计算机起源的哲学
在二十世纪，技术突破使我们今天看到的不断发展的计算机成为可能。然而，甚至在微处理器和超级计算机出现之前，一些著名的科学家和发明家就帮助奠定了这项技术的基础，这项技术后来彻底改变了我们的生活。
计算机执行处理器指令的通用语言，起源于17世纪，是二进制数字系统的形式。这个系统是由德国哲学家和数学家戈特弗里德·威廉·莱布尼茨发明的。它是一种只用两位数表示十进制数的方法，即零和数字1。他的系统部分受到中国经典著作《易经》的哲学解释的启发，该书从光明和黑暗的角度理解宇宙，以及男性和女性的二元性。虽然他的新编码系统在当时没有实际用途，但莱布尼茨相信有一天机器将有可能使用这些长串的二进制数。
1847年，英国数学家乔治·布尔引入了一种基于莱布尼茨著作新设计的代数语言。他的“布尔代数”实际上是一个逻辑系统，用数学公式来表达逻辑中的语句。同样重要的是，它采用二进制方法，不同数学量之间的关系可以是真或假，0或1。虽然当时布尔代数还没有明显的应用，但另一位数学家查尔斯·桑德斯·皮尔斯(Charles Sanders Pierce)花了几十年的时间对这个系统进行扩展，终于在1886中发现可以用电子开关电路进行计算。假以时日，布尔逻辑将成为计算机设计的工具。英国数学家查尔斯·巴贝奇被认为组装了第一台机械计算机——至少在技术上是这样。他的机器在19世纪初的特点是输入数字、内存、处理器和输出结果的方式。他对他所谓的“差异引擎”的第一次尝试是建造世界上第一台计算机，但在花费了超过65，438+07，000英镑的开发费用后，这一努力几乎被放弃。该设计需要一台机器来计算数值，并自动将结果打印在表格上。这是一个手摇曲柄，重四吨。在英国政府切断了巴贝奇的资金后，这个项目终于被切断了。
这迫使发明者转向另一个想法，他称之为分析引擎，一种更具雄心的通用计算机器，而不仅仅是算术。虽然巴贝奇的设计不能贯穿并建立一个工作装置，但他的设计基本上与20世纪使用的电子计算机具有相同的逻辑结构。所有计算机中都有分析引擎，如集成内存，一种信息存储形式。它还允许计算机执行一组偏离默认序列顺序的指令和循环，这些指令是连续重复执行的指令序列。尽管巴贝奇没能造出一台功能齐全的计算机，但他仍然坚持自己的想法。在1847和1849之间，他绘制了第二版差分机的新的改进设计。这一次，它计算多达30个十进制数字，更快，更简单，因为它需要更少的零件。然而，英国政府认为不值得投资。最后，巴贝奇在原型机上最大的进步是完成了他的第一台差速发动机的七分之一。
在这个早期的计算时代，有一些显著的成就。1872年，苏格兰-爱尔兰数学家、物理学家和工程师威廉·汤姆森爵士发明的潮汐预报机被认为是第一台现代模拟计算机。四年后，他的哥哥詹姆斯·汤姆森提出了计算机解决数学问题的概念，即微分方程。他将他的设备称为“积分器”，这将是未来几年一个名为微分分析器的系统的基础。1927年，美国科学家Vaneva Bushsh开始研制第一台有这样名字的机器，并在1931年的科学期刊上发表了他的新发明的描述。直到二十世纪初，进化计算还只是科学家涉足的一种机械设计，可以有效地执行各种目的的各种计算。直到1936，关于什么是通用计算机，如何工作，终于提出了统一的理论。那一年，英国数学家艾伦·图灵发表了一篇题为《论可数与应用判定》的论文，概述了被称为“图灵机”的理论装置，它可以进行各种数学计算。理论上，这种机器将拥有无限的内存，可以读取数据、写结果和存储指令程序。
图灵的计算机是一个抽象的概念。将建造世界上第一台可编程计算机的是一位名叫康拉德·祖泽的德国工程师。他开发电子计算机Z1的第一次尝试是一台二进制驱动的计算机，从一部穿孔的35 mm电影中读取指令。问题是这项技术不可靠，所以他随后推出了Z2，一种类似的设备，使用机电继电器电路。然而，正是在组装他的第三个模型时，一切都走到了一起。Z3是在1941推出的，速度更快，更可靠，可以更好地执行复杂的计算。但最大的不同是，指令存储在外部磁带上，这使它成为一个完全可操作的程序控制系统。也许最值得注意的是，楚泽独自做了很多工作。他从来不知道Z3是图灵完备的，或者换句话说，它可以解决任何可计算的数学问题，至少在理论上是这样。他也不知道同时在世界其他地方发生的其他类似项目。最值得注意的是IBM赞助的哈佛大学Mark I，1944推出。然而，更有希望的是计算机电子系统的发展，如英国的1943计算原型巨像。第一台完全运行的电子通用计算机在宾夕法尼亚大学投入使用1946。
在计算机项目中，下一个重大飞跃是计算技术。匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼询问了一个为存储程序奠定计算机基础的计算机项目。此时，计算机的固定程序需要手动重新调整，以改变其功能操作，如执行计算和文字处理。比如楚泽花了几天时间重新编程。理想情况下，图灵建议将程序存储在内存中，这将允许计算机对其进行修改。冯·诺依曼的概念，1945，起草了详细的存储程序计算，提供了可行的框架，提供了。他发表的论文将在研究各种计算机设计的研究团队中广泛传播。1948年，一个英国团队推出了曼彻斯特小型实验室机器，这是第一台运行基于冯诺依曼结构的存储程序的计算机。曼彻斯特机器，绰号“宝贝”，是一台实验性计算机，是曼彻斯特马克一世的前身..电子数据计算机，冯·诺依曼的报告最初是为电子数据计算机设计的，直到1949才完成。
第一台现代计算机与今天消费者使用的商业产品完全不同。它们是精致而笨拙的装置，经常占据整个房间。他们还吸收了大量的能量，臭名昭著的马车。因为这些早期的计算机使用沉重的真空管，科学家们希望提高处理速度，或者他们必须找到一个更大的房间或想出一个替代方案。幸运的是，这个急需的突破已经在项目中进行了。1947年，贝尔实验室的一群科学家开发了一种叫做点接触晶体管的新技术。像真空管一样，晶体管放大电流，可以用作开关。但更重要的是，它们要小得多(约药丸大小)，更可靠，耗电也少得多。* * *发明者约翰·巴丁、沃尔特·布兰登和威廉·肖克利最终将以1956获得诺贝尔物理学奖。
虽然巴丁和布拉顿继续他们的研究工作，肖克利转向晶体管技术的进一步发展和商业化。他的新公司的第一名员工是一位名叫罗伯特·诺伊斯的电气工程师，他最终分拆并成立了自己的公司，飞兆半导体飞兆相机和仪器分公司。当时，诺伊斯正在将无缝晶体管和其他组件整合到集成电路中，他们用手工将它们拼凑在一起。德州仪器的工程师杰克·基尔比也有同样的想法，并最终申请了专利。不过诺伊斯的设计会被广泛采用。
其中，集成电路最重要的影响是为个人计算的新时代铺平了道路。随着时间的推移，它打开了运行过程的可能性——所有电路芯片上的数百万个电源印记。本质上，它使我们无处不在的手持设备比最早的计算机更强大。