计算机扫盲贴|第一部分_硬件

         硬件是计算机中可见的实体部分，也就是看得见摸得着的设备和装置。计算机设备的发展史相当有趣，但我并不打算在这里讲太多。然而，有些历史趋势却值得我们关注，尤其是这一点：以一定的成本，在给定大小的空间内能装进电路和设备的数量，随着时间而呈指数式増长。

        随着数字设备越来越强大和廉价，林林总总的机械系统已经被更为统一的电子系统所代替。

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        计算设备的历史悠久，不过早期的计算设备大多数是专用的，通常用于预测天文事件及其发生方位。例如，关于巨石阵，一个尚未证实的推测就认为它是一座天文观测站。

        公元前100年制造的安提基瑟拉机器就是一台天文计算机，其机械结构之精妙令人叹为观止。算盘之类的演算工具也已经使用了近千年时间，在亚洲尤为流行。计算尺发明于17世纪早期，也就是约翰·纳皮尔提出对数概念没多久之后。在20世纪60年代读大学时，我还用过计算尺，但现在这玩意已经成了古玩。我当初辛苦掌握的计算尺技艺如今也没了用武之地。
        
        与当今的计算机最沾边的前辈是雅卡尔织布机，由法国的约瑟夫·玛丽·雅卡尔大约在1800年发明。雅卡尔织布机用长方形卡片上打穿的多行孔洞来标记织布的花样。这样，我们就可以在穿孔卡片上编人各种指令来给雅卡尔织布机“编程”，控制它织出各种不同花样的布来。
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        虽然尚存在争议，但一般认为，当今意义上的计算机始于19世纪的英国，由查尔斯·巴贝奇提出。巴贝奇是一位科学家，对航海和天文学感兴趣，而这两项事业都需要通过写满了数值的表格来计算方位。

        巴贝奇花费了毕生精力来制造用于计算的设备，试图把冗长乏味、易出错的手工算术运算机械化。但由于各种原因，包括与资助人之间的关系疏离，他的雄心壮志始终没有得偿所愿。不过，他的设计是正确的，现代人利用他那个时代的工具和材料按其设计可以制造出他的机器。如今，在伦敦的科学博物馆、加州山景城的计算机历史博物馆等地，都能看到这样的机器。
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        一位年轻的女士受巴贝奇鼓舞而对数学和他那个计算设备产生了兴趣。这位女士就是诗人乔治·拜伦的女儿，奥古斯塔·爱达·拜伦，也就是后来的勒芙蕾丝伯爵夫人。她写过一份详细说明，讲述如何用分析引擎（巴贝奇所计划制造机器里最高级的一个）进行科学计算，并推测这种机器也可用于非数值计算，比如作曲。爱达·勒芙蕾丝通常被认为是世界上第一位程序员，编程语言Ada也是以她的名字而命名的。
        
        在19世纪后期，赫尔曼·何乐礼为美国人口统计局设计并制造了制表机，用它制作人口统计数据表格要比手工快得多。何乐礼借用了雅卡尔织布机的思路，用卡片纸上的孔洞把人口统计数据编码成他的机器能处理的格式。令何乐礼名声大噪的是，1880年的人口数据花了六年才制成表，而用了他的穿孔卡片和制表机之后，1890年的数据仅一年就完工。他创立了一家公司，经过多次并购之后成为国际商业机器公司，也就是我们现在熟知的IBM。
        
        巴贝奇的机器是由齿轮、转轮、杠杆、拉杆组合起来的复杂机械，而20世纪电子学的发展使得人们有条件去设想没有运动部件的计算机会是什么样子。到了20世纪40年代，在费城的宾夕法尼亚大学，由布莱斯波·埃克特和约翰·莫奇利设计制造的ENIAC(电子数值积分计算机的英文首字母缩写）横空出世，成为全电子计算机的最重要标志。ENIAC占满了一间大屋，需要消耗很多电力，每秒钟能做大约五千次加法。它本来是为了计算弹道等军事用途而制造的，但直到1946年“二战”已结束多时它才完工。ENIAC的一些部件，现存放在宾大的摩尔工程学院作展览。👴‏💎💳😥👁
        
        巴贝奇清楚地意识到，计算设备可以把操作指令和数据保存为同样的形式，但ENIAC并没有把指令像数据那样保存在存储器中，而是通过扳动开关和重新连线来实现编程。第一台真正实现了存储程序的计算机于1949年在英国面世，称为EDSAC(延迟存储电子自动计算机的英文首字母缩写)。早期的电子计算机使用电子管作为基本计算元件。

        电子管是一种大小和形状类似于柱形电灯泡的电子设备，缺点是昂贵、易碎、笨重、费电。而随着1947年晶体管和1958年集成电路的相继发明，计算机的新时代才真正开始。用此技术制造的设备是当今的电子系统越来越小、越来越迅速以及越来越便宜的原因所在。

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