第 1 章 計算機簡介

1-1 計算機科學大事紀1-2 當代計算機的通用架構1-3 計算機應用及未來展望

1-2 計算機概論全華科技圖書

1-1 計算機科學大事紀 西元前 3000 年

算盤（ abacus ）已出現在亞洲， 有人說是巴比倫人發明的；也有人說是中國人發明的 無論如何，亞洲人發明了算盤應無庸置疑

1-3 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1642 年

法國數學家 Blaise Pascal發明了機械式的加法器 Pascaline

西元 1801 年 Joseph-Marie Jacquard

發明了 Jacquard loom 第一部使用儲存器及程

式設計概念的機器 以打孔卡片（ punched

card ）來控制織布機的編織流程

西元 1822 年 Charles Babbage 開始設

計 Difference Engine 可做簡單的數學運算

1-4 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1844 年

Samuel Morse 從華盛頓傳了一份電報到巴爾地摩

西元 1889 年 Herman Hollerith 設計

了以打孔卡片來儲存資料並排序的電動機器

協助人口普查，只耗費兩年半即完成調查工作，而原來這項工作需耗時七年半呢！

Herman Hollerith 在西元 1896 年時成立了 Tabulating Machine Company ，於西元 1924 年2 月 14 日，正式改名為 IBM （ International Business Machines Corporation ）

1-5 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1912 年

無線電廣播工程師學會（ the Institute of Radio Engineers ）成立

它於西元 1963 年和美國電機工程師學會（ the American Institute Electrical Engineers ）合併成為聲譽卓著的國際電機電子工程師學會（ the Institute of Electrical and Electronics Engineers ，簡稱為 IEEE ，唸成“ EYE triple E” ）

1-6 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1937 年

亞蘭杜林（ Alan Turing ）提出了杜林機（ Turing Machine ）的概念

西元 1938 年 史丹佛大學的同學 William Hewlett 和 David Pa

ckard 在加洲 Palo Alto 的車庫組成了 Hewlett-Packard （ HP ）公司的雛型，於西元 1939 年正式成立 HP ，當初要取名為 Hewlett-Packard或 Packard-Hewlett 是丟銅板決定的

在西元 2002 年時， HP 和個人電腦大公司 Compaq 合併

1-7 計算機概論全華科技圖書

全球 PC 市佔率較高的公司2008Q4 Worldwide PC market

　　 4Q08 Shipments 4Q08 Market Share 4Q07 Shipments 4Q07 Market Share Growth

HP 14,915 19.1% 14,405.0 18.7% 3.5%

Dell 10,320 13.2.% 10,971.7 14.2% -5.9%

Acer 9,637 12.3% 7,351.3 9.5% 31.1%

Lenovo 5,549 7.1% 5,808.4 7.5% -4.5%

Toshiba 3,655 4.7% 3,026.9 3.9% 20.7%

Others 34,006 43.6% 35,632.7 46.2% -4.6%

Totel 78,083 100.0% 77,195.9 100.0% 1.1%

Preliminary Worldwide PC Vendor Unit Shipment Estimates for 4Q08 (Thousands of Units)

1-8 計算機概論全華科技圖書

2008Q4 US PC market

　　 4Q08 Shipments 4Q08 Market Share 4Q07 Shipments 4Q07 Market Share Growth

Dell 4,466 28.6% 5,344.6 30.8% -16.4%

HP 4,288 27.5.% 4,439.5 25.6% -3.4%

Acer 2,374 15.2% 1,527.3 8.8% 55.4%

Apple 1,255 8.0% 1,159.3 6.7% 8.3%

Toshiba 1,008 6.5% 900 5.2% 12.0%

Others 2,219 14.2% 3,992.6 23.0% -44.4%

Totel 15,609 100.0% 17,363.3 100.0% -10.1%

Preliminary U.S. PC Vendor Unit Shipment Estimates for 4Q08 (Thousands of Units)

1-9 計算機概論全華科技圖書

Turing Machine Alan Turing 在二次大戰時設計 , 破解了德國的

Enigma 密碼

1-10 計算機概論全華科技圖書

Turing Award Nobel prize in computer science ACM's most prestigious technical award is accompan

ied by a prize of $100,000. It is given to an individual selected for contributions of a technical nature made to the computing community. The contributions should be of lasting and major technical importance to the computer field. Financial support of the Turing Award is provided by the Intel Corporation.

西元 1966 年開始

1-11 計算機概論全華科技圖書

Turing Award 2004 Winners: Vinton G. Cerf and Robert E.

Kahn (TCP/IP ； Fathers of the Internet) Donald Knuth 1974 Steven Cook 1982 Ken Thompson & Dannis Ritchie 1983 姚期智院士在西元 2000 年時 , 獲頒 Turing A

ward ( 唯一華人得主 )

1-12 計算機概論全華科技圖書

Alan Turing & MeH.A. Newton E.H. Moore (1885 Yale Univ.) Oswald Veblen (1903 U. of Chicago) Alonzo Church (1927 Princeton) Bob Ritchie (1961 Princeton) Webb Miller (1968 Washington)

Kun-Mao Chao (1993 Penn State)

Alan Turing

這是我在美國數學學會的族譜http://www.genealogy.ams.org/html/id.phtml?id=84608

1-13 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1939 年

John V. Atanasoff 和他的助理 Clifford Berry發明了第一部可用電子訊號將資訊編碼的特殊用途機器，稱為 ABC（ Atanasoff Berry Computer ）

德國數學家 Konrad Zuse 也設計了一個稱為 Z1 的二進位電動計算機

1-14 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1944 年

哈佛大學在 IBM 贊助下，完成了第一部電動機械計算機，稱為馬克一號（ Mark I ），長度 51英呎，高度 8 英呎

西元 1945 年 John von Neumann 介紹了「儲存程式」（ sto

red program ）的概念，今日的數位電腦基本上都是採用這個概念所建構而成的。 (1-2 節補充說明 )

1-15 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1946 年

賓州大學的 John. W. Mauchly 和 J. Presper Eckert, Jr. 製造了第一部以真空管（ vacuum tube ）為基礎元件的計算機，稱為 ENIAC （ Electronic Numerical Integrator and Computer ）

1-16 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1947 年

世上最早及最大的計算機教育及研究學會 ACM（ the Association for Computing Machinery ）開始提供交換計算機領域相關資訊、想法及發現的園地，今日它已是橫跨超越百國的重要學術組織。

1-17 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1948 年

Richard Hamming 發明了Hamming code ，可找出傳輸資料的錯誤並訂正之，此技巧被廣泛地應用在電腦及電話系統

西元 1952 年 傑出女性資訊學家 Grace

Murray Hopper 設計了第一個編譯器（ compiler ）：A-0 。（編譯器是用來將程式語言所寫的程式轉換成電腦可執行的 0與 1 數列。）

1-18 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1956 年

William Bradford Shockley、 John Bardeen 及Walter Houser Brattain榮獲諾貝爾物理獎，諾貝爾委員會在讚辭中說：「獲獎是要表彰三位學者在半導體的研究及發現電晶體的效應。」

西元 1957 年 John Backus 和 IBM 的同事發展了第一個 Fortr

an語言的商用編譯器 西元 1959 年

Honeywell 公司推出以電晶體（ transistor ）為基礎元件的計算機，稱為 Honeywell 400 ，這也是第二代電腦（電晶體時期）的代表作

1-19 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1962 年

史丹佛大學和普渡大學成立了全球最早的計算機科學系（ computer science departments ）

台灣最早的計算機科學系：交通大學計算機與控制工程系 (1970)

台灣最早命名為資訊工程系的則是台灣大學 (1977) 交大的計工系也於 1988 年更名為資訊工程系 現在幾乎全球各主流大學，都設立了計算機科學的相關

科系，足以顯示計算機一日千里的進展 MIT 的 Steve Russell 發明了全球第一個電腦遊戲，很快就風行了整個美國的電腦實驗室

西元 1963 年 美國國家標準局制定了以 7 個位元（ bit ）編碼的 ASCII

（ American Standard Code for Information Interchange ）， ASCII仍是目前非常重要的電腦編碼標準

1-20 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1964 年

IBM推出了第一部以積體電路（ IC ， Integrated Circuit ）為基礎元件的 IBM 360 型計算機

Douglas Engelbart 發明了滑鼠（ mouse ），它之所以暱稱為滑鼠，乃是因為它的末端有著長長的尾巴，真的很像老鼠。現在逐漸流行的無線滑鼠，也許該有另一個有趣的暱稱，就叫它「小饅頭」或「米龜」吧！

1-21 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1965 年

Multics 作業系統。 西元 1966 年

有資訊領域諾貝爾獎之稱的「杜林獎」（ Turing Award ）開始頒發，每年頒發一次，獎金為美金十萬元。

西元 1968 年 Robert Noyce、 Andrew Grove 和 Gordon Moore 成立

了 Intel ，它是今日世界影響力最大的電腦微處理器發明公司， Pentium、 Celeron、 Xeon 及 Itanium等都是該公司一系列的產品，影響資訊科技至深。

西元 1970 年 Dennis Ritchie 和 Kenneth Thompson 設計了 Unix 作業系統（這名稱和 1965 年耗費眾多人年完成的 Multics互別苗頭）。

1-22 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1971 年

Niklaus Wirth 開發了 Pascal 程式語言 Ray Tomlinson寄發了第一封的 email 。

Vacuum tubes( 真空管 )

transistor( 電晶體 )

IC (Integrated Circuit; 積體電路 ) VLSI

1-23 計算機概論全華科技圖書

Intel 4004 (1971)

1-24 計算機概論全華科技圖書

Moore’s Law ( 摩爾定律 )

Source:Wikipedia

1-25 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1972 年

Dennis Ritchie 開發了C 程式語言

西元 1975 年 第一部個人電腦（ PC ，

personal computer ）問世，稱為 Altair 8800

IBM 做了第一部的雷射印表機。

1-26 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1976 年

第一部超級電腦（ supercomputer ）誕生，稱為 Cray-1 IBM 發展了第一部的噴墨印表機 Steve Jobs 和 Steve Wozniak 設計了蘋果一號（ Apple

I ） 西元 1977 年

Steve Jobs 和 Steve Wozniak 成立了蘋果電腦公司（ Apple Computer ），並推出了在當時最出眾的蘋果二號（ Apple II ，圖 1-11 ）

Bill Gates 和 Paul Allen創設了微軟（ Microsoft ），這兩位目前都名列全美十大富豪，而 Bill Gates更蟬連多年的第一富豪。

薄煎餅翻整問題 [參考 Prof. Steven Rudich 的說明 ppt | ps | pdf |

video ]

1-27 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1978 年

Ron Rivest、 Adl Shamir 及 Leonard Adelman發明了著名的 RSA 公開金鑰加密法

Intel 也推出了第一個 16 位元的處理器 8086 及8088 ，其中 8088 是 IBM PC 初期所採用的中央處理器（ Central Processing Unit ，簡稱 CPU ）

RSA encryption --- 1978

Rivest Shamir Adleman

1-29 計算機概論全華科技圖書

將一個由兩個大質數所乘出來的大數分解回來e.g., 143 11 x 13

Challenge Number

Prize ($US) Challenge Number

Prize ($US)

RSA-576 $10,000 RSA-896 $75,000

RSA-640 $20,000 RSA-1024 $100,000

RSA-704 $30,000 RSA-1536 $150,000

RSA-768 $50,000 RSA-2048 $200,000

RSA factorization challenges

1-30 計算機概論全華科技圖書

US$10,000 –– RSA-576 188198812920607963838697239461650439

807163563379417382700763356422988859715234665485319060606504743045317388011303396716199692321205734031879550656996221305168759307650257059

Solved on Dec. 3, 2003

398075086424064937397125500550386491199064362342526708406385189575946388957261768583317

472772146107435302536223071973048224632914695302097116459852171130520711256363590397527

1-31 計算機概論全華科技圖書

US$200,000 –– RSA-2048

25195908475657893494027183240048398571429282126204032027777137836043662020707595556264018525880784406918290641249515082189298559149176184502808489120072844992687392807287776735971418347270261896375014971824691165077613379859095700097330459748808428401797429100642458691817195118746121515172654632282216869987549182422433637259085141865462043576798423387184774447920739934236584823824281198163815010674810451660377306056201619676256133844143603833904414952634432190114657544454178424020924616515723350778707749817125772467962926386356373289912154831438167899885040445364023527381951378636564391212010397122822120720357

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Bad news: “This challenge is no longer active!”

1-33 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1982 年

時代（ Time ）雜誌以電腦做為年度風雲人物

西元 1984 年 新力（ Sony ）和飛利浦

（ Philips ）推出了 CD-ROM ，使數位資料的儲存方式又往前邁進了一大步

西元 1989 年 Tim Berners-Lee 提出全球資訊網（ WWW ， World Wide Web ）的構想

Intel推出了 80486 （內含一百多萬個電晶體），簡稱 486

1-34 計算機概論全華科技圖書

猜得出這部電腦的歷史地位嗎？

這是 Tim Berners-Lee 當初發明 WWW 所使用的電腦

(趙老攝於 2005 年日本愛知博覽會 )

1-35 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1990 年

WWW 正式推出，沒想到才幾年光景， WWW就風行全球，使得整的數位世界改觀，並改變了現代人的生活型態

1-36 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1991 年

芬蘭赫爾辛基大學的學生 Linus Torvalds （五年級後段班的學生），基於 Unix 的開放原始碼，創作了個人電腦作業系統 Linux （ Linus + Unix ），時間已證明 Linux 的確是 Windows之外，一個可行的替代選擇

西元 1994 年 第一個成功的商業化瀏覽器 Netscape （網景）推出

楊致遠和 David Filo適時推出 Yahoo!搜尋引擎

1-37 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 1995 年

James Gosling領軍的團隊推出了跨平台的 JAVA 程式語言

西元 1997 年 IBM 的深藍電腦擊敗了

稱霸西洋棋壇十四年的棋王 Garry Kasparov

電腦有智慧嗎？ 西元 1998 年

搜尋引擎 Google推出，開創者是史丹佛博士班的休學學生 Larry Page 和 Sergey Brin

1-38 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 2001 年

Windows XP問世 Home Edition 及 Professional 兩種版本 XP乃“ eXPerience” 的縮寫，體驗之義

數位的體驗、通訊的體驗、無線的體驗 Jimmy Wales創建了一部免費的網路百科全書，

稱為「維基百科」 (Wikipedia) 西元 2003 年

Intel Centrino行動運算技術平台 無線網路 省電技術 較小體積

1-39 計算機概論全華科技圖書

計算機科學大事紀 西元 2004 年

Google 上市，造成華爾街股市大轟動 西元 2005 年

Skype 流行 100 美元電腦 Google Earth

西元 2006 年 「 Google台灣工程研究所」 大學入學測驗出現火星文

1-40 計算機概論全華科技圖書

西元 2007 年 Vista (Microsoft) iPhone (Apple) Android (Google)

西元 2008 年、西元 2009 年新三國演義：Microsoft、 Google、 Yahoo!

計算機科學大事紀

1-41 計算機概論全華科技圖書

1-2 計算機的通用架構 「馮紐曼模式」（ von Neumann Model ）

最主要的精神在於「儲存程式」（ stored program ）的概念

1-42 計算機概論全華科技圖書

von Neumann 提出儲存程式的概念

1-43 計算機概論全華科技圖書

1-3 計算機應用及未來展望 電子商務 機器人 電腦遊戲 遠距教學 更多的殺手應用

摩爾定律 梅特卡夫定律