劉旌揚

摘 要：自從1946年第一臺電子計算機問世以來，我們的世界經(jīng)歷了革命性的變化。從大型軍用計算機，到80年代的個人計算機浪潮，再到如今的移動智能手機。現(xiàn)如今，計算機的硬件和軟件都開始以極快的速度發(fā)展，我們也在跟著時代進步的同時，思考這其中的客觀規(guī)律。

關鍵詞：計算機；硬件發(fā)展；軟件發(fā)展

中圖分類號：TP32 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0032-02

隨著2016年9月16日第七代蘋果手機的問世，我們的生活再一次被更加先進的通話技術，更加便捷的移動支付和照相功能推動。短短幾年，蘋果手機帶來了一股科技風暴，讓所有熱愛新技術，新產(chǎn)品的群眾走上了浪潮之巔。我們很難想象，在短短70年間，從ENIAC到蘋果七代手機，計算機經(jīng)歷了怎么樣翻天覆地的變化。

1 計算機產(chǎn)業(yè)發(fā)展概述

計算機發(fā)展至今天，顯然不是一蹴而就的，期間經(jīng)歷了漫長的探索和彎路，才形成了最后穩(wěn)定的體系。計算機發(fā)展的雛形最早要追溯到世界大戰(zhàn)期間，盟軍為了破獲德國的軍事密碼，邀請了大量學者進行研究，可結果令人失望。破譯密碼并不是單純依靠人力可以解決的問題，其原因是破譯密碼需要海量的重復實驗和計算，這個計算量遠遠大于科學家的能力范圍。當時作為盟軍智囊團的阿蘭-圖靈第一個意識到這個問題的可解決性。也就是說，人類是否可以制造出一臺有計算能力的機器，從而幫助自己完成無休止的加減乘除，一旦這個目標可以達成，我們便有望在有限的時間里完成足夠多的計算，從而破譯密碼，完成戰(zhàn)爭的目的。

盟軍依靠圖靈的智慧擊敗了德國，但計算機的發(fā)展才剛剛開始。計算機之父馮·諾依曼研究了圖靈的理論之后，意識到這個想法可能會永遠改變人類的生活方式。諾依曼提出了一個可行的計算機模型，計算機由五個部分組成：輸入設備，輸出設備，運算器，控制器，存儲器。這五個部分相互協(xié)調，便可以完成理論上人類需要的所有計算任務。原理是，輸入和輸出設備通過和外界的接觸，能夠獲取外界的需求，在完成計算后返回結果，讓外界知悉。運算器由邏輯電路組成，負責進行邏輯運算，存儲器有堆棧結構組成，負責存儲外部輸入的數(shù)據(jù)，控制器是計算機最核心的部件，負責調配整個計算機的資源，并且根據(jù)不同任務的重要性分配資源。我們不妨通過一個實例來了解計算機的工作原理，我們的計算機原本處于待機狀態(tài)，消耗比較少的能量來維護基本功能的進行。這時我們需要計算機運行一個“1+1”的任務，首先，控制器讓計算機進入工作狀態(tài)，分配給這個任務一定的資源幫助其完成任務。其次，輸入設備向用戶開放，獲取用戶讀到的數(shù)據(jù)，接著存儲器將用戶輸入的信息變成計算機可讀的代碼，保留在存儲器中，然后運算器進行運算，最后輸出設備，例如顯示屏和打印機完成輸出功能，用戶可以獲得想要的結果。

然而，我們現(xiàn)在的設想仍然建立在一個沒有生命的機器上，如何使得有金屬和硅制成的計算機能夠按照我們的意愿工作，是我們的下一個目標。

因而，計算機軟件的發(fā)展才是解決問題的核心，我們不妨將硬件看作一個工廠，將軟件看作在工廠工作的工人。如何設計優(yōu)質的軟件幫助人們解決問題，便是計算機發(fā)展第二階段最為關鍵的問題。我們知道，計算機軟件同樣有著自己的結構。在一臺計算機上，首先我們應該擁有一個操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)是一切軟件的根。我們在操作系統(tǒng)這個“操場”里才能進行各種軟件的開發(fā)和使用。在操作系統(tǒng)之上，自然而然有著應用軟件，應用軟件的功能是多樣的，我們現(xiàn)在看來，有太多的功能需要我們開發(fā)去實現(xiàn)。目前的電子銀行，電子消費，模式識別等等，都是我們需要探索的新空間。

那么，計算機硬件和軟件的發(fā)展，究竟有著什么樣的聯(lián)系呢？

2 硬件和軟件的相互推動

說起計算機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有一個人的名字不得不提，那就是比爾-蓋茨，一個締造了計算機羅馬帝國的傳奇人物。

在蓋茨上大學期間，世面上還流行了笨拙的DOS系統(tǒng)。那個年代，只有極少數(shù)人擁有駕馭計算機的能力，冗長的操作程序的枯燥的界面使得大部分人對這個機器沒有興趣。可蓋茨卻發(fā)現(xiàn)了里面的商機，如果讓大眾喜歡上計算機并且每個人都擁有一臺，豈不是可以一本萬利，坐享其成？于是偉大的蓋茨便在自家后院的車庫中埋頭苦干，終于研制除了windows1.0版本。Windows這個詞最后改變了世界，因為其提出的“視窗”概念帶來了一個革命。偉大的人就是可以抓住機會名垂千史，普通的程序員是無論如何也無法發(fā)現(xiàn)將計算機的操作變得簡化可以給自己帶來無限的利潤，他們在意的僅僅是如何寫出更加難得程序使得自己得到認可。于是，在微軟操作系統(tǒng)windows3.0誕生之后，它如同一陣旋風席卷世界，群眾發(fā)現(xiàn)原來計算機的使用并沒有想象中那么復雜，于是，購買計算機的概念便在這個時候成型了。

然而，計算機誕生初期是為美國軍方服務的，早在1946年，第一臺計算機ENIAC的價格邊高達數(shù)十萬美元，這是普通民眾萬萬不能承受的價格。要使得計算機走入普通人的生活，必不可少的一個步驟是硬件的發(fā)展和價格的降低。

在計算機誕生的初期，人類利用電子管形成邏輯電路，利用高低電壓來判斷邏輯的是非，這個概念隨著晶體管的發(fā)展而得到革新，在60年代，以肖克力為首的材料物理學家極大地推動了計算機的發(fā)展。計算機的計算能力和物理尺寸主要參數(shù)是電路的數(shù)量和規(guī)模，在計算機功能不斷擴大的今天，計算機的電路數(shù)量正在以幾何的數(shù)量增加，唯一的解決方法便是通過材料和工藝的發(fā)展，使計算機的電路規(guī)模變得越來越小。于是，半導體工藝，集成電路工藝在那個年代得到了極大的發(fā)展，科學家已經(jīng)足夠將計算機做成普通人可以接受的大小了。

還有一個問題值得深思，計算機的硬件要比軟件更難形成微軟“一家獨大”的局面。本質上的原因我們在前文已經(jīng)分析過了，計算機的硬件需要由五個部分組成，每個部分的發(fā)展都需要極大的人力，金錢和時間。一個公司不可能在大力研究顯示屏的同時研制最新的芯片。于是，計算機硬件領域的分工便在這時開始了，以英特爾為首的公司開始研究芯片的制造，以高通公司為首的一部分開始研究數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，以惠普公司為首的其余開始研究顯示屏，打印機，等人機交互設備。這樣，我們只需要將這些公司的產(chǎn)品進行整合，一臺計算機便有了自己的硬件結構，配以軟件的支撐，便可以為普通人所用了。

3 計算機發(fā)展的黃金模式

從上世紀80年代開始，計算機發(fā)展進入了前所未有的黃金模式，以微軟為首的軟件公司獨霸操作系統(tǒng)，形成了在所有計算機上安裝微軟系統(tǒng)的格局，每一臺計算機一旦安裝微軟系統(tǒng)，就必須向微軟繳納一定量的版權和使用費用，這樣微軟每復制一份軟件，就可以得到一份可觀的收入，這個商業(yè)模式一直持續(xù)到今天，也沒有人可以撼動?？梢哉f，微軟靠著版權和軟件業(yè)的壟斷，建立了計算機世界的羅馬帝國。而相應的硬件生產(chǎn)商，也隨著微軟的步伐不斷獲得利益?，F(xiàn)在的計算機已經(jīng)形成了高度的集成化，沒有一家公司可以獨立完成計算機硬件的所有工藝。我們需要來自英特爾的芯片，來自高通的網(wǎng)卡，來自其他公司的顯示屏，驅動裝置。一旦這些公司各司其職，各取所需，一個龐大的產(chǎn)業(yè)鏈就開始形成，這個時候，用戶面對的是一臺高度集成的計算機，各家公司已經(jīng)為用戶完成了一切前期的配置安裝，用戶需要做的僅僅是完成自己需要的任務。例如，有的用戶利用計算機進行辦公，有的利用計算機進行娛樂，有的利用計算機進行日常的生活購物，記錄，存儲等功能。這些功能在計算機高度發(fā)展的今天已經(jīng)是家常便飯，隨時可以獲得了。

4 結語

計算機在人類發(fā)展歷史上絕對是濃墨重彩的一筆，沒有計算機，便沒有我們的今天。我們在使用計算機的同時，也要開始思考，究竟是什么人造就了計算機，是什么人開發(fā)了計算機的功能，是什么人提出了個人計算機的概念，是什么趨勢推動了計算機分結構，分功能地高速發(fā)展，最后形成了若干家公司占有了計算機領域不可撼動的地位，獲得了大量的利益。只有知道了這些事實，我們才能對手里的手機，更加確切說是小型移動計算機有更加深入的了解，并且預測未來計算機發(fā)展的趨勢和方向。