壹●前言
現今科技進步神速，電腦對於人們更是不可或缺，但是還是有許多人不知道電腦是由何時發展出來的？也有多數人不了解電腦的功用為何。看看生活週遭還有電腦的東西，大有平日生活使用的桌上型電腦，小至帶在身邊的智慧型手機，這些都是電腦的應用，這些東西都已經是日常生活不可或缺的物品，為此，此問就是探討早期電腦〈計算機〉的發展，到現在能夠推算天氣的超級電腦的演變，以及他的應用、對人類的影響。
此文所參考的資料、書籍，多來自於網路上的百科全書，少數的為學校所使用的教科書書籍
，適用的歸納法，在整理出自己的看法。
貳●正文
一、電腦的定義
電腦(computer)它的全名為電子計算機(electronic computer)，又稱電算機或計算機，俗稱電腦。它是由不同功能的電子零件及機械裝置組合而成，因為它能執行算術運算，所以被稱為電子計算機，加上它也能做邏輯運算及比較，以判斷事情的真假，有如人類大腦一般，所以又稱為電腦。依美國無線電工程師協會對電子計算機所下的定義：電腦為一部能接受資料的機器，將資料加於運算處理，以產生結果。其實更明確的說法是：電腦為一部能按預先儲存程式之控制並對輸入資料加於處理以產生結果的機器。
計算機種類繁多。實際來看，計算機總體上是處理信息的工具。根據圖靈機理論，一部具有最基本功能的計算機，應當能夠完成任何其它計算機能做的事情。因此，只要不考慮時間和存儲因素，從個人數碼助理（PDA）到超級計算機都應該可以完成同樣的作業。即是說，即使是設計完全相同的計算機，只要經過相應改裝，就應該可以被用於從公司薪金管理到無人駕駛飛船操控在內的各種任務。由於科技的飛速進步，下一代計算機總是在性能上能夠顯著地超過其前一代，這一現象有時被稱作「摩爾定律」。
電子計算機的定義包括了許多能計算或是只有有限功能的特定用途的設備。然而當說到現代的電子計算機，其最重要的特徵是，只要給予正確的指示，任何一台電子計算機都可以模擬其他任何計算機的行為（只受限於電子計算機本身的存儲容量和執行的速度）。據此，現代電子計算機相對於早期的電子計算機也被稱為通用型電子計算機。
二、電腦的歷史
A、第一代電腦〈計算機〉
本來，計算機的英文原詞「computer」是指從事數據計算的人。而他們往往都需要藉助某些機械計算設備或模擬計算機。這些早期計算設備的祖先包括有算盤，以及可以追溯到公元前87年的被古希臘人用於計算行星移動的安提基特拉機器。隨著中世紀末期歐洲數學與工程學的再次繁榮，1623年德國博學家Wilhelm Schickard率先研製出了歐洲第一台計算設備，這是一個能進行六位以內數加減法，並能通過鈴聲輸出答案的「計算鍾」。使用轉動齒輪來進行操作。
1642年法國數學家布萊士·帕斯卡在英國數學家William Oughtred所製作的「計算尺」的基礎上，將其加以改進，使能進行八位計算。
1801年，法國人Joseph Marie Jacquard對織布機的設計進行改進，使用一系列打孔的紙卡片來作為編織複雜圖案的程序。儘管這種被稱作「Jacquard式織布機」的機器並不被認為是一台真正的計算機，但是其可程式性質使之被視為現代計算機發展過程中重要的一步。
查爾斯·巴比奇（Charles Babbage）於1820年構想和設計了第一台完全可編程計算機。但由於技術條件、經費限制，以及無法忍耐對設計不停的修補，這台計算機在他有生之年始終未能問世。約到19世紀晚期，許多後來被證明對計算機科學有著重大意義的技術相繼出現，包括打孔卡片以及真空管。德裔美籍統計學家Hermann Hollerith設計了一台制表用的機器，其中便應用打孔卡片來進行大規模自動數據處理。
在20世紀前半葉，為了迎合科學計算的需要，許多專門用途的、複雜度不斷增長的模擬計算機被研製出來。這些計算機都是用它們所針對的特定問題的機械或電子模型作為計算基礎。20世紀三四十年代，計算機的性能逐漸強大並且通用性得到提升，現代計算機的關鍵特色被不斷地加入進來。
1937年，年僅21歲的麻省理工學院研究生克勞德·香農（Claude Shannon）發表了他的偉大論文《對繼電器和開關電路中的符號分析》，文中首次提及數字電子技術的應用。他向人們展示了如何使用開關來實現邏輯和數學運算。此後，他通過研究萬尼瓦爾·布希的微分模擬器進一步鞏固了他的想法。這是一個標志著二進位電子電路設計和邏輯閘應用開始的重要時刻，而作為這些關鍵思想誕生的先驅，應當包括：Almon Strowger，他為一個含有邏輯閘電路的設備申請了專利；尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla），他早在1898年就曾申請含有邏輯閘的電路設備；Lee De Forest，於1907年他用真空管代替了繼電器。
沿著這樣一條上下求索的漫漫長途去定義所謂的「第一台電子計算機」可謂相當困難。1941年5月12日，德國工程師Konrad Zuse完成了他的圖靈完全機電一體計算機「Z3」，這是第一台具有自動二進位數學計算特色以及可行的編程功能的計算機，但還不是「電子」計算機。此外，其他值得注意的成就主要有：1941年夏天誕生的阿塔納索夫-貝瑞計算機是世界上第一台電子計算機，它使用了真空管計算器，二進位數值，可復用內存；在英國於1943年被展示的神秘的巨像計算機（Colossus computer），儘管編程能力極其有限，但是它使人們確信使用真空管既值得信賴，又能實現電力化的再編程；哈佛大學的馬克一號；以及基於二進位的「埃尼阿克」（ENIAC，1944年），全稱「電子數值積分計算器」，這是第一台通用意圖的計算機，但由於其結構設計不夠彈性化，導致對它的每一次再編程都意味著要重新連接電力物理線路。
〈ENIAC 是電腦發展史上的一個里程碑〉
1940年代的第二次世界大戰中，為訓練轟炸機飛行員，美國海軍曾向麻省理工學院探詢，是否能夠開發出一款可以控制飛行模擬器的計算機。軍方當初的設想只是希望通過該計算機將飛行員模擬操作產生的數據實時反映到儀表盤上。與之前的模擬設備不同，軍方要求該計算機應基於空氣動力學設計，與實物無限接近，以便進行各種航空訓練。於是麻省理工創造了旋風工程，其製造出了世界上第一臺能夠實時處理資料的「旋風電腦」，併發明了磁芯存儲器。這為個人電腦的發展做出了歷史性的貢獻。
開發埃尼阿克的小組針對其缺陷又進一步完善了設計，並最終呈現出今天我們所熟知的馮·諾伊曼結構（程序存儲體系結構）。這個體系是當今所有計算機的基礎。20世紀40年代中晚期，大批基於此一體系的計算機開始被研製，其中以英國最早。儘管第一台研製完成並投入運轉的是「小規模實驗機」（Small-Scale Experimental Machine，SSEM），但真正被開發出來的實用機很可能是EDSAC。
B、第二代電腦
在整個20世紀50年代，真空管計算機居於統治地位。1958年9月12日在後來英特爾的創始人、Robert Noyce的領導下，發明了集成電路。不久又推出了微處理器。1959年到1964年間設計的計算機一般被稱為第二代計算機。
到了60年代，電晶體計算機將其取而代之。電晶體體積更小，速度更快，價格更加低廉，性能更加可靠，這使得它們可以被商品化生產。1964年到1972年的計算機一般被稱為第三代計算機。大量使用集成電路，典型的機型是IBM360系列。
到了70年代，集成電路技術的引入極大地降低了計算機生產成本，計算機也從此開始走向千家萬戶。1972年以後的計算機習慣上被稱為第四代計算機。基於大規模集成電路，及後來的超大規模集成電路。1972年4月1日 INTEL推出8008微處理器。1976年，史蒂夫·喬布斯（Stephen Jobs）和斯蒂夫·沃茲尼亞克（Stephen Wozinak）創辦蘋果計算機公司。並推出其 Apple I 計算機。1977年5月Apple II 型計算機發佈。1979年6月1日 INTEL 發佈了8位元的8088微處理器。
1982年, 微電腦開始普及，大量進入學校和家庭。1982年1月Commodore 64計算機發佈，價格595美元。1982年2月80286發佈。時鐘頻率提高到20MHz，並增加了保護模式，可訪問16M內存。支持1GB以上的虛擬內存。每秒執行270萬條指令，集成了134000個電晶體。
1990年11月，微軟發佈第一代MPC(Multimedia PC，多媒體個人電腦標準)：處理器至少為80286/12MHz（後來增加到80386SX/16MHz），有光驅，傳輸率不少於150 KB/sec。1994年10月10日Intel發佈75MHzPentium處理器。1995年11月1日，Pentium Pro發佈。主頻可達200MHz，每秒鐘完成4.4億條指令，集成了550萬個電晶體。1997年1月8日Intel發佈Pentium MMX，對遊戲和多媒體功能進行了增強。
三、電腦的應用
起初，體積龐大而價格昂貴的數字計算機主要是用做執行科學計算，特別是軍用課題。如ENIAC最早就是被用作火炮彈計算和設計氫彈時計算斷面中子密度的（如今許多超級計算機仍然在模擬核試驗方面發揮著巨大作用）澳洲設計的首台存儲程序計算機CSIR Mk I型負責對水電工程中的集水地帶的降雨情形進行評估。還有一些被用於解密，比如英國的「巨像」程式計算機。除去這些早年的科學或軍工應用，計算機在其他領域的推廣亦十分迅速。
從一開始，存儲程序計算機就與商業問題的解決息息相關。早在IBM的第一台商用計算機誕生之前，英國J. Lyons等就設計製造了LEO以進行資產管理或迎合其他商業用途。由於持續的體積與成本控制，計算機開始向更小型的組織內普及。加之20世紀70年代微處理器的發明，廉價計算機成為了現實。80年代，個人計算機全面流行，電子文檔寫作與印刷，計算預算和其他重複性的報表作業越來越多地開始依賴計算機。
隨著計算機便宜起來，創作性的藝術工作也開始使用它們。人們利用合成器，計算機圖形和動畫來創作和修改聲音，圖像，視頻。視頻遊戲的產業化也說明了計算機在娛樂方面也開創了新的歷史。
計算機小型化以來，機械設備的控制也開始仰仗計算機的支持。其實，正是當年為了建造足夠小的嵌入式計算機來控制阿波羅1號才刺激了集成電路技術的躍進。今天想要找一台不被計算機控制的有源機械設備要比找一台哪怕是部分計算機控制的設備要難得多。可能最著名的計算機控制設備要非機器人莫屬，這些機器有著或多或少人類的外表和並具備人類行為的某一子集。在批量生產中，工業機器人已是尋常之物。不過，完全的擬人機器人還只是停留在科幻小說或實驗室之中。
機器人技術實質上是人工智慧領域中的物理表達環節。所謂人工智慧是一個定義模糊的概念但是可以肯定的是這門學科試圖令計算機擁有目前它們還沒有但作為人類卻固有的能力。數年以來，不斷有許多新方法被開發出來以允許計算機做那些之前被認為只有人才能做的事情。比如讀書、下棋。然而，到目前為止，在研製具有人類的一般「整體性」智能的計算機方面，進展仍十分緩慢。
網路也可算是電腦的一部分，雖然說是一部分，不過其發展及應用可是比電腦還得的廣，影響也比電腦來得深。
20世紀50年代以來計算機開始用作協調來自不同地方之信息的工具，美國軍方的賢者系統（SAGE）就是這方面第一個大規模系統。之後「軍刀」等一系列特殊用途的商業系統也不斷湧現出來。
70年代後，美國各大院校的計算機工程師開始使用電信技術把他們的計算機連接起來。由於這方面的工作得到了ARPA的贊助，其計算機網路也就被稱為ARPANET。此後，用於ARPA網的技術快速擴散和進化，這個網路也衝破大學和軍隊的範圍最終形成了今天的國際網際網路（Internet）。網路的出現導致了對計算機屬性和邊界的再定義。太陽微系統公司的John Gage 和 Bill Joy就指出：「網路即是計算機」。計算機作業系統和應用程序紛紛向能訪問諸如網內其它計算機等網路資源的方向發展。最初這些網路設備僅限於為高端科學工作者所使用，但90年代後隨著電子郵件和全球資訊網（World Wide Web）技術的擴散，以及乙太網和ADSL等網路連接技術的廉價化，網際網路已變得無所不在。今日入網的計算機總數，何以千萬計；無線互聯技術的普及，使得網際網路在移動計算環境中亦如影隨形。比如在筆記本計算機上廣泛使用的Wi-Fi技術就是無線上網的代表性應用。
參●結論
自問世以來數字計算機在速度和能力上有了可觀的提升，迄今仍有不少課題顯得超出了當前計算機的能力所及。對於其中一部分課題，傳統計算機是無論如何也不可能實現的，因為找到一個解決方法的時間還趕不上問題規模的擴展速度。因此，科學家開始將目光轉向生物計算技術和量子理論來解決這一類問題。比如，人們計劃用生物性的處理來解決特定問題（DNA計算）。由於細胞分裂的指數級增長方式，DNA計算系統很有可能具備解決同等規模問題的能力。當然，這樣一個系統直接受限於可控制的DNA總量。
量子計算機，顧名思義，利用了量子物理世界的超常特性。一旦能夠造出量子計算機，那麼它在速度上的提升將令一般計算機難以望其項背。當然，這種涉及密碼學和量子物理模擬的下一代計算機還只是停留在構想階段。
在當今世界，幾乎所有專業都與計算機息息相關。但是，只有某些特定職業和學科才會深入研究計算機本身的製造、編程和使用技術。用來詮釋計算機學科內不同研究領域的各個學術名詞的涵義不斷發生變化，同時新學科也層出不窮。此後，電腦的發展日新月異。看看早期的第一代電腦，如此的龐大、站空間，到現在只需要一個口袋就能夠容納的微電腦，差異是如此的大，這都得歸功於科技的進步，電腦才能夠有現在的成就呀！所以說，科技的進步，只要從電腦可以看出科技進步的蛛絲馬跡了。
電腦進步的是如此神速，作為人類的我們有辦法跟得上嘛？若是跟不上又該怎麼辦呢？所以作為學生的我應當努力學習，多吸收外在的資訊、資源再轉化自己的知識。現在的科技及資訊正以十倍速爆炸的成長著，若是不努力的往上爬，必將被時代的潮流拋之在後！
肆●引註資料
網路：
http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%9B%BB%E8%85%A6 維基百科—電子計算機
http://www.nocsh.tpc.edu.tw/library/20/computer.htm 國立華僑實驗高級中學資訊網圖書館—電
腦篇
書籍：
電子計算機概論 金禾
2010年3月9日 星期二
2009年11月2日 星期一
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