以下是我腦子里的路線，主要是當(dāng)初上課學(xué)的，平時(shí)看的，道聽(tīng)途說(shuō)的，文字很多，很多補(bǔ)全都是來(lái)自于百度百科，我按照我的路線整理的而已。以前發(fā)在知乎，但是那里現(xiàn)在變得和以前不一樣了，好久沒(méi)上了，轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)存稿。

不算是真的歷史，就是我腦子里的整體印象，計(jì)算機(jī)怎么發(fā)展的，怎么一點(diǎn)一點(diǎn)變成如今的樣子的。

關(guān)于計(jì)算機(jī)有很多知識(shí)，很多故事，很多歷史，其中有很多我打聽(tīng)不到的，有我聽(tīng)過(guò)但是理解并不完美的，所以當(dāng)個(gè)故事看看就好了。

Computer最早不是計(jì)算機(jī)的意思，是一種職業(yè)，專門負(fù)責(zé)計(jì)算的職業(yè)，為什么會(huì)出現(xiàn)這種職業(yè)？人類社會(huì)不斷發(fā)展的時(shí)候，一個(gè)村莊，一個(gè)部落，慢慢會(huì)有上千人，上萬(wàn)的牲畜，數(shù)不盡的糧食，這時(shí)候普通人的心算就不夠了，但是人群里總有人擅長(zhǎng)數(shù)字的，所以請(qǐng)他們專心于計(jì)算，這個(gè)職業(yè)就是Computer。

當(dāng)這樣的村莊越來(lái)越多后，人們之間發(fā)展出了貿(mào)易，貿(mào)易的過(guò)程中和重要的一部分就是計(jì)算。

例如：我想用8包大麥換你家1頭羊，那我村子富裕1000包大麥，能換多少你家的羊？這還是好算的，如果更復(fù)雜的時(shí)候，羊可以換大麥，也可以換礦鹽，大麥還可以換毛毯等等。還有可能數(shù)量更大，我們這幾個(gè)村子一共3521只羊，要換生活必需品，怎么算？

隨著問(wèn)題的出現(xiàn)，人們開(kāi)始利用工具解決問(wèn)題。在美索不達(dá)米亞，出現(xiàn)了算盤，當(dāng)然只是算盤的雛形，或者叫它沙盤。據(jù)說(shuō)就是在地上鋪上沙子，然后畫幾道溝，然后往溝上擺小石頭。每道溝和溝作用不一樣。第一行放一個(gè)石頭代表1，放5個(gè)代表5，第二行每放1個(gè)石頭代表10，第三行就是100，一次類推，這樣的好處就是大腦不用同時(shí)記住很多數(shù)字，分開(kāi)計(jì)算更容易，而且一目了然。

至于為什么是10進(jìn)制？估計(jì)是因?yàn)槿擞惺种浮５灿袀€(gè)別古文明，采用20進(jìn)制，估計(jì)是連腳趾也算進(jìn)去了。古巴比倫則采用60進(jìn)制，實(shí)在難以理解，但是如今的計(jì)時(shí)依舊使用60進(jìn)制。

中國(guó)的算盤其實(shí)屬于另外發(fā)育的一支，雖然都叫算盤。中國(guó)算盤，是從籌算演化而來(lái)。唐代末年，籌算就已經(jīng)有了四則運(yùn)算，倒了宋代籌算甚至有了除法口訣，這就是有了實(shí)物和算法。

至于算盤出現(xiàn)的確切時(shí)間，如今還無(wú)法確定。清代數(shù)學(xué)家梅啟照等人認(rèn)為，算盤起源于我國(guó)的東漢、南北朝時(shí)期。另外一撥清代學(xué)者錢大聽(tīng)等人則認(rèn)為，算盤出現(xiàn)在元朝中葉，到元末明初時(shí)已被普遍使用。兩邊都是有理有據(jù)，都有古書作證。

隨著新史料的發(fā)現(xiàn)，又有專家認(rèn)為，算盤應(yīng)該起源于唐朝、流行于宋朝。還有野史說(shuō)是關(guān)二爺發(fā)明的。

中國(guó)的算盤，珠算已經(jīng)有了2000多年的歷史。

再次放眼世界，這幾千年的歷史中，人類就是在不斷地發(fā)明各種工具來(lái)幫助自己，其中用來(lái)計(jì)算的有很多，被應(yīng)用于各處，航海，星象，商業(yè)，工業(yè)等等。

而咱們要注意的就是，之后出現(xiàn)的明星，步進(jìn)計(jì)算器，由德國(guó)博學(xué)家戈特弗里德·萊布尼茨制造于 1694 年。

戈特弗里德·萊布尼茨，德國(guó)哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家，歷史上少見(jiàn)的通才，被譽(yù)為十七世紀(jì)的亞里士多德。他本人是一名律師，經(jīng)常往返于各大城鎮(zhèn)，他許多的公式都是在顛簸的馬車上完成的，他也自稱具有男爵的貴族身份。

萊布尼茨說(shuō)過(guò) ："讓優(yōu)秀的人浪費(fèi)時(shí)間算數(shù)簡(jiǎn)直侮辱尊嚴(yán)，農(nóng)民用機(jī)器能算得一樣準(zhǔn)"。

特別得瑟，也有可能是他本人打的廣告。

步進(jìn)計(jì)算器說(shuō)起來(lái)很簡(jiǎn)單，齒輪10個(gè)齒，轉(zhuǎn)一圈撥一下后邊的齒輪，后面的齒輪就轉(zhuǎn)一個(gè)齒，以此類推，形成10進(jìn)制，而且反向操作也可以。

乘除法也可以利用機(jī)械設(shè)計(jì)解決，畢竟乘法就是多加幾次，除法就是多減幾次。

這臺(tái)可以做四則運(yùn)算的機(jī)器沿用了幾百年。

下一個(gè)著名人物就是，查爾斯·巴貝奇是一名英國(guó)發(fā)明家，科學(xué)管理的先驅(qū)者，出生于一個(gè)富有的銀行家的家庭，曾就讀于劍橋大學(xué)三一學(xué)院。巴貝奇在24歲時(shí)就被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。他參與創(chuàng)建了英國(guó)天文學(xué)會(huì)和統(tǒng)計(jì)學(xué)會(huì)，并且是天文學(xué)會(huì)金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)芦@得者。他還是巴黎倫理科學(xué)院、愛(ài)爾蘭皇家學(xué)會(huì)和美國(guó)科學(xué)學(xué)院的成員。1828—1839年期間在劍橋大學(xué)任盧卡斯數(shù)學(xué)教授（原為艾薩克·牛頓的教席）。

1823年查爾斯巴貝奇得到政府的支持，設(shè)計(jì)一臺(tái)容量為20位數(shù)的計(jì)算機(jī)。它的制造要求有較高的機(jī)械工程技術(shù)，注意是機(jī)械的。

于是巴貝奇專心從事于這方面的研究。他于1834年研究出分析機(jī)的原理。在這項(xiàng)設(shè)計(jì)中，他曾設(shè)想根據(jù)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的穿孔卡上的指令進(jìn)行任何數(shù)學(xué)運(yùn)算的可能性，并設(shè)想了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)所具有的大多數(shù)其他特性，但因 1842 年政府拒絕進(jìn)一步支持他的工作，巴貝奇的計(jì)算器未能完成。斯德歌爾摩的舒茨公司按他的設(shè)計(jì)于1855年制造了一臺(tái)計(jì)算器。使真正的計(jì)算機(jī)時(shí)至到電子時(shí)代才制成。

這時(shí)候需要提到巴貝奇一個(gè)好友。

人稱“數(shù)字女王”的奧古斯塔·阿達(dá)·金，勒芙蕾絲伯爵夫人，原名奧古斯塔·阿達(dá)·拜倫（Augusta Ada Byron），通稱阿達(dá)·洛芙萊斯（Ada Lovelace），是著名英國(guó)詩(shī)人拜倫之女，數(shù)學(xué)家。神秘博士里出現(xiàn)的美女。

以下來(lái)自百度百科

1842年，在巴貝奇的一生中是極不平常的一年。

那年冬天，英國(guó)政府宣布斷絕對(duì)他的一切資助。

英國(guó)首相譏諷道：“這部機(jī)器的唯一用途，就是花掉大筆金錢！”同行們譏笑他是“愚笨的巴貝奇”。皇家學(xué)院的權(quán)威人士，包括著名的天文學(xué)家艾瑞等人，都公開(kāi)宣稱他的差分機(jī)“毫無(wú)任何價(jià)值”……

就在這痛苦艱難的時(shí)刻，一縷春風(fēng)悄然吹開(kāi)巴貝奇苦悶的心扉。他意外地收到一封來(lái)信，寫信人不僅對(duì)他表示理解而且還希望與他共同工作。娟秀字體的簽名，表明了她不凡的身份──伯爵夫人。接到信函后不久，巴貝奇實(shí)驗(yàn)室門口走進(jìn)來(lái)一位年輕的女士。

只見(jiàn)她身披素雅的斗蓬，鬢角上斜插一束白色的康乃馨，顯得那么典雅端莊，面帶著衿持的微笑，向巴貝奇彎腰行了個(gè)致敬禮。巴貝奇一時(shí)愣在那里，他與這位女士似曾相識(shí)，又想不起曾在何處邂逅。女士落落大方地作了自我介紹，來(lái)訪者正是那位伯爵夫人?！澳€記得我嗎？”女士低聲問(wèn)道，“十多年前，您還給我講過(guò)差分機(jī)原理?！笨吹桨拓惼婷曰蟮难凵?，她又笑著補(bǔ)充說(shuō)：“您說(shuō)我像野人見(jiàn)到了望遠(yuǎn)鏡?！卑拓惼婊腥淮笪?，想起已經(jīng)十分遙遠(yuǎn)的往事。面前這位俏麗的女士和那個(gè)小女孩之間，依稀還有幾分相似。

原來(lái)，夫人本名叫阿達(dá)·奧古斯塔，是英國(guó)大名鼎鼎的詩(shī)人拜倫之獨(dú)生女。她比巴貝奇的年齡要小20多歲，1815年才出生。阿達(dá)自小命運(yùn)多蹇，來(lái)到人世的第二年，父親拜倫因性格不合與她的母親離異，從此別離英國(guó)?？赡苁菑奈吹玫竭^(guò)父愛(ài)的緣由，小阿達(dá)沒(méi)有繼承到父親詩(shī)一般的浪漫熱情，卻繼承了母親的數(shù)學(xué)才能和毅力。那還是阿達(dá)的少女時(shí)代，母親的一位朋友領(lǐng)著她們?nèi)⒂^巴貝奇的差分機(jī)。其他女孩子圍著差分機(jī)嘰嘰喳喳亂發(fā)議論，摸頭不是腦。只有阿達(dá)看得非常仔細(xì)，她十分理解并且深知巴貝奇這項(xiàng)發(fā)明的重大意義?；蛟S是這個(gè)小女孩特殊的氣質(zhì)，在巴貝奇的記憶里打下了較深的印記。他趕緊請(qǐng)阿達(dá)入座，并欣然同意與這位小有名氣的數(shù)學(xué)才女共同研制新的計(jì)算機(jī)器。

就這樣，在阿達(dá)27歲時(shí)，她成為巴貝奇科學(xué)研究上的合作伙伴，迷上這項(xiàng)常人不可理喻的“怪誕”研究。其時(shí)，她已經(jīng)成了家，丈夫是洛甫雷斯伯爵。按照英國(guó)的習(xí)俗，許多資料在介紹里都把她稱為“洛甫雷斯伯爵夫人”。

30年的困難和挫折并沒(méi)有使巴貝奇折服，阿達(dá)的友情援助更堅(jiān)定了他的決心。還在大型差分機(jī)進(jìn)軍受挫的1834年，巴貝奇就已經(jīng)提出了一項(xiàng)新的更大膽的設(shè)計(jì)。他最后沖刺的目標(biāo)，不是僅僅能夠制表的差分機(jī)，而是一種通用的數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)。

巴貝奇把這種新的設(shè)計(jì)叫做“分析機(jī)”，它能夠自動(dòng)解算有100個(gè)變量的復(fù)雜算題，每個(gè)數(shù)可達(dá)25位，速度可達(dá)每秒鐘運(yùn)算一次。今天我們?cè)倩厥卓纯窗拓惼娴脑O(shè)計(jì)，分析機(jī)的思想仍然閃爍著天才的光芒。

巴貝奇首先為分析機(jī)構(gòu)思了一種齒輪式的“存貯庫(kù)”，每一齒輪可貯存10個(gè)數(shù)，總共能夠儲(chǔ)存1000個(gè)50位數(shù)。分析機(jī)的第二個(gè)部件是所謂“運(yùn)算室”，其基本原理與帕斯卡的轉(zhuǎn)輪相似，但他改進(jìn)了進(jìn)位裝置，使得50位數(shù)加50位數(shù)的運(yùn)算可完成于一次轉(zhuǎn)輪之中。

此外，巴貝奇也構(gòu)思了送入和取出數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)、以及在“存儲(chǔ)庫(kù)”和“運(yùn)算室”之間運(yùn)輸數(shù)據(jù)的部件。他甚至還考慮到如何使這臺(tái)機(jī)器處理依條件轉(zhuǎn)移的動(dòng)作。

一個(gè)多世紀(jì)過(guò)去后，現(xiàn)代電腦的結(jié)構(gòu)幾乎就是巴貝奇分析機(jī)的翻版，只不過(guò)它的主要部件被換成了大規(guī)模集成電路而已。僅此一說(shuō)，巴貝奇就當(dāng)之無(wú)愧于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“開(kāi)山鼻祖”。俏阿達(dá)“心有靈犀一點(diǎn)通”，她非常準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)道：“分析機(jī)‘編織’的代數(shù)模式同杰卡德織布機(jī)編織的花葉完全一樣”。于是，為分析機(jī)編制一批函數(shù)計(jì)算程序的重?fù)?dān)，落到了數(shù)學(xué)才女柔弱的肩頭。

阿達(dá)開(kāi)天辟地第一回為計(jì)算機(jī)編出了程序，其中包括計(jì)算三角函數(shù)的程序、級(jí)數(shù)相乘程序、伯努利函數(shù)程序等等。阿達(dá)編制的這些程序，即使到了今天，電腦軟件界的后輩仍然不敢輕易改動(dòng)一條指令。人們公認(rèn)她是世界上第一位軟件工程師，港臺(tái)地區(qū)的書刊，還把她請(qǐng)上了軟件界“開(kāi)山祖師奶”的赫赫寶座。

眾所周知，美國(guó)國(guó)防部據(jù)說(shuō)是花了250億美元和10年的光陰，把它所需要軟件的全部功能混合在一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中，希望它能成為軍方數(shù)千種電腦的標(biāo)準(zhǔn)。

1981年，這種語(yǔ)言被正式命名為ADA語(yǔ)言，使阿達(dá)的英名流傳至今。

查爾斯巴貝奇1849年還曾設(shè)計(jì)出第二款蒸汽分析機(jī)，有31位的精度，可惜終其一生都沒(méi)有制作出來(lái)，1871年巴貝奇含怨去世，《泰晤士報(bào)》在訃告中還嘲笑了他的失敗。

時(shí)間到了公元1880年，美國(guó)舉行了一次全國(guó)性人口普查，為當(dāng)時(shí)5000余萬(wàn)的美國(guó)人口登記造冊(cè)。當(dāng)時(shí)美國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于迅速發(fā)展的階段，人口流動(dòng)十分頻繁；再加上普查的項(xiàng)目繁多，統(tǒng)計(jì)手段落后，從當(dāng)年1月開(kāi)始的這次普查，花了7年半的時(shí)間才把數(shù)據(jù)處理完畢。也就是說(shuō)，直到快進(jìn)行第二次人口普查時(shí)，美國(guó)政府才能得知第一次人口普查期間全國(guó)人口的狀況。

下面這個(gè)哥們解決了這個(gè)問(wèn)題。

赫爾曼·何樂(lè)禮是德國(guó)僑民，早年畢業(yè)于美國(guó)哥倫比亞大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，學(xué)的是采礦。

之后去了麻省理工大學(xué)當(dāng)老師，挺好的職業(yè)，結(jié)果非要去政府工作，進(jìn)入了人口調(diào)查局工作，從事的第一項(xiàng)工作就是人口普查。這個(gè)工作需要深入到最基層，走訪百姓，填寫表格，征集資料，之后埋在數(shù)據(jù)堆里，用手搖計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，工作效率低，而且很累。

人口普查的數(shù)據(jù)還特別雜，如年齡、性別等基本的不說(shuō)，還要統(tǒng)計(jì)出每個(gè)社區(qū)有多少兒童和老人，有多少男性公民和女性公民，結(jié)婚比例等等。統(tǒng)計(jì)表收上來(lái)后完全靠人工匯總，幾千萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)，工作量非常大。而且當(dāng)時(shí)美國(guó)人口增長(zhǎng)很快，1890年人口肯定比1880年多很多，還照之前那么操作，就算到了1900年也干不完。

而這位兄弟想到的就是需要更多人力，而且可以快速的匯總數(shù)據(jù)的辦法，想來(lái)想去想到了機(jī)器。于是他四處去找能自動(dòng)干活的機(jī)械裝置。

這時(shí)候一臺(tái)由法國(guó)人發(fā)明的織布機(jī)，叫Jacquard Loom，被何樂(lè)禮找到了。這機(jī)器能夠織出好看的圖形，完全不用人，自動(dòng)的。

而核心技術(shù)就是這些帶孔的卡片。

何樂(lè)禮受到了啟發(fā)，做一個(gè)卡片，上面都是統(tǒng)計(jì)的各種數(shù)據(jù)，用打孔表示數(shù)據(jù)，插入機(jī)器，就可以把所有數(shù)據(jù)錄入。比如，一個(gè)人的數(shù)據(jù)，婚姻一欄，打孔了就是結(jié)婚了，之后放入機(jī)器中，就會(huì)有小金屬探針伸到卡片上，有孔，那金屬探針就會(huì)連接到對(duì)面的一小瓶液體上，然后電路就會(huì)接通，電機(jī)就會(huì)啟動(dòng)，已婚的齒輪就會(huì)加1.

這種自動(dòng)機(jī)械一下子就把統(tǒng)計(jì)工作提升了數(shù)倍的效率，很快就統(tǒng)計(jì)出當(dāng)年的人口，以至于發(fā)布之后有人認(rèn)為這是假數(shù)據(jù)，因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)的太快了。

而何樂(lè)禮也憑此發(fā)明撈到了第一桶金，從此創(chuàng)辦專業(yè)制表機(jī)公司，后來(lái)與統(tǒng)計(jì)局鬧掰了，資金周轉(zhuǎn)不靈，陷入困境，被CTR公司兼并。

而CTR公司在1924年更名為“國(guó)際商業(yè)機(jī)械公司”（International Business Machines Corporation），英文縮寫“IBM”。專門制作用于商業(yè)上的機(jī)械的公司。

在之后到了二十世紀(jì)，人類世界飛速發(fā)展，一戰(zhàn)，二戰(zhàn)，全世界上億人都被調(diào)動(dòng)起來(lái)，全球貿(mào)易運(yùn)輸更加緊密，各種科學(xué)，軍事，民事，越來(lái)越復(fù)雜，需要處理的數(shù)據(jù)越來(lái)越龐大，人們急需能力更強(qiáng)的工具。

計(jì)算器早已從機(jī)械（手搖，蒸汽）進(jìn)化成電動(dòng)機(jī)械（電機(jī)馬達(dá)），而且從盒子大小進(jìn)化到房間大小。但是這些大機(jī)器制作起來(lái)很貴，要求也高，同時(shí)很容易壞，稍有磨損還容易出錯(cuò)。

美國(guó)哈佛大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)教授霍華德·艾肯（Howard H. Aiken）受查爾斯巴貝奇（一個(gè)世紀(jì)了）思想啟發(fā)，在1937年得到美國(guó)海軍部的經(jīng)費(fèi)支持，開(kāi)始設(shè)計(jì)“馬克1號(hào)”（由IBM承建），于1944年交付使用?？偤馁Y四五十萬(wàn)美元。 “馬克1號(hào)”做乘法運(yùn)算一次最多需要6秒，除法10多秒。運(yùn)算速度不算太快，但精確度很高（小數(shù)點(diǎn)后23位）。下圖就是1944年首臺(tái)自動(dòng)按序控制計(jì)算器——Mark Ⅰ

馬克一號(hào)（Mark I）是美國(guó)第一部大尺度自動(dòng)數(shù)位電腦，被認(rèn)為是第一部萬(wàn)用型計(jì)算機(jī)。它還有個(gè)名字是Automatic Sequence Controlled Calculator（全自動(dòng)化循序控制計(jì)算機(jī)，縮寫為ASCC），馬克一號(hào)是它的用戶哈佛大學(xué)給它起的名字。

馬克一號(hào)的特點(diǎn)為全自動(dòng)運(yùn)算。一但開(kāi)始運(yùn)算便無(wú)須人為介入。馬克一號(hào)是第一部被實(shí)作出來(lái)的全自動(dòng)計(jì)算機(jī)，同時(shí)與當(dāng)年的其他電子式計(jì)算機(jī)相比它非?？煽?。大家認(rèn)為“這是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)時(shí)代的開(kāi)端”以及“真正的計(jì)算機(jī)時(shí)代的曙光”。

但是在捐贈(zèng)儀式上，艾肯沒(méi)有提到IBM對(duì)于設(shè)計(jì)與制造這部計(jì)算機(jī)的參與，IBM對(duì)此很不滿，因此與艾肯分道揚(yáng)鑣。IBM將這部計(jì)算機(jī)命名為ASCC但隨后哈佛大學(xué)與艾肯將它改為馬克一號(hào)。IBM之后去制造了另一部計(jì)算機(jī)SSEC。

IBM不滿是正常的，因?yàn)樽铋_(kāi)始艾肯希望得到學(xué)校的支持，來(lái)研究計(jì)算機(jī)，他當(dāng)時(shí)只是個(gè)博士研究生，所以學(xué)校沒(méi)給。幸而得到商學(xué)院布朗教授(Ted Brown)和天文系夏伯利教授(Harlow Shapley)的引薦，和IBM公司的老板沃森取得聯(lián)系。有遠(yuǎn)見(jiàn)的沃森正致力于將IBM公司從單純制造辦公設(shè)備的公司轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃煊?jì)算機(jī)的公司，因此對(duì)艾肯的計(jì)劃給予了全力支持，于1939年3月簽訂了合作制造馬克一號(hào)的協(xié)議。沃森把公司的主要技術(shù)骨干如萊克(Clair D．Lake，1888—1958)、哈密爾頓(Frank Hamilton，1898—1972)、杜菲(BenjaminDurfee，1897—1980)等都投入了這一項(xiàng)目，由萊克負(fù)責(zé)工作。

萊克是IBM公司的資深工程師，骨干大拿，1915年就從汽車行業(yè)轉(zhuǎn)至IBM公司，是一個(gè)出名的發(fā)明家。但由于第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，艾肯被應(yīng)征入伍，到位于Yorktown的海軍水雷戰(zhàn)學(xué)校（Naval Mine Warfare School）任教官，只能斷斷續(xù)續(xù)地進(jìn)行Mark I的開(kāi)發(fā)工作。幸好有一天，一位有影響的、了解艾肯情況的海軍高級(jí)軍官遇見(jiàn)艾肯，驚詫地問(wèn)他為什么在這里而不去研制馬克一號(hào)？艾肯回答說(shuō)，不是您下命令讓我在這里工作的嗎？這成了一個(gè)轉(zhuǎn)機(jī)：幾個(gè)小時(shí)以后，新的命令下達(dá)了，委任艾肯的海軍計(jì)算項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，并立刻離開(kāi)海軍學(xué)?；毓鸫髮W(xué)工作。后來(lái)艾肯開(kāi)玩笑地說(shuō)，他是世界上唯一一位計(jì)算機(jī)的指揮官。

馬克一號(hào)之后主要供海軍艦船局(Bureau of Ships)用于計(jì)算彈道和編制射擊表，也曾在曼哈頓計(jì)劃中計(jì)算有關(guān)原子彈的問(wèn)題。此外，它也為哈佛大學(xué)內(nèi)外的科學(xué)家服務(wù)。例如，哈佛大學(xué)經(jīng)濟(jì)系的著名教授列昂杰夫(Wassily Leontief)在研究輸入—輸出分析中就曾用馬克一號(hào)解各種線性方程問(wèn)題。1949年，哈佛大學(xué)的計(jì)算實(shí)驗(yàn)室(這是1946年艾肯正式從海軍退役重回哈佛大學(xué)后創(chuàng)建的，艾肯任主任直至他退休)年報(bào)，即著名的Annalsof the Computation Laboratory of Harvard University，公布了19個(gè)數(shù)學(xué)表，都是馬克一號(hào)的成果。尤其是在貝塞爾函數(shù)(BesselFunction)的計(jì)算上，馬克一號(hào)發(fā)揮了巨大的作用，因此哈佛大學(xué)的數(shù)學(xué)家給馬克一號(hào)起了一個(gè)親切的稱呼，叫做“貝茜”(Bessie)。1944年10月14日美國(guó)周刊在報(bào)導(dǎo)馬克一號(hào)時(shí)，把馬克一號(hào)稱做“超級(jí)大腦”(super brain)，說(shuō)它能解物理、數(shù)學(xué)、原子結(jié)構(gòu)等方面的各種問(wèn)題，并且夸張地說(shuō)，也許它還能解決人類起源這一難題。

馬克一號(hào)工作到1958年才退役，還在美國(guó)被仔細(xì)地保存著。

說(shuō)起馬克一號(hào)，就必須說(shuō)一下他的主要構(gòu)造部件之一，繼電器。

繼電器是一種自動(dòng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)有電流通過(guò)線圈的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生磁力，從而吸附住銜鐵，而銜鐵的另外一端因?yàn)楦軛U原理，壓迫另外一個(gè)電路的觸電碰觸，另外一個(gè)電路就被連接了。這時(shí)候馬達(dá)就讓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)+1，就像何樂(lè)禮的制表機(jī)一樣。

電流減小或者停止之后，磁力消失，出點(diǎn)因?yàn)榘寤芍匦路珠_(kāi)。

“馬克一號(hào)”采用全繼電器，長(zhǎng)51英尺、高8英尺，看上去像一節(jié)列車，有750000個(gè)零部件，里面的各種導(dǎo)線加起來(lái)總長(zhǎng)500英里。其基本計(jì)算單元使用同步式機(jī)械，所以它有一跟長(zhǎng)15米的傳動(dòng)軸，并由一顆4千瓦的馬達(dá)所驅(qū)動(dòng)。

當(dāng)時(shí)的繼電器，最好的一秒鐘可以來(lái)回開(kāi)關(guān)50次，看起來(lái)很快了，但是馬克一號(hào)可以儲(chǔ)存72組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)有23位十進(jìn)制數(shù)字。這種大數(shù)字運(yùn)算起來(lái)，機(jī)械操作動(dòng)作非常巨大，因此當(dāng)時(shí)馬克一號(hào)每秒也只能進(jìn)行3次加法或是減法。一個(gè)乘法則須6秒，一個(gè)除法須15.3秒，計(jì)算一個(gè)對(duì)數(shù)或是一個(gè)三角函數(shù)需花費(fèi)超過(guò)一分鐘。如今看起來(lái)很慢，但在當(dāng)時(shí)已經(jīng)是頂級(jí)的計(jì)算力了，而且可以持續(xù)工作很久。

馬克一號(hào)全身三千多個(gè)繼電器，保不齊哪個(gè)就壞了，加上內(nèi)部機(jī)械齒輪結(jié)構(gòu)會(huì)磨損，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題。而且這種巨大的帶有溫度的黑色機(jī)器很容易招蟲(chóng)子。Bug這一詞在計(jì)算機(jī)行業(yè)的來(lái)源也是如此，那是馬克二號(hào)的時(shí)候，人們?cè)诶^電器中發(fā)現(xiàn)了黑色的蟲(chóng)子導(dǎo)致繼電器故障，所以之后但凡出現(xiàn)故障，他們都愛(ài)說(shuō)又出bug了。

采用繼電器的計(jì)算機(jī)，雖然計(jì)算能力很強(qiáng)了，但是受制于物理因素的影響，繼電器的磨損，故障，還有速度一直得不到改進(jìn)。

而這時(shí)候就需要提到另外一個(gè)大型計(jì)算機(jī)“巨人一號(hào)”了。

這是個(gè)充滿了神秘色彩的計(jì)算機(jī)，眾所周知世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)是1946年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制的埃尼阿克（ENIAC），但是由英國(guó)制造的巨人（Colossus）比埃尼阿克還要早兩年，這是英國(guó)情報(bào)部門的超級(jí)機(jī)密。雖然許多報(bào)刊也經(jīng)常提及這臺(tái)電腦，但由于資料來(lái)源不盡相同，有的甚至互相矛盾。更有甚者，就連嚴(yán)肅的史學(xué)家也得不到翔實(shí)的資料。英國(guó)學(xué)者溫德博瑟寫過(guò)一本《超級(jí)機(jī)密》的著作，法國(guó)專家貝特蘭德也出版了專著《愛(ài)尼格瑪——1939年到1945年這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)里最大的謎》，當(dāng)美國(guó)軍事史學(xué)家多伊奇覺(jué)得這些書尚不足以披露真情時(shí)，曾于1970年只身闖進(jìn)英國(guó)外交部，只拿到了一紙空文，其上明明白白地寫著：“文件到了2015年才能解密”。多年來(lái)，英國(guó)人對(duì)自己研制首臺(tái)電腦的榮譽(yù)始終保持著緘默。

隨著時(shí)間的推移，“超級(jí)機(jī)密”逐漸被人向外批露：研制“巨人”的團(tuán)隊(duì)，是一個(gè)人才濟(jì)濟(jì)的英雄群體；研制“巨人”的歷程，是一場(chǎng)驚心動(dòng)魄的戰(zhàn)斗，有的軍事學(xué)史家甚至認(rèn)為，“巨人”參戰(zhàn)改變了二戰(zhàn)進(jìn)程。

而巨人計(jì)算機(jī)是電子管計(jì)算機(jī)。

電子管的由來(lái)其實(shí)很久了，早在1883年，發(fā)明大王托馬斯·愛(ài)迪生正在為尋找電燈泡最佳燈絲材料，曾做過(guò)一個(gè)小小的實(shí)驗(yàn)。他在真空電燈泡內(nèi)部碳絲附近安裝了一小截銅絲，希望銅絲能阻止碳絲蒸發(fā)。但是他失敗了，他無(wú)意中發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有連接在電路里的銅絲，卻因接收到碳絲發(fā)射的熱電子產(chǎn)生了微弱的電流。當(dāng)時(shí)愛(ài)迪生正潛心研究城市電力系統(tǒng)，沒(méi)重視這個(gè)現(xiàn)象。但他為這一發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)了專利，并命名為“愛(ài)迪生效應(yīng)”。后來(lái)，有人證明電流的產(chǎn)生是因?yàn)闊霟岬慕饘倌芟蛑車l(fā)射電子造成的。但最先預(yù)見(jiàn)到這一效應(yīng)具有實(shí)用價(jià)值的，則是英國(guó)物理學(xué)家和電氣工程師弗萊明。

弗萊明的二極管是把兩個(gè)點(diǎn)擊裝在一個(gè)封閉的玻璃燈泡里，其中一極可以加熱，從而發(fā)射電子，另一個(gè)電極會(huì)吸引電子，形成電流，但只有正電荷才行，如果帶負(fù)電荷或中性電荷，電子就沒(méi)辦法被吸引，越過(guò)真空區(qū)域，因此沒(méi)有電流。電流只能單向流動(dòng)，也被叫做二極管。

它在實(shí)驗(yàn)室中工作得非常好，可是，不知為什么，它在實(shí)際用于檢波器上卻很不成功，還不如同時(shí)發(fā)明的礦石檢波器可靠。因此，對(duì)當(dāng)時(shí)無(wú)線電的發(fā)展沒(méi)有產(chǎn)生什么沖擊。

此后不久，貧困潦倒的美國(guó)發(fā)明家德福雷斯特，在二極管的燈絲和板極之間巧妙地加了一個(gè)柵板，像這個(gè)柵板施加正電荷，它會(huì)允許電子流動(dòng)，加負(fù)電荷，它會(huì)阻止電子流動(dòng)。因此通過(guò)柵板的線路，可以斷開(kāi)和閉合電路，和繼電器功能一樣。更重要的是，真空管內(nèi)沒(méi)有會(huì)動(dòng)的組件，沒(méi)有磨損，而且每秒可以開(kāi)閉上千次。這些真空三極管不僅反應(yīng)更為靈敏、能夠發(fā)出音樂(lè)或聲音的振動(dòng)，而且，集檢波、放大和振蕩三種功能于一體。因此，許多人都將三極管的發(fā)明看作電子工業(yè)真正的誕生起點(diǎn)。德福雷斯特自己也非常驚喜，認(rèn)為“我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)看不見(jiàn)的空中帝國(guó)”。

巨人計(jì)算機(jī)是第一部全電子化的計(jì)算機(jī)，使用了數(shù)量龐大的真空管，以紙帶作為輸入器件，能夠執(zhí)行各種布林邏輯的運(yùn)算，但仍未具備圖靈完全的標(biāo)準(zhǔn)。巨人計(jì)算機(jī)建造到第9部“馬克二號(hào)”（Mark II），但是其實(shí)體器件、設(shè)計(jì)圖樣和操作方法，直到1970年代都還是一個(gè)謎。后來(lái)溫斯頓·丘吉爾親自下達(dá)一項(xiàng)銷毀命令，將巨人計(jì)算機(jī)全都拆解成巴掌大小的廢鐵，巨人計(jì)算機(jī)才因此在許多計(jì)算機(jī)歷史里都未留下一紙紀(jì)錄。英國(guó)布萊切利園目前展有巨人計(jì)算機(jī)的重建機(jī)種。

當(dāng)時(shí)二戰(zhàn)期間，德國(guó)采用的加密設(shè)備和手段十分厲害，希特勒號(hào)稱不可能被破解，在攻打波蘭的時(shí)候，波蘭人把自己研發(fā)的解密機(jī)器送給了英國(guó)人，希望他們能夠繼續(xù)完成破解。但是破解德軍的密碼只用波蘭人的機(jī)器，相當(dāng)費(fèi)時(shí)間，好在圖靈在此基礎(chǔ)上發(fā)明了自己的破解機(jī)器（據(jù)說(shuō)也用了小一百個(gè)電子管），迅速破解了德軍電報(bào)，致使希特勒無(wú)限期推演了海獅行動(dòng)，讓英國(guó)軍隊(duì)一舉扭轉(zhuǎn)敗局（可以參見(jiàn)電影）。

但是之后德軍研制出更先進(jìn)的密碼機(jī)，是之前的26倍，這時(shí)候連圖靈的設(shè)備也不管用了，而這時(shí)英國(guó)破譯小組把目光投降了先進(jìn)的電子管計(jì)算機(jī)。1942年，圖靈被派往美國(guó)，他的好友紐曼接手，負(fù)責(zé)破解，還有郵政研究所工程師托馬斯·弗勞爾斯（T. Flowers）負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)機(jī)器。

弗勞爾斯最終設(shè)計(jì)出第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，巨人（colossus）。這臺(tái)計(jì)算機(jī)采用了1500個(gè)電子管，閱讀速度高達(dá)每秒5000字符。1944年2月，巨人正式啟用，平均每小時(shí)破譯德國(guó)情報(bào)11份，由于情報(bào)準(zhǔn)確，德軍行動(dòng)慘敗。

之后一臺(tái)威力更強(qiáng)大的巨人制造出來(lái)，采用了2400個(gè)電子管。盟軍用巨人破譯的德軍密碼，發(fā)出各種假情報(bào)，把隆美爾騙到加萊，而盟軍各集團(tuán)諾曼底登陸會(huì)師。

二戰(zhàn)期間英國(guó)一共啟用了11臺(tái)“巨人”計(jì)算機(jī)，最終都被丘吉爾下令銷毀了。

幾年后1946年，賓夕法尼亞大學(xué)建造出世界上第一個(gè)真正的通用，可編程的電子計(jì)算機(jī)，埃尼阿克（ENIAC--Electronic Numerical Integrator And Computer）。

ENIAC長(zhǎng)30.48米，寬6米，高2.4米，占地面積約170平方米，30個(gè)操作臺(tái)，重達(dá)30英噸，耗電量150千瓦，造價(jià)48萬(wàn)美元。它包含了17,468根真空管（電子管）7,200根晶體二極管，1,500 個(gè)中轉(zhuǎn)，70,000個(gè)電阻器，10,000個(gè)電容器，1500個(gè)繼電器，6000多個(gè)開(kāi)關(guān)，計(jì)算速度是每秒5000次加法或400次乘法，是使用繼電器運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)電式計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算的20萬(wàn)倍。

雖然不是用來(lái)破譯密碼，但是埃尼阿克的誕生也是和戰(zhàn)爭(zhēng)相關(guān)。二次世界大戰(zhàn)進(jìn)行期間。當(dāng)時(shí)激戰(zhàn)正酣，各國(guó)的武器裝備還很差，占主要地位的戰(zhàn)略武器就是飛機(jī)和大炮，因此研制和開(kāi)發(fā)新型大炮和導(dǎo)彈就顯得十分必要和迫切。為此美國(guó)陸軍軍械部在馬里蘭州的阿伯丁設(shè)立了“彈道研究實(shí)驗(yàn)室”。

美國(guó)軍方要求該實(shí)驗(yàn)室每天為陸軍炮彈部隊(duì)提供6張射表以便對(duì)導(dǎo)彈的研制進(jìn)行技術(shù)鑒定。事實(shí)上每張射表都要計(jì)算幾百條彈道，而每條彈道的數(shù)學(xué)模型是一組非常復(fù)雜的非線性方程組。這些方程組是沒(méi)有辦法求出準(zhǔn)確解的，因此只能用數(shù)值方法近似地進(jìn)行計(jì)算。

不過(guò)即使用數(shù)值方法近似求解也不是一件容易的事！按當(dāng)時(shí)的計(jì)算工具，實(shí)驗(yàn)室即使雇用200多名計(jì)算員加班加點(diǎn)工作也大約需要二個(gè)多月的時(shí)間才能算完一張射表。在“時(shí)間就是勝利”的戰(zhàn)爭(zhēng)年代，這么慢的速度怎么能行呢？恐怕還沒(méi)等先進(jìn)的武器研制出來(lái)，敗局已定。

為了改變這種不利的狀況，當(dāng)時(shí)任職賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電機(jī)工程學(xué)院的莫希利（John Mauchly）于 1942年提出了試制第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的初始設(shè)想——“高速電子管計(jì)算裝置的使用”，期望用電子管代替繼電器以提高機(jī)器的計(jì)算速度。

美國(guó)軍方得知這一設(shè)想，馬上撥款大力支持，成立了一個(gè)以莫希利、?？颂兀↗ohn Eckert）為首的研制小組開(kāi)始研制工作、預(yù)算經(jīng)費(fèi)為15萬(wàn)美元，這在當(dāng)時(shí)是一筆巨款。要不是為了戰(zhàn)爭(zhēng)，誰(shuí)能舍得出這么大的錢！雖說(shuō)戰(zhàn)爭(zhēng)萬(wàn)惡，但未始不偶爾促進(jìn)科技的發(fā)展。

讓研制工作十分幸運(yùn)的是，當(dāng)時(shí)任彈道研究所顧問(wèn)、正在參加美國(guó)第一顆原子彈研制工作的數(shù)學(xué)家馮·諾依曼（von Neumann，1903－1957，美籍匈牙利人）帶著原子彈研制（1944年）過(guò)程中遇到的大量計(jì)算問(wèn)題，在研制過(guò)程中期加入了研制小組。原本的ENIAC存在兩個(gè)問(wèn)題沒(méi)有存儲(chǔ)器且它用布線接板進(jìn)行控制，甚至要搭接幾天，計(jì)算速度也就被這一工作抵消了。1945年，馮·諾依曼和他的研制小組在共同討論的基礎(chǔ)上，發(fā)表了一個(gè)全新的“存儲(chǔ)程序通用電子計(jì)算機(jī)方案”——EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer）在此過(guò)程中他對(duì)計(jì)算機(jī)的許多關(guān)鍵性問(wèn)題的解決作出了重要貢獻(xiàn)，從而保證了計(jì)算機(jī)的順利問(wèn)世。

雖然ENIAC體積龐大，耗電驚人，運(yùn)算速度不過(guò)幾千次，但它比當(dāng)時(shí)已有的計(jì)算裝置要快1000倍，而且還有按事先編好的程序自動(dòng)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能。ENIAC宣告了一個(gè)新時(shí)代的開(kāi)始。從此科學(xué)計(jì)算的大門也被打開(kāi)了。舍得出這么大的錢！雖說(shuō)戰(zhàn)爭(zhēng)萬(wàn)惡，但未始不偶爾促進(jìn)科技的發(fā)展。

ENIAC這個(gè)龐然大物能做什么呢？它每秒能進(jìn)行5000次加法運(yùn)算（據(jù)測(cè)算，人最快的運(yùn)算速度每秒僅 5次加法運(yùn)算），每秒400次乘法運(yùn)算。它還能進(jìn)行平方和立方運(yùn)算，計(jì)算正弦和余弦等三角函數(shù)的值及其它一些更復(fù)雜的運(yùn)算。ENIAC運(yùn)作了十年，據(jù)估計(jì)，它完成的運(yùn)算，比全人類加起來(lái)還多。

以我們的眼光來(lái)看，這當(dāng)然很微不足道。但這在當(dāng)時(shí)可是很了不起的成就！原來(lái)需要20多分鐘時(shí)間才能計(jì)算出來(lái)的一條彈道，現(xiàn)在只要短短的30秒！這可一下子緩解了當(dāng)時(shí)極為嚴(yán)重的計(jì)算速度大大落后于實(shí)際要求的問(wèn)題。

但即使在當(dāng)時(shí)看來(lái)，ENIAC也是有不少缺點(diǎn)的：除了體積大，耗電多以外，由于機(jī)器運(yùn)行產(chǎn)生的高熱量使電子管很容易損壞。只要有一個(gè)電子管損壞，整臺(tái)機(jī)器就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，于是就得先從這1．8萬(wàn)多個(gè)電子管中找出那個(gè)損壞的，再換上新的，是非常麻煩的。

歷史澄清：

在國(guó)內(nèi)的絕大部分媒體上都會(huì)出現(xiàn)世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)是上世紀(jì)1946年由美國(guó)人莫克利（John Mauchly）發(fā)明的ENIAC文字記載，但另一種說(shuō)法卻是：世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)是由美國(guó)愛(ài)荷華州立大學(xué)的約翰· 文森特·阿塔納索夫（John Vincent Atanasoff）教授和他的研究生克利福特·貝瑞（Clifford Berry）先生在1937年至1941年間開(kāi)發(fā)的“阿塔納索夫-貝瑞計(jì)算機(jī)（Atanasoff-Berry Computer，簡(jiǎn)稱ABC）”。

而在國(guó)內(nèi)的朋友們竟很少有人知道此事真相， 不少國(guó)內(nèi)的作者在他們的專著、教材中，甚至科普活動(dòng)中，仍然宣傳ENIAC是世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)。因此，做為一名IT工作者有必要本著科學(xué)的精神，替前人查清事實(shí)，希望通過(guò)此文有助于糾正這個(gè)在國(guó)內(nèi)知識(shí)界長(zhǎng)期存在的重大學(xué)術(shù)誤會(huì)，以正視聽(tīng)。

這里有計(jì)算機(jī)、電子計(jì)算機(jī)、通用電子計(jì)算機(jī)等概念，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)甚至可以追述到17世紀(jì)的加法機(jī)。（也稱帕斯卡機(jī)，這是一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)）。ABC計(jì)算機(jī)是第一臺(tái)電子化的計(jì)算機(jī)，非圖靈完備、不可編程是其最大限制。而現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的概念應(yīng)等同于通用電子計(jì)算機(jī)，即圖靈完備，可編程等。

經(jīng)證實(shí)，世界上的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)應(yīng)為“ABC”。1941年，“ENIAC”的發(fā)明者之一莫科里在阿坦納索夫家借住5天，借此機(jī)會(huì)“盜取”了研究成果及想法，之后與埃克特一起制造了“ENIAC”并申請(qǐng)了專利，被世人稱為“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父”而阿坦納索夫并未重視自己的重大發(fā)明“ABC”，學(xué)校也沒(méi)有重視此項(xiàng)發(fā)明，并拆掉了“ABC”。后經(jīng)過(guò)美國(guó)法院判決，推翻并吊銷了莫科里的專利，“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本想法是來(lái)自約翰-文森特-阿坦納索夫。事實(shí)上，阿塔納索夫所在的愛(ài)荷華大學(xué)并沒(méi)有為ABC計(jì)算機(jī)申請(qǐng)專利，而且打官司的也不是幾位計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者本人，而是兩家計(jì)算機(jī)公司，Honeywell和Sperry Rand公司。

到了1950年，電子管的極限也很快到來(lái)，這時(shí)候人們把視線投向了晶體管。

晶體管的發(fā)明，最早可以追溯到1929年，當(dāng)時(shí)工程師利蓮費(fèi)爾德就已經(jīng)取得一種晶體管的專利。但是，限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，制造這種器件的材料達(dá)不到足夠的純度，而使這種晶體管無(wú)法制造出來(lái)。

由于電子管處理高頻信號(hào)的效果不理想，人們就設(shè)法改進(jìn)礦石收音機(jī)中所用的礦石觸須式檢波器。在這種檢波器里，有一根與礦石（半導(dǎo)體）表面相接觸的金屬絲（像頭發(fā)一樣細(xì)且能形成檢波接點(diǎn)），它既能讓信號(hào)電流沿一個(gè)方向流動(dòng)，又能阻止信號(hào)電流朝相反方向流動(dòng)。在第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前夕，貝爾實(shí)驗(yàn)室在尋找比早期使用的方鉛礦晶體性能更好的檢波材料時(shí)，發(fā)現(xiàn)摻有某種極微量雜質(zhì)的鍺晶體的性能不僅優(yōu)于礦石晶體，而且在某些方面比電子管整流器還要好。

在第二次世界大戰(zhàn)期間，不少實(shí)驗(yàn)室在有關(guān)硅和鍺材料的制造和理論研究方面，也取得了不少成績(jī)，這就為晶體管的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。

為了克服電子管的局限性，第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，貝爾實(shí)驗(yàn)室加緊了對(duì)固體電子器件的基礎(chǔ)研究。肖克萊等人決定集中研究硅、鍺等半導(dǎo)體材料，探討用半導(dǎo)體材料制作放大器件的可能性。

1945年秋天，貝爾實(shí)驗(yàn)室成立了以肖克萊為首的半導(dǎo)體研究小組，成員有布拉頓、巴丁等人。布拉頓早在1929年就開(kāi)始在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室工作，長(zhǎng)期從事半導(dǎo)體的研究，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。他們經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)和觀察，逐步認(rèn)識(shí)到半導(dǎo)體中電流放大效應(yīng)產(chǎn)生的原因。布拉頓發(fā)現(xiàn)，在鍺片的底面接上電極，在另一面插上細(xì)針并通上電流，然后讓另一根細(xì)針盡量靠近它，并通上微弱的電流，這樣就會(huì)使原來(lái)的電流產(chǎn)生很大的變化。微弱電流少量的變化，會(huì)對(duì)另外的電流產(chǎn)生很大的影響，這就是“放大”作用。

布拉頓等人，還想出有效的辦法，來(lái)實(shí)現(xiàn)這種放大效應(yīng)。他們?cè)诎l(fā)射極和基極之間輸入一個(gè)弱信號(hào)，在集電極和基極之間的輸出端，就放大為一個(gè)強(qiáng)信號(hào)了。在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，上述晶體三極管的放大效應(yīng)得到廣泛的應(yīng)用。

巴丁和布拉頓最初制成的固體器件的放大倍數(shù)為50左右。不久之后，他們利用兩個(gè)靠得很近(相距0.05毫米)的觸須接點(diǎn)，來(lái)代替金箔接點(diǎn)，制造了“點(diǎn)接觸型晶體管”。1947年12月，這個(gè)世界上最早的實(shí)用半導(dǎo)體器件終于問(wèn)世了，在首次試驗(yàn)時(shí)，它能把音頻信號(hào)放大100倍，它的外形比火柴棍短，但要粗一些。

在為這種器件命名時(shí)，布拉頓想到它的電阻變換特性，即它是靠一種從“低電阻輸入”到“高電阻輸出”的轉(zhuǎn)移電流來(lái)工作的，于是取名為trans-resistor(轉(zhuǎn)換電阻)，后來(lái)縮寫為transistor，中文譯名就是晶體管。

由于點(diǎn)接觸型晶體管制造工藝復(fù)雜，致使許多產(chǎn)品出現(xiàn)故障，它還存在噪聲大、在功率大時(shí)難于控制、適用范圍窄等缺點(diǎn)。為了克服這些缺點(diǎn)，肖克萊提出了用一種“整流結(jié)”來(lái)代替金屬半導(dǎo)體接點(diǎn)的大膽設(shè)想。半導(dǎo)體研究小組又提出了這種半導(dǎo)體器件的工作原理。

1950年，第一只“PN結(jié)型晶體管”問(wèn)世了，它的性能與肖克萊原來(lái)設(shè)想的完全一致。今天的晶體管，大部分仍是這種PN結(jié)型晶體管。(所謂PN結(jié)就是P型和N型的結(jié)合處。P型多空穴。N型多電子。)

1956年，肖克利、巴丁、布拉頓三人，因發(fā)明晶體管同時(shí)榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

至此一個(gè)新時(shí)代到來(lái)了。

晶體管的物理學(xué)原理有點(diǎn)復(fù)雜，半導(dǎo)體物理學(xué)，固體物理，量子力學(xué)。還是說(shuō)下晶體管的應(yīng)用吧。晶體管和繼電器和真空管一樣，它是一個(gè)開(kāi)關(guān)。用不同元素處理過(guò)的硅取代電極，制作電子發(fā)射的N型和電子接收的P型。按照NPN排列在三個(gè)交替層中，每一層都有一個(gè)終端極，分別是發(fā)射極，基極，和接收極。發(fā)射極和基極之間，有個(gè)特別的區(qū)域，叫做P-N結(jié)。當(dāng)電壓超過(guò)某一個(gè)特定值的時(shí)候它才會(huì)導(dǎo)電，否則處于關(guān)閉狀態(tài)。這樣通過(guò)輸入電壓的變化，可以激發(fā)輸出電流的高低變化，從而達(dá)到控制作用。晶體管的優(yōu)勢(shì)在于它的高效和小體積。它不需要加熱，更加耐用和低耗。

并且貝爾實(shí)驗(yàn)室的第一個(gè)晶體管就可以達(dá)到每秒鐘1萬(wàn)次的速度，而且他是固態(tài)的，比玻璃的電子管結(jié)實(shí)多了。

之后，1955年宣布，1957年發(fā)售IBM 608世界第一臺(tái)全晶體管計(jì)算機(jī)。1981年IBM5105世界第一臺(tái)個(gè)人電腦（PC-Personal Computer）。

之后還有集成電路，微芯片，芯片等等內(nèi)容。慢慢整理。