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2021 iThome 鐵人賽

DAY 6
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自我挑戰組

30天 從0開始的 Python 全方面應用系列 第 6

[day-6] 在正式開始寫程式之前,先來認識電腦本身吧!(Part .1)

前面 [day-5] 有基本介紹Hello World的用途
在我們正式開始寫程式之前,先來認識一下電腦的起源吧!

(因為內容較長且多處涉及較深入知識,因此本篇只提及概念不深入探討)
為了方便初學者閱讀,我們已經盡量簡化,還請各位多多包涵


P.S.這篇主要是歷史,有關電腦軟體的執行請移駕Part.2

(一堆離題抱歉啦XD)


前情提要

  大家現在熟知的個人電腦(Personal Computer,縮寫:PC),所使用的中央處理器(Central Processing Unit,縮寫:CPU),是由 控制單元(CU)、算術邏輯單元(ALU)、暫存器(Register)、快取記憶體(Cache),匯流排 (Bus) 構成,它們互相配合來處理我們的資訊。

電腦就像是一個大型計算機,能夠以類二進位的方式進行運算與儲存,此外在電腦的作業系統中常用的數字系統還有十進位制(decimal number system)、八進位制(octal number system)、十六進位制(hexadecimal number system)。
你一定想問,ㄟ..電腦是用二進位進行運算跟儲存,那為甚麼要使用這麼多其他的數字系統呢?

原因是為了讓電腦方便操作也更貼近一般人的日常生活,除了二進位以外的所有型態,都必須經過轉換。

早期還是機械化的時代,因此當時的自動計算還是非常緩慢的,近幾年由於科技發展快速因此個人電腦逐漸普及資訊化的時代即將來臨,而你準備好了嗎?
如果你有時間不妨來看看電腦的發展一路是怎麼來的吧!


電腦的起源與演化

  說到計算,一定會想到 『 算盤 』 ,根據考古學家推測,在西元前 2400 年的巴比倫文化就極有可能出現算盤的蹤跡;而歷史上有具體紀錄的算盤,則是在西元前五世紀的希臘,根據"希羅多得"的紀錄,當時有埃及人正在使用算盤。

隨著世界各地的商業行為開始流動,算盤也逐漸地被人們帶向全世界;因為每個地區的使用需求不同,漸漸發展出了各種算盤。

經過一系列的歷史改革、推演之下,目前的算盤種類主要分為幾種:中式、日式、俄羅斯、二進制與教學算盤。
算盤的起源
▲ 算盤的起源 (取自於 學生計算機年會SITCON 2021 "算盤的後裔" )


1-1 電腦的演化史:

  • 17 世紀法國數學家、物理學家帕斯卡(Blaise Pascal)發明了最初的機械計算器
  • 19 世紀,英國數學家巴貝奇(Charles Babbage)組建了一台命名為差分機(Difference Engine)的計算器,可進行簡易的微積分運算。
  • 1938 年英國數學家夏農(Claude Shannon)設計出一款能夠實現布林代數的電子元件—二進制開關邏輯電路。
  • 1938 年德國人楚澤(Konrad Zuse)研製出世界上第一台能依靠打孔卡程式自我控制的機械式計算機 Z1。
  • 1945 年 美國 普林斯頓大學的 "范諾曼(Dr. John Von Neumann)" 提出了將程式儲存在電腦記憶體中的重要概念。奠定日後電腦在執行工作前預先將程式載入記憶體的理論基礎。
  • 1946 年 美國 賓州大學 毛其利(Mauchly)與艾克特(Eckert)合作完成第一部真空管式電子數位電腦,稱為電子數值計算機(ENIAC)。此電腦是由18000支真空管所組成,每秒鐘可以執行5000次加法運算,是第一部使用電子元件組成的計算機。

1-2 電腦的發展史

有關電腦的發展史,讀過計算機概論的一定會想到"電腦發展的四個時期",我們在這邊簡單介紹。

第一代 - 真空管時期

  • 在1937年製造出第一部電子式電腦的雛型 - ABC電腦

第二代 - 電晶體時期

  • 1954年 第一部以電晶體為主要元件的電腦 - TRADIC

第三代 - 積體電路時期

  • 1958年德州儀器公司將數十個電晶體元件存放到稱為積體電路(Integrated Circuit, IC)的晶片上。IBM公司在1964年所發展的電腦System/360,就是以積體 電路為主要元件的電腦。

第四代 - 超大型積體電路時期

  • 由於積體電路技術不斷地進步,電腦科學家又研發出更高密度的積體電路,稱為超大型積體電路(Very Large Scale Integration, VLSI);以此種電路所製成的電腦價格較便宜,體積也大幅縮小,現今的個人電腦就是以VLSI為主要元件所製成。

1-3 跨世代的競爭,電晶體密度(Transistor Density)
(後面的東西偏離主題了,這裡先不多說了owo)

  


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