计算机的超级进化

计算机的发展并非一蹴而就，那一部漫长而浩瀚的历史，是一部无数科 学家的前赴后继，有柔情，有梦想，有失意，有钻研的锲而不舍的史诗。

1642年：送给父亲的礼物

布莱士·帕斯卡的父亲是一名税务官，每天都要抱着 一大堆账本算个不停。看到总是如此劳累的父亲，年轻的 帕斯卡萌生了一个想法：发明一种能代替人进行复杂计算 的机器，让爸爸从没完没了的计算中解脱出来。

1642年，19岁的帕斯卡成功制造了第一台“钟表齿 轮式机械计算机”。这个“计算机”外形像一个长方形盒 子，由齿轮组成，可以自动进位进行加减法计算。

这台计算机标志着机器代替人脑运算和记忆的开始， 为后来的计算机设计提供了基本原理。

1834年：巴贝奇的蒸汽计算梦

18世纪晚期，第一次工业革命将世界领入蒸汽动力时 代。英国发明家查尔斯·巴贝奇计划设计一台用蒸汽驱动齿 轮计算的机器—巴贝奇分析机。巴贝奇声称，这台机器 若是做出来，可将计算行为机械化，甚至将思维机械化。

从巴贝奇的设计来看，分析机是一台体型巨大、噪声 不小、昂贵无比、外观漂亮且因用了黄铜和钢铁制造而闪 闪发光的大家伙。数字存储于由齿轮构成的暂存器上，而 数字的加法和转存则通过凸轮和棘轮的运行来完成。根据 设计，分析机可以存储1000个数字，每个数字最多50位 数。令人可惜的是，巴贝奇的设计并未成为现实。

1843年：洛芙莱斯的编程构想

数学家、作家阿达·洛芙莱斯是第一位认识到巴贝奇分析机潜藏着巨大潜力的人。 在1842年与1843年期间，阿达花了9个月的时间翻译意大利数学家路易吉·米

那比亚对巴贝奇最新的计算机设计书（即分析机概论）所留下的备忘录。在翻译期 间，洛芙莱斯意识到巴贝奇分析机能创造的无限可能。为此，她专门在译文中附加 了许多注解，详细介绍巴贝奇的分析机进行伯努利数的运算方式，并建立了循环和 子程序概念。

洛芙莱斯所做的这些工作，被认为是世界上第一个电脑程序。

小插曲：手摇计算机 1878年，在俄国工作的瑞典人奥涅尔发明了一种手摇计算机，这是一种由可以 变动的齿轮进行运算的机械计算机。

1880年：皮尔斯与电气逻辑

此时，计算机发明接力棒传到了美国手上。美国逻辑学家查尔斯·皮尔斯将 符号逻辑学从大西洋彼岸带到了美国。在这个过程中，皮尔斯从根本上重新定义 并极大丰富了布尔代数（一个用于集合运算和逻辑运算的公式），将逻辑与数学 整合在了一起。

19世纪80年代，皮尔斯发现了逻辑与电力之间的联系，布尔代数可用于模 拟电气开关电路。布尔逻辑的“真/假”完全映射了电流流经复杂电路中“开/ 关”的方式，换句话说，逻辑可以用电路来表示。这就意味着笨重的齿轮计算可 能会成为过去，电力驱动的计算机和逻辑机才是未来的方向。

1884年：人口普查的更好方法

电力驱动计算机的时代还没到来，一个新的难题出现了：人口普查。

在人口调查局工作的赫曼·霍列瑞斯最頭疼的就是，全国人口普查。当 时美国人口超过5000万，汗牛充栋的人口登记册需要七八年时间才能统计 出个结果。这样下去可不行，聪明人要有聪明的办法。1884年，霍列瑞斯 设计出一台专门用于统计数据的制表机。制表机可以把所有的调查项目（性 别、籍贯、年龄等）依次排列，然后根据调查结果在每人的相应项目位置上 穿孔。而机器上装备着一个计数器，当穿孔纸带被牵引移动时，一旦有孔的 地方通过鼓形转轮表面，计数器电路就被接通，完成一次累加统计。

霍列瑞斯制表机是世界上第一台大规模数据处理装置，第一次把数据转 变成二进制信息数据处理也发展成为电脑的主要功能之一。

1936年：布拉克的电力逻辑机

时间来到了56年后，自从皮尔斯发现了机械开关可以被电回路替代，电力逻辑机的研究从未停止过， 直到1936年，第一台电力逻辑机终于被发明出来。

电力逻辑机的发明者叫本杰明·布拉克。这是一台便携式装置，体积小到可以装进公文包中，可用于处 理三段论形式的逻辑语句。例如，将“男人终有一死；苏格拉底是男人”编入机器，逻辑机可接受“苏格 拉底终有一死”的推论，而拒绝“苏格拉底是女人”的推论。后者这类错误的推理会关闭回路并触发机器 的警告灯，表示发生了逻辑错误。

1944年：阿塔纳索夫与错失的世界第一

真空管是抽掉了空气的一种玻璃管。1904 年，工程师约翰·弗莱明发明了真空管。不久 后，托马斯·爱迪生发现，电子在某些条件下能 在真空中流动，而李·德·福里斯特利用“爱迪生 效应”最终将真空管制成了电子开关。

真空管的应用让电子驱动代替了电力驱动。 美国数学和物理学教授约翰·阿塔纳索夫看到了 将电气继电器换成电子元件的可能性。1944年， 阿塔纳索夫在克利福德·贝里的帮助下，用大量 的电线和真空管拼出世界第一台粗糙的台式计算 机：ABC。

有些可惜的是，ABC只是一台半成品计算 机，因为缺乏资金，阿塔纳索夫不得不停止对 ABC的改进。

1945年：第一台计算机问世

历经百年，无数科学家在计算机领域的科研 和努力是时候该收获一个美好的结局了。

1943年，美国费城莫尔电气工程学院的“莫 尔小组”提出了一个关于电子数字积分计算机的 想法。很快，他们就获得美国军方的支持。研发 在秘密实验室中展开，年仅25岁的埃克特担任总 工程师，其他参与这一项目的科学家包括莫希 利、戈尔斯坦、朱传榘，以及大名鼎鼎的冯·诺 依曼。

冯·诺伊曼对计算机的许多关键性问题的解决 作出了重要贡献。他觉得除算术运算之外，ENIAC 应该还能进行逻辑运算，并能以代码符号进行运 算，而且那些以代码符号进行运算和解释的指令 本身也应该是编入机器的代码符号，并用以继续 操作运算。这是现代计算机概念中最后一个根本 性的洞见。

1946年2月，世界上第一台全电子数字计算机 ENIAC正式问世。

ENIAC有20000个开关元件，重约30吨，与我 们现在使用的电子计算机相差甚远。事实上， ENIAC就是一屋子嘀嗒作响的电传打字机、滋滋转 的磁带驱动器以及满墙相对安静的电子线路板。

所以，ENIAC并非计算机的终点。反而是现代计 算机的起点，至今，计算机技术仍在飞速前进....

——摘自《硅谷之火：个人计算机的诞生与衰落》