机器制作起来很贵，要求也高，同时很容易坏，稍有磨损还容易出错。

美国哈佛大学应用数学教授霍华德·艾肯（Howard H. Aiken）受查尔斯巴贝奇（一个世纪了）思想启发，在1937年得到美国海军部的经费支持，开始设计“马克1号”（由IBM承建），于1944年交付使用。总耗资四五十万美元。 “马克1号”做乘法运算一次最多需要6秒，除法10多秒。运算速度不算太快，但精确度很高（小数点后23位）。下图就是1944年首台自动按序控制计算器——Mark Ⅰ

马克一号（Mark I）

马克一号（Mark I）是美国第一部大尺度自动数位电脑，被认为是第一部万用型计算机。它还有个名字是Automatic Sequence Controlled Calculator（全自动化循序控制计算机，缩写为ASCC），马克一号是它的用户哈佛大学给它起的名字。

马克一号的特点为全自动运算。一但开始运算便无须人为介入。马克一号是第一部被实作出来的全自动计算机，同时与当年的其他电子式计算机相比它非常可靠。大家认为“这是现代计算机时代的开端”以及“真正的计算机时代的曙光”。

但是在捐赠仪式上，艾肯没有提到IBM对于设计与制造这部计算机的参与，IBM对此很不满，因此与艾肯分道扬镳。IBM将这部计算机命名为ASCC但随后哈佛大学与艾肯将它改为马克一号。IBM之后去制造了另一部计算机SSEC。

IBM不满是正常的，因为最开始艾肯希望得到学校的支持，来研究计算机，他当时只是个博士研究生，所以学校没给。幸而得到商学院布朗教授(Ted Brown)和天文系夏伯利教授(Harlow Shapley)的引荐，和IBM公司的老板沃森取得联系。有远见的沃森正致力于将IBM公司从单纯制造办公设备的公司转变为制造计算机的公司，因此对艾肯的计划给予了全力支持，于1939年3月签订了合作制造马克一号的协议。沃森把公司的主要技术骨干如莱克(Clair D．Lake，1888—1958)、哈密尔顿(Frank Hamilton，1898—1972)、杜菲(BenjaminDurfee，1897—1980)等都投入了这一项目，由莱克负责工作。

莱克是IBM公司的资深工程师，骨干大拿，1915年就从汽车行业转至IBM公司，是一个出名的发明家。但由于第二次世界大战的爆发，艾肯被应征入伍，到位于Yorktown的海军水雷战学校（Naval Mine Warfare School）任教官，只能断断续续地进行Mark I的开发工作。幸好有一天，一位有影响的、了解艾肯情况的海军高级军官遇见艾肯，惊诧地问他为什么在这里而不去研制马克一号？艾肯回答说，不是您下命令让我在这里工作的吗？这成了一个转机：几个小时以后，新的命令下达了，委任艾肯的海军计算项目的负责人，并立刻离开海军学校回哈佛大学工作。后来艾肯开玩笑地说，他是世界上唯一一位计算机的指挥官。

马克一号之后主要供海军舰船局(Bureau of Ships)用于计算弹道和编制射击表，也曾在曼哈顿计划中计算有关原子弹的问题。此外，它也为哈佛大学内外的科学家服务。例如，哈佛大学经济系的著名教授列昂杰夫(Wassily Leontief)在研究输入—输出分析中就曾用马克一号解各种线性方程问题。1949年，哈佛大学的计算实验室(这是1946年艾肯正式从海军退役重回哈佛大学后创建的，艾肯任主任直至他退休)年报，即著名的Annalsof the Computation Laboratory of Harvard University，公布了19个数学表，都是马克一号的成果。尤其是在贝塞尔函数(BesselFunction)的计算上，马克一号发挥了巨大的作用，因此哈佛大学的数学家给马克一号起了一个亲切的称呼，叫做“贝茜”(Bessie)。1944年10月14日美国周刊在报导马克一号时，把马克一号称做“超级大脑”(super brain)，说它能解物理、数学、原子结构等方面的各种问题，并且夸张地说，也许它还能解决人类起源这一难题。

马克一号工作到1958年才退役，还在美国被仔细地保存着。

说起马克一号，就必须说一下他的主要构造部件之一，继电器。

继电器是一种自动开关，当有电流通过线圈的时候，会产生磁力，从而吸附住衔铁，而衔铁的另外一端因为杠杆原理，压迫另外一个电路的触电碰触，另外一个电路就被连接了。这时候马达就让齿轮转动+1，就像何乐礼的制表机一样。

电流减小或者停止之后，磁力消失，出点因为板簧重新分开。

“马克一号”采用全继电器，长51英尺、高8英尺，看上去像一节列车，有750000个零部件，里面的各种导线加起来总长500英里。其基本计算单元使用同步式机械，所以它有一跟长15米的传动轴，并由一颗4千瓦的马达所驱动。

当时的继电器，最好的一秒钟可以来回开关50次，看起来很快了，但是马克一号可以储存72组数据，每组数据有23位十进制数字。这种大数字运算起来，机械操作动作非常巨大，因此当时马克一号每秒也只能进行3次加法或是减法。一个乘法则须6秒，一个除法须15.3秒，计算一个对数或是一个三角函数需花费超过一分钟。如今看起来很慢，但在当时已经是顶级的计算力了，而且可以持续工作很久。

马克一号全身三千多个继电器，保不齐哪个就坏了，加上内部机械齿轮结构会磨损，导致经常出现问题。而且这种巨大的带有温度的黑色机器很容易招虫子。Bug这一词在计算机行业的来源也是如此，那是马克二号的时候，人们在继电器中发现了黑色的虫子导致继电器故障，所以之后但凡出现故障，他们都爱说又出bug了。

采用继电器的计算机，虽然计算能力很强了，但是受制于物理因素的影响，继电器的磨损，故障，还有速度一直得不到改进。

而这时候就需要提到另外一个大型计算机“巨人一号”了。

这是个充满了神秘色彩的计算机，众所周知世界上第一台计算机是1946年美国宾夕法尼亚大学研制的埃尼阿克（ENIAC），但是由英国制造的巨人（Colossus）比埃尼阿克还要早两年，这是英国情报部门的超级机密。虽然许多报刊也经常提及这台电脑，但由于资料来源不尽相同，有的甚至互相矛盾。更有甚者，就连严肃的史学家也得不到翔实的资料。英国学者温德博瑟写过一本《超级机密》的著作，法国专家贝特兰德也出版了专著《爱尼格玛——1939年到1945年这场战争里最大的谜》，当美国军事史学家多伊奇觉得这些书尚不足以披露真情时，曾于1970年只身闯进英国外交部，只拿到了一纸空文，其上明明白白地写着：“文件到了2015年才能解密”。多年来，英国人对自己研制首台电脑的荣誉始终保持着缄默。

随着时间的推移，“超级机密”逐渐被人向外批露：研制“巨人”的团队，是一个人才济济的英雄群体；研制“巨人”的历程，是一场惊心动魄的战斗，有的军事学史家甚至认为，“巨人”参战改变了二战进程。

而巨人计算机是电子管计算机。

电子管的由来其实很久了，早在1883年，发明大王托马斯·爱迪生正在为寻找电灯泡最佳灯丝材料，曾做过一个小小的实验。他在真空电灯泡内部碳丝附近安装了一小截铜丝，希望铜丝能阻止碳丝蒸发。但是他失败了，他无意中发现，没有连接在电路里的铜丝，却因接收到碳丝发射的热电子产生了微弱的电流。当时爱迪生正潜心研究城市电力系统，没重视这个现象。但他为这一发现申请了专利，并命名为“爱迪生效应”。后来，有人证明电流的产生是因为炽热的金属能向周围发射电子造成的。但最先预见到这一效应具有实用价值的，则是英国物理学家和电气工程师弗莱明。

弗莱明的二极管是把两个点击装在一个封闭的玻璃灯泡里，其中一极可以加热，从而发射电子，另一个电极会吸引电子，形成电流，但只有正电荷才行，如果带负电荷或中性电荷，电子就没办法被吸引，越过真空区域，因此没有电流。电流只能单向流动，也被叫做二极管。

它在实验室中工作得非常好，可是，不知为什么，它在实际用于检波器上却很不成功，还不如同时发明的矿石检波器可靠。因此，对当时无线电的发展没有产生什么冲击。

此后不久，贫困潦倒的美国发明家德福雷斯特，在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，像这个栅板施加正电荷，它会允许电子流动，加负电荷，它会阻止电子流动。因此通过栅板的线路，可以断开和闭合电路，和继电器功能一样。更重要的是，真空管内没有会动的组件，没有磨损，而且每秒可以开闭上千次。这些真空三极管不仅反应更为灵敏、能够发出音乐或声音的振动，而且，集检波、放大和振荡三种功能于一体。因此，许多人都将三极管的发明看作电子工业真正的诞生起点。德福雷斯特自己也非常惊喜，认为“我发现了一个看不见的空中帝国”。

巨人计算机是第一部全电子化的计算机，使用了数量庞大的真空管，以纸带作为输入器件，能够执行各种布林逻辑的运算，但仍未具备图灵完全的标准。巨人计算机建造到第9部“马克二号”（Mark II），但是其实体器件、设计图样和操作方法，直到1970年代都还是一个谜。后来温斯顿·丘吉尔亲自下达一项销毁命令，将巨人计算机全都拆解成巴掌大小的废铁，巨人计算机才因此在许多计算机历史里都未留下一纸纪录。英国布莱切利园目前展有巨人计算机的重建机种。

当时二战期间，德国采用的加密设备和手段十分厉害，希特勒号称不可能被破解，在攻打波兰的时候，波兰人把自己研发的解密机器送给了英国人，希望他们能够继续完成破解。但是破解德军的密码只用波兰人的机器，相当费时间，好在图灵在此基础上发明了自己的破解机器（据说也用了小一百个电子管），迅速破解了德军电报，致使希特勒无限期推演了海狮行动，让英国军队一举扭转败局（可以参见电影）。

但是之后德军研制出更先进的密码机，是之前的26倍，这时候连图灵的设备也不管用了，而这时英国破译小组把目光投降了先进的电子管计算机。1942年，图灵被派往美国，他的好友纽曼接手，负责破解，还有邮政研究所工程师托马斯·弗劳尔斯（T. Flowers）负责设计机器。

弗劳尔斯最终设计出第一台电子计算机，巨人（colossus）。这台计算机采用了1500个电子管，阅读速度高达每秒5000字符。1944年2月，巨人正式启用，平均每小时破译德国情报11份，由于情报准确，德军行动惨败。

之后一台威力更强大的巨人制造出来，采用了2400个电子管。盟军用巨人破译的德军密码，发出各种假情报，把隆美尔骗到加莱，而盟军各集团诺曼底登陆会师。

二战期间英国一共启用了11台“巨人”计算机，最终都被丘吉尔下令销毁了。

几年后1946年，宾夕法尼亚大学建造出世界上第一个真正的通用，可编程的电子计算机，埃尼阿克（ENIAC--Electronic Numerical Integrator And Computer）。

ENIAC长30.48米，宽6米，高2.4米，占地面积约170平方米，30个操作台，重达30英吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。它包含了17,468根真空管（电子管）7,200根晶体二极管，1,500 个中转，70,000个电阻器，10,000个电容器，1500个继电器，6000多个开关，计算速度是每秒5000次加法或400次乘法，是使用继电器运转的机电式计算机的1000倍、手工计算的20万倍。

虽然不是用来破译密码，但是埃尼阿克的诞生也是和战争相关。二次世界大战进行期间。当时激战正酣，各国的武器装备还很差，占主要地位的战略武器就是飞机和大炮，因此研制和开发新型大炮和导弹就显得十分必要和迫切。为此美国陆军军械部在马里兰州的阿伯丁设立了“弹道研究实验室”。

美国军方要求该实验室每天为陆军炮弹部队提供6张射表以便对导弹的研制进行技术鉴定。事实上每张射表都要计算几百条弹道，而每条弹道的数学模型是一组非常复杂的非线性方程组。这些方程组是没有办法求出准确解的，因此只能用数值方法近似地进行计算。

不过即使用数值方法近似求解也不是一件容易的事！按当时的计算工具，实验室即使雇用200多名计算员加班加点工作也大约需要二个多月的时间才能算完一张射表。在“时间就是胜利”的战争年代，这么慢的速度怎么能行呢？恐怕还没等先进的武器研制出来，败局已定。

为了改变这种不利的状况，当时任职宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学院的莫希利（John Mauchly）于 1942年提出了试制第一台电子计算机的初始设想——“高速电子管计算装置的使用”，期望用电子管代替继电器以提高机器的计算速度。

美国军方得知这一设想，马上拨款大力支持，成立了一个以莫希利、埃克特（John Eckert）为首的研制小组开始研制工作、预算经费为15万美元，这在当时是一笔巨款。要不是为了战争，谁能舍得出这么大的钱！虽说战争万恶，但未始不偶尔促进科技的发展。

让研制工作十分幸运的是，当时任弹道研究所顾问、正在参加美国第一颗原子弹研制工作的数学家冯·诺依曼（von Neumann，1903－1957，美籍匈牙利人）带着原子弹研制（1944年）过程中遇到的大量计算问题，在研制过程中期加入了研制小组。原本的ENIAC存在两个问题没有存储器且它用布线接板进行控制，甚至要搭接几天，计算速度也就被这一工作抵消了。1945年，冯·诺依曼和他的研制小组在共同讨论的基础上，发表了一个全新的“存储程序通用电子计算机方案”——EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer）在此过程中他对计算机的许多关键性问题的解决作出了重要贡献，从而保证了计算机的顺利问世。

虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速度不过几千次，但它比当时已有的计算装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的功能。ENIAC宣告了一个新时代的开始。从此科学计算的大门也被打开了。舍得出这么大的钱！虽说战争万恶，但未始不偶尔促进科技的发展。

ENIAC这个庞然大物能做什么呢？它每秒能进行5000次加法运算（据测算，人最快的运算速度每秒仅 5次加法运算），每秒400次乘法运算。它还能进行平方和立方运算，计算正弦和余弦等三角函数的值及其它一些更复杂的运算。ENIAC运作了十年，据估计，它完成的运算，比全人类加起来还多。

以我们的眼光来看，这当然很微不足道。但这在当时可是很了不起的成就！原来需要20多分钟时间才能计算出来的一条弹道，现在只要短短的30秒！这可一下子缓解了当时极为严重的计算速度大大落后于实际要求的问题。

但即使在当时看来，ENIAC也是有不少缺点的：除了体积大，耗电多以外，由于机器运行产生的高热量使电子管很容易损坏。只要有一个电子管损坏，整台机器就不能正常运转，于是就得先从这1．8万多个电子管中找出那个损坏的，再换上新的，是非常麻烦的。

历史澄清：

在国内的绝大部分媒体上都会出现世界上第一台电子计算机是上世纪1946年由美国人莫克利（John Mauchly）发明的ENIAC文字记载，但另一种说法却是：世界上第一台电子计算机是由美国爱荷华州立大学的约翰· 文森特·阿塔纳索夫（John Vincent Atanasoff）教授和他的研究生克利福特·贝瑞（Clifford Berry）先生在1937年至1941年间开发的“阿塔纳索夫-贝瑞计算机（Atanasoff-Berry Computer，简称ABC）”。

而在国内的朋友们竟很少有人知道此事真相， 不少国内的作者在他们的专著、教材中，甚至科普活动中，仍然宣传ENIAC是世界上第一台计算机。因此，做为一名IT工作者有必要本着科学的精神，替前人查清事实，希望通过此文有助于纠正这个在国内知识界长期存在的重大学术误会，以正视听。

这里有计算机、电子计算机、通用电子计算机等概念，计算机的出现甚至可以追述到17世纪的加法机。（也称帕斯卡机，这是一台机械计算机）。ABC计算机是第一台电子化的计算机，非图灵完备、不可编程是其最大限制。而现代计算机的概念应等同于通用电子计算机，即图灵完备，可编程等。

经证实，世界上的第一台电子计算机应为“ABC”。1941年，“ENIAC”的发明者之一莫科里在阿坦纳索夫家借住5天，借此机会“盗取”了研究成果及想法，之后与埃克特一起制造了“ENIAC”并申请了专利，被世人称为“现代计算机之父”而阿坦纳索夫并未重视自己的重大发明“ABC”，学校也没有重视此项发明，并拆掉了“ABC”。后经过美国法院判决，推翻并吊销了莫科里的专利，“现代计算机的基本想法是来自约翰-文森特-阿坦纳索夫。事实上，阿塔纳索夫所在的爱荷华大学并没有为ABC计算机申请专利，而且打官司的也不是几位计算机设计者本人，而是两家计算机公司，Honeywell和Sperry Rand公司。

到了1950年，电子管的极限也很快到来，这时候人们把视线投向了晶体管。

晶体管的发明，最早可以追溯到1929年，当时工程师利莲费尔德就已经取得一种晶体管的专利。但是，限于当时的技术水平，制造这种器件的材料达不到足够的纯度，而使这种晶体管无法制造出来。

由于电子管处理高频信号的效果不理想，人们就设法改进矿石收音机中所用的矿石触须式检波器。在这种检波器里，有一根与矿石（半导体）表面相接触的金属丝（像头发一样细且能形成检波接点），它既能让信号电流沿一个方向流动，又能阻止信号电流朝相反方向流动。在第二次世界大战爆发前夕，贝尔实验室在寻找比早期使用的方铅矿晶体性能更好的检波材料时，发现掺有某种极微量杂质的锗晶体的性能不仅优于矿石晶体，而且在某些方面比电子管整流器还要好。

在第二次世界大战期间，不少实验室在有关硅和锗材料的制造和理论研究方面，也取得了不少成绩，这就为晶体管的发明奠定了基础。

为了克服电子管的局限性，第二次世界大战结束后，贝尔实验室加紧了对固体电子器件的基础研究。肖克莱等人决定集中研究硅、锗等半导体材料，探讨用半导体材料制作放大器件的可能性。

1945年秋天，贝尔实验室成立了以肖克莱为首的半导体研究小组，成员有布拉顿、巴丁等人。布拉顿早在1929年就开始在这个实验室工作，长期从事半导体的研究，积累了丰富的经验。他们经过一系列的实验和观察，逐步认识到半导体中电流放大效应产生的原因。布拉顿发现，在锗片的底面接上电极，在另一面插上细针并通上电流，然后让另一根细针尽量靠近它，并通上微弱的电流，这样就会使原来的电流产生很大的变化。微弱电流少量的变化，会对另外的电流产生很大的影响，这就是“放大”作用。

布拉顿等人，还想出有效的办法，来实现这种放大效应。他们在发射极和基极之间输入一个弱信号，在集电极和基极之间的输出端，就放大为一个强信号了。在现代电子产品中，上述晶体三极管的放大效应得到广泛的应用。

巴丁和布拉顿最初制成的固体器件的放大倍数为50左右。不久之后，他们利用两个靠得很近(相距0.05毫米)的触须接点，来代替金箔接点，制造了“点接触型晶体管”。1947年12月，这个世界上最早的实用半导体器件终于问世了，在首次试验时，它能把音频信号放大100倍，它的外形比火柴棍短，但要粗一些。

在为这种器件命名时，布拉顿想到它的电阻变换特性，即它是靠一种从“低电阻输入”到“高电阻输出”的转移电流来工作的，于是取名为trans-resistor(转换电阻)，后来缩写为transistor，中文译名就是晶体管。

由于点接触型晶体管制造工艺复杂，致使许多产品出现故障，它还存在噪声大、在功率大时难于控制、适用范围窄等缺点。为了克服这些缺点，肖克莱提出了用一种“整流结”来代替金属半导体接点的大胆设想。半导体研究小组又提出了这种半导体器件的工作原理。

1950年，第一只“PN结型晶体管”问世了，它的性能与肖克莱原来设想的完全一致。今天的晶体管，大部分仍是这种PN结型晶体管。(所谓PN结就是P型和N型的结合处。P型多空穴。N型多电子。)

1956年，肖克利、巴丁、布拉顿三人，因发明晶体管同时荣获诺贝尔物理学奖。

至此一个新时代到来了。

晶体管的物理学原理有点复杂，半导体物理学，固体物理，量子力学。还是说下晶体管的应用吧。晶体管和继电器和真空管一样，它是一个开关。用不同元素处理过的硅取代电极，制作电子发射的N型和电子接收的P型。按照NPN排列在三个交替层中，每一层都有一个终端极，分别是发射极，基极，和接收极。发射极和基极之间，有个特别的区域，叫做P-N结。当电压超过某一个特定值的时候它才会导电，否则处于关闭状态。这样通过输入电压的变化，可以激发输出电流的高低变化，从而达到控制作用。晶体管的优势在于它的高效和小体积。它不需要加热，更加耐用和低耗。

并且贝尔实验室的第一个晶体管就可以达到每秒钟1万次的速度，而且他是固态的，比玻璃的电子管结实多了。

之后，1955年宣布，1957年发售IBM 608世界第一台全晶体管计算机。1981年IBM5105世界第一台个人电脑（PC-Personal Computer）。

之后还有集成电路，微芯片，芯片等等内容。慢慢整理。

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