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Computer History

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Computer History

幫人們計算的工具 很久以前的算盤… ( 西元前 3000 年 )

First generation 第一個商業運轉的電腦 UNIVAC I (1951)

為什麼花了這麼久才發明電腦？ 人類的弱點：太聰明的想法常常不被認同 勞工怕失去工作機會 比目前科技先進太多的想法會被忽略

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西元 1642~1643 年 巴斯卡 (Blaise Pascal) 為了幫助做收稅員的父親，

他就發明了一個用齒輪運作的加法器，叫 “ Pascalene” ，這是第一部機械加法器。

Pascalene 有八個可動的刻度盤，最多可把八位長的數字加起來。

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西元 1801 年 ( 查卡的織布機 )

Joseph-Marie Jacquard 的織布機是用連接按序的打孔卡控制編織的樣式。

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西元 1842 年 巴培格 (Charles Babbage)

開始設計及製造差分機 (Difference Engine) 。

用蒸氣啟動的而且體積十分龐大，它有一貯存程式，可以進行計算並把結果自動地印出來。

1833 至 1835 年巴培格把目標轉去設計分析機，由於分析機有現代電腦的基本元件，所以巴培格被稱為「電腦之父」。

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西元 1847~1849 年

1847 至 1849 年巴培格完成二十一幅差分機改良版的構圖，可以操作第七階相差 (7th order) 相差及 31 位數宇。但因沒有人贊助，所以這台機器並沒有完成。

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Ada Augusta Lovelace 英國詩人拜倫的女兒 Babbage 的好友 建議使用打了洞的卡片來導引

Babbage 的機器做某些重複的動作

第一位程式設計師 美國國防部標準程式語言

Ada 程式語言

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西元 1889 年

1889 年 Herman Hollerith 的電動製表機在比賽中有出色的表現，並被用於 1890 中的人口調查。 Herman Hollerith 採用了Jacquard 織布機的概念用來計算，他用咭貯存資料， 然後注入機器內編譯結果。這機器使本來需要十年時間才能得到的人口調查結果，在短短六星期內做到。

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IBM 誕生… 1911 年 Hollerith 的製表機公司與其他兩間公司合併，組成 Computer Tabulating Recording Company (C-T-R) ，製表及錄製公司。但在 1924 年，改名為 International Business Machine Corporation (IBM) 。

1935 年 IBM (International Business Machine Corporation) 引入 “ IBM 601” ，它是一部有算術元件及可在 1秒鐘內計算乘數的打孔機器。

機械式的計算器

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Turing Machine

Alan Turing (1912~1954) 數學家的電腦 電腦上可以解決的問題都可以由 t

uring machine解決 turing machine無法解決的問題，

電腦也無法解決 很難很難的數學與理論

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The Harvard Mark-1( 西元 1944 年 ) 第一部電子機械式的電腦 使用機械來當控制開關 IBM 贊助，哈佛大學教授Howard Aiken 完成 又稱為 IBM Automatic Sequence Controlled Cal

culator (ASCC)

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The Harvard Mark-1 (cont’d)

from http://www-1.ibm.com/ Howard Aiken

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Grace M. Hopper

海軍軍官 建立了開發 COBOL程式語言的基礎 主張並支持程式語言應該自硬體獨立出來自訂標準

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Grace M. Hopper (cont’d)

發現了第一隻電腦” Bug” => 誤入電腦的飛蛾 從那時候開始，每位程式設計師都稱程式錯誤為

” bug” ，而除錯的步驟術語為” debug”

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Atanasoff Berry Computer( 西元 1937~1942 年 ) 第一部電子式數位電腦 美國愛荷華州立大學

教授 : John V. Atanasoff博士研究生 : Clifford E. Berry

使用真空管、 2 進位數字系統、記憶體、邏輯電路

John V. Atanasoff Clifford E. Berry

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Atanasoff Berry Computer (cont’d)

from http://www.scl.ameslab.gov/ABC

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ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer, 1946)

電子式電腦 John W. Mauchly, J. Presper Eckert, Jr. (賓州大學 )

運算比電子機械市快 1000倍 佔地 15000平方英尺，重量 30噸

每分鐘 5000 個加法運算， 500個乘法運算

使用 10 進位來運作 使用約 18000 個真空管

Mauchly

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ENIAC (cont’d)

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ENIAC (cont’d)

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UNIVAC I (Universal Automatic Computer, 1951)

第一代電腦 (1951-1959) 使用真空管 (vacuum tube)

第一個應用在商業上的電子式數位電腦 Mauchly, Eckert, and Remington-Rand Corp. 安裝於美國人口普查局

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真空管 (Vacuum Tube)

體積過大 需要龐大的電力 產生很大的熱能 真空管常常燒壞

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John von Neumann (1903~1957)

內存程式 (Stored Program) 的觀念 建議在主記憶體裡存放數字形式的電腦指令，正如資料存於主記憶體以待處理一樣。每逢要執行新程式，需要把該程式送入主記憶體，而不是像 ENIAC 的做法，需要改變數千個開關狀態和連線。

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第二代電腦 (1959~1964)

主要特色 : 電晶體 (transistor) 使用電晶體的電腦，較之前

體積比較小、更可靠、便宜、消耗較少電能、不像真空管那麼熱

William Shockley, John Bardeen, and Walter Brattain

The Nobel Prize in Physics 1956

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第二代電腦 (1959~1964) (cont’d)

Honeywell 400 DEC PDP-8

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積體電路 (IC) 的誕生 (1958) IC: itegrated circuit Jack S. Kilby, 美國德州儀器公司 (Texas Instrum

ent) 將電路中的電晶體、電阻、二極體等電子元件，濃縮整合在一片晶片 (Chip)上

使體積變小、成本降低、穩定性變高。

Courtesy of Texas Instruments

The Nobel Prize in Physics 2000

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Jack S. Kilby

Courtesy of Texas Instruments

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第三代電腦 (1964~1971) 使用積體電路 更小、更快、更省電、更可靠 軟體發展更進步 : 分時作業系統 IBM System/360

向上相容的設計擴充電腦設備時，不需要擔心資料轉換的問題，舊資料可以在新電腦上使用

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IBM SYSTEM/360

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第四代電腦 (1971~) 使用積體電路 更高密度的電路整合 Microprocessor 多樣化

PC、工作站、超級電腦… 平民化

價格便宜 多用途

PDA、汽車、家電…

Intel produced the first microprocessor, 4004

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積體電路 (IC)

種類 電子元件個數 ( 個 )

Small Scale IC (SSI) 10~100

Medium Scale IC(MSI ) 100~1000

Large Scale IC (LSI) 1000~10000

Very Large Scale IC (VLSI) >10000

Unusual Large Scale IC (ULSI) >1000000

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Example: Intel Pentium4

Intel Pentium4包含約5千五百萬個 transistor

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Personal Computer (PC)

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Supercomputer

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Conclusion

製造元件 第一代電腦：真空管 第二代電腦：電晶體 第三代電腦：積體電路 第四代電腦：大型或超大型積體電路