1 Computer History

2  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

3 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。

4 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。

5 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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7 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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9 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

10 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。

11 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

12 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 turing 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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14 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 Calculator (ASCC)

15 The Harvard Mark-1 (cont’d) from Howard Aiken

16 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

17 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 ”

18 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. AtanasoffClifford E. Berry

19 Atanasoff Berry Computer (cont’d) from

20 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 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 個真空管 Mauchly

21 ENIAC (cont’d)

22 ENIAC (cont’d)

23 UNIVAC I (Universal Automatic Computer, 1951)  第一代電腦 ( ) 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

24 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

25 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。

26 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

27 第二代電腦 (1959~1964) (cont’d) Honeywell 400 DEC PDP-8

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

29 Jack S. Kilby Courtesy of Texas Instruments

30 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

31 IBM SYSTEM/360

32 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

33 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)>

34 Example: Intel Pentium4 Intel Pentium4 包含約 5 千五百萬個 transistor

35 Personal Computer (PC)

36 Supercomputer

37 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