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当前系列: 逸闻史话 修改讲义

你说这怎么可能呢?百度一下

注意你的搜索结果,会有一些微妙的改变,比如:

  • 第一自动变成了第一
  • 计算机前面加了前缀,比如:通用、电子、数字……

去掉这些前缀修辞,不通用的、非电子的、非数字的计算机又算不算计算机?他们又究竟长个啥样呢?……

如果要确定“第一”个XXX,首先要对XXX下一个准确的定义。比如:第一辆车,你得首先得定义什么是车(马车/火车/自行车/汽车……)。

那么,计算机如何定义呢?或者说,要具有哪些特征/功能,才能被称之为“计算机”呢?


水之有源,木之有本……(出自《谭氏家谱》,^_^)

让我们追根溯源:

  • 增长见识

  • 进一步理解计算机


计算辅助工具时代

复习:计算机的基础/核心/本质是计算(虽然你用她打游戏上网撩妹子……

和计算机相关的工具:

  • 手指:所谓“掐指一算”,以前以为很牛逼的神仙级水平,实际上就一小学三年级以下的水平(记忆有些模糊了,我奶奶好像算日子会用手指)。另外,古代所有的进制几乎都和手有关十进制是十个手指,八进制呢?十二进制呢?六十进制呢?
  • 绳子:结绳计数,大疙瘩小疙瘩一串疙瘩
  • 算筹:运筹帷幕,本以为也很高大上,实际上就用小棍子做算术题呢
  • 算盘:这个就不用说了……90年代以前财务人员标配。
  • 算尺:基于对数表,可以实现乘除、平方/开方、(三角)函数……的运算,上个世纪理工男/工程师标配。

算盘和算尺其实离我们很近,新中国“两弹一星”所需的大量运算都是算盘和算尺给搞出来的!


这些工具的特点:计算的主体还是人,由人来主导运算。所以连计算器都算不上,我们可以称其为“计算辅助工具”。


  • 星盘:说到它主要是因为玄幻小说《凡人修仙记》(?)从这颗星到那颗星一定要一个星盘……实际上是大航海时代利用星空用于确定经纬度用的

机械朋克时代:计算器

随着科学技术的发展,运算量的不断增加,人们迫切的希望,能够有这样一种机器:

我们只需要输入运算数据(比如2和3)已经运算指令(比如:相加),就能直接得到计算结果。

  • 契克卡德计算钟:有可能是第一台这样的机器……等等,为什么是“有可能”?因为我们是在1935年整理开普勒的遗物时才发现它的手稿,更悲催的是直到1957年我们才把它给认出来:哦,这好像是一台计算器!我们只能根据这份手稿,以及契克卡德给开普勒的信件内容,合理推测他在写这份信之前(1624年)已经制作了一台原型机(帮助开普勒计算月球轨道和星历表)
  • 帕斯卡机又称加法机,算法机(对的,就是那个压强单位的“帕斯卡”),是公认的、实实在在的第一台利用齿轮传动原理,通过手工操作,可以实现十进制加减运算的计算器。其进位/补码的理念和方法仍然沿用至今,诞生年代为1642-1645年。

  • 步进计算器于1673年由莱布尼茨(对的,就是和牛顿争微积分发明权的那个家伙)发明,这是第一台具有完整的四则运算能力的计算器,所谓步进,来自于其乘除法原理。
  • 差分机佩尔·乔治·舒茨于1843年建成。所谓"差分",是把函数表的复杂算式转化为差分运算,用简单的加法代替平方运算。

但是,提到差分机,我们通常提到的是另外一个人:巴贝奇。为什么呢?不仅仅是因为他最早开始设计并制作差分机(但后面因为经费等原因“烂尾”了),而是因为他在差分机之后,天才般的设计并制作了分析机


计算器 vs 计算机

巴贝奇提出了这个问题:难道机器只能用来做运算吗?

不!还可以打游戏……这个同学你站起来,OUT

为了了解分析机的价值,我们先来总结一下这个时代所有计算机器的特征,或者他们和现代计算机的差距:

  • 没有数据存储机制:计算的结果都是由人记录下来,然后再进一步计算(和计算器一模一样)。但现代计算机还能存储文字、图像、程序……能存储才能传输,然后才有互联网的诞生,开始第四次产业革命。
  • 没有逻辑控制:
    • 电脑打游戏:打中 vs 没打中
    • 登录:密码正确 vs 错误

巴贝奇的分析机试图解决这些问题:

  • 数据存储器:计数器改进而来
  • 圆柱形“控制筒”:实现逻辑控制
  • 穿孔卡片(受提花编织机启发):进行输入输出
大家看一下,这些都是是什么东东?冯·诺依曼结构的四大组成部分啊!所以巴贝奇也被称之为计算机之父(未公认,计算机之父太多了,笑哭.jpg

但悲剧的是,受限于当时的技术水平,分析机再次“烂尾”。

然而,在工程领域,有一句名言:凡是能够被设计,就一定可以被制造

时光荏苒,百年之后……


现代计算机

诞生于1946年2月14日的ENIAC [ˈiæk](Electronic Numerical Integrator And Computer)被很多人视为第一台计算机,但实际上她是:

继ABC(阿塔纳索夫-贝瑞计算机)之后的第台电子计算机和第一台通用计算机。

那诞生于1939年ABC呢?她比定义为:

世界上第一台现代电子数字计算机


趣闻:实际上ABC“第一台”的地位是因为专利纠纷,于1973年10月19日由美国法院判决确定的(见:在美国当法官太难了)


注意“第一台”“计算机”之间的修饰定语:


电子 vs 机械

1831年,法拉第发现了电磁感应现象之后不久,他又利用电磁感应发明了世界上第一台发电机,从此人类进入了电气时代。

之后人们可以用电照明、产生动力,但直到电子计算机的诞生,才使得电被运用计算和信息化。

赫尔曼·霍尔瑞斯(Herman Hollerith)于1884年申请专利,并制表机,人口普查

穿孔纸带存储:在制表机前,穿孔卡片(或纸带)多用于存储指令而不是数据

继电器

IBM公司
改变导线插脚在板上的位置改变线路逻辑


佛罗里达州
有27个县采用打孔选票



在电子时代以前,所有的计算机的运算只能靠机械(齿轮/曲柄……),而机械运动是有上限的。



因为有了电,相继产生了/真空管/继承电路


的运用,



香农 门电路


制作数据统计表




继电器



/继电器

贝尔实验室

机电式:




祖思

楚泽(德国) Z1Z2

机械式的逻辑门


数字:模拟

模拟计算 / 数字计算

是根据相似原理,用一种连续变化的模拟量作为被运算的对象的计算机

用电感、电容和电阻组成的网络,模拟由质量、弹性阻尼和粘性阻尼组成的机械系统


资料不太好找。可能有两个原因:

  1. 运用于军事。比如bombe,潜艇的鱼雷发射,不太万米高空投弹。诺顿投弹瞄准器 / TDC鱼雷

    最开始用于加密解密

    后来用于弹道演算

  2. 大量的被数字计算机取代。

潜艇发射的鱼雷为什么会击中自己?

汽车方向盘打死,是不是就会回到原地?



战争促成的发明

现代意义上的计算机,诞生于二战前后。


包括互联网,最开始也是美国军方的发明:为了防止苏联的核打击摧毁美国的“中心”


科学技术不仅是生产力,还是战斗力

保密




战争推动了计算机的发展:军转民





通用:专用

个人认为,通用的计算机才算是计算机。核心特点:可编程性。软件指导硬件。


不可编程,且非图灵完全,只能进行线性方程组的计算。它的价值是确定了一些现代计算机设计思想,如采用二进制、可重用的存储器等



计算机的定义

计算机(computer)俗称电脑,是现代一种用于高速计算的电子计算机器,可以进行 数值计算 ,又可以进行 逻辑计算 ,还具有 存储记忆 功能。是能够按照 程序 运行,自动、高速处理海量数据的现代化 智能 电子设备。

关于智能:软硬件分离

通过定义了解计算机的本质。


思考题:为什么计算机可以干这么多事?


图灵机

冯诺依曼结构


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不知道同学们的感想

恍若隔世

高山仰止的卑微

历史是劳动人民创造的,被天才推动




怎么才算是一台计算机?

除了谁都知道的台式机/笔记本,这些是计算机吗?为什么?

定义是一件很麻烦的事情。


  • 算盘:辅助计算工具,本质上是靠人脑进行运算
  • 计算器:直接输入结果,不再需要人脑
  • 智能手机:有点懵,好像很多电脑能做的事它都能做耶?
  • 机器人:你们这些愚蠢的人类……





学习笔记
源栈学历
今天学习不努力,明天努力找工作

作业

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