电子计算机

电子计算机

上世纪20世纪初，当时的早期计算机设备都有特别针对的用途，大大推进了政府和企业，提高了效率。但是随着社会的进步，20世纪上半业，世界的人口几乎翻倍，全球的贸易和运输紧密，科学研究也到达了新的高度，所以对计算机的要求也在提高。很快，柜子大小的计算机变成了房间大小，维护费用高而且容易出错，但是这些机器，为未来打下了创新的基础。

设备的变迁：继电器—>真空管—>晶体管

世界上最大的计算机之一是 ”哈弗马克一号，IBM在1944完成创造，给二战同盟使用的，他的零件很多，他有76万5千个组件构成，极其复杂，这台机器的最早的用途之一是给“曼哈顿计划”跑模拟。这台电脑的大脑是“继电器”。继电器是：用电控制机械的开关，继电器里有根“控制线路”，控制电路是开还是关，“控制线路”连着一个线圈，当电流流过线圈，线圈产生电磁场，会吸引金属臂，从而闭合电路。

也可以把继电器想象成为一个水龙头，把控制电路想象成为书龙头把，打开水龙头，书就会流出来，关闭水龙头，水就没有了。，继电器控制的也是一样的，只不过继电器控制的是电子而不是水。但是继电器的机械臂“有质量”，因此无法进行快速开关。1940年代，最好的继电器1秒能够翻转50次，看起来很快，但是还是远远不够滴，不能解决复杂的问题。 哈弗马克一号，1秒能做3次加法或者减法运算，一次乘法要花6秒，除法要花15秒，更复杂法人操作比如三角函数要花费一分钟以上。除了时间问题，机损也很严重，有些零件被磨损，可能会导致结果的错误。随着继电器的增加，故障的概率也会增加，哈弗马克一号大约有3500个继电器，假设一个继电器的使用寿命是10年，那也意味着平均每天需要更换一个！而且还有其他的问题需要考虑。这些巨大的，黑色，温暖的机器也会吸引昆虫，1947年，哈弗马克2型的操作员从故障继电器中拔出来一只死虫，从那时起，每当电脑出现问题我们就说他出了bug（虫子），这也就是术语bug的来源。显然如果需要提高计算器的效率我们需要使用更可靠的东西来替代继电器，于是就出现了“热电子管”。把两个电极装在一个气密的玻璃电灯泡里，这是世界上第一个真空管，其中的一个电极可以进行加热，从而发射电子，这叫“热电子发射”。另一个电极会吸引电子，形成“电龙头”的电流。一个计算机上有成千上万个灯泡，这个很容易烧坏，但是成本很高，只有有钱人和政府负担的起，这标志着计算机从机电转向电子。第一个大规模使用真空计算机是“巨人一号”。“巨人一号”用于**纳粹的通信。“巨人一号”被人认为是世界上第一个可编程的电子计算机。虽然是可编程，但是还要进行配置它。1946年，在宾夕法尼亚完成建造“ENIAC”，这个是世界上第一个可以真正通用，可编程电子计算机。运行的速度很快相比之前。因为真空管很多，所以故障出现的很平凡。到1950年代，真空管的计算机都达到了极限。为了提供速度降低成本，1947年，贝尔实验室发明了晶体管。他和之前介绍的一样，他是一个开关可以用来控制线路来控制开和关。这个晶体管有两个电极，之间有一种材料隔开他们，这种材料有时候导电，有时候不导电，这叫半导体。这种材料成本低，效率高。