資訊科技與生活 第 1 章 電腦發展史. 2 本章重點 電腦的發明史 現今電腦的演進 電腦的種類.

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1 資訊科技與生活 第 1 章 電腦發展史

2 2 本章重點 電腦的發明史 現今電腦的演進 電腦的種類

3 3 電腦發明史 1 從加法談起 從加法談起 4545 + 4545 = ? 4545 + 4545 = ? 小學生也會 小學生也會 0101 4545 +4545 =09090

4 4 電腦發明史 2 — 從加法談起 小玲算術不好，但是 … 小玲算術不好，但是 … ＋ ＝

5 5 電腦發明史 3 — 從加法談起 阿珠算術也不好，但是 … 阿珠算術也不好，但是 …

6 6 電腦發明史 4 西元前 3000 年 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 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

7 7 電腦發明史 5 西元 1642 年 西元 1642 年 法國數學家 Blaise Pascal 發明了機械式的加法器 Pascaline 法國數學家 Blaise Pascal 發明了機械式的加法器 Pascaline 西元 1801 年 西元 1801 年 Joseph-Marie Jacquard( 查卡 ) 發明了 Jacquard loom Joseph-Marie Jacquard( 查卡 ) 發明了 Jacquard loom 第一部使用儲存器及程式設計概念的機器 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 以打孔卡片（ punched card ）來控制織布機的編織流程

8 8 電腦發明史 6 西元 1822 年 西元 1822 年 Charles Babbage 開始設計 Difference Engine Charles Babbage 開始設計 Difference Engine 可做簡單的數學運算 可做簡單的數學運算 沒有完成，因為有更大的野心，設計 Analytical Engine(1830 ， 以打孔卡片控制 ) 沒有完成，因為有更大的野心，設計 Analytical Engine(1830 ， 以打孔卡片控制 ) 1991 年倫敦科學 博物館依原設計 仿造

9 9 電腦發明史 7 西元 1830 年 西元 1830 年 Charles Babbage 開始設計 Analytical Engine Charles Babbage 開始設計 Analytical Engine 具有「輸入」、「運算」、 「輸岀」、「儲存」 四大現代電腦特徵，巴貝基因此被稱為「電腦 之父」 具有「輸入」、「運算」、 「輸岀」、「儲存」 四大現代電腦特徵，巴貝基因此被稱為「電腦 之父」 與巴貝基一起工作的女伯爵 Ada Byron ，被稱 為史上第一個電腦程式設計。在 1979 年有一個 程式語言用 ADA 命名，以紀念 Ada Byron 。 與巴貝基一起工作的女伯爵 Ada Byron ，被稱 為史上第一個電腦程式設計。在 1979 年有一個 程式語言用 ADA 命名，以紀念 Ada Byron 。

10 10 電腦發明史 8 西元 1889 年 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 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！ 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 ） 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 ）

11 11 電腦發明史 9 西元 1937 年 西元 1937 年 杜林（ Alan Turing ， 1912-1954 ）提出了杜 林機（ Turing Machine ）的概念，功能相當 於現今的電腦。 杜林（ Alan Turing ， 1912-1954 ）提出了杜 林機（ Turing Machine ）的概念，功能相當 於現今的電腦。 A B C 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1/1 0/1 1/0 0/0 1/0

12 12 電腦發明史 10 西元 1939 年 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 ），解線性方程式 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 ），解線性方程式 西元 1944 年 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 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

13 13 電腦發明史 11 西元 1939~41 年 西元 1939~41 年 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，以及 Z3,Z4 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，以及 Z3,Z4 西元 1945 年 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。 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。

14 14 電腦發明史 12 西元 1946 年 西元 1946 年 賓州大學的 John. W. Mauchly 和 J. Presper Eckert, 製造了第一部以真空管為基礎元件的 計算機，稱為 ENIAC （ Electronic Numerical Integrator and Computer ），計算彈道，重 30 噸，有 18,000 個真空管，平均每 7 分鐘壞 1 個，比 Mark 1 快 1000 倍。 賓州大學的 John. W. Mauchly 和 J. Presper Eckert, 製造了第一部以真空管為基礎元件的 計算機，稱為 ENIAC （ Electronic Numerical Integrator and Computer ），計算彈道，重 30 噸，有 18,000 個真空管，平均每 7 分鐘壞 1 個，比 Mark 1 快 1000 倍。 史上第一部（通用用途）電腦 史上第一部（通用用途）電腦

15 15 電腦發明史 13 — 再看一下加法 4545 + 4545 = ? 4545 + 4545 = ? 1 位數加法器 輸入 輸出 進位進位 個位個位 數字 1數字 1 數字 2數字 2 數字 3數字 3 0101 4545 +4545 =09090

16 16 電腦發明史 14 — 再看一下加法 4545 + 4545 = ? 4545 + 4545 = ? 1 位數加法器 0 0 9 0 9 0 4 5 4 5

17 17 現今電腦的演進 1 Vacuum tubes ( 真空管 ) transistor ( 電晶體 ) IC (Integrated Circuit; 積體電路 ) VLSI 年代元件元件大小速度說明 第一代 1946~1959 真空管大拇指毫秒 (10 -3 秒 ) 使用機器語言 第二代 1959~1964 電晶體鉛筆的橡 皮頭 微秒 (10 -6 秒 ) 高階語言，商 業用途 第三代 1964~1971 積體電路 0.5mm 鉛 筆心 10 毫微秒 (10 -8 秒 ) 小型電腦, 網際 網路協定開始, 分時作業 第四代 1971~ 超大型積體電路比針尖小毫微秒 (10 -9 秒 ) 微電腦的發明

18 18 現今電腦的演進 2 第一代 — 真空管電腦 (1946 年 – 1958 年 ) 第一代 — 真空管電腦 (1946 年 – 1958 年 )

19 19 現今電腦的演進 3 第二代 — 電晶體電腦 (1959 年 – 1964 年 ) 第二代 — 電晶體電腦 (1959 年 – 1964 年 )

20 20 現今電腦的演進 4 第三代 — 積體電路電腦 (1964 年 – 1970 年 ) 第三代 — 積體電路電腦 (1964 年 – 1970 年 ) 電晶體數 SSI 10~20 MSI 20~200 LSI 5000

21 21 現今電腦的演進 5 第四代 — 微處理電腦 (1971 年起至今 ) 第四代 — 微處理電腦 (1971 年起至今 )

22 22 現今電腦的演進 6 未來新趨勢 — 第五代電腦 未來新趨勢 — 第五代電腦 納米碳管 納米碳管 2001 年， IBM 的物理學家成功地製造出納米碳管電晶體，使得電 晶體的體積成功的縮小到現今矽製電晶體的 500 分之一以上。 更輕薄短小 更輕薄短小 儲存能力更高 儲存能力更高 處理速度更快 處理速度更快 操作介面更人性化 操作介面更人性化 著重生活應用方面的推展 著重生活應用方面的推展 具有人工智慧 具有人工智慧 能夠累積知識並自行思考 能夠累積知識並自行思考

23 23 現今電腦的演進 6 摩爾定律 摩爾定律 英特爾公司的創辦人之一高登摩爾 (Gordon Moore) 於 1965 便觀察預測矽晶片上的電晶體 的數目與運算能力約每 18 個月成長 2 倍，直到 矽晶片在縮小化的過程中到達本身物理的上限 為止，這就是著名的摩爾定律 英特爾公司的創辦人之一高登摩爾 (Gordon Moore) 於 1965 便觀察預測矽晶片上的電晶體 的數目與運算能力約每 18 個月成長 2 倍，直到 矽晶片在縮小化的過程中到達本身物理的上限 為止，這就是著名的摩爾定律

24 24 現今電腦的演進 7 梅特卡夫定律 梅特卡夫定律 3Com 公司創辦人，也是乙太網路（ Ethernet ） 協定的設計者（ Robert Metcalf ）提出：「網路 的實用性將與使用者數目的平方成正比」。愈 多人使用的軟體、網路、標準、遊戲等，其價 值就愈高，也愈能吸引更多的使用者，一旦使 用者數目達到了臨界點，網路效用以幾何級數 成長以後，開發者就可以對使用者提高收費 ---- 梅特卡夫效應增加了這個網路應用的價值。 3Com 公司創辦人，也是乙太網路（ Ethernet ） 協定的設計者（ Robert Metcalf ）提出：「網路 的實用性將與使用者數目的平方成正比」。愈 多人使用的軟體、網路、標準、遊戲等，其價 值就愈高，也愈能吸引更多的使用者，一旦使 用者數目達到了臨界點，網路效用以幾何級數 成長以後，開發者就可以對使用者提高收費 ---- 梅特卡夫效應增加了這個網路應用的價值。

25 25 電腦的種類 1 微電腦 (Micro Computer), 又分為桌上 型電腦、筆記型電腦、平板電腦、掌 上型電腦 (PDA) 。 微電腦 (Micro Computer), 又分為桌上 型電腦、筆記型電腦、平板電腦、掌 上型電腦 (PDA) 。

26 26 電腦的種類 2 工作站 (Work Station) 工作站 (Work Station)

27 27 電腦的種類 3 大型電腦 (Main Frame) 大型電腦 (Main Frame) IBM 商用大型電腦 IBM System z9 Enterprise Class

28 28 電腦的種類 4 超級電腦 (Super Computer) 超級電腦 (Super Computer) HP 9000 High-EndSuperdome(64 Processors) Processors6-64 Cores12-128 Microprocessor typePA-8900 (1.1GHz) Memory1 TB PCI-X I/O slots96 or 192 (128 slots @ 533 MB/s, 64 slots @ 1066 MB/s) Operating systemsHP-UX 11i v2 (choice of Enterprise, Mission-Critical, Enterprise, or Foundation Operating Environments) Dimensions77" D, 60" W, 48" H