第 1 章 計算機簡介 1-1 計算機科學大事紀 1-2 當代計算機的通用架構 1-3 計算機應用及未來展望.

Presentation on theme: "第 1 章 計算機簡介 1-1 計算機科學大事紀 1-2 當代計算機的通用架構 1-3 計算機應用及未來展望."— Presentation transcript:

1 第 1 章 計算機簡介 1-1 計算機科學大事紀 1-2 當代計算機的通用架構 1-3 計算機應用及未來展望

2 1-2 計算機概論 全華科技圖書 1-1 計算機科學大事紀 西元前 3000 年 算盤（ abacus ）已出現在亞洲， 有人說是巴比倫人發明的；也有人說是中國人發明的 無論如何，亞洲人發明了算盤應無庸置疑

3 1-3 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1642 年 法國數學家 Blaise Pascal 發明了機械式的加法器 Pascaline 西元 1801 年 Joseph-Marie Jacquard 發明了 Jacquard loom 第一部使用儲存器及程 式設計概念的機器 以打孔卡片（ punched card ）來控制織布機的 編織流程 西元 1822 年 Charles Babbage 開始設 計 Difference Engine 可做簡單的數學運算

4 1-4 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1844 年 Samuel Morse 從華盛 頓傳了一份電報到巴爾 地摩 西元 1889 年 Herman Hollerith 設計 了以打孔卡片來儲存資 料並排序的電動機器 協助人口普查，只耗費 兩年半即完成調查工作， 而原來這項工作需耗時 七年半呢！ Herman Hollerith 在西 元 1896 年時成立了 Tabulating Machine Company ，於西元 1924 年 2 月 14 日，正式 改名為 IBM （ International Business Machines Corporation ）

5 1-5 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1912 年 無線電廣播工程師學會（ the Institute of Radio Engineers ）成立 它於西元 1963 年和美國電機工程師學會（ the American Institute Electrical Engineers ）合併成為聲 譽卓著的國際電機電子工程師學會（ the Institute of Electrical and Electronics Engineers ，簡稱為 IEEE ， 唸成 “EYE triple E” ）

6 1-6 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1937 年 亞蘭杜林（ Alan Turing ）提出了杜林機 （ Turing Machine ）的概念 Alan Turing 在二次大戰時設計, 破解了德國的 Enigma 密碼

7 1-7 計算機概論 全華科技圖書 Turing Award Nobel prize in computer science ACM's most prestigious technical award is given to an individual selected for contributions of a technical nature made to the computing community. The contributions should be of lasting and major technical importance to the computer field 西元 1966 年開始

8 1-8 計算機概論 全華科技圖書 Turing Award Donald Knuth 1974 Steven Cook 1982 Ken Thompson & Dannis Ritchie 1983 John E. Hopcroft 1986 姚期智院士在西元 2000 年時, 獲頒 Turing Award ( 唯一華人得主 ) Vinton G. Cerf and Robert E. Kahn (TCP/IP ； Fathers of the Internet) 2004 Judea Pearl (Bayesian networks) 2011 Shafi Goldwasser and Silvio Micali 2012 Shafi Goldwasser and Silvio Micali

9 1-9 計算機概論 全華科技圖書 Alan Turing & Me H.A. Newton  E.H. Moore (1885 Yale Univ.)  Oswald Veblen (1903 U. of Chicago)  Alonzo Church (1927 Princeton)  Bob Ritchie (1961 Princeton)  Webb Miller (1968 Washington)  Kun-Mao Chao (1993 Penn State) Alan Turing 這是我在美國數學學會的族譜 http://www.genealogy.ams.org/html/id.phtml?id=84608

10 1-10 計算機概論 全華科技圖書 John E. Hopcroft 2012/12/22

11 1-11 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1938 年 史丹佛大學的同學 William Hewlett 和 David Packard 在加洲 Palo Alto 的車庫組成了 Hewlett- Packard （ HP ）公司的雛型，於西元 1939 年正 式成立 HP ，當初要取名為 Hewlett-Packard 或 Packard-Hewlett 是丟銅板決定的 在西元 2002 年時， HP 和個人電腦大公司 Compaq 合併

12 1-12 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1939 年 John V. Atanasoff 和他 的助理 Clifford Berry 發 明了第一部可用電子訊 號將資訊編碼的特殊用 途機器，稱為 ABC （ Atanasoff Berry Computer ） 德國數學家 Konrad Zuse 也設計了一個稱為 Z1 的二進位電動計算機

13 1-13 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1944 年 哈佛大學在 IBM 贊助下，完成了第一部電動機 械計算機，稱為馬克一號（ Mark I ），長度 51 英呎，高度 8 英呎 西元 1945 年 John von Neumann 介紹了「儲存程式」 （ stored program ）的概念，今日的數位電腦 基本上都是採用這個概念所建構而成的。 (1-2 節補充說明 ) George Dyson at the birth of the computer George Dyson at the birth of the computer

14 1-14 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1946 年 賓州大學的 John. W. Mauchly 和 J. Presper Eckert, Jr. 製造了第一部以真空管（ vacuum tube ）為基礎元件的計算機，稱為 ENIAC （ Electronic Numerical Integrator and Computer ） ENIAC

15 1-15 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1947 年 世上最早及最大的計算機教育及研究學會 ACM （ the Association for Computing Machinery ） 開始提供交換計算機領域相關資訊、想法及發 現的園地，今日它已是橫跨超越百國的重要學 術組織。

16 1-16 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1948 年 Richard Hamming 發明了 Hamming code ，可找出傳 輸資料的錯誤並訂正之，此 技巧被廣泛地應用在電腦及 電話系統 西元 1952 年 傑出女性資訊學家 Grace Murray Hopper 設計了第一 個編譯器（ compiler ）： A- 0 。（編譯器是用來將程式 語言所寫的程式轉換成電腦 可執行的 0 與 1 數列。）

17 1-17 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1956 年 William Bradford Shockley 、 John Bardeen 及 Walter Houser Brattain 榮獲諾貝爾物理獎，諾 貝爾委員會在讚辭中說：「獲獎是要表彰三位 學者在半導體的研究及發現電晶體的效應。」 西元 1957 年 John Backus 和 IBM 的同事發展了第一個 Fortran 語言的商用編譯器 西元 1959 年 Honeywell 公司推出以電晶體（ transistor ）為基 礎元件的計算機，稱為 Honeywell 400 ，這也是 第二代電腦（電晶體時期）的代表作

18 1-18 計算機概論 全華科技圖書 Multiple Nobel Laureates

19 1-19 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1962 年 史丹佛大學和普渡大學成立了全球最早的計算機科學系 （ computer science departments ） 交通大學於西元 1960 年設立台灣最早的計算機研究學 程； 台灣最早的計算機科學系是淡江大學於西元 1969 年所 設立的電子計算機科學學系； 台灣最早命名為資訊工程系的則是台灣大學 (1977) ；交 大的計工系也於 1988 年更名為資訊工程系 現在幾乎全球各主流大學，都設立了計算機科學的相關 科系，足以顯示計算機一日千里的進展 MIT 的 Steve Russell 發明了全球第一個電腦遊戲，很快 就風行了整個美國的電腦實驗室 西元 1963 年 美國國家標準局制定了以 7 個位元（ bit ）編碼的 ASCII （ American Standard Code for Information Interchange ）， ASCII 仍是目前非常重要的電腦編碼標 準

20 1-20 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1964 年 IBM 推出了第一部以積 體電路（ IC ， Integrated Circuit ）為 基礎元件的 IBM 360 型 計算機 Douglas Engelbart 發明 了滑鼠（ mouse ），它 之所以暱稱為滑鼠，乃 是因為它的末端有著長 長的尾巴，真的很像老 鼠。現在逐漸流行的無 線滑鼠，也許該有另一 個有趣的暱稱，就叫它 「小饅頭」或「米龜」 吧！ Douglas Engelbart

21 1-21 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1965 年 Multics 作業系統。 西元 1966 年 有資訊領域諾貝爾獎之稱的「杜林獎」（ Turing Award ） 開始頒發，每年頒發一次，獎金為美金十萬元。 西元 1968 年 Robert Noyce 、 Andrew Grove 和 Gordon Moore 成立了 Intel ，它是今日世界影響力最大的電腦微處理器發明公 司， Pentium 、 Celeron 、 Xeon 及 Itanium 等都是該公司 一系列的產品，影響資訊科技至深。 西元 1970 年 Dennis Ritchie 和 Kenneth Thompson 設計了 Unix 作業系 統（這名稱和 1965 年耗費眾多人年完成的 Multics 互別苗 頭）。

22 1-22 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1971 年 Niklaus Wirth 開發了 Pascal 程式語言 Ray Tomlinson 寄發了第一封的 email Vacuum tubes ( 真空管 ) transistor ( 電晶體 ) IC (Integrated Circuit; 積體電路 ) VLSI

23 1-23 計算機概論 全華科技圖書 Intel 4004 (1971)

24 1-24 計算機概論 全華科技圖書 Moore’s Law Moore’s Law ( 摩爾定律 ) Source: Wikipedia Plot of CPU transistor counts against dates of introduction. Note the logarithmic vertical scale; the line corresponds to exponential growth with transistor count doubling every two years.

25 1-25 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1972 年 Dennis Ritchie 開發了 C 程式語言 西元 1975 年 第一部個人電腦（ PC ， personal computer ）問 世，稱為 Altair 8800 IBM 做了第一部的雷射 印表機。

26 1-26 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1976 年 第一部超級電腦（ supercomputer ）誕生，稱為 Cray-1 IBM 發展了第一部的噴墨印表機 Steve Jobs 和 Steve Wozniak 設計了蘋果一號（ Apple I ） 西元 1977 年 Steve Jobs 和 Steve Wozniak 成立了蘋果電腦公司 （ Apple Computer ），並推出了在當時最出眾的蘋果二 號（ Apple II ，圖 1-11 ） Bill Gates 和 Paul Allen 創設了微軟（ Microsoft ），這兩 位經常名列全美十大富豪，而 Bill Gates 更蟬連多年的第 一富豪。 薄煎餅翻整問題 (Pancake sorting)Pancake sorting

27 1-27 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1978 年 Ron Rivest 、 Adi Shamir 及 Leonard Adelman 發 明了著名的 RSA 公開金鑰加密法 Intel 也推出了第一個 16 位元的處理器 8086 及 8088 ，其中 8088 是 IBM PC 初期所採用的中央 處理器（ Central Processing Unit ，簡稱 CPU ）

28 RSA encryption --- 1978 Rivest ShamirAdleman

29 1-29 計算機概論 全華科技圖書 將一個由兩個大質數所乘出來的大數分解回來 e.g., 143  11 x 13 Challenge Number Prize ($US) Challenge Number Prize ($US) RSA-576$10,000RSA-896$75,000 RSA-640$20,000RSA-1024$100,000 RSA-704$30,000RSA-1536$150,000 RSA-768$50,000RSA-2048$200,000 RSA factorization challenges

30 1-30 計算機概論 全華科技圖書 US$10,000 –– RSA-576 188198812920607963838697239461650439 807163563379417382700763356422988859 715234665485319060606504743045317388 011303396716199692321205734031879550 656996221305168759307650257059 Solved on Dec. 3, 2003 39807508642406493739712550055038649119906436 2342526708406385189575946388957261768583317 47277214610743530253622307197304822463291469 5302097116459852171130520711256363590397527

31 1-31 計算機概論 全華科技圖書 US$200,000 –– RSA-2048 2519590847565789349402718324004839857142928212 6204032027777137836043662020707595556264018525 8807844069182906412495150821892985591491761845 0280848912007284499268739280728777673597141834 7270261896375014971824691165077613379859095700 0973304597488084284017974291006424586918171951 1874612151517265463228221686998754918242243363 7259085141865462043576798423387184774447920739 9342365848238242811981638150106748104516603773 0605620161967625613384414360383390441495263443 2190114657544454178424020924616515723350778707 7498171257724679629263863563732899121548314381 6789988504044536402352738195137863656439121201 0397122822120720357

32 你 / 妳缺錢嗎 ? Good news: www.rsasecurity.com/rsalabs/challenges/factoring/ www.rsasecurity.com/rsalabs/challenges/factoring/ Bad news: “This challenge is no longer active!”

33 1-33 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1982 年 時代（ Time ）雜誌以電腦 做為年度風雲人物 西元 1984 年 新力（ Sony ）和飛利浦 （ Philips ）推出了 CD- ROM ，使數位資料的儲存 方式又往前邁進了一大步 西元 1989 年 Tim Berners-Lee 提出全 球資訊網（ WWW ， World Wide Web ）的構 想 Intel 推出了 80486 （內含 一百多萬個電晶體），簡 稱 486

34 1-34 計算機概論 全華科技圖書 Tim Berners-Lee 發明 WWW 所使用的電腦 ( 攝於 2005 年日本愛知博覽會 )

35 1-35 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1990 年 WWW 正式推出，沒想到才幾年光景， WWW 就 風行全球，使得整的數位世界改觀，並改變了 現代人的生活型態

36 1-36 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 Slashing the Slashes – Time, Oct. 15, 2009 If I could change one thing about the Internet now, I would slash the slashes, which are completely unnecessary. //

37 1-37 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1991 年 芬蘭赫爾辛基大學的學生 Linus Torvalds （五年 級後段班的學生），基於 Unix 的開放原始碼， 創作了個人電腦作業系統 Linux （ Linus + Unix ），時間已證明 Linux 的確是 Windows 之外， 一個可行的替代選擇 西元 1994 年 第一個成功的商業化瀏覽器 Netscape （網景） 推出 楊致遠和 David Filo 適時推出 Yahoo! 搜尋引擎

38 1-38 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 1995 年 James Gosling 領軍的 團隊推出了跨平台的 JAVA 程式語言 西元 1997 年 IBM 的深藍電腦擊敗了 稱霸西洋棋壇十四年的 棋王 Garry Kasparov 電腦有智慧嗎？ 西元 1998 年 搜尋引擎 Google 推出， 開創者是史丹佛博士班 的休學學生 Larry Page 和 Sergey Brin

39 1-39 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 2001 年 Windows XP 問世 Home Edition 及 Professional 兩種版本 XP 乃 “eXPerience” 的縮寫，體驗之義  數位的體驗、通訊的體驗、無線的體驗 Jimmy Wales 創建了一部免費的網路百科全書， 稱為「維基百科」 (Wikipedia) 西元 2003 年 Intel Centrino 行動運算技術平台 無線網路 省電技術 較小體積

40 1-40 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 2004 年 Google 上市，造成華爾街股市大轟動 西元 2005 年 Skype 流行 100 美元電腦 Google Earth 西元 2006 年 「 Google 台灣工程研究所」 大學入學測驗出現火星文

41 1-41 計算機概論 全華科技圖書 西元 2007 年 Vista (Microsoft) iPhone (Apple) Android (Google) 計算機科學大事紀

42 1-42 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 2008 年 Google 進軍行動電話市場，推出 GPhone ，和 Apple 的 iPhone 互別苗頭

43 1-43 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 2009 年 Windows 7 光纖通訊之父高錕獲頒諾貝爾物理學獎

44 1-44 計算機概論 全華科技圖書 計算機科學大事紀 西元 2010 iPad 手機電腦化 電腦手機化 雲端計算 (Cloud Computing) 透過網路計算與 儲存 “Computation may someday be organized as a public utility” -- John McCarthy in 1960.John McCarthy

45 1-45 計算機概論 全華科技圖書 Microblog – twitter ( 推特 )

46 1-46 計算機概論 全華科技圖書 Microblog – Plurk ( 噗浪 )

47 1-47 計算機概論 全華科技圖書 1) 無名小站 2) Facebook 3) Yahoo! 奇摩 4) YouTube 5) PChome Online 6) Windows Live 7) 露天拍賣 8) 巴哈姆特電玩資訊站 9) 聯合新聞網 10) Google 台灣 100 大網站 —— 數位時代 2010 年 3 月號 走向一： Facebook 帶 起網頁遊戲 走向二：社群引發搜 尋引擎再進化 走向三：電子商務向 社群提領人潮

48 1-48 計算機概論 全華科技圖書 1) Facebook 2) 無名小站 3) YouTube 4) Yahoo! 奇摩 5) 露天拍賣 6) 巴哈姆特電玩資訊站 7) 中華電信 Hinet 8) 伊莉討論區 9) Google 台灣 10) PChome Online 台灣 100 大網站 —— 數位時代 2011 年 3 月號

49 1-49 計算機概論 全華科技圖書 數位時代 2011 年 3 月號

50 1-50 計算機概論 全華科技圖書 Top Ten Websites in Taiwan (March 5, 2012 ； Alexa --http://www.alexa.com/)http://www.alexa.com/ 1) yahoo.com 2) facebook.com 3) google.com.tw 4) youtube.com 5) google.com 6) wretch.cc 7) 伊莉心情車站 eyny.com 8) pixnet.net 9) 巴哈姆特電玩資訊站 gamer.com.tw 10) live.com

51 1-51 計算機概論 全華科技圖書 Top Ten Websites in Taiwan (Feb. 27, 2013 ； Alexa --http://www.alexa.com/)http://www.alexa.com/ 1) yahoo.com 2) facebook.com 3) google.com.tw 4) google.com 5) youtube.com 6) wretch.cc 7) pixnet.net 8) baidu.com 9) 伊莉心情車站 eyny.com 10) pchome.com.tw

52 1-52 計算機概論 全華科技圖書 Top Ten Websites in Taiwan (March 4, 2014 ； Alexa --http://www.alexa.com/)http://www.alexa.com/ 1) yahoo.com 2) facebook.com 3) google.com.tw 4) pixnet.net 5) google.com 6) youtube.com 7) gamer.com.tw 8) ettoday.net 9) mobile01.com 10) ck101.com

53 1-53 計算機概論 全華科技圖書 Top Ten Websites (March 8, 2010 ； Alexa --http://www.alexa.com/)http://www.alexa.com/ 1) google.com 2) facebook.com 3) youtube.com 4) yahoo.com 5) live.com 6) wikipedia.org 7) blogger.com 8) baidu.com 9) msn.com 10) qq.com

54 1-54 計算機概論 全華科技圖書 Top Ten Websites (March 14, 2011 ； Alexa --http://www.alexa.com/)http://www.alexa.com/ 1) google.com 2) facebook.com 3) youtube.com 4) yahoo.com 5) live.com 6) baidu.com 7) wikipedia.org 8) blogger.com 9) msn.com 10) qq.com (Tencent)

55 1-55 計算機概論 全華科技圖書 Top Ten Websites (March 5, 2012 ； Alexa --http://www.alexa.com/)http://www.alexa.com/ 1) google.com 2) facebook.com 3) youtube.com 4) yahoo.com 5) baidu.com 6) wikipedia.org 7) live.com 8) blogspot.com difference-between-blogger-and-blogspot difference-between-blogger-and-blogspot 9) twitter.com 10) qq.com (Tencent)

56 1-56 計算機概論 全華科技圖書 Top Ten Websites (Feb. 27, 2013 ； Alexa --http://www.alexa.com/)http://www.alexa.com/ 1) google.com 2) facebook.com 3) youtube.com 4) yahoo.com 5) baidu.com 6) wikipedia.org 7) live.com 8) qq.com (Tencent) 9) amazon.com 10) twitter.com

57 1-57 計算機概論 全華科技圖書 Top Ten Websites (March 4, 2014 ； Alexa --http://www.alexa.com/)http://www.alexa.com/ 1) google.com 2) facebook.com 3) youtube.com 4) yahoo.com 5) baidu.com 6) wikipedia.org 7) qq.com (Tencent) 8) linkedin.com 9) taobao.com 10) live.com

58 1-58 計算機概論 全華科技圖書 1-2 計算機的通用架構 「馮紐曼模式」（ von Neumann Model ） 最主要的精神在於「儲存程式」（ stored program ）的概念

59 1-59 計算機概論 全華科技圖書 von Neumann 提出儲存程式的概念

60 1-60 計算機概論 全華科技圖書 1-3 計算機應用及未來展望 電子商務 機器人 電腦遊戲 遠距教學 更多的殺手應用 摩爾定律 梅特卡夫定律