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臺北市立陽明高中
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98學年度第一學期藝術與生活分組專題報告發表排程

2009-09-30 @ 02:10 in 98藝術與生活

 

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9/28實作1

10/5實作3

10/12段考I

10/19 #4, #7

10/26模考II

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10/1實作2

10/8實作4

10/15 #2, #3

10/22 #1, #5

10/29 #6, #8

  (閱讀全文)

【轉貼】打開電腦的演進史

2009-09-28 @ 00:27 in ⓣ教材研究

這篇電腦演進史寫的很不錯,可以作為上課補充講義。
全文from: http://ms.slhs.tp.edu.tw/%7Edouglas/computer_history/computer_history.htm

 

[一切始於深遠的過去]     [工業時代的勝利]     [風起雲湧的現代]       [電腦急速縮水]


這是個不爭的事實:電腦已成為我們現今生活的中心了。電腦存在我們的桌面、口袋、甚至汽車儀表板上。我們在工作、娛樂、教育和選購日常用品時,都會使用到電腦。連大眾文化也脫離不了關係,透納廣播公司去年製作了一部「矽谷大盜」(Pirates of Silicon Valley:台灣譯為「微軟英雄」 )的電影,描述Apple與微軟早年剛出道的過程。

但人類是如何演進成一個對科技狂熱的物種呢?關於此眾說紛紜。有人說是從1984年蘋果電腦引進麥金塔電腦開始,有人認為是始於更早以前的IBM第一代個人電腦,老一派的電腦人則認為是1975年出現在《大眾電子學》(Popular Electronics)封面的套裝電腦「Altair」--影響所及,一群電腦工程師自創了一家名為「微軟」的小公司。

事實上,以上答案都不對。在CNET,我們整天與記憶體為伍,成天掛在網路上,我們深知「計算」這回事其實應該回溯到更早之前--約始於西元20,000年前的某一時期。我們依賴一些工具來做算術及其他工作,省去大腦許多麻煩。

第一個計算輔助工具何時現身呢?且跟著我們展開一段漫長而奇妙的旅程,回到最早的數位領域:我們奇妙的歷史之旅第一站,就在史前時代的原始海洋...

 

 


一切始於深遠的過去

 
Acanthostega

 

西元前三億五千萬年
最初的數位革命
數位(digital)革命始於第一隻四足動物Acanthostega 演化出的指頭時(編按:這隻怪物我們暫時還沒查到中文名稱,有人認識它嗎?)。

 

「指頭」對計算所產生的影響可是大得不得了。手指是計數的基礎,這也是為何在英文原意中,手指和數字都要叫digits。我們所使用的十進位計算法就是以我們雙手十隻手指為基礎,而電腦在西方世界之所以叫做digital,則是因為電腦運算使用二進位系統,是以0和1兩個數字為基礎。

西元前二萬年
爭議之骨
第一個資料貯存媒介出現在舊石器時代晚期:骨頭。克羅馬儂首位駭客可能還不會寫字,不過他們已會圍著火消磨時間,在骨頭上刻下痕跡(假定那時已有火了)。現代考古學家對於這些資料有何用途仍不清楚--但可以確定的是,骨頭上五五一組的刻痕是最原始的計數系統。

西元前三千前
矽石的計數方法
第一個機械式計算工具可能是由巴比倫或中國人所設計。我們今天看到的算盤,原來是一塊舖滿砂的石板,砂上劃著一道道的線,線上堆排著小圓石塊。算盤(abacus)這個字源自於希臘文的「abax」,這字是由古代腓尼基文「abak」演變而來,意謂「砂」。所以,今日所有的電腦都是由矽晶圓為基礎,而矽也是砂的主要成份,也難怪一般人看不懂電腦術語啊。

 

 
納皮爾的骨頭

 

西元1612年
骨頭與木材
自算盤發明後,計算足足有4000年時間停滯不前。當然後人在算盤上是有做了些改進,如將石頭改成木框、將砂和小圓石換成皮帶和空心珠子。不過真正的改進是在1612年,蘇格蘭數學家約翰納皮爾(John Napier)設計了對數和所謂的「納皮爾的骨頭」( Napier's Bones)計算器。他的「骨頭」是編上數字木棒,排列用來計算。十年之後,威廉奧特將納皮爾(William Oughtred)的對數法刻在一種稱為「滑尺」的器具上,成為往後350年的工程師都會用到的工具,而這也是今天掌上型電腦的雛形。

 

 


工業時代的勝利
在接下來的二百年間,隨著程式編寫、數位傳播、機械計算機、以及後來出現的幾位程式語言先驅,計算的進展又往前跨進,其中第一位先驅是法國人布列斯‧巴斯卡(Blaise Pascal)。

 

 
巴斯卡所發明的計算機

 

1642
巴斯卡的榮耀
布列斯‧巴斯卡,是法國的數學家、物理學家和哲學家,他引介了許多我們今天視為理所當然的計算概念。他發明的齒輪傳動計算工具Pascalene,最初是設計來做計算金額的加法運算,但若利用餘數技巧(如被減數可以轉成餘數,然後跟第一個數目相加),也可以用做減、乘和除法。巴斯卡在Pascalene發明後十年之間也做了50次修改,創下多次產品修正的先例,並成為今日電腦公司仿效的對象。

 

1671
踏出正確的第一步
萊布尼茲男爵(Baron Gottfried von Leibniz)將Pascalene裝上了一種使用階梯式圓柱齒輪的計算器。因為這種齒輪會自動累計數目,李伯尼茲的階梯式計算器(Leibniz's Step Reckoner)具有乘法與估計平方根的功能。萊布尼茲也開始使用二進位系統--這乃是現代電腦運算的基礎。

 

 
傑卡德的打洞卡片

 

1801
曙光乍現現
紡織製造家約瑟夫-瑪麗傑卡德(Joseph-Marie Jacquard)發展了一套打洞卡片系統來控制織布機上的編織圖樣。這套機械編製技巧後來被改良成紙捲鋼琴錄音,也激發IBM創建者赫門荷勒里斯(Herman Hollerith)使用打洞卡來記錄資料和做電腦程式設計。IBM為紀念紡織工業,後來在1994年也將其作業系統命名為OS/2 Warp(warp即是紡織布上的經線)。

 

1820
大量生產
查爾斯湯瑪斯(Charles Thomas)發展並開始大量生產「湯瑪斯計算機」(Thomas Arithmometer),其實這款就是已有150年歷史的萊布尼茲階梯式計算器改良款。雖然現行科技界已經很熟悉這種把他人研究變成一項利潤豐厚的賺錢利器,但在當時,他算是開風氣之先,採用這種生意方式。

1822-1835
一脈相承
英國數學家和發明家查爾斯巴巴吉(Charles Babbage)開始設計並建造「差分引擎」(Difference Engine),這是一種利用對數和三角函數來計算水手所用的航海及天文表。巴巴吉花了十年的工夫建造了部分,但卻又放棄該計畫,另外打造一個更複雜的產品,叫做「分析引擎」(Analytical Engine),不過他還是沒完成。後來其他幾個發明者,包括喬治伯納德葛蘭特(George Barnard)和喬治與艾德華舒茲(Georg and Edward Scheutz)則以其計畫為基礎建造了新機器。

1840年代
從詩人到程式設計師
瘋狂、叛逆而危險的英國詩人拜倫的女兒艾達洛芙雷斯(Ada Lovelace)編了一本巴巴吉的分析引擎的小冊子,並發展一套程式來計算白努利數字(Bernoulli numbers)(一系列用於數字理論及微積分的數字列)。她因此也變成了第一位技術手冊撰寫者和電腦程式設計師。為了紀念洛芙雷斯的成就,一組程式設計師在1979年以她的名字為電腦程式語言命名為ADA。

 

 


風起雲湧的現代
電力的發現引領計算機進入另一個新時代,但百年來,人們仍舊無法忘懷對移動事物的喜愛。所以,讓我們從電器計算機說起吧。

1844
上帝的傑作
阿爾福列德維爾和薩米爾摩斯(Alfred Vail and Samuel Morse)發明的電報系統於該年首度大規模公開測試,從華盛頓特區發送訊息到巴爾的摩。電報幾近同時傳送訊息的能力使人類傳播出現革命性的改變,而它所使用的二進位編碼系統也演變成後來數位電腦所使用0和1的模式。

1876
貝爾幹的好事
亞歷山大葛拉漢貝爾(Alexander Graham Bell)發明的電話令數位傳播進展停滯了120年。這種不進反退的設計利用類比式訊號來傳遞聲音,與當時的電報線並不相容。而也使得後來必須使用數據機(modem,亦即調變電腦數位訊號與電話線路的類比訊號),並透過撥接方式上網。

 

 
Herman Hollerith 的統計機

 

1890
站起來的就列入計算
1890年代美國人口普查可說是今日資訊革命的背後最大推手,主要是因為美國政府希望能獲得六千二百萬美國人的資料,這可不是紙本核對可以應付的來的。當時一位名叫赫門荷勒里斯(Herman Hollerith)的發明家利用卡片穿洞與架在彈簧上的釘子,設計出一種排序技巧。人口普查工作人員可以在記錄卡片上打洞,將卡片放到荷勒里斯的機器去。裝有彈簧的釘子滑過卡片上的洞,和下方的電極接觸,使得電流得以通過。而電流無法通過的卡片就由機器來計算。這個龐大的電器電動排序機可說是統計應用的一大成就。荷勒里斯的公司在1924年改名為「國際商業機器」(International Business Machines),簡稱IBM。

 

1904
大自然憎恨真空管
約翰阿布羅斯佛來明(John Ambrose Fleming)專利發明了能以真空偵察到電子或無線電波,並且將之轉換成電流的設計。兩年後,李德佛瑞斯特(Lee de Forest)則加入第三個電極,造出能夠放大無線電波訊號的「三極真空管」。這是第一個可以廣播音樂或語言的設計,而且引發了另一次計算機革命。

1930-1935
重大差異
維那瓦布希(Vannevar Bush)改良電子計算器,使之能做微分方程式。第二代「微分分析器」用了2000個德佛瑞斯特的真空管、打洞紙帶、150具馬達、和約200英哩長的電線,總重高達100公噸。

 

 
K模型電腦

 

1937-1940
數位先河
當所有人還在使用類比計算方式時,貝爾實驗室的喬治羅伯史帝比茲(George Robert Stibitz)卻另闢蹊徑,在他家廚房建造數位電腦。K模型是邁向羅伯史帝比茲(Stibitz)「複數計算機」的重大里程碑。「複數計算機」即是連網電腦的開山鼻祖。龐大的「複數計算機」位於紐約,但1940年史帝比茲卻能透過傳真打字機與一條電話線來示範給新罕布什州達特茅斯大學的數學家們看。

 


 


 

電腦急速縮水
二次世界大戰前後時期的電腦普遍都得放上一整間房間、重量也高達數噸。但這種巨型電腦也像恐龍一樣,終究會成為歷史塵埃裏的化石。

 

 
Colossus

 

1939-1945
大戰時期
二次大戰導致科技上的重大革新。德國工程師康拉德祖斯(Konrad Zuse)設計了四種二進位的電氣電腦,以能處理浮點運算的Z4為最佳(後來則內建入大部分的英特爾Pentium處理器中)。英國譯密碼師艾倫杜林(Alan Turing)與他的數學家工作小組發展出「巨像」(Colossus),這是一種由來破解敵軍密碼電力計算機。接著費城的摩爾電子工程學院(Moore School of Electronic Engineering)建造了ENIAC--第一代多功能電子電腦--用來製作軍方彈道表。

 

1947
科學家也不喜歡真空管
貝爾實驗室的物理學家薛克里、布列登和巴汀(Shockley, Brattain, and Bardeen)創造了第一個鍺電晶體,把早期電腦所用的那款既不穩定又浪費能源的真空管踢進時光隧道。

1960年代
第一道大門
「Fairchild半導體」及「德州儀器」公司開始大量生產積體電路。積體電路是當時的微處理器,在一塊小電路中加入邏輯功能,以執行數學運算。因為這些電路無法寫入程式,每種應用都需要一個特別設計的積體電路,所以製造和設計的需求非常大。羅伯特諾以斯和戈登摩爾(Robert Noyce and Gordon Moore)因為嗅到了無限商機,於是二人離開「Fairchild半導體」,成立自己的半導體公司,即為後來的英特爾

1965
喲!老鼠!
道格拉斯英格巴特(Douglas Englebart)專利發明了一種設計,重新定位電腦螢幕上的游標,可以測量自己所在的X和Y軸座標和將該資料傳進電腦處理器。由於連著這個東西是一條小巧可愛的資料纜線,英格巴特於是將它暱稱為「老鼠」(mouse)。

 

 
英特爾的4004:第一個微處理器

 

1970
喲荷小脆片!
英特爾深具遠見的瑪西恩霍夫(外號「泰德」)(Marcian ("Ted") Hoff)奉命為日本計算機公司設計12組積體電路。不過他卻因此發明了第一個微處理器:4004 ,這個微處理器是由2300個電晶體與一個四位元晶片組成,每秒能處理6萬次運算。此一晶片的優點在於它是可以寫入程式,且具備多功能的系統,其所衍生的後代包括線今最流行的Pentium處理器。

 

1973
散步於帕羅奧多研究中心(PARC)
全錄公司的帕羅奧多研究中心(Palo Alto Research Center, PARC)以英格巴特的滑鼠和一個具有小視窗、圖示和工具選單的有趣作業系統,建造出一部電腦。因為該中心屬於研究機構,全錄並沒把這部電腦商品化,但後來他們將這個視窗作業系統向一個名叫賈伯斯(Jobs)的傢伙炫耀,然後賈伯斯又向一個名叫蓋茲(Gates)的傢伙炫耀,結果...。

1974-1976
業餘電腦製造者
艾德羅伯特(Ed Roberts)發展出第一部個人電腦,並透過郵購作販售。這部Altair電腦出現在「大眾電子學」封面上,羅伯特位於新墨西哥州阿布奎基市的公司得到2000個客戶寄來的訂貨支票。遠在哈佛大學實驗室裏的比爾蓋茲和保羅艾倫(Paul Allen)也嗅到了賺錢的機會,於是他們撰寫了一套程式語言、從學校休學,然後成立了微軟。史帝夫瓦茲尼亞克和史帝夫賈伯斯(Steve Wozniak and Steve Jobs)也成立了他們自己的公司蘋果(Apple),出售他們的套裝電腦蘋果一號(Apple I)。十個月之內,這套售價美金666元的電腦就出貨了175套。

1981-1984
自製電腦
IBM覺得可愛的蘋果桌上型電腦很有趣,決定推出自己的產品,並很聰明地取名作IBM-PC。它執行的是由微軟發展出來的PC-DOS。蘋果電腦決定也跟進,推出一種使用英格巴特式的滑鼠和全錄式視窗作業系統,並用了一個水果樣式的商標名:麥金塔(Macintosh)電腦。

講到這裡,計算機歷史也差不多告一個段落了。對了,二十世紀最後15年當然還是有一些科技革新(如網際網路),不過說到基本的計算系統,大概都沒什麼不同,只是在尺寸上愈改愈小罷了。如果你對近代史還意猶未盡,不妨看看我們即將推出的「視窗三十年」回顧篇。

98學年度第一學期藝術與生活分組專題報告

2009-09-15 @ 09:34 in 98藝術與生活

內容:繳交分組討論的專題報告大綱(題目、大綱、簡介)。

字數限制:需超過100個字。

註明:組長、組員(一組4~5名)。

檔名:第x組專題大綱.doc (閱讀全文)