小時(shí)候，見過計(jì)算器，能很快完成計(jì)算，當(dāng)時(shí)心想，計(jì)算器真厲害，能提前把所有結(jié)果存儲下來。

后來，吵著鬧著要買小霸王學(xué)習(xí)機(jī)，最后如愿變成游戲機(jī)，經(jīng)典游戲“超級瑪麗”和“坦克大戰(zhàn)”至今歷歷在目。

后來，讀初中，有了象征意義上的電腦課，穿著鞋套去電腦室，完全不會操作。有一次，把電腦弄死機(jī)了，嚇得不輕，梅老師瞪了我一眼，直接把電源關(guān)了。

然后，他回到他自己的電腦上，瀟灑地聽著任賢齊唱“讓我悲也好，讓我醉也好。..。..”。那時(shí)，我知道了電腦還能唱歌。對電腦的屏幕畫面，也只有個(gè)模糊的印象：

那時(shí)的電腦顯示器，真的很丑陋，在很長一段時(shí)間內(nèi)，我一直誤以為，這一大坨東西就是電腦的全部。其實(shí)，它只是顯示器而已，遠(yuǎn)非核心部件。

廣義上講，上面提到的電子計(jì)算器、小霸王學(xué)習(xí)機(jī)和初中見到的那些電腦，都是計(jì)算機(jī)。你現(xiàn)在拿在手上用于閱讀的手機(jī)，也是計(jì)算機(jī)?？傊?jì)算機(jī)無處不在。

要了解計(jì)算機(jī)，就應(yīng)該了解它的發(fā)展過程，去探索歷史上那些精彩的瞬間。本文從宏觀的角度，浮光掠影般了解一下計(jì)算機(jī)歷史。我們將以下圖的框架目錄來展開簡述：

一。 手動計(jì)算機(jī)這里講的手動計(jì)算機(jī)，是從遠(yuǎn)古時(shí)代到17世紀(jì)初。很久很久以前，女同志白天忙采集，男同志白天忙打獵，昨日獵回幾只羊，今朝逮回幾只兔，都需要計(jì)數(shù)，這涉及到數(shù)的表示。

計(jì)數(shù)的歷史

遠(yuǎn)古時(shí)代的人，也有十個(gè)手指，所以采用手指來計(jì)數(shù)，是很順其自然的事情，這也就是十進(jìn)制的來源。小時(shí)候，我們學(xué)習(xí)十以內(nèi)數(shù)字的加減，就是用手指來計(jì)數(shù)，來看常見表示：

我們來看下牛津詞典對digit的解釋，手指和數(shù)字的關(guān)系，一目了然。digit既有手指的意思，也有數(shù)字的意思。我們也順便學(xué)會了digit， digital， bit（binary digit）這幾個(gè)單詞。

想一下，手指計(jì)數(shù)有哪些不足？很顯然，當(dāng)數(shù)字變大后，手指個(gè)數(shù)不夠了。而且，古代的人也需要吃飯， 某天逮回3只羊，用手指記錄下來，吃飯時(shí)還得保持手指計(jì)數(shù)的姿勢。

至于睡覺，那也睡不好，睡醒之后，手指松了，一切都忘了，這就尷尬了。得想其他辦法，很自然地，不要用手指這樣的“活物”來計(jì)數(shù)，用石頭吧，畢竟石頭不需要吃飯睡覺：

我們來看下calculus這個(gè)單詞。容易看到，石頭和計(jì)算也聯(lián)系在一起，歷史淵源，原來如此。順便地，很輕松地學(xué)了單詞，下次看到calculator， calculation， 豈會陌生？

想象一下，要把石頭從北京帶到深圳，該多麻煩。石頭太笨重了，還是不好，得想其他辦法。于是，人們想到用繩子來計(jì)數(shù)，輕松多了，攜帶也更加方便了。

英語單詞cord就是繩子的意思，record就是記錄的意思，用繩子來記錄嘛。從詞源學(xué)來看，cord和record還是很有淵源的，很多東西聯(lián)系起來就簡單了。

用結(jié)繩計(jì)數(shù)的人，可能會深刻理解李煜說的“剪不斷，理還亂”，“別是一般滋味在心頭”。我曾遇到過多次解不開結(jié)而苦惱的場景，相信你肯定也有，看著就頭大頭暈。

而且，繩子計(jì)數(shù)沒法處理篡改的問題。昨天我從你那里借了3只兔，在繩子上打3個(gè)結(jié)，晚上回家偷偷解開其中的1個(gè)結(jié)，這就尷尬了，可見，要防止單方面偷偷篡改。

于是，古人采用了刻痕計(jì)數(shù)，有了刻痕，雙方立下契約，劈成兩半，每人一份，防止單方篡改。在商朝時(shí)，甲骨文很流行。前幾年，還有人在高考作文中用甲骨文呢。

我們提到的手指、石子、繩子和刻痕，主要用來計(jì)數(shù)，有了計(jì)數(shù)后，我們得對它進(jìn)行加減乘除運(yùn)算，這就涉及計(jì)算。接下來，我們簡要聊聊計(jì)算方法和工具的發(fā)展。

計(jì)算的歷史

中國的算籌，歷史悠久。也有很多詞語中包含籌，如觥籌交錯(cuò)，運(yùn)籌帷幄等，現(xiàn)代管理學(xué)中還有一門“運(yùn)籌學(xué)”的課程。所謂籌，就是竹子，跟擺弄火柴棍差不多。

來看算盤，估計(jì)很多人見過，我家就有這個(gè)東西，“三下五除二”貌似盡人皆知。樓下培訓(xùn)機(jī)構(gòu)有個(gè)“珠心算課程”，曾經(jīng)探頭去看了一眼，不怎么火熱，來看看算盤：

再來看納皮爾籌，我琢磨了一下，道理很簡單，本質(zhì)就是“九九乘法表”。比如，要計(jì)算125*8的值，預(yù)期結(jié)果是1000，具體是怎么計(jì)算的呢？我試了一下，如圖：

納皮爾發(fā)明了對數(shù)，大家在高中肯定學(xué)過。大家應(yīng)該記得這個(gè)符號：logaN， 那個(gè)N不僅僅指代正整數(shù)，也指代納皮爾名字中的N，表示對這位計(jì)算先驅(qū)的紀(jì)念。

后來，拉普拉斯說：對數(shù)的發(fā)明，以其節(jié)省勞力，而使天文學(xué)家的壽命增加一倍。伽利略說：給我空間、時(shí)間和對數(shù)，我就能創(chuàng)造宇宙。對數(shù)的本質(zhì)是降維。

什么意思呢？對數(shù)可以把乘法除法轉(zhuǎn)化為加法減法。類似的做法是非常普遍的，傅里葉級數(shù)，傅里葉變換，拉普拉斯變換，Z變換，都是如此，降維降級處理。

以常用的傅里葉變換為例，它把卷積運(yùn)算降維為乘法運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了積分向乘法的轉(zhuǎn)換，使得計(jì)算復(fù)雜度大大降低，學(xué)過《信號與系統(tǒng)》的朋友，應(yīng)該深有感悟。

再來看看由對數(shù)引出的滑尺計(jì)算，這個(gè)尺子是按照對數(shù)來制作的。很容易看出2*3=6，直接用尺子得到了結(jié)果，其背后的數(shù)學(xué)邏輯便是對數(shù)，log2+log3=log6， 所以2*3=6

那年國慶節(jié)，看了核潛艇之父黃旭華老先生獲得了共和國勛章獎(jiǎng)，在他的一個(gè)視頻，有一把計(jì)算尺，在那個(gè)年代，就是靠類似的計(jì)算尺完成核潛艇計(jì)算的，挺不容易。

無論是算籌、算盤、納皮爾籌還是滑尺，都需要人參與具體過程和計(jì)算細(xì)節(jié)。那么有沒有這樣的工具：輸入3和4，讓工具自動得到7呢？那就來看自動計(jì)算的工具吧。

二。 機(jī)械計(jì)算機(jī)機(jī)械計(jì)算機(jī)時(shí)代是從17世紀(jì)初到19世紀(jì)末。契克卡德是德國人，他制作了一個(gè)計(jì)算鐘，能實(shí)現(xiàn)簡單自動計(jì)算，當(dāng)時(shí)的工藝肯定沒有下圖這么精美，下圖是后人做的復(fù)制品：

法國的帕斯卡，就是搞壓強(qiáng)的那個(gè)物理學(xué)家。著名編程語言Pascal之名，正是取自帕斯卡，以紀(jì)念這位計(jì)算機(jī)先驅(qū)。帕斯卡制作了加法器，看著那些齒輪，真想去擰一擰：

德國的數(shù)學(xué)家萊布尼茨，就更有名了，也是個(gè)非常自負(fù)的家伙。大學(xué)高等數(shù)學(xué)中的“牛頓-萊布尼茨”公式，應(yīng)該熟悉吧，還有萊布尼茨對于交錯(cuò)級數(shù)是否發(fā)散的判定方法。

他敢跟牛頓爵爺叫板，還是有幾把刷子的。另外，據(jù)說，萊布尼茨對二進(jìn)制的發(fā)明，也有較大的貢獻(xiàn)，這是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)計(jì)算的基礎(chǔ)。萊布尼茨當(dāng)時(shí)做了個(gè)機(jī)器，能做乘法：

在計(jì)算機(jī)發(fā)展史上，上面都是鋪墊，直到巴貝奇差分機(jī)，才有了一些現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理念的感覺。作為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的鼻祖，巴貝奇為計(jì)算機(jī)奮斗一生的精神，一直鼓勵(lì)著很多人：

巴貝奇分析機(jī)更是思維超前，雖然最終沒有實(shí)際制造出來，但閃爍著天才般的智慧和火花，很多理念與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)原理非常相似，來看下巴貝奇分析機(jī)模型，感覺挺炫酷的：

巴貝奇帶著遺憾離開人世，但給后人留下了寶貴遺產(chǎn)。1832年，17歲的Ada參觀了巴貝奇差分機(jī)，深深著迷。在巴貝奇去世后，Ada繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大巴貝奇的工作，為機(jī)器編程。

Ada被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)歷史上的第一個(gè)程序員，是個(gè)女程序員哈。美國國防部曾經(jīng)花了10年時(shí)間研發(fā)了一種編程語言，在命名時(shí)，他們想到了Ada， 并以此來命名，這就是Ada語言。

Ada的父親，是英國著名詩人拜倫，可曾記得他那經(jīng)典的話：命運(yùn)要我去流浪的地方還不少，去時(shí)還帶著多少可嘆的記憶；但我唯一的慰藉的事情是：最不幸的遭遇也不足為奇。

扯遠(yuǎn)了，回歸正題。可以看到，在機(jī)械計(jì)算機(jī)時(shí)代，人們用各種方式來制造精巧的機(jī)器，讓機(jī)器完成簡單的計(jì)算，這是很大的飛躍， 因?yàn)樗讶藦木唧w的計(jì)算過程中解放出來了。

三。 機(jī)電計(jì)算機(jī)機(jī)電計(jì)算機(jī)是從19世紀(jì)末到20世紀(jì)40年代。機(jī)械和機(jī)電的差別，從名字上就可以看出來。自18世紀(jì)中葉以來，電學(xué)蓬勃發(fā)展，一些機(jī)器開始可以用電來驅(qū)動了。

美國憲法中這樣一條規(guī)定：每10年需要做一次人口普通。1880的人口普查，花了7年的時(shí)間才得到結(jié)果。這就尷尬了，3年后，也就是1890年，還得再次普查。

隨著美國人口越來越多，會出現(xiàn)這樣的問題：前一輪還沒普查完，后一輪又要開始。于是，開始想辦法盡量實(shí)現(xiàn)自動化，霍爾瑞斯發(fā)明了制表機(jī)，并脫穎而出。

1890年的人口普查數(shù)據(jù)，是1880年的兩倍，但總共卻只耗時(shí)2年左右。當(dāng)時(shí)，霍爾瑞斯制表機(jī)沒有選擇二進(jìn)制，原因：二進(jìn)轉(zhuǎn)換困難，二進(jìn)制機(jī)器制作困難。

人口普查后，霍爾瑞斯名聲大振。在1896年，他開了個(gè)制表機(jī)公司。在1924年，公司改名為IBM， 響當(dāng)當(dāng)?shù)拿郑?00年了，IBM在每個(gè)時(shí)代，幾乎都不落伍。

在第二次世界大戰(zhàn)中，各國基于軍事需要，大力投入了計(jì)算機(jī)的研究，但是，德國似乎不怎么看好計(jì)算機(jī)，希特勒更相信武器本身的威力，更相信密集式地狂轟亂炸。

祖斯，德國著名的計(jì)算機(jī)先驅(qū)，在1935-1945這十年左右的時(shí)間，先后建成了Z1/Z2/Z3/Z4計(jì)算機(jī)，這些計(jì)算機(jī)時(shí)運(yùn)不濟(jì)，命途多舛，要么不被重用，要么被戰(zhàn)火吞噬。

祖斯的Z1/Z2/Z3/Z4都很有創(chuàng)造性，比如，Z1驗(yàn)證了機(jī)器計(jì)算的可行性，Z2是第一臺電磁式計(jì)算機(jī)，Z3可以用二進(jìn)制控制Z4能用穿孔紙袋輸入輸出，甚至是處理?xiàng)l件。

在第二次世界大戰(zhàn)中，德國不怎么重視計(jì)算機(jī)， 但美國就不一樣了，各類計(jì)算機(jī)相關(guān)的研究如火如荼地進(jìn)行。也就是從這時(shí)開始，美國在信息領(lǐng)域的領(lǐng)先地位開始建立。

史蒂比茲在自己的廚房，用二進(jìn)制做實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證二進(jìn)制的可行性。很多書上能看到Model K， 這個(gè)K就是kitchen，是廚房的意思，他老婆取名Model K，挺有意思的哈。

貝爾實(shí)驗(yàn)室的Model是一個(gè)系列，有很多不同的機(jī)型，比如Model I， 能完成遠(yuǎn)程通信，畢竟電話與通信是貝爾實(shí)驗(yàn)室的強(qiáng)項(xiàng)，這也為后來計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

哈佛大學(xué)也不甘落后，與IBM合作制作了哈佛Mark系列，不過其總設(shè)計(jì)師艾肯卻宣稱哈佛Mark I是他一個(gè)人搞起來的，IBM的小沃森自然很惱火，最終不得不分道揚(yáng)鑣：

哈佛Mark II是當(dāng)時(shí)最大的繼電器是計(jì)算機(jī)，有13000多個(gè)繼電器。我們來看看繼電器長啥樣子。我還記得，在讀初三時(shí)，物理課上，盧老師深入講解過繼電器：

1947年9月9日，那是一個(gè)秋季的九九艷陽天，一個(gè)蛾子飛進(jìn)了哈佛Mark II的一個(gè)繼電器，導(dǎo)致繼電器失效，機(jī)器無法正常工作，這就是歷史上有名的bug事件。

如今的軟件開發(fā)中，大家常說的軟件bug， 就是指軟件缺陷或者漏洞，實(shí)際上，其實(shí)說的就是1947年的那只該死的蛾子。工作之后，我天天抓bug，抓得不亦樂乎。

四。 電子計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)從20世紀(jì)40年代至今，一直方興未艾。 繼電器雖然可以用來做計(jì)算機(jī)零件，但并不完美，它是機(jī)械的，反復(fù)移動，容易斷裂，而且速度還很慢。

于是出現(xiàn)了電子管，也稱真空管，繼電器能做的二進(jìn)制功能邏輯，電子管都能做，而且速度更快，快1000倍。來看看電子管長啥樣，我覺得挺好看，顏值不錯(cuò)：

當(dāng)時(shí)，很多機(jī)電計(jì)算機(jī)由繼電器構(gòu)成，但到了1945年，電子管計(jì)算機(jī)基本上取代了機(jī)電計(jì)算機(jī)，線路亂七八糟，操作計(jì)算機(jī)的方式就是插電線， 拔電線。

那時(shí)的操作員，相當(dāng)于今天的程序員，都是“編程”。不同之處是，那時(shí)工作很繁瑣，需要耐心，有很多女孩子加入，于是，男孩子也不愁找不到女朋友了。

不像今天，程序員找個(gè)女朋友，費(fèi)勁得很，可能是因?yàn)榕绦騿T太少了。不久之前，有個(gè)男程序員就跟我聊天，吐槽這件事情，我就聽聽，然后樂呵笑了。

電子管計(jì)算機(jī)固然快，但很昂貴，而且還受到“愛迪生效應(yīng)”的影響：電子管工作的時(shí)候，容易發(fā)熱，動不動就被燒壞，這對于穩(wěn)定性來說，是很致命的呢。

比方說，好不容易寫好一篇公眾號文章，辛辛苦苦花了一周時(shí)間，結(jié)果某個(gè)電子管燒壞了，整個(gè)計(jì)算機(jī)失靈，文章丟失，肯定要罵人，丟過文章的人都知道。

鑒于電子管的缺點(diǎn)，人們開始研究新的器材。1947年，晶體管誕生了，學(xué)過模擬電路的朋友，應(yīng)該很熟悉這個(gè)東西，我的專業(yè)就與此相關(guān)。話不多說，來看下晶體管外形：

1956年，肖克利因發(fā)明了晶體管而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，晶體管改變了世界。肖克利本人名利雙收，但想搞更多的錢，于是開始開公司，可是他智商很高，情商太低。

于是，肖克利手下的八個(gè)人，先后離開了他。肖克利自然不滿，給這八個(gè)人扣了一個(gè)大帽子，即“八叛逆（The Traitorous Eight）”，這可是很厲害的八個(gè)人哦，一起來看看：

1957年，這八個(gè)人接受一家公司資助，成立了后來很有名的仙童半導(dǎo)體公司，上圖的的字母F， 就是Fairchild， 意思就是仙童。學(xué)電子電路的朋友，應(yīng)該基本都聽說過這個(gè)公司，它被譽(yù)為是硅谷的西點(diǎn)軍校。

喬布斯就曾將其比作成熟的蒲公英，只要風(fēng)一吹，其創(chuàng)新的精神，就像蒲公英的種子那樣，四處飛揚(yáng)，生根發(fā)芽。然而，天下沒有不散的筵席，他們又陸續(xù)離開仙童公司，于是有了Intel和AMD， 是不是很熟悉？

大家電腦中的CPU， 基本都是這兩家的搞出來的。這里順便說一下，摩爾是Intel的創(chuàng)始人之一，他提出了著名的摩爾定律，至今仍有效，并支配著硬件的發(fā)展。貌似扯遠(yuǎn)了，我們來繼續(xù)看當(dāng)時(shí)的晶體管計(jì)算機(jī)：

盡管晶體管使計(jì)算機(jī)簡化了很大，但計(jì)算機(jī)仍然是龐然大物，還能繼續(xù)進(jìn)行壓縮嗎？1958年，就職于德州儀器公司的杰克基爾比，發(fā)出疑問：為什么不在一塊硅片上，制造多個(gè)晶體管呢？這就是集成電路。

1959年，肖克利八弟子之一的羅伯特諾依斯（Intel創(chuàng)始人之一）， 也想到了同樣的方法。他們后來為誰先發(fā)明集成電路而爭論不休，現(xiàn)在普遍的觀點(diǎn)是：他們獨(dú)立發(fā)明了集成電路，可以說都是集成電路之父。

說到羅伯特諾依斯，在喬布斯的“Stay Hungry， Stay Foolish”演講中，他說自己被趕出蘋果公司后，曾去找過羅伯特諾依斯和HP創(chuàng)始人之一的戴維帕卡德，估計(jì)是一起喝酒吐槽。來看下集成電路芯片吧：

然而，這種集成度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，能不能在更小的芯片上集成更多的晶體管和電子元件呢？當(dāng)然可以，這就是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。一塊芯片，指甲那么大，居然集成了上億個(gè)晶體管和電子器件，而且還要正常穩(wěn)定工作，每每想到此，就不寒而栗了。

當(dāng)年占據(jù)整個(gè)房間大小的計(jì)算機(jī)，如今竟然被集成得這么小， 而且功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)。這背后是數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、微電子學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和量子力學(xué)等學(xué)科的功勞。難怪華為任總說：搞芯片，砸錢是不行的，要砸數(shù)學(xué)家，物理學(xué)家和化學(xué)家。

我現(xiàn)在做著跟當(dāng)時(shí)專業(yè)基本無關(guān)的東西，回想起自己學(xué)過的電子通信方面的知識，還是能喚起心中的漣漪。曾經(jīng)在知乎上看到一個(gè)問題：為什么硬件工程師的工資，整體不如軟件工程師？里面給了一些很現(xiàn)實(shí)的原因，我覺得很有道理。

雖然我現(xiàn)在不做硬件了，但心中始終有些硬件的情懷，拿著單片機(jī)開發(fā)板，就有種莫名的興奮，看到FPGA板子，一定要去摸一下，買到了樹莓派，玩得不亦樂乎。那些執(zhí)著在硬件行業(yè)，執(zhí)著于國產(chǎn)芯片研發(fā)的公司和人員，值得尊敬。

講到這里，似乎把計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史敘述了一遍，但僅僅是從計(jì)算機(jī)硬件角度進(jìn)行的，并不是計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史的全部，甚至只能算作是冰山一角。

從計(jì)算機(jī)科學(xué)上看，居然沒有講到計(jì)算機(jī)科學(xué)之父---阿蘭圖靈，沒有講到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父---馮諾依曼，沒有講到信息論之父---克勞德香農(nóng)。

從計(jì)算機(jī)型號上看，居然沒有講到ABC計(jì)算機(jī)，沒有講到ENIAC計(jì)算機(jī)， 沒有講到EDVAC計(jì)算機(jī)，更沒有講到后面各種樣琳瑯滿目的計(jì)算機(jī)。

從計(jì)算機(jī)公司上看，居然沒有講到喬布斯創(chuàng)建的蘋果，沒有講到比爾蓋茨創(chuàng)建的微軟，沒有講到坦福大學(xué)一對夫婦創(chuàng)建的思科，統(tǒng)統(tǒng)沒講到。

從計(jì)算機(jī)整體上看，居然沒有講到軟件發(fā)展，沒有講到操作系統(tǒng)，沒有講到Windows和Linux，沒有講到編譯器和各種編程語言和數(shù)據(jù)庫等。

對了，連計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這么的重要東西，也沒講到。所以這篇文章是不完整的，也不可能在一篇文章中把所有的東西介紹完畢，畢竟浩如煙海。

責(zé)任編輯：haq