計(jì)算機(jī)硬件的歷史悠久，你都知道哪些呢?以下就是學(xué)習(xí)啦小編做的整理，跟著學(xué)習(xí)啦小編一起來看看吧。

　　計(jì)算機(jī)硬件的簡介

　　計(jì)算機(jī)硬件是人類處理運(yùn)算與儲(chǔ)存資料的重要元件，在能有效輔助數(shù)值運(yùn)算之前，計(jì)算機(jī)硬件就已經(jīng)具有不可或缺的重要性。最早，人類利用類似符木1的工具輔助記錄，像是腓尼基人使用黏土記錄牲口或谷物數(shù)量，然后藏于容器妥善保存，米諾斯文明的出土文物也與此相似，當(dāng)時(shí)的使用者多為商人、會(huì)計(jì)師及政府官員。

　　輔助記數(shù)的工具之后逐漸發(fā)展成兼具記錄與計(jì)算功能，諸如算盤、計(jì)算尺、模擬計(jì)算機(jī)和近代的數(shù)字電腦。即使在科技文明的現(xiàn)代，老練的算盤高手在基本算數(shù)上，有時(shí)解題速度會(huì)比操作電子計(jì)算機(jī)的使用者來得快──但是在復(fù)雜的數(shù)學(xué)題目上，再怎么老練的人腦還是趕不上電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。

　　計(jì)算機(jī)硬件的歷史

　　早期的計(jì)算工具

　　中國式算盤，用手指克服算數(shù)

　　人類利用工具輔助算數(shù)已有數(shù)千年的歷史，例如利用重量平衡原理所發(fā)明的秤，或是賬房拿方格布以簡易的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)原理，按照高度清點(diǎn)錢幣堆疊。

　　歷史上算盤是人類的專門用來計(jì)算的工具，在公元前五世紀(jì)希臘的希羅多德有紀(jì)錄埃及人有使用，后來其希臘字άβακασ成為拉丁文、英文的abacus。

　　齒輪是部分機(jī)械裝備的心臟

　　20世紀(jì)初期，希臘人在一艘約西元前65年遇難的沉船上，找到已有兩千年歷史的安提凱希拉儀器，據(jù)信用途是計(jì)算天體運(yùn)行周期，協(xié)助古人籌備宗教節(jié)日和提醒谷物收割。此器件由37道青銅齒輪和刻度盤組成，齒輪彼此咬合，有一組齒輪的作用甚至是模擬月球的運(yùn)動(dòng)方式。這項(xiàng)技術(shù)工藝失傳后，直到1600年后人類才有能力發(fā)明出復(fù)雜度旗鼓相當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)械。

　　計(jì)算尺是基本的手動(dòng)計(jì)算器，易于乘除

　　1614年，蘇格蘭數(shù)學(xué)家納皮爾發(fā)現(xiàn)利用加減計(jì)算乘除的方法，依此發(fā)明對(duì)數(shù)，納皮爾在制作第一張對(duì)數(shù)表的時(shí)候，必需進(jìn)行大量的乘法運(yùn)算，而一條物理線的距離或區(qū)間可表示真數(shù)，于是他設(shè)計(jì)出計(jì)算器納皮爾的骨頭協(xié)助計(jì)算。到1633年，英國牧師奧特雷德利用對(duì)數(shù)基礎(chǔ)，發(fā)明出一種圓形計(jì)算工具比例環(huán)(Circles of Proportion)，后來逐漸演變成近代熟悉的計(jì)算尺。直到口袋型計(jì)算器發(fā)明之前，有一整個(gè)世代的工程師，以及跟數(shù)學(xué)沾上邊的專業(yè)人士都使用過計(jì)算尺。美國阿波羅計(jì)劃里的工程師甚至利用計(jì)算尺就將人類送上了月球，其精確度達(dá)到3或4位的有效數(shù)字。

　　巴斯卡的滾輪式加法器

　　1623年，德國科學(xué)家施卡德建造出世界已知的第一部機(jī)械式計(jì)算器，成為計(jì)算機(jī)世代之父，這部機(jī)械改良自時(shí)鐘的齒輪技術(shù)，能進(jìn)行六位數(shù)的加減，并經(jīng)由鐘聲輸出答案，因此又稱為“算數(shù)鐘”，可惜后來毀于火災(zāi)，施卡德也因戰(zhàn)禍而逝。

　　1642年法國數(shù)學(xué)家帕斯卡為稅務(wù)所苦的稅務(wù)員父親發(fā)明了滾輪式加法器，可透過轉(zhuǎn)盤進(jìn)行加法運(yùn)算。1673年德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨使用階梯式圓柱齒輪加以改良，制作出可以四則運(yùn)算的步進(jìn)計(jì)算器，可惜成本高昂，不受當(dāng)代重視。

　　直到1820年之后，機(jī)械式計(jì)算器才被廣為使用。法國人湯瑪斯以萊布尼茨的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，率先成功量產(chǎn)可作四則運(yùn)算的機(jī)械式計(jì)算器，后來命名為湯瑪斯計(jì)算器(Thomas Arithmometer)，此后機(jī)械式計(jì)算器風(fēng)行草偃，直到1970年代的150年間，有十進(jìn)制的加法機(jī)、康普托計(jì)算器、門羅計(jì)算器以及科塔計(jì)算器等相繼面市。萊布尼茨還倡導(dǎo)過現(xiàn)代電腦的核心理論──二進(jìn)制系統(tǒng)，不過直到1940年代(從1800年代的巴貝奇，到1946年誕生的埃尼阿克)，大部分的設(shè)計(jì)連小數(shù)點(diǎn)都未能兼顧。

　　1801年：卡片時(shí)期

　　19世紀(jì)的雅卡爾提花織布機(jī)

　　1725年，法國紡織工人魯修為便于轉(zhuǎn)織圖樣，在織布機(jī)套上穿孔紙帶，他的合作伙伴則在1726年著手改良設(shè)計(jì)，將紙帶換成相互串連的穿孔卡片，以此達(dá)到僅需手工進(jìn)料的半自動(dòng)化生產(chǎn)。1801年，法國人雅卡爾發(fā)明提花織布機(jī)，利用打孔卡控制織花圖樣，與前者不同的是，這部織布機(jī)變更連串的卡片時(shí)，無需更動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)，此乃可編程化機(jī)器的里程碑。

　　何樂禮在1880年代利用打孔卡發(fā)明制表機(jī)

　　美國憲法規(guī)定每十年必須進(jìn)行一次人口普查，1880年排山倒海的普查資料就花費(fèi)了8年時(shí)間處理分析，因此美國統(tǒng)計(jì)學(xué)家赫爾曼·何樂禮在1890年開發(fā)出一種排序機(jī)，利用打孔卡儲(chǔ)存資料，再由機(jī)器感測卡片，協(xié)助美國人口調(diào)查局對(duì)統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行自動(dòng)化制表，結(jié)果不出3年就完成戶口普查工作。

　　何樂禮在1896年成立制表機(jī)器公司，幾經(jīng)并購，后來成為國際商業(yè)機(jī)器有限公司(IBM)的一部分。到了1950年，IBM的卡片已在業(yè)界與政府機(jī)構(gòu)廣泛使用，為了讓卡片可作為證明文件重復(fù)使用，卡片上都印有“請(qǐng)勿折疊、卷曲或毀損”的警告字樣，這行警語后來還成為后二次大戰(zhàn)時(shí)期的流行標(biāo)語。

　　FORTRAN程式打孔卡

　　直到1970年代為止，不少電腦設(shè)備仍以卡片作為處理媒介，世界各地都有科學(xué)系或工程系的大學(xué)生拿著大疊卡片到當(dāng)?shù)氐碾娔X中心遞交作業(yè)程式，一張卡片代表一行程式，然后耐心排隊(duì)等著自己的程式被電腦中心的大型電腦處理、編譯并執(zhí)行。一旦執(zhí)行完畢，就會(huì)印出附有身份識(shí)別的報(bào)表，放在電腦中心外的文件盤里。如果最后印出一大串程式語法錯(cuò)誤之類的訊息，學(xué)生就得修改后重新再跑一次執(zhí)行程序。打孔卡直到今日仍未絕跡，其特殊的尺寸(80行的長度)在世界各地仍使用在各式表格、記錄和程式用途上。

　　1835到1900年代：程式化計(jì)算機(jī)

　　可編程化是通用計(jì)算機(jī)的重要定義，意即只要變更指令的儲(chǔ)存序列，通用計(jì)算機(jī)就能模擬其它形式的計(jì)算機(jī)。

　　查爾斯·巴貝奇的素描畫像

　　1823年，英國數(shù)學(xué)家巴貝奇在政府的支持下，開始建造以蒸汽引擎驅(qū)動(dòng)的差分機(jī)，用來比較數(shù)字間的差異，經(jīng)歷10年未能竟功，巴貝奇遂轉(zhuǎn)而研究設(shè)計(jì)得更為完整，直接利用打孔卡輸入和儲(chǔ)存資料的分析機(jī)，可惜最后巴貝奇窮其畢生精力都未能造出任一完整的差分機(jī)或分析機(jī)。

　　巴貝奇在1835年提到，分析機(jī)是一部一般用途的可編程化計(jì)算機(jī)，同樣是以蒸汽引擎驅(qū)動(dòng)，吸收提花織布機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，使用打孔卡輸入資料，其中的重要?jiǎng)?chuàng)新是用齒輪模擬算盤的算珠。他最初的計(jì)劃是打算利用打孔卡控制機(jī)器進(jìn)行運(yùn)算，印出高精確度的對(duì)數(shù)表(特殊用途計(jì)算機(jī))，后來才轉(zhuǎn)而開發(fā)一般用途的可編程化計(jì)算機(jī)。

　　盡管巴貝奇的設(shè)計(jì)健全，方向正確(至少是僅需部分修正)，計(jì)劃仍因各種大小問題而阻擾不斷。一來巴貝奇難以共事，任何人不合其意便起爭端，加上他的機(jī)器全是手工打造，上千個(gè)零件只要一個(gè)零件有一點(diǎn)小差錯(cuò)，就會(huì)引起重大錯(cuò)誤，因此需要遠(yuǎn)超尋常的制造公差。英國政府也因差分機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，不愿繼續(xù)資助如此先進(jìn)的科技，于是資金告馨后，這項(xiàng)計(jì)劃就在與技工的吵吵鬧鬧中告終。

　　倫敦科學(xué)博物館重建的差分機(jī)

　　英國著名詩人拜倫之女愛達(dá)曾經(jīng)翻譯意大利人所寫的《分析機(jī)概論》一書，并加以注解，后來與巴貝奇發(fā)展出相當(dāng)深的關(guān)系，她曾說：“分析機(jī)所織者，是代數(shù)的連續(xù)花紋”。后來愛達(dá)為分析機(jī)的打孔卡安排指令順序，因此有人認(rèn)為她是世界首位程序員，不過也有人不以為然，關(guān)于愛達(dá)的貢獻(xiàn)在計(jì)算機(jī)科學(xué)上的重要性尚有不少爭論。

　　倫敦科學(xué)博物館在1991年成功重建巴貝奇的差分機(jī)，其間只做過一些無關(guān)緊要的修改，差分機(jī)依照巴貝奇的原樣設(shè)計(jì)運(yùn)作，證明他的理論完全正確。館方使用電腦操作機(jī)床建造重要零件，以達(dá)到機(jī)工時(shí)期的制造公差，也有人認(rèn)為當(dāng)時(shí)的技術(shù)無法制造出如此精確的零件，因此這樣算是作弊，巴貝奇的失敗不僅僅歸因政治與財(cái)政，他無止盡開發(fā)越來越復(fù)雜先進(jìn)的計(jì)算機(jī)也是主因之一。今日電腦界將這種不斷為產(chǎn)品添加功能因而延誤發(fā)表日期或?yàn)楹罄m(xù)工作造成瓶頸的行為稱作“蔓延危機(jī)”。

　　1930到1960年代：桌上型計(jì)算器

　　當(dāng)年NASA飛行研究中心的“電腦室”

　　1900年代初期，機(jī)械式計(jì)算器、收銀機(jī)、記賬機(jī)等都被重新設(shè)計(jì)，改用電動(dòng)馬達(dá)，配合變檔齒輪使其更加靈活。1930年代，四則運(yùn)算已經(jīng)是桌上型機(jī)械計(jì)算器的基本功能，當(dāng)時(shí)電腦的英文單字“Computer”指的是一群以操作數(shù)學(xué)計(jì)算器為業(yè)的“計(jì)算師”。在曼哈頓計(jì)劃時(shí)期，許多精通微分方程式的女性數(shù)學(xué)家都擠在房間里當(dāng)起計(jì)算師報(bào)效祖國，后來的諾貝爾獎(jiǎng)得主物理學(xué)家費(fèi)曼先生還當(dāng)過計(jì)算師主管。即使是名聞遐邇的波蘭數(shù)學(xué)家烏拉姆，在戰(zhàn)后也曾被利用來求取氫彈的數(shù)學(xué)似近值。

　　科塔計(jì)算器

　　1948年，科塔計(jì)算器面市，這款機(jī)械式計(jì)算器造型輕便小巧，大小約莫有如一個(gè)胡椒粉研磨器。之后整個(gè)1950年代到1960年代，各種品牌相繼面市，爭奇斗艷，好不熱鬧。

　　第一部全電子化的桌上型計(jì)算器是英國人研發(fā)的ANITA Mk.VII，以數(shù)字管和177個(gè)微型閘流管來顯示數(shù)字。1963年6月，佛萊登計(jì)算機(jī)公司發(fā)表EC-130型計(jì)算器，這款計(jì)算器是全晶體管設(shè)計(jì)，配備一個(gè)5吋大的陰極射線管(CRT)，可顯示13位數(shù)字，采用后置波蘭表示法，當(dāng)時(shí)售價(jià)2200美元。EC-132型計(jì)算器則新增平方根和倒數(shù)功能。1965年，王安實(shí)驗(yàn)室研發(fā)LOCI-2型計(jì)算器，是一款可顯示10位數(shù)字的晶體管桌上型計(jì)算器，使用數(shù)字管顯示，并可執(zhí)行對(duì)數(shù)運(yùn)算。

　　最后隨著集成電路(IC)和微處理器的開發(fā)，昂貴笨重的計(jì)算器后來逐漸為輕薄小巧的電子器件所取代。

　　前1940年代：模擬計(jì)算機(jī)

　　電腦在這個(gè)時(shí)代仍屬稀有，人們對(duì)于問題的解決方案通常是寫死在表格紙上(像是曲線圖和列線圖解)，用來一并解決相似的問題，比如說暖氣機(jī)里的溫度和壓力分布。

　　卡方分布的列線圖解

　　二次大戰(zhàn)之前，當(dāng)時(shí)的最高科技是機(jī)械式和電動(dòng)式的模擬計(jì)算機(jī)，也被認(rèn)為是前途光明的計(jì)算機(jī)趨勢。模擬計(jì)算機(jī)使用連續(xù)變化的物理量，像是電勢、流體壓力、機(jī)械運(yùn)動(dòng)等，處理表示待解問題中相應(yīng)量的器件。例如在1936年制作得相當(dāng)精巧的水流積算器。跟現(xiàn)代的數(shù)字電腦比起來，模擬計(jì)算機(jī)相當(dāng)不具彈性，必須手動(dòng)裝配(像是重新改編程序)才能處理下一個(gè)待解問題，不過早期的數(shù)字電腦能力有限，無法解決太過復(fù)雜的問題，所以當(dāng)時(shí)的模擬計(jì)算機(jī)還是占有優(yōu)勢。直到數(shù)字電腦越來越快，擁有越來越強(qiáng)的記憶能力(像是RAM)之后，模擬計(jì)算機(jī)就迅速受到淘汰，程序設(shè)計(jì)從此成為人類另一項(xiàng)專業(yè)技能。

　　諾頓轟炸機(jī)瞄準(zhǔn)器

　　部分類比電腦廣泛應(yīng)用在軍事瞄準(zhǔn)用途，像是美軍轟炸機(jī)上的諾頓轟炸機(jī)瞄準(zhǔn)器和火力控制系統(tǒng)，有些器件甚至直到二戰(zhàn)結(jié)束數(shù)十年后仍未退役，其中一個(gè)例子就是由美國海軍開發(fā)的馬克一號(hào)火力控制電腦，從驅(qū)逐艦到戰(zhàn)列艦都看得到它的影子。

　　1930年，現(xiàn)代電腦之父萬尼瓦爾·布希發(fā)明微分分析器，模擬計(jì)算機(jī)科技至此達(dá)到頂峰，大部分的零件都已經(jīng)被制造出來，終于，賓夕法尼亞大學(xué)的摩爾電機(jī)工程研究所打造出最具影響力的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)──電子數(shù)值積分計(jì)算器(埃尼阿克)。埃尼阿克的誕生終結(jié)了大部分模擬計(jì)算機(jī)的生路，不過從1950年代到1960年代，由數(shù)字電子學(xué)控制的混合型模擬計(jì)算機(jī)依然活躍，之后模擬計(jì)算機(jī)就應(yīng)用在部分專業(yè)用途上。

　　早期的數(shù)字電腦

　　1930年代后期到1940年代，受到二次大戰(zhàn)影響，此一時(shí)期被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)發(fā)展史中的混亂時(shí)期，戰(zhàn)爭開啟了現(xiàn)代電腦的時(shí)代，電子電路、繼電器、電容及真空管相繼登場，取代機(jī)械器件，就連類比計(jì)算器也被數(shù)字計(jì)算器所代替。阿塔那索夫貝理電腦(ABC)、Z3電腦、巨像電腦和埃尼阿克也在手工精心打造下誕生，使用包含繼電器或真空管的電路，以打孔卡或打孔帶作為輸入和主要(非短期)儲(chǔ)存媒介。

　　在這個(gè)時(shí)期，功能各異的電腦陸續(xù)生產(chǎn)，穩(wěn)定發(fā)展。剛開始的時(shí)候，沒人能想像現(xiàn)代電腦的存在，除了為世人遺忘的巴貝奇計(jì)劃和艾倫·圖靈的數(shù)學(xué)理論。到了這個(gè)時(shí)代的后期，電子離散順序自動(dòng)計(jì)算機(jī)登場，成為第一部可儲(chǔ)存程式的數(shù)字電腦。此一期間的電腦系統(tǒng)，暫存內(nèi)存使用延遲線存儲(chǔ)器迅速崛起，直到1970年代中期，幾乎取代其它形式成為最主要的暫存內(nèi)存。

　　1936年，圖靈發(fā)表的研究報(bào)告對(duì)計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域造成巨大沖擊，這篇報(bào)告主要是為了證明循環(huán)處理程式的死角，亦即停機(jī)問題的存在。圖靈也以算法概念為通用計(jì)算機(jī)(純理論器件)作出定義，后來稱為圖靈機(jī)，取代哥德爾漸趨累贅的通用語言。除了內(nèi)存限制，現(xiàn)代電腦已經(jīng)具備圖靈完全的條件，也就是說，現(xiàn)代電腦的算法執(zhí)行力已與通用圖靈機(jī)相當(dāng)。內(nèi)存限制有時(shí)也被視為一般用途電腦與特殊用途電腦的差別。

　　一部計(jì)算機(jī)要實(shí)際成為一般用途的電腦，就必須要有像是打孔帶之類便于使用的讀寫器件，而為了要達(dá)到多功能多用途，馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)下的內(nèi)存可一并儲(chǔ)存程式和資料，當(dāng)時(shí)的電腦差不多都是使用這種架構(gòu)。理論上這種架構(gòu)可以應(yīng)用在全機(jī)械的計(jì)算機(jī)上(像巴貝奇的設(shè)計(jì))，加上電子學(xué)，使得現(xiàn)代電腦的特征──執(zhí)行速度加快和微型化成為可能。

　　二次大戰(zhàn)時(shí)期的電腦發(fā)展分為三道平行方向，其中有兩方不是被大為忽略，就是被慎重的隱瞞起來，一個(gè)是德國科學(xué)家楚澤的作品，再則是英國秘密開發(fā)的巨像電腦，兩者對(duì)美國的各項(xiàng)計(jì)算機(jī)計(jì)劃都沒有太多影響。戰(zhàn)后英美計(jì)算機(jī)科學(xué)家在一些將計(jì)算機(jī)器件實(shí)用化方面則有著重要的合作經(jīng)驗(yàn)。

　　楚澤Z系列

　　楚澤Z1電腦的重制機(jī)

　　1936年，在德國獨(dú)力研發(fā)的楚澤，開始打造以記憶能力和可編程化為特色的Z系列計(jì)算器。1938年，楚澤在柏林父親的公寓中完成Z1電腦，完全機(jī)械制造，使用二進(jìn)位制，但是由于部分零件精確度的問題，運(yùn)作并不穩(wěn)定。

　　楚澤后續(xù)機(jī)種Z3電腦完成于1941年，使用打孔膠卷作為輸入程式的媒介，以電話型繼電器為基礎(chǔ)，運(yùn)作順利，因此成為首部可編程控制的功能性電腦。Z3電腦在許多方面都跟現(xiàn)代電腦相當(dāng)類似，比如說使用了浮點(diǎn)數(shù)，是多項(xiàng)先進(jìn)功能中的先鋒。楚澤揚(yáng)棄不好用的十進(jìn)位制(巴貝奇早期設(shè)計(jì)皆使用十進(jìn)位制)取簡單的二進(jìn)位制，以當(dāng)時(shí)的科技工藝來說，此舉使得他的機(jī)種易于制造，較為可靠，也有人認(rèn)為這是楚澤比巴貝奇成功的主要原因之一。Z3電腦雖然被人忽略，不過已在1990年代證實(shí)合乎通用電腦定義(忽略其物理儲(chǔ)存容量限制)。

　　楚澤在1936年提出兩項(xiàng)發(fā)明專利，并且預(yù)言記憶儲(chǔ)存器件將可同時(shí)儲(chǔ)存電腦指令和資料，這項(xiàng)遠(yuǎn)見后來發(fā)展出馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)，1949年為英國EDSAC電腦所應(yīng)用。楚澤也主張第一款電腦高階編程語言是他所設(shè)計(jì)(Plankalkül，1945年完成，1948年發(fā)表)，雖然這款編程語言直到2000年才在柏林自由大學(xué)首度成功執(zhí)行──當(dāng)時(shí)楚澤已經(jīng)過世5年。

　　二次大戰(zhàn)時(shí)期，楚澤的部分發(fā)明遭到盟軍轟炸，摧毀殆盡。直到很久以后，英美工程師對(duì)他的發(fā)明仍有大片未知，IBM認(rèn)識(shí)到這點(diǎn)，因此資助楚澤在戰(zhàn)后成立的公司，作為使用楚澤專利的交換。

　　巨像電腦

　　二戰(zhàn)期間用來破譯德國密碼的巨像電腦

　　二次大戰(zhàn)期間，英國在布萊切利園成功破解了部分德國軍事通訊密碼，在電機(jī)設(shè)計(jì)的炸彈機(jī)協(xié)助下，德軍的恩尼格瑪密碼機(jī)大受威脅，炸彈機(jī)是艾倫·圖靈與高登·威奇曼仿造1938年的波蘭解密機(jī)炸彈機(jī)所設(shè)計(jì)，運(yùn)用一連串的電子邏輯演繹器件找出可能是恩尼格瑪密碼機(jī)的密碼。

　　德國還發(fā)展出一系列與恩尼格瑪密碼機(jī)全然不同的電傳打字機(jī)加密系統(tǒng)，像是用于高階軍事通訊的勞倫茲密碼機(jī)，英軍代號(hào)為“金槍魚”。1941年，勞倫茲密碼機(jī)的密碼首度遭到攔截，麥斯·紐曼教授及其同僚作為破解“金槍魚”團(tuán)隊(duì)的一分子，負(fù)責(zé)詳細(xì)指揮巨像電腦的操作方法。巨像電腦“馬克一號(hào)”機(jī)是1943年的3月到12月之間，由湯米·佛勞斯其同僚建造于倫敦多利士山的郵政研究局。

　　巨像電腦是第一部全然電子化的電腦器件，使用了數(shù)量龐大的真空管，以紙帶作為輸入器件，能夠執(zhí)行各種布爾邏輯的運(yùn)算，但仍未具備圖靈完全的標(biāo)準(zhǔn)。巨像電腦建造到第9部“馬克二號(hào)”，但是其實(shí)體器件、設(shè)計(jì)圖樣和操作方法，直到1970年代都還是一個(gè)謎。后來溫斯頓·丘吉爾親自下達(dá)一項(xiàng)銷毀命令，將巨像電腦全都拆解成巴掌大小的廢鐵，巨像電腦才因此在許多計(jì)算機(jī)歷史里都未留下一紙紀(jì)錄。英國布萊切利園目前展有巨像電腦的重建機(jī)種。

　　美國的發(fā)展

　　1937年，美國數(shù)學(xué)家兼工程師克勞德·香農(nóng)在麻省理工學(xué)院發(fā)表他的碩士論文，是史上首度將布爾代數(shù)應(yīng)用在電子繼電器和電閘上的人。論文題為《中繼和交換電路的符號(hào)分析》(A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits)，是數(shù)字電路設(shè)計(jì)的實(shí)踐基礎(chǔ)。

　　1937年11月，在貝爾實(shí)驗(yàn)室工作的喬治·史提比茲在他家廚房組裝出一部以繼電器表示二進(jìn)位制的電腦“K模型機(jī)”。貝爾實(shí)驗(yàn)室后來在1938年通過史提比茲提出的所有研究計(jì)劃，1940年1月8日，復(fù)數(shù)計(jì)算器完工。1940年9月11日，在達(dá)特茅斯學(xué)院召開的美國數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)議上，作為示范，史提比茲透過電話線向復(fù)數(shù)計(jì)算器傳送遠(yuǎn)端指令，這是電腦遠(yuǎn)端遙控的首度實(shí)例。參與會(huì)議的目擊者包括約翰·馮·諾伊曼、約翰·莫克利和諾伯特·維納都在回憶錄里提過這件事。

　　1939年，愛荷華州立大學(xué)的約翰·阿塔納索夫和克里夫·貝理開發(fā)出阿塔納索夫-貝瑞計(jì)算機(jī)(ABC)，為一特殊用途的電子計(jì)算機(jī)，用以解決一次方程的問題。ABC使用超過300個(gè)真空管提高運(yùn)算速度，以固定在機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁鼓上的電容器作為記憶器件，雖然不可編程化，但是采用二進(jìn)位制和電子線路等各方面，都使其成為第一部現(xiàn)代電腦的先驅(qū)。

　　阿塔納索夫-貝瑞計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

　　1941年6月，埃尼阿克發(fā)明人之一約翰·莫克利短暫拜訪了阿塔納索夫，參觀過建造期間的ABC，之后是否對(duì)埃尼阿克的設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，計(jì)算機(jī)史學(xué)家曾進(jìn)行過廣泛的討論。ABC誕生后一度汲汲無名，直到一件對(duì)上埃尼阿克的專利訴訟漢威對(duì)史派瑞案才浮上臺(tái)面，多次庭辯后，在許多復(fù)雜的因素下，埃尼阿克原有的專利保護(hù)遭到取消，電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明被歸功于愛荷華州立大學(xué)。

　　馬克一號(hào)右半邊

　　1939年，馬克一號(hào)在IBM安迪卡特(Endicott)實(shí)驗(yàn)室起手開發(fā)，其正式名稱為自動(dòng)化循序控制計(jì)算器(ASCC)， 是為一般用途的電動(dòng)機(jī)械計(jì)算機(jī)，由哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)家霍華·艾肯總籌指揮，IBM贊助人力資金。馬克一號(hào)參考巴貝奇分析機(jī)，使用十進(jìn)位制、轉(zhuǎn)輪式儲(chǔ)存器、旋轉(zhuǎn)式開關(guān)以及電磁繼電器，由數(shù)個(gè)計(jì)算單元平行控制，經(jīng)由打孔紙帶進(jìn)行程式化(改良后改由紙帶讀取器控制，并可依條件切換讀取器)。雖然馬克一號(hào)被認(rèn)為是第一部通用計(jì)算機(jī)，但其實(shí)并沒達(dá)到圖靈完全的條件。馬克一號(hào)后來移至哈佛大學(xué)，于1944年5月開機(jī)啟用。

　　埃尼阿克

　　正以160千瓦電力作彈道運(yùn)算的埃尼阿克

　　美國制造的埃尼阿克(全名為電子數(shù)值積分計(jì)算器)一般被認(rèn)為是世上第一部一般用途的電子計(jì)算機(jī)，公認(rèn)是有效利用電子學(xué)的大型電腦。埃尼阿克是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展史上重要的里程碑，由約翰·莫克利和約翰·伊克特指導(dǎo)建造，起初它以運(yùn)算速度震驚世人，表現(xiàn)超越同期設(shè)計(jì)千倍之譜，后來更以微型化潛力留名千古。

　　埃尼阿克的發(fā)展建造，始于1943年，1945年完工。設(shè)計(jì)剛發(fā)表時(shí)，不少研究人員認(rèn)為這上千件脆弱的零件(像是真空管)會(huì)承受不住壓力損毀殆盡，導(dǎo)致埃尼阿克整天下線修整，一無事處。這也的確，但是每秒數(shù)千次的運(yùn)算速度，只要零件故障前能跑上幾個(gè)鐘頭也算值回票價(jià)了。埃尼阿克是符合圖靈完全的器件，“程式”對(duì)埃尼阿克來說，是一段電子程式儲(chǔ)存器到主機(jī)的距離，之間是由電纜和開關(guān)拼湊連接出來的運(yùn)作狀態(tài)，不過在當(dāng)時(shí)，光是能夠獨(dú)立運(yùn)算這點(diǎn)，就已被認(rèn)為是一大勝利。

　　約翰·馮·諾伊曼寫過一篇廣為流傳的文章《EDVAC獨(dú)家報(bào)告》(First Draft of a Report on the EDVAC)，內(nèi)容描述EDVAC將程式和計(jì)算中的資料，設(shè)計(jì)儲(chǔ)存在同一內(nèi)存內(nèi)，于是莫克利和艾克特認(rèn)知到埃尼阿克的局限后，便又著手進(jìn)行改良。馮·諾伊曼的這項(xiàng)設(shè)計(jì)后來被稱為馮·諾伊曼架構(gòu)，成為發(fā)展第一部真正具有運(yùn)作彈性、一般用途數(shù)字電腦的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

　　首代馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)及其機(jī)種

　　英國曼徹斯特科學(xué)工業(yè)博物館的“寶貝”

　　第一部成功運(yùn)作的馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)電腦是1948年曼徹斯特大學(xué)的小規(guī)模實(shí)驗(yàn)機(jī)，又稱“寶貝”。隨后在1949年，曼徹斯特馬克一號(hào)電腦登場，功能完整，以威廉管和磁鼓作為內(nèi)存媒介，并且引進(jìn)變址寄存器的功能。

　　競逐“第一部數(shù)字儲(chǔ)存程式電腦”名號(hào)的還有在劍橋大學(xué)設(shè)計(jì)建造的延遲存儲(chǔ)電子自動(dòng)計(jì)算器(簡稱EDSAC)，EDSAC比曼徹斯特的“寶貝”年輕一個(gè)年頭，但是解決問題的能力不遑多讓，然而實(shí)際上，啟發(fā)EDSAC的就是埃尼阿克的繼任者──離散變數(shù)自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)(簡稱EDVAC)。不像平行處理的埃尼阿克，EDVAC只使用單一的處理單元，此一設(shè)計(jì)簡單好用，走在后來微型化趨勢的前端，還增加了可靠的程度。近代電腦結(jié)構(gòu)多取經(jīng)自曼徹斯特馬克一號(hào)、EDSAC和EDVAC，有些人也將其視為電腦界的“夏娃”。

　　歐洲大陸第一部通用型可編程化電腦是小型電子計(jì)算機(jī)(簡稱МЭСМ)，由蘇聯(lián)基輔電機(jī)學(xué)會(huì)的瑟吉·亞歷塞維奇·列別捷夫帶領(lǐng)一組科學(xué)家團(tuán)隊(duì)所建造，МЭСМ在1950年開始運(yùn)作，使用6000根真空管，25千瓦的電力，每秒可作3000次運(yùn)算。其它早期電腦還有澳洲設(shè)計(jì)的科學(xué)與工業(yè)研究議會(huì)自動(dòng)計(jì)算機(jī)(簡稱CSIRAC)，在1949年作首次程式測試。

　　1947年，一家以飲料起家的英國餐飲公司約瑟·里昂公司，對(duì)新式的辦公室管理技術(shù)產(chǎn)生莫大的興趣，決定積極參與電腦的商業(yè)開發(fā)。到了1951年，里昂一號(hào)電腦起跑，執(zhí)行了世上第一個(gè)辦公室電腦的例行指令。

　　陳列在維也納科技博物館的UNIVAC。

　　1951年6月，通用自動(dòng)計(jì)算機(jī)(簡稱UNIVAC I)送抵美國人口調(diào)查局，這部電腦由雷明頓蘭德公司制造，卻常被誤認(rèn)為是“IBM的UNIVAC”。雷明頓蘭德公司后來以每臺(tái)百萬美金以上的售價(jià)，賣出46部。UNIVAC是第一部量產(chǎn)的電腦，使用5200根真空管，125千瓦電力，所使用的水銀延遲線存儲(chǔ)器能儲(chǔ)存11個(gè)正十位數(shù)字組1000個(gè)(72位元字組)，UNIVAC不像IBM的電腦，配備有打孔卡讀卡機(jī)，1930年代風(fēng)行的金屬磁帶(即UNISERVO)導(dǎo)入后，結(jié)果與有些商用資料儲(chǔ)存器件并不相容。那個(gè)年代，其它電腦都用高速的打孔帶和現(xiàn)代的磁帶作為輸出輸入設(shè)備。

　　1951年11月，約瑟·里昂公司開始每周定期在里昂一號(hào)上，運(yùn)作一支糕餅評(píng)估程式，這是第一支在程式儲(chǔ)存電腦上的商業(yè)應(yīng)用程序。

　　1952年，IBM公開IBM 701電子資料處理器，是IBM 700/7000型系列的前鋒，也是IBM的第一部大型電腦。1954年推出IBM 704，所使用的磁芯內(nèi)存后來成為大型電腦的標(biāo)準(zhǔn)配備。第一套可執(zhí)行的一般用途高階編程語言FORTRAN也是在1955年到1956年間，IBM為IBM 704所開發(fā)的，并在1957年初發(fā)表。

　　1954年，IBM推出一款電腦體積較小，價(jià)格和善，后來廣受歡迎。這款I(lǐng)BM 650重達(dá)900公斤，附屬的電力供應(yīng)器件也有1350公斤左右，兩者各安置在與人等高的櫥柜里。這款電腦要價(jià)50萬美金，或可以每月00塊美金的代價(jià)出租。原本其磁鼓內(nèi)存只能保存2000個(gè)十位數(shù)字組，還需要晦澀難明的編程程序才能有效運(yùn)作，諸如此類的內(nèi)存限制在之后的十年間主宰了編程程序，直到編程模組一番革命性的改變后，軟件開發(fā)才有了較人性化的轉(zhuǎn)變。

　　1955年，莫里斯·威爾克斯發(fā)明微程式設(shè)計(jì)，將基礎(chǔ)指令的程式內(nèi)建，方便定義或延伸的工作，廣泛運(yùn)用在大型計(jì)算機(jī)(和其它諸如IBM 360系列的電腦)的中央處理器和浮點(diǎn)運(yùn)算單元上。1956年，IBM首部磁盤儲(chǔ)存器件統(tǒng)計(jì)控制隨機(jī)存取法(簡稱RAMAC)面市，使用50面24英寸的金屬磁盤，每面100道磁道，總?cè)萘?MB，平均每MB需花費(fèi)1萬美金。

　　1960年代后：第三波

　　主條目：計(jì)算機(jī)硬件歷史 (1960年代后)

　　第三波電腦世代來臨，電腦使用度爆炸性的成長，這些全仰賴杰克·基爾比和羅伯特·諾伊斯的獨(dú)立發(fā)明集成電路(或微芯片)，引領(lǐng)英特爾的馬辛·霍夫和Federico Faggin佛德里克·法金發(fā)明微處理器。在1960年代，大量的電腦技術(shù)和過去的第二波電腦世代重疊，直到1975年后期，第二波電腦世代的機(jī)器仍在持續(xù)量產(chǎn)，像是UNIVAC 494。

　　微處理器的誕生連帶刺激微電腦的發(fā)展，輕便小巧，物廉價(jià)美的電腦成為個(gè)人及小公司唾手可得的工具，微電腦在1970年代初登場，到了1980年代后就已經(jīng)成為家家戶戶都可看到的產(chǎn)品了。第一款流行的個(gè)人電腦據(jù)信是出自蘋果電腦公司的創(chuàng)辦人之一斯蒂夫·沃茲尼亞克，不過他的第一部電腦Apple I出現(xiàn)得比KIM-1和Altair 8800晚，第一部具有圖形音效能力的蘋果電腦也晚于Commodore PET。電腦逐漸成為微電腦架構(gòu)的天下，再加上來自大型電腦的特色后，現(xiàn)如今已主宰大部分的電腦市場。