第 1 章計算機簡介

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

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

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

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）

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”）

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 • 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

全球PC市佔率較高的公司 Preliminary Worldwide PC Vendor Unit Shipment Estimates for 4Q08 (Thousands of Units)

Preliminary U.S. PC Vendor Unit Shipment Estimates for 4Q08 (Thousands of Units)

Turing Machine • Alan Turing在二次大戰時設計, 破解了德國的Enigma密碼

Turing Award • Nobel prize in computer science • ACM's most prestigious technical award is accompanied by a prize of $100,000. It 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. Financial support of the Turing Award is provided by the Intel Corporation. • 西元1966年開始

Turing Award • 2004 Winners: Vinton G. Cerf and Robert E. Kahn (TCP/IP；Fathers of the Internet) • Donald Knuth 1974 • Steven Cook 1982 • Ken Thompson & Dannis Ritchie 1983 • 姚期智院士在西元2000年時, 獲頒Turing Award (唯一華人得主)

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) 這是我在美國數學學會的族譜 http://www.genealogy.ams.org/html/id.phtml?id=84608 Alan Turing

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

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)

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）

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。

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。）

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

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） • 台灣最早的計算機科學系：交通大學計算機與控制工程系(1970) • 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

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！

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）。

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

Intel 4004 (1971)

Moore’s Law (摩爾定律) Source: Wikipedia

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。

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），這兩位目前都名列全美十大富豪，而Bill Gates更蟬連多年的第一富豪。 • 薄煎餅翻整問題 [參考Prof. Steven Rudich的說明 ppt | ps | pdf | video ]

計算機科學大事紀 • 西元1978年 • Ron Rivest、Adl 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）

RSA encryption --- 1978 Rivest Shamir Adleman

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 RSA factorization challenges

US$10,000 –– RSA-576 • 188198812920607963838697239461650439807163563379417382700763356422988859715234665485319060606504743045317388011303396716199692321205734031879550656996221305168759307650257059 • Solved on Dec. 3, 2003 398075086424064937397125500550386491199064362342526708406385189575946388957261768583317 472772146107435302536223071973048224632914695302097116459852171130520711256363590397527

US$200,000 –– RSA-2048 25195908475657893494027183240048398571429282126204032027777137836043662020707595556264018525880784406918290641249515082189298559149176184502808489120072844992687392807287776735971418347270261896375014971824691165077613379859095700097330459748808428401797429100642458691817195118746121515172654632282216869987549182422433637259085141865462043576798423387184774447920739934236584823824281198163815010674810451660377306056201619676256133844143603833904414952634432190114657544454178424020924616515723350778707749817125772467962926386356373289912154831438167899885040445364023527381951378636564391212010397122822120720357

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

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

猜得出這部電腦的歷史地位嗎？ 這是Tim Berners-Lee當初發明WWW所使用的電腦 (趙老攝於2005年日本愛知博覽會)

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

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

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

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

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

計算機科學大事紀 • 西元2007年 • Vista (Microsoft) • iPhone (Apple) • Android (Google) • 西元2008年、西元2009年 • 新三國演義：Microsoft、Google、Yahoo!

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

von Neumann • 提出儲存程式的概念

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

第 1 章 計算機簡介