• May 18, 2024

【電腦進化】你手中的手機若穿越時空回到100年前 |個人電腦進化史 |電腦進化史年代表 |

自個人電腦1971年問世以來,其發展歷程如達爾文進化論,程度日俱增,從最初名不見經傳小角色,發展21世紀人們生活中不可或缺一部分。是過去四十年間,個人電腦經歷了翻天覆地變化,從商用電腦到今天我們日常生活中扮演角色高性能機器,既可用來工作,能用來打遊戲。下面來回顧一下個人電腦發展過程中瞬間。

你認為算盤是世界上第一台電腦,但電腦歷史博物館這一頭銜授予Kenbak-1。Kenbak-1售價750美元,1971年《科學美國人》雜誌上做廣告銷售。電腦歷史博物館上寫道:“Kenbak-1約翰·布蘭肯巴克(John V. Blankenbaker)使用標準中規模和小規模集成電路設計,存儲容量256字節。”但Kenbak-1售出40台。另一款早期個人電腦是Datapoint 2200,是1971年開始銷售。儘管起價5000美元,但Datapoint 2200商業上比Kenbak-1,其CPU暢銷不衰,可謂是當前不在x86指令集“鼻祖”。

第一個具有內置鼠標Alto電腦,第一款商業個人電腦Micral 1973年,第一款商業個人電腦Micral問世,這款電腦並非只是組裝件,而是形成一套完整系統,基於英特爾8008理器設計。電腦歷史博物館上寫道:“法國R2E公司創始人、公司總裁安德烈·特魯昂(André Truong)開發Micral用以替代微型電腦,當時需要性能。”次年,第一個具有內置鼠標工作站Alto電腦上出現。Alto電腦是施樂帕洛阿爾託研究中心建造。接着,1975年,工程師李·費爾森斯泰因(Lee Felsenstein)設計圖形顯示組件幫助個人電腦變成了遊戲機。

1977年早期個人電腦是意義一年,那一年,Commodore PET(個人電子處理器)和Apple II問世。Commodore PET有兩個內置盒式存儲器,存儲容量達到8千字節。Apple II融入了印刷電路板、圖像、遊戲,以及電腦遊戲《Breakout》。1979年,Atari推出了兩款微型電腦,一款主要是作遊戲機使用,另一款是家用電腦。

1981年,IBM公司推出IBM 5150,為發展個人電腦市場推波助瀾。IBM 5150使用英特爾8088理器,MS-DOS操作系統。同年,第一款便攜式電腦研製,亞·奧斯本(Adam O**orne)揭開了O**orne I面紗。O**orne I24磅,售價1795美元,顯示器5英寸,另外,有兩個軟盤驅動器、64千字節存儲空間和一個調制解調器。

1982年,Commodore 64(C64)上市,Commodore由此開始了道路。Commodore 64持續熱銷11年之久,銷量1700萬台,足以贏得《吉尼斯世界紀錄》“銷電腦”頭銜。Commodore 64售價595美元,,由此激發了數千套軟件開發。

1983年,蘋果推出第一款具有圖形用户界面個人電腦Lisa。儘管這款創性電腦美國宇航局找到了賣主,但於售價1萬美元,加之運行速度慢,Lisa市場上並沒有獲得。1983年,個人電腦市場並全線潰敗,康柏IBM PC軟件,開發出第一台PC版本,商業上獲。

這是家用電腦有着里程碑意義一年,蘋果1984年推出了具有圖形用户界面電腦Macintosh。“超級碗”比賽電視廣告上,“奧威爾”主題蘋果説成是個人電腦市場救星,擊敗行業大哥大IBM。IBM並沒有停止前進腳步,1984年發佈了PC Jr。和PC-AT兩款個人電腦。PC-AT售價4000美元,Macintosh價格高出60%,宣稱之前IBM個人電腦相比,存儲容量、性能。

1986年,康柏發佈第一款採用英特爾80386芯片台式機Deskpro 386,同IBM量中勝出。電腦歷史博物館稱,Deskpro 386運算速度和能力優於以前幾款大型機和微型電腦。1987年,IBM吸引了業界關注,發佈了OS/2操作系統取代DOS。

電腦(Electronic computer)稱電子計算機,是利用類或者數位電子技術,一系列指令指示並且執行任意算術或邏輯操作序列裝置。通用電腦因有能遵循稱為「程式」操作集能力而使得它們能夠執行泛的任務。

以來,手動裝置——像算盤——幫助人們進行計算。工業革命初期,各式各樣機械出現,是自動完成冗長而任務,例如織機編織圖案。複雜機器20世紀初出現,通過類電路進行複雜計算。第一台數位電腦出現於第二次世界大戰期間。那時以來,電腦速度,功耗和多功能性增加。現代,機械計算機應用完全電腦取代。

電腦組成上形式一。有大量體積巨型電腦科學計算或面向大型組織事務處理需求服務。、為個人應用而設計稱為微型電腦(Personal Computer,PC),中國地區簡稱「微機」。今天使用「電腦」一詞時是指此,不過現在電腦普遍應用形式是嵌入式,嵌入式電腦、體積小,並用來控制其它裝置——無論是飛機、工業機器人是數位[5]。

電腦相關技術研究叫電腦科學,而「電腦技術」指是計算機科學成果應用於工程實踐衍生諸多技術性和經驗性成果總合。「電腦技術」與「電腦科學」是兩個相關而概念,它們於前者於實踐而後者於理論。至於資料核心研究稱資訊科技。

本來,電腦英文原詞「computer」是指事資料計算人。而他們往往需要藉助某些機械計算裝置或類比電腦。

這些早期計算裝置祖先包括有算盤,以及可以追溯到公元前87年古希臘人於計算行星移動安提基特拉機械。隨著中世紀末期歐洲數學工程學,1623年德國博學家Wilhelm Schickard(德語:Wilhelm Schickard)研製出了歐洲第一部計算裝置,這是一個能進行六位內數加減法,並能通過鈴聲輸出答案「計算鐘」。使用轉動齒輪來進行操作。

1642年法國數學家布萊士·帕斯卡英國數學家威廉·奧特雷德製作「計算尺」基礎上,其加以改進,使能進行八位計算。賣出了許多製品,成為當時一種時髦商品。

1801年,法國人瑟夫·瑪麗·雅卡爾對織布機設計進行改進,使用一系列打孔紙卡片來作為編織複雜圖案程式。儘管這種稱作「雅卡爾織布機」機器並認為是一部電腦,但是其可程式化性質使視為現代電腦發展過程中一步。

查爾斯·巴貝奇於1820年構想和設計了第一部完全可程式化電腦。但於技術條件、經費限制,以及無法忍耐設計修補,這部電腦他有生之年未能問世。到19世紀晚期,許多後來證明電腦科學有著意義技術出現,包括打孔卡片以及真空管。德裔美籍統計學家赫爾曼·何樂禮設計了一部製表機器,其中應用打孔卡片來進行大規模自動資料處理。

20世紀前半葉,迎合科學計算需要,許多專門用途、複雜度斷增類電腦研製出來。這些電腦是它們問題機械或電子模型作為計算基礎。1930-1940年代,電腦效能並且通用性得到提升,現代電腦關鍵特色地加入進來。

1936年,艾倫·圖靈提出了圖靈機。

1937年,年21歲麻省理工學院研究生克勞德·夏農發表了論文《繼電器和開關電路符號分析(英語:A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits)》,文中首次提及數位電子技術應用。他向人們展示了如何使用開關來實現邏輯和數學運算。此後,他通過研究萬尼瓦爾·布希微分模擬器(英語:differential analyser)進一步鞏固了他想法。這是一個標誌著二進位電子電路設計和邏輯閘應開始時刻,而這些關鍵思想誕生先驅,應當包括:阿爾蒙·斯特羅格,他一個含有邏輯閘電路裝置申請了專利;尼古拉·特斯拉,他早在1898年申請含有邏輯閘電路裝置;李·德富雷斯特,於1907年他用真空管代替了繼電器。

沿著這樣一條上下求索去定義所謂「第一部電腦」可謂困難。1941年5月12日,德國工程師康拉德·楚澤完成了他圖靈完全機電電腦「Z3」,這是第一部具有自動二進位數學計算特色以及可行程式化功能電腦,但不是「電子」電腦。此外,其他值得注意成就主要有:

1941年夏天誕生阿塔納索夫-貝瑞電腦是世界上第一部電腦,它使用了真空管計算機,二進位數值,可復記憶體;英國於1943年展示巨像電腦(Colossus computer),儘管程式化能力,但是它使人們確信使用真空管既值得信賴,能實現電氣化編程;哈佛大學馬克一號;以及基於二進位ENIAC,全名電子數值積分計算器,這是第一部通用意圖電腦,但於其結構設計不夠彈性化,導致它每一次編程要連接電子線路。

1940年代第二次世界大戰中,訓練轟炸機飛行員,美國海軍麻省理工學院探詢,是否能夠開發出一款可以控制飛行模擬器計算機。軍方當初設想只是希望該計算機飛行員類操作產生數據即時反映到儀表盤上。和以前訓練系統林克訓練機(英語:Link Trainer),軍方計劃系統能儘可能地空氣動力學模型進行類比,以使其能適用於各種類型飛機。於是麻省理工創造了旋風工程,其製造出了世界上第一台能夠即時處理資料旋風電腦,併發瞭磁芯儲存裝置。這個人電腦發展做出了歷史性貢獻。

開發埃尼阿克小組其缺陷進一步改善了設計,並呈現出今天我們熟知馮·紐曼結構(程式儲存體系結構)。這個體系是當今所有電腦基礎。
20世紀40年代中晚期,大批基於此一體系電腦開始研製,其中英國。儘管第一部研製完成並投入運轉是小規模實驗機(Small-Scale Experimental Machine,SSEM),但開發出來實用機可能是延遲儲存電子自動計算機(EDSAC)。

整個1950年代,真空管電腦居於統治地位。1958年9月12日後來英特爾創始人羅伯特·諾伊斯領導下,發明瞭積體電路。

到了1960年代,電晶體電腦其取而代之。電晶體體積,速度,價格,效能可靠,這使得它們可以商品化生產。

1964年到1972年計算機稱為第三代計算機。大量使用積體電路,典型機型是IBM360系列。

到了1970年代,積體電路技術引入大大地降低了電腦生產成本,電腦開始走向千家萬户。1972年後計算機習慣上稱為第四代計算機。基於大規模積體電路,及後來超大規模積體電路。Intel 4004是美國英特爾公司 (Intel) 推出第1款理器,是全球第一款理器;1971年11月15日發布。1972年4月1日,英特爾推出8008理器。1976年,史蒂夫·賈伯斯和斯蒂夫·沃茲尼亞克創辦蘋果計算機公司。並推出其Apple I計算機。1977年5月Apple II型計算機發佈。1979年6月1日,英特爾發佈了8位元8088理器。

1982年,微電腦開始普及,大量進入學校和家庭。1982年1月康懋達64計算機發佈,價格595美元。

1982年2月Intel 80286發佈。時脈提高到20MHz,並增加了保護模式,可存取640KB記憶體。支援1MB以上虛擬記憶體。每秒執行270萬條指令,整合了134000個電晶體。

1990年11月,發佈第一代MPC(Multimedia PC,多媒體個人電腦標準):處理器80286/12 MHz(後來增加到80386SX/16 MHz),有光碟機,傳輸率於150 KB/sec。

1994年10月10日英特爾發佈75MHz奔騰處理器。1995年11月1日,Pentium Pro發佈。主頻可達200MHz,每秒鐘完成4.4億條指令,整合了550萬個電晶體。1997年1月8日英特爾發佈Pentium MMX,遊戲和多媒體功能進行了增強。

此後計算機變化日新月異,1965年發表摩爾定律認證,預測2030年代以前適用。

儘管電腦技術20世紀40年代第一部電子通用電腦誕生以來以來有了令人目眩發展,但是今天電腦基本上採用是儲存程序結構,即馮·紐曼結構。這個結構實現了實用化通用電腦。

儲存程序結構一部電腦描述成四個主要部分:算術邏輯單元、控制電路、記憶體及輸入輸出裝置。這些部件通過一組一組排線連接(地,當一組線於多種不同意圖資料傳輸時稱為匯流排),並且一個時鐘來驅動(某些其他事件可能驅動控制電路)。

概念上講,一部電腦記憶體可以視為一組「細胞」單元。每一個「細胞」有一個編號,稱為位址;可以儲存一個定長資訊。這個資訊既可以是指令(告訴電腦去做什麼),可以是資料(指令處理物件)。原則上,每一個「細胞」是可以儲存二者任一。

算術邏輯單元(ALU)可以稱作電腦大腦。它能做兩類運算:
第一類是算術運算,比如兩個數位進行加減法。算術運算部件功能ALU中是十分,事實上,
一些ALU支援電路級乘法和除法運算(理由是使用者只能通過編程進行乘除法運算)。第二類是運算,即給定兩個數,
ALU其進行確定哪個一些。[6]

輸入輸出系統是電腦外部世界接收資訊和外部世界回饋運算結果手段。於一部標準個人電腦,輸入裝置主要有鍵盤和滑鼠,輸出裝置是顯示器、印表機以及其他許多後文要討論可連接到電腦上I/O裝置。

控制系統以上電腦各部分聯絡起來。它功能是記憶體和輸入輸出裝置中讀取指令和資料,對指令進行解碼,
並ALU交付符合指令要求正確輸入,告知ALU這些資料做哪些運算並結果資料返回到何處。控制系統中一個組件一個用來保持跟蹤前指令所在位址計數器。
這個計數器隨著指令執行而累加,但有時如果指令指示進行跳轉不依此規則。

20世紀80年代以來ALU和控制單元(二者合稱中央處理器)整合到一塊積體電路上,稱作理器。
這類電腦工作模式十分直觀:一個時鐘週期內,電腦記憶體中取得指令和資料,然後執行指令,儲存資料,取得下一條指令。這個過程反覆執行,直至得到一個終止指令。

控制器解釋,運算器執行指令集是一個精心定義數目十分指令集合。可以分為四類:1)、資料移動
(如:一個數值儲存單元A拷貝到儲存單元B)2)、數邏運算(如:計算儲存單元A儲存單元B和,結果返回儲存單元C)3)、
條件驗證(如:如果儲存單元A內數值為100,下一條指令位址儲存單元F)4)、指令序列改易(如:下一條指令位址儲存單元F)

指令資料電腦內部是二進位來表示。比如説,10110000一條Intel x86系列理器拷貝指令代碼。
某一個電腦支援指令集該電腦機器語言。因此,使用流行機器語言會使既成軟體一部電腦上執行得。所以於那些機型商業化軟體開發人來説,它們會關注一種或幾種機器語言。

小型電腦,大型電腦和伺服器可能會上述電腦有所不同。它們任擔給CPU來執行。今天,
理器和多核個人電腦這個方向發展。[6]

超級電腦有著基本儲存程序電腦顯著區別體系結構。它們有著數以千計CPU,
不過這些設計任務有用。各種電腦中,有一些微控制器採用令程式和資料分離哈佛架構(Harvard architecture)。

以上説這一些概念性設計物理實現是多種多樣。我們前述所及,一部儲存程序式電腦既可以是巴比奇機械式,
可以是基於數位電子。但是,數位電路能通過諸如繼電器之類電子控制開關來實現使用2進位數算術和邏輯運算。
夏農論文我們展示了如何排列繼電器來組成能夠實現布林運算邏輯閘。其他一些學者指出使用真空管可以代替繼電器電路。
真空管最初用作無線電電路中放大器,後開始地用作數位電子電路中開關。電子管一個針腳通電後,電流可以另外兩端間通過。

通過邏輯閘排列組合我們可以設計完成很多複雜任務。舉例而言,加法器其中之一。
該元件電子領域實現了兩個數相加並結果儲存下來—電腦科學中這樣一個通過一組運算來實現某個意圖方法稱做一個演算法。
,人們通過數量邏輯閘電路組裝了ALU和控制器。説它數量可觀,只需看一下CSIRAC這部可能是用化電子管電腦。
該機含有2000個電子管,其中有是雙用元件,即是説總計合有2000到4000個邏輯裝置。

真空管於製造規模龐閘電路顯力心。,(是數量多時),,能耗,並且速度不夠—儘管超機械開關電路。
這一切導致20世紀60年代它們電晶體取代。後者體積,易於操作,可靠性,省能耗,同時成本。

20世紀60年代後,電晶體開始大量電晶體、其他各種電器元件和連接導線安置一片矽板上積體電路取代。
70年代,ALU和控制器作為組成CPU兩大部分,開始整合到一塊晶片上,並稱為「理器」。沿著積體電路發展史,可以看到一片晶片上所整合元件數量有了飛速增長。第一塊積體電路過包含幾十個部件,而到了2015年,一塊Intel Core i7處理器上電晶體數目十九億。

無論是電子管,電晶體是積體電路,它們可以通過使用一種正反器設計機制來用作儲存程序體系結構中「儲存」部件。
而事實上正反器用作小規模超高速儲存。但是,沒有任何電腦設計使用正反器來進行大規模資料儲存。
電腦是使用Williams電子管一個電視屏或若干條水銀延遲線(聲波通過這種線時走行速度足夠認為是「儲存」了上面)
發無線電子束然後讀取方式來儲存資料。,這些儘管怎麼方法是磁性儲存取而代之。比如説磁芯記憶體,
代表資訊電流可其中鐵質材料內製造恆磁場,這個磁場讀出時實現了資料恢復。動態存取記憶體發明出來。它是一個包含大量電容積體電路,而這些電容元件負責儲存資料電荷—電荷強度定義資料值。

輸入輸出裝置(I/O)是外部世界資訊傳送電腦裝置和處理結果返回給外部世界裝置總稱。
這些返回結果可能是作為使用者能夠視覺上體驗,或是作為該電腦控制其他裝置輸入:於一部機器人,控制電腦輸出基本上這部機器人本身,如做出各種行為。

簡單説,電腦程式電腦執行指令一個序列。它既可以只是幾條執行某個任務指令,可能是可能要操作數據量複雜指令佇列。許多電腦程式包含有百萬計指令,而
其中很多指令可能反覆執行。2005年,一部典型個人電腦可以每秒執行30億條指令。電腦並會執行一些複雜指令來獲得額外機能,地它們是程式設計師排列來執行那些但為數眾多短指令。

情況下,程式設計師們是會直接機器語言來電腦寫入指令。那麼做結果只能是費時費力、效率低下而且漏洞百出。
所以,程式設計師通過「進階」一些語言來寫程式,然後某些電腦程式,如直譯器或編譯器翻譯成機器語言。
一些程式語言看起來接近機器語言,如組譯程式,認為是階語言。而另一些語言,如即如抽象原則Prolog,則完全無視電腦實際執行操作細節,可謂是階語言。於一項任務,應該其事務特點,程式設計師技能,可用工具和客户需求來選擇相應語言,其中客户需求(美國和中國軍隊工程專案要求使用Ada語言)。

電子計算機(Electronic computer)稱電腦,是利用模擬或者數碼電子技術,一系列指令指示並且執行任意算術或邏輯操作序列裝置。通用電腦因有能遵循稱為「程式」操作集能力而使得它們能夠執行泛的任務。

以來,手動裝置——像算盤——幫助人們進行計算。工業革命初期,各式各樣機械出現,是自動完成冗長而任務,例如織機編織圖案。複雜機器20世紀初出現,通過模擬電路進行複雜計算。第一台數碼電腦出現於第二次世界大戰期間。那時以來,電腦速度,功耗和多功能性增加。現代,機械計算機應用完全電腦取代。

電腦組成上形式一。有大量體積巨型電腦科學計算或面向大型組織事務處理需求服務。、為個人應用而設計稱為微型電腦(Personal Computer,PC),中國地區簡稱「微機」。今天使用「電腦」一詞時是指此,不過現在電腦普遍應用形式是嵌入式,嵌入式電腦、體積小,並用來控制其它裝置——無論是飛機、工業機械人是數碼[5]。

電腦相關技術研究叫電腦科學,而「電腦技術」指是計算機科學成果應用於工程實踐衍生諸多技術性和經驗性成果總合。「電腦技術」與「電腦科學」是兩個相關而概念,它們於前者於實踐而後者於理論。至於數據為核心研究稱資訊科技。

本來,電腦英文原詞「computer」是指事數據計算人。而他們往往需要藉助某些機械計算裝置或模擬電腦。

這些早期計算裝置祖先包括有算盤,以及可以追溯到公元前87年古希臘人於計算行星移動安提基特拉機械。中世紀末期歐洲數學工程學,1623年德國博學家Wilhelm Schickard(德語:Wilhelm Schickard)研製出了歐洲第一部計算裝置,這是一個能進行六位內數加減法,並能通過鈴聲輸出答案「計算鐘」。使用轉動齒輪來進行操作。

1642年法國數學家布萊士·帕斯卡英國數學家威廉·奧特雷德製作「計算尺」基礎上,其加以改進,使能進行八位計算。賣出了許多製品,成為當時一種時髦商品。

1801年,法國人瑟夫·瑪麗·雅卡爾對織布機設計進行改進,使用一系列打孔紙卡片來作為編織複雜圖案程式。儘管這種稱作「雅卡爾織布機」機器並認為是一部電腦,但是其可程式化性質使視為現代電腦發展過程中一步。

查爾斯·巴貝奇於1820年構想和設計了第一部完全可程式化電腦。但於技術條件、經費限制,以及無法忍耐設計修補,這部電腦他有生之年未能問世。到19世紀晚期,許多後來證明電腦科學有着意義技術出現,包括打孔卡片以及真空管。德裔美籍統計學家赫爾曼·何樂禮設計了一部製表機器,其中應用打孔卡片來進行大規模自動數據處理。

20世紀前半葉,迎合科學計算需要,許多專門用途、複雜度斷增模擬電腦研製出來。這些電腦是它們問題機械或電子模型作為計算基礎。1930-1940年代,電腦效能並且通用性得到提升,現代電腦關鍵特色地加入進來。

1936年,艾倫·圖靈提出了圖靈機。

1937年,年21歲麻省理工學院研究生克勞德·山農發表了論文《繼電器和開關電路符號分析(英語:A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits)》,文中首次提及數碼電子技術應用。他向人們展示了如何使用開關來實現邏輯和數學運算。此後,他通過研究萬尼瓦爾·布殊微分模擬器(英語:differential analyser)進一步鞏固了他想法。這是一個標誌着二進制電子電路設計和邏輯門應用開始時刻,而這些關鍵思想誕生先驅,應當包括:阿爾蒙·斯特羅格,他一個含有邏輯門電路裝置申請了專利;尼古拉·特斯拉,他早在1898年申請含有邏輯門電路裝置;李·德富雷斯特,於1907年他用真空管代替了繼電器。

這樣一條上下求索去定義所謂「第一部電腦」可謂困難。1941年5月12日,德國工程師康拉德·楚澤完成了他圖靈完全機電電腦「Z3」,這是第一部具有自動二進制數學計算特色以及可行程式化功能電腦,但不是「電子」電腦。此外,其他值得注意成就主要有:

1941年夏天誕生阿塔納索夫-貝瑞電腦是世界上第一部電腦,它使用了真空管計數機,二進制數值,可復記憶體;英國於1943年展示巨像電腦(Colossus computer),儘管程式化能力,但是它使人們確信使用真空管既值得信賴,能實現電氣化編程;哈佛大學馬克一號;以及基於二進制ENIAC,全名電子數值積分計數機,這是第一部通用意圖電腦,但於其結構設計不夠彈性化,導致它每一次編程要連接電子線路。

1940年代第二次世界大戰中,訓練轟炸機飛行員,美國海軍麻省理工學院探詢,是否能夠開發出一款可以控制飛行模擬器計算機。軍方當初設想只是希望該計算機飛行員模擬操作產生數據即時反映到儀表盤上。和以前訓練系統林克訓練機(英語:Link Trainer),軍方計劃系統能儘可能地空氣動力學模型進行模擬,以使其能適用於各種類型飛機。於是麻省理工創造了旋風工程,其製造出了世界上第一台能夠即時處理資料旋風電腦,併發瞭磁芯儲存裝置。這個人電腦發展做出了歷史性貢獻。

開發埃尼阿克小組其缺陷進一步改善了設計,並呈現出今天我們熟知馮·紐曼結構(程式儲存體系結構)。這個體系是當今所有電腦基礎。
20世紀40年代中晚期,大批基於此一體系電腦開始研製,其中英國。儘管第一部研製完成並投入運轉是小規模實驗機(Small-Scale Experimental Machine,SSEM),但開發出來實用機可能是延遲儲存電子自動計數機(EDSAC)。

整個1950年代,真空管電腦居於統治地位。1958年9月12日後來英特爾創始人羅伯特·諾伊斯領導下,發明瞭集成電路。

到了1960年代,電晶體電腦其取而代之。電晶體體積,速度,價格,效能可靠,這使得它們可以商品化生產。

1964年到1972年計算機稱為第三代計算機。大量使用集成電路,典型機型是IBM360系列。

到了1970年代,集成電路技術引入大大地降低了電腦生產成本,電腦開始走向千家萬户。1972年後計算機習慣上稱為第四代計算機。基於大規模積體電路,及後來超大規模積體電路。Intel 4004是美國英特爾公司 (Intel) 推出第1款理器,是全球第一款理器;1971年11月15日發佈。1972年4月1日,英特爾推出8008理器。1976年,史蒂夫·喬布斯和斯蒂夫·沃茲尼亞克創辦蘋果計算機公司。並推出其Apple I計算機。1977年5月Apple II型計算機發佈。1979年6月1日,英特爾發佈了8位元8088理器。

1982年,微電腦開始普及,大量進入學校和家庭。1982年1月康懋達64計算機發佈,價格595美元。

1982年2月Intel 80286發佈。時脈提高到20MHz,並增加了保護模式,可存取640KB記憶體。支援1MB以上虛擬記憶體。每秒執行270萬條指令,整合了134000個電晶體。

1990年11月,發佈第一代MPC(Multimedia PC,多媒體個人電腦標準):處理器80286/12 MHz(後來增加到80386SX/16 MHz),有光碟機,傳輸率於150 KB/sec。

1994年10月10日英特爾發佈75MHz奔騰處理器。1995年11月1日,Pentium Pro發佈。主頻可達200MHz,每秒鐘完成4.4億條指令,整合了550萬個電晶體。1997年1月8日英特爾發佈Pentium MMX,遊戲和多媒體功能進行了增強。

此後計算機變化日新月異,1965年發表摩爾定律認證,預測2030年代以前適用。

儘管電腦技術20世紀40年代第一部電子通用電腦誕生以來以來有了令人目眩發展,但是今天電腦基本上採用是儲存程序結構,即馮·紐曼結構。這個結構實現了實用化通用電腦。

延伸閱讀…

電腦進化史年代表

電腦的歷史發展

儲存程序結構一部電腦描述成四個主要部分:算術邏輯單元、控制電路、記憶體及輸入輸出裝置。這些部件通過一組一組排線連接(地,當一組線於多種不同意圖數據傳輸時稱為匯流排),並且一個時鐘來驅動(某些其他事件可能驅動控制電路)。

概念上講,一部電腦記憶體可以視為一組「細胞」單元。每一個「細胞」有一個編號,稱為地址;可以儲存一個定長資訊。這個資訊既可以是指令(告訴電腦去做什麼),可以是數據(指令處理物件)。原則上,每一個「細胞」是可以儲存二者任一。

算術邏輯單元(ALU)可以稱作電腦大腦。它能做兩類運算:
第一類是算術運算,比如兩個數碼進行加減法。算術運算部件功能ALU中是十分,事實上,
一些ALU支援電路級乘法和除法運算(理由是用户只能通過編程進行乘除法運算)。第二類是運算,即給定兩個數,
ALU其進行確定哪個一些。[6]

輸入輸出系統是電腦外部世界接收資訊和外部世界反饋運算結果手段。於一部標準個人電腦,輸入裝置主要有鍵盤和滑鼠,輸出裝置是顯示器、印表機以及其他許多後文要討論可連接到電腦上I/O裝置。

控制系統以上電腦各部分聯絡起來。它功能是記憶體和輸入輸出裝置中讀取指令和數據,對指令進行解碼,
並ALU交付符合指令要求正確輸入,告知ALU這些數據做哪些運算並結果數據返回到何處。控制系統中一個組件一個用來保持跟蹤前指令所在地址計數器。
這個計數器指令執行而累加,但有時如果指令指示進行跳轉不依此規則。

20世紀80年代以來ALU和控制單元(二者合稱中央處理器)整合到一塊集成電路上,稱作理器。
這類電腦工作模式十分直觀:一個時鐘週期內,電腦記憶體中取得指令和數據,然後執行指令,儲存數據,取得下一條指令。這個過程反覆執行,直至得到一個終止指令。

控制器解釋,運算器執行指令集是一個精心定義數目十分指令集合。可以分為四類:1)、數據移動
(如:一個數值儲存單元A拷貝到儲存單元B)2)、數邏運算(如:計算儲存單元A儲存單元B和,結果返回儲存單元C)3)、
條件驗證(如:如果儲存單元A內數值為100,下一條指令地址儲存單元F)4)、指令序列改易(如:下一條指令地址儲存單元F)

指令數據一樣電腦內部是二進制來表示。比如説,10110000一條Intel x86系列理器拷貝指令代碼。
某一個電腦支援指令集該電腦機器語言。因此,使用流行機器語言會使既成軟件一部電腦上執行得。所以於那些機型商業化軟件開發人來説,它們會關注一種或幾種機器語言。

小型電腦,大型電腦和伺服器可能會上述電腦有所不同。它們任擔給CPU來執行。今天,
理器和多核個人電腦這個方向發展。[6]

超級電腦有着與基本儲存程序電腦顯著區別體系結構。它們有着數以千計CPU,
不過這些設計任務有用。各種電腦中,有一些微控制器採用令程式和數據分離哈佛架構(Harvard architecture)。

以上説這一些概念性設計物理實現是多種多樣。我們前述所及,一部儲存程序式電腦既可以是巴比奇機械式,
可以是基於數碼電子。但是,數碼電路能通過諸如繼電器之類電子控制開關來實現使用2進制數算術和邏輯運算。
山農論文我們展示了如何排列繼電器來組成能夠實現布林運算邏輯門。其他一些學者指出使用真空管可以代替繼電器電路。
真空管最初用作無線電電路中放大器,後開始地用作數碼電子電路中開關。電子管一個針腳通電後,電流可以另外兩端間通過。

通過邏輯門排列組合我們可以設計完成很多複雜任務。舉例而言,加法器其中之一。
該元件電子領域實現了兩個數相加並結果儲存下來—電腦科學中這樣一個通過一組運算來實現某個意圖方法稱做一個演算法。
,人們通過數量邏輯門電路組裝了ALU和控制器。説它數量可觀,只需看一下CSIRAC這部可能是用化電子管電腦。
該機含有2000個電子管,其中有是雙用元件,即是説總計合有2000到4000個邏輯裝置。

真空管於製造規模龐門電路明顯力心。,(是數量多時),,能耗,並且速度不夠—儘管超機械開關電路。
這一切導致20世紀60年代它們電晶體取代。後者體積,易於操作,可靠性,省能耗,同時成本。

20世紀60年代後,電晶體開始大量電晶體、其他各種電器元件和連接導線安置一片矽板上集成電路所取代。
70年代,ALU和控制器作為組成CPU兩大部分,開始整合到一塊晶片上,並稱為「理器」。集成電路發展史,可以看到一片晶片上所整合元件數量有了飛速增長。第一塊集成電路只不過包含幾十個部件,而到了2015年,一塊Intel Core i7處理器上電晶體數目十九億。

無論是電子管,電晶體是集成電路,它們可以通過使用一種正反器設計機制來用作儲存程序體系結構中「儲存」部件。
而事實上正反器用作小規模超高速儲存。但是,沒有任何電腦設計使用正反器來進行大規模數據儲存。
電腦是使用Williams電子管一個電視屏或若干條水銀延遲線(聲波通過這種線時走行速度足夠認為是「儲存」了上面)
發無線電子束然後讀取方式來儲存數據。,這些儘管怎麼方法是磁性儲存取而代之。比如説磁芯記憶體,
代表資訊電流可其中鐵質材料內製造恆磁場,這個磁場讀出時實現了數據恢復。動態存取記憶體發明出來。它是一個包含大量電容集成電路,而這些電容元件負責儲存數據電荷—電荷強度定義數據值。

輸入輸出裝置(I/O)是外部世界資訊傳送電腦裝置和處理結果返回給外部世界裝置總稱。
這些返回結果可能是作為用户能夠視覺上體驗,或是作為該電腦控制其他裝置輸入:於一部機械人,控制電腦輸出基本上這部機械人本身,如做出各種行為。

簡單説,電腦程式電腦執行指令一個序列。它既可以只是幾條執行某個任務指令,可能是可能要操作數據量複雜指令佇列。許多電腦程式包含有百萬計指令,而
其中很多指令可能反覆執行。2005年,一部典型個人電腦可以每秒執行30億條指令。電腦並會執行一些複雜指令來獲得額外機能,地它們是程式設計師排列來執行那些但為數眾多短指令。

情況下,程式設計師們是會直接機器語言來電腦寫入指令。那麼做結果只能是費時費力、效率低下而且漏洞百出。
所以,程式設計師通過「進階」一些語言來寫程式,然後某些電腦程式,如直譯器或編譯器翻譯成機器語言。
一些程式語言看起來接近機器語言,如組譯程式,認為是階語言。而另一些語言,如即如抽象原則Prolog,則完全無視電腦實際執行操作細節,可謂是階語言。於一項任務,應該其事務特點,程式設計師技能,可用工具和客户需求來選擇相應語言,其中客户需求(美國和中國軍隊工程專案要求使用Ada語言)。

一家圖書館裡,賈伯斯和好友斯蒂夫找到了一份AT&T技術手冊,當時打電話嘟嘟聲,是一台電腦傳到另一台電腦訊號,它可以控制交換機工作。

花了三週時間,兩人這個原理,模擬頻率嘟嘟聲,做出了能免費打電話“藍盒子”。

兩人弄到了梵蒂岡教皇電話,冒充基辛格給教皇打電話,後是憋不住笑穿幫。

但是,兩人沒有電腦,想要買一台沒錢。

於是,自己動手做,1976年,純手工打造Apple I問世。

Apple I算不上是電腦,只是理器。

但當時來説,這是科技裝置了。

看到賈伯斯他們做出了這麼裝置,身邊朋友想要一台。

因為是手工製作,就算是零件是手工打造,做一台需要60個時左右。

提高效率,他們鍍銅玻璃纖維板兩面腐蝕出銅導線,做出了印刷電路板,幾個時能做出一台Apple I。

印刷電路板,這算是電腦配件了,賈伯斯兩人準備多做點賣掉賺錢。

他們找到了一家電腦商店,闆地答應了要50套,不過不要電路板,而是要整機。

這樣,賈伯斯他們開始了商業化。

設計Apple II時,史蒂夫希望增加彩色圖形介面,賈伯斯希望不管是硬體者,還是軟體者,能使用,希望Apple II是一台功能齊全個人電腦。

延伸閱讀…

個人電腦進化史

你手中的手機若穿越時空回到100年前

推出Apple II採用米黃色塑料外殼(其他電腦外殼是木質或者鐵製),帶有一個光碟(儲存),可以拓展記憶體,有兩個手把和演示盒,可以程式設計。

這款作為蘋果公司意義上第一款電腦,受到了使用者歡迎,經銷商蜂擁而至,16年賣了五六百萬台。

Apple II發佈兩年後,賈伯斯到施樂公司去拜訪,施樂Palo Alto研究中心pc形成做出了貢獻。

前兩個項目賈伯斯怎麼聽,注意力放在了第三個項目,賈伯斯驚嘆:“這個創意太棒了。”

隨後1983年,蘋果公司推出了全球首台圖形介面電腦Apple Lisa,將之前程式碼,變成了圖形介面。

雖然這款電腦因為設計不夠,且價格高昂,早早退出了歷史舞台,但開啟了蘋果電腦圖形介面歷史。

1984年,蘋果發佈了第一代Macintosh個人電腦,售價2495美元。

跟前幾代蘋果電腦相比,Macintosh體積變小,顏值。

這款電腦採用了圖形介面作業系統,並且搭配了一塊512×342單色螢幕,遊標、窗口元素一應俱全。

後來此基礎上,推出了 Macintosh 128K、Classic、LC 多個版本。

當時蘋果電腦用系統沒有一個正式名稱,稱作System,第一版是System 1,下一版是System 2,以此類推。

System功能迭代,體現了賈伯斯驚人想像力和使用者洞察力。

System 1系統開機後,有一個微笑電腦圖示,這早期蘋果系統歡迎介面。

菜單和窗口出現,接近現在使用系統邏輯。

系統出錯後,會彈出一個帶有炸彈提示介面,系統崩潰後,會彈出一個表情。

System 1裏面,出現了遊戲,這個畫面,看起來是緻了。

賈伯斯吐槽沒品位,字型是抄別人,所以,Macintosh一開始設計了自己字型。

System 1 當中,出現了資料夾概念,但只是一個概念,沒有實際功能。

System 3中,資料夾是一個虛擬概念,有了實際功能。

System 3裏垃圾桶(回收站)圖示上增加了有垃圾檔案和清空兩種狀態,並且系統新增了一個歡迎介面。

遊戲畫面上,看起來也更複雜,,有了空間感。

到了System 5版本,Macintosh開始支援多工運行,但受限於硬體條件,多工執行階段速度下降。

System 6是一個階段性集大成版本。功能得到完善,系統版本和軟體版本得到了統一。

引人關注是System 7版本,實現了黑白到彩色躍遷,色彩變化比一些功能出現具有視覺衝擊力。

控製麵板裡,圖示樣式得到了統一,且排列上。

1996年,賈伯斯重回蘋果,隨後Macintosh系統設計,System系統更名Mac OS。

1989年,蘋果公司發佈了第一款可攜式電腦Macintosh Portable,雖然是可攜式電腦,但重量有7.25千克。

值得一提的是,這款電腦1991年搭乘亞特蘭蒂斯號航天飛機,首次從太空發回電子郵件,歷史上留下了濃濃的一筆。

1991年,蘋果公司推出了可攜式電腦Macintosh PowerBook。

跟前一款電腦相比,顏色變成了黑色,鍵盤放到了上方,滑鼠放到了正下方,整體尺寸得到縮小,奠定了未來筆記型電腦形態。

1993年,蘋果推出了Apple Newton,短短4年後停產了。

Apple Newton雖然是曇花一現,但其作為全球第一款掌上型電腦,算是iPad前身,電腦多形態發展提供了思路。

賈伯斯思維超前可見一斑,圖形介面、筆記型電腦、掌上型電腦,一體機是出自蘋果公司。

1998年,蘋果公司推出了Apple iMac G3,這是蘋果公司面向普通消費者推出第一款電腦。

這款電腦值得稱讚是,第一次將主機和顯示器融合了一起,算是一體機鼻祖,其次是外殼色彩,一款產品有5款顏色。(這種排列方式產品宣傳圖蘋果公司使用)

為止,蘋果公司電腦產品三個系列出現。

2002年系列G4產品出現,徹底奠定了如今產品風格。

這款電腦形態如今電腦沒有區別,採用鈦合金外殼,顯示器足夠大,12吋和17吋,裝備了前置吸入式光碟機。

雖然底座有進化到形態,但可以調節螢幕角度,螢幕之前產品相比,做到了。

2004年,發佈iMac G5,徹底進化到了如今產品形態。

2004年,iMac系列產品在外觀上沒有什麼變化,調整地方只有尺寸和螢幕。

2006年,蘋果公司iBook更名成為Mac book,推出了Mac Book Pro。

這款筆記本開始,蘋果公司放棄了IBM處理器,上了Intel處理器。

這款筆記本正式開啟了Mac book序章,iMac系列產品,外觀改動,後續產品開發,是硬體和軟體做文章。

初代iPhone手機行業做出革命性顛覆,iPhone 4時這種顛覆做到。

(本文詳細講述iPhone手機進化史,下期會推出iPhone進化史。)