人类对算力的利用，从远古时期就已经开始了。
大脑，是我们最原生的算力工具。依靠大脑所提供的算力，我们才得以生存。
动物也有大脑，也有算力，但是远远不如人类强劲。在漫长的进化过程中，人类的大脑越来越发达，最终帮助自己从万物生灵中脱颖而出，成为了地球的主宰。
在人类早期阶段，主要的计算内容是如何狩猎，如何防范袭击，如何繁衍后代。后来，有了基本的生存保障，人类就开始将更多的算力用于改善生存质量，例如搭建房屋、交易物品、制造工具等。
计算是对信息进行处理的过程。所以，如何表达和记录信息，是实施计算的第一步。
在原始社会，为了更好地描述自己观察到的信息（所见、所闻、所想），也为了更方便地进行信息沟通，人类开始尝试绘画。在绘画的基础上，又发明了文字。
文字，其实就是用表意符号对信息进行“编码”。它是物理世界和精神世界的一种映射和表达。有了文字，信息的记录和传递效率大幅提升，人类社会有了更强的联结力，也有了历史和文明的传承。
文字里面，还有一种很特殊的符号，那就是数字。
所有的人类早期先进文明，都有自己的文字，也有自己的数字。基于数字，他们还建立了数字系统，例如巴比伦文明的六十进制，玛雅文明的二十进制或十八进制，中国和古埃及的十进制。
数字出现后，人们将计数和算数的过程，称为计算。这是计算一词的来源。
古希腊在数字和计算上比较领先，很早就创立了算术、几何、代数等独立学科。著名思想家、哲学家、数学家毕达哥拉斯（Pythagoras）发现并证明了勾股定理，是那一时期人类计算水平的标志。
后来，毕达哥拉斯学派主张用数来解释一切，认为不仅万物都包含数，而且“万物皆是数”。
事实证明，这种思想极具前瞻性。如今，我们确实实现了“万物皆比特”。
不跑题，我们继续往下说。
随着时间的推移，人类社会不断进步，计算需求也变得越来越复杂。仅仅依靠大脑这个“原生”算力工具，不太够用。即便是用上手指、脚趾，也不行。于是，人类开始借助外部算力工具。
最早期的外部算力工具，是草绳、石头，也就是所谓的“结绳记事”。
中国关于结绳记事的记载出自《易经》中的《系辞下》:“上古结绳而治,后世圣人易之以书契。”我们现在常见的中国结，也源于“结绳记事”。
再后来，文明继续发展，我们有了算筹（一种用于计算的小棍子）。
在中国，算筹诞生于春秋战国时期。我们经常用到的成语，例如运筹帷幄、一筹莫展、技高一筹等，都是和算筹有关。
公元 480 年，祖冲之把圆周率精确计算到小数点后第七位（3.1415926），采用的工具就是算筹。他的这一记录，保持了 900 多年。
除了算筹之外，我们还有一个更知名的算力工具，那就是算盘。
算盘的具体诞生时间已经无从考证。有人说是秦朝，也有人说是东汉。东汉时期徐岳的著作《数术记遗》中，最早出现了“珠算”这个字眼。
算盘的历史价值无需多言。直到现在，我们还能看到它的身影。
公元 3 世纪，笈多王朝的古印度人发明了从 0 到 9 的一套数字体系。阿拉伯帝国崛起后，阿拉伯人将这套数字体系带到了欧洲，结果就被误以为是阿拉伯人发明的，所以叫阿拉伯数字。
同样被带到欧洲的，还有我们中国四大发明之一的造纸术。
前面我提到，图画和文字是人类表达信息的方式。这些信息，肯定是需要载体的。
早期的载体，是龟甲、兽骨、兽皮、竹简、木牍、缣帛。这些载体要么稀少，要么昂贵，要么无法长期保存。
西汉时期，造纸术在中国出现，但工艺简陋，质量不佳。后来，东汉元兴元年（105 年），宦官蔡伦总结前人经验，对造纸工艺进行改进，显著提升了纸的质量，也为纸的普及奠定了基础。
有了纸，信息的记录和传递更加高效，生产效率大大提升，文化交流也更加频繁。
阿拉伯数字和造纸术传入欧洲，前者取代了冗长的罗马数字，后者取代了昂贵的羊皮和小牛皮。再加上后来，中国的印刷术又传了过去。
这一切，为欧洲文艺复兴和科技萌芽铺平了道路。
公元 14 世纪，欧洲文艺复兴正式开启。人文主义的思潮逐渐占据主流，人们开始倡导通过观察和实验来认识世界。
到了 16 世纪，欧洲的科技就开始爆发了。那一时期，整个欧洲群星璀璨，艺术和科学领域硕果累累，生产力水平直线上升。
数学作为所有科学学科的基础，这一阶段取得的研究进展是最大的。
解析几何学、微积分等，都诞生了。一大堆的天才数学家，输出了海量的数学研究成果，不仅为其它学科的腾飞奠定了基础，还直接促成了后来的工业革命。
当时，为了更好地服务于数学计算，就有学者发明了新型的算力工具。
例如 1625 年，英国数学家威廉·奥特雷德（William Oughtred）发明了计算尺。1642 年，法国数学家布莱兹·帕斯卡（Blaise Pascal）发明了人类最早的机械计算机。
这些发明，可以辅助完成对数计算、三角函数计算、开根计算等复杂任务，提升计算效率。
17 世纪末到 18 世纪中，德国数学家戈特弗里德·威廉·莱布尼茨（Gottfried Leibniz）等人，先后设计和制造了能够计算乘法的设备，将算力工具提升到更高的层级。
18 世纪 60 年代，第一次工业革命爆发，将人类带入蒸汽时代。动力机械崛起，开始取代手工劳动，成为主要生产力。
机械技术的演进，同样带动了机械化算力工具的演进。
当时，困扰算力工具发展的主要问题，是如何进行机器能“看懂”的信息记录和表达。机器是不识字的，想要让机器按命令工作，必须先发明能让机器看得懂的“语言”。
1725 年，这种语言出现了。
这一年，法国人巴斯勒·布乔（Basile Bouchon）发明了一种和机器进行“对话”的表达形式——打孔卡（穿孔卡）。
打孔卡用于织布机。织布机在编织过程中，编织针会往复滑动。根据打孔卡上的小孔，编织针可以勾起经线（没有孔，就不勾），从而绘制图案。
换言之，打孔卡是存储了“图案程序”的存储器，对织布机进行控制。
打孔卡的发明，标志着人类机械化信息存储形式的开端。
1801 年，法国织机工匠约瑟夫·马里尔·雅卡尔（Joseph Marie Jdakacquard）对打孔卡进行了升级。他将打孔卡按一定顺序捆绑，变成了带状，创造了穿孔纸带（Punched Tape）的雏形。这种纸带，被应用于提花织机。
大家应该能看出来，打孔其实就是一种信息编码方式。它比文字和数字更加简单，让人与机器可以进行“沟通”。
1811 年，20 岁的英国发明家查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）从提花织机中获得灵感，开始设计制造一台名叫“差分机”的设备。
这台“差分机”在 1821 年制造完成，历时十年，可以进行多种函数运算，运算精度达到了 6 位小数。
在这个成就的鼓舞下，巴贝奇又启动了第二台“差分机”的研究，精度将达到 20 位。可惜的是，因为这个机器的设计太过超前（有 25000 多个零件，主要零件的误差不得超过每英寸千分之一），以当时的机械制造水平，很难达到精度要求。
所以，在历经二十年，耗费了巨额资金之后，这个“差分机二号”的制造工作宣告失败。
在制造“差分机二号”过程中，1834 年，巴贝奇还提出了一个更大胆的想法——设计一个以蒸汽为动力的通用数学计算机，能够自动解算有 100 个变量的复杂算题，每个数可达 25 位，速度可达每秒钟运算一次。
这种新的设计，巴贝奇称之为“分析机”。
“分析机”和第二台差分机一样，最终未能制造成功。但“分析机”中包含的很多设计，例如输入和输出数据的机构、以及“存储库”和“运算室”，和一百多年后的计算机如出一辙。
因此，“分析机”被后人称为世界上第一台计算机。而巴贝奇，则被誉为计算机鼻祖。
值得一提的是，与巴贝奇进行技术合作的，有一位小姐姐，名字叫阿达·奥古斯塔（Ada Augusta）。
她是诗人拜伦的独生女。当时，她负责为“分析机”编程。她也因此被称为世界上第一个“程序员”。
1878 年，瑞典发明家奥涅尔在俄国发明了一种齿数可变的齿轮计算机，也算是机械计算机的代表之一。
到了 1885 年，已经有越来越多的机械计算机诞生，掀起了一种技术风潮。
1890 年，一个牛人的出现，让打卡孔技术进一步发扬光大。这个人，就是德裔美国人——赫尔曼·何乐礼（Herman Hollerith）。
他在打孔卡的基础上，发明了打孔卡制表机，专门用于收集并统计人口普查数据。
根据史料记载，在 1890 年的美国人口普查中，通过打孔制片和打孔机，仅 6 周就完成了统计工作，得出了准确的数据（62622250 人）。而此前 1880 年的美国人口普查，数据全靠手工处理，历时7年才得出最终结果。
如此巨大的效率提升，使得制表机在各个行业迅速普及。半自动化数据处理时代，正式开始了。
后来，1896 年，赫尔曼·何乐礼创办了制表机器公司（Tabulating Machine Company）。这家公司，就是 IBM 公司的前身。
18-19 世纪，机械计算的发展速度很快。一方面，是因为工业革命推动下的技术升级，为机械算力的精细化打下基础。另一方面，人类科技飞速进步，又需要先进算力工具进行辅助。
那一时期，算力高速发展，还有一个重要的背景。那就是人们对信息价值的认知，开始发生变化。
在古代，人们并没有什么“信息（information）”的概念。更多用到的词，是“消息（message）”，或者说“讯息”。
消息是一个具体的传达内容，比较简短、明确。飞鸽传书、烽火驿站，传递的都是消息。
而信息，则是一个更宏观和抽象的概念，范围更大，体量也更大。它是对物理世界的一种描述。
在古代，信息的传递手段落后，加上我们生活生存也用不到那么多信息，所以，没有对信息的认知，也没有意识到它的价值。
文艺复兴和工业革命开始之后，时代迅速发生变化。
生产要素变了，新的商业模式出现了，欧美国家率先开始发现：信息是有价值的。
银行、股市和现代市场的出现，加速了信息价值的提升。人们发现：谁先获得信息，谁就能赚大钱。
于是，人们对“信息”这个词的理解，开始变得深刻。
从某种程度上来说，信息价值提升，刺激了人们对信息产生和传输手段的需求，加速了相关科技的发展。这为后面信息时代的到来奠定了基础。
第一次和第二次工业革命，分别是蒸汽革命和电气革命，属于能源和动力方面的变革。
除了将电用于能源之外，19 世纪的科学家，还开始探索电对信息存储和传递的作用。1837 年，电报的发明，就是一个重要的标志。
电报是将信息通过电脉冲的方式进行传递。在传递之前，还是要解决信息编码问题。
电报发明人塞缪尔·莫尔斯（Samuel Morse）在发明电报之前，先发明了摩斯码。摩斯码就是将字符转换成点 dot（ . ）、划 dash（ - ）两种符号的一种编码方式。电脉冲可以很好地传递这种编码。
后来，人类对电技术的驾驭能力越来越成熟，我们又有了电话。基于电磁理论的发展，我们还有无线电报和广播。所有这些，都为计算技术（信息技术）从机械化走向电子化作出了铺垫。
机械时代的计算机，可以通过齿轮或者带刻度的圆柱，进行数字的标记。到了电子时代，这样做就不太合适了。电的特点是有（通电）和无（不通电），它比较适合的，显然是二进制。
17 世纪后半叶，德国数学家莱布尼茨（是的，又是他。他也是微积分的发明人）率先提出了二进制。他形象地用 1 表示上帝，用 0 表示虚无，上帝从虚无中创造出所有的实物。
19 世纪中叶，英国数理逻辑学家乔治·布尔（George Boole）提出了逻辑代数（后来被人们称为“布尔代数”）。
他通过二进制，将算数和简单的逻辑统一起来，通过使用与、或、非等逻辑运算符，以及基于真和假的二值逻辑，为我们提供了一种理解和操纵逻辑关系的工具。
布尔代数为计算机的二进制、开关逻辑电路的设计铺平了道路，并最终为现代计算机的发明奠定了数学基础。
除了逻辑基础之外，硬件当然也要跟上。
1904 年，英国人约翰·安布罗斯·弗莱明（John Ambrose Fleming）发明了真空电子二极管，可以实现单向导电，检波、整流。1906 年，美国人德·福雷斯特（Lee De Forest）在二极管的基础上加以改进，发明了真空三级电子管，可以实现信号放大。
真空管的出现，推动人类电子技术向前迈了一大步，初步补足了硬件短板。
那一时期，信息存储技术也有了很大进步。
1898 年，丹麦工程师瓦蒂玛·保尔森（Valdemar Poulsen）在自己的电报机中首次采用了磁线技术，使之成为人类第一个实用的磁声记录和再现设备。1928 年，德国工程师弗里茨·普弗勒默（Fritz Pfleumer）发明了录音磁带。1932 年，奥地利工程师古斯塔夫·陶谢克（Gustav Tauschek）发明了磁鼓存储器。
磁性存储时代，正式开始了。
1937 年，英国剑桥大学的阿兰·图灵（Alan M. Turing）提出了被后人称之为“图灵机”的数学模型。这为现代计算机的逻辑工作方式指引了方向。
同样是 1937 年，贝尔试验室的乔治·斯蒂比兹（George Stibitz）展示了用继电器表示二进制的装置。尽管仅仅是个展示品，但却是第一台二进制电子计算机。
二战爆发后，军事需求大大刺激了算力的发展。军方需要更加强劲的算力，完成密码加密解密、火炮弹道计算甚至火箭发射等重要任务。
1941 年 12 月，德国人康拉德·楚泽（Konrad Zuse）制作完成了世界上第一台可编程电子计算机 – Z3。
这台计算机用于空气动力学计算，使用了大量的继电器和真空管，每秒钟能做 3 到 4 次加法运算，一次乘法需要 3 到 5 秒。（遗憾的是，Z3 后来毁于柏林轰炸。）
1942 年，美国爱荷华州立大学物理系副教授阿塔纳索夫（John V.Atanasoff）和他的学生克利福德·贝瑞（Clifford Berry）设计制造了世界上第一台电子计算机，名为 "ABC"（Atanasoff-Berry Computer），也被称为“珍妮机”。
ABC 使用了 IBM 的 80 列穿孔卡作为输入和输出，使用真空管处理二进制格式的数据。数据的存储，则是使用的再生电容磁鼓存储器（Regenerative Capacitor Memory）。
虽然 ABC 无法进行编程（仅用于求解线性方程组），但使用二进制数字来表示数据、使用电子元件进行计算（而非机械开关）、计算和内存分离等特点，都足以证明它是一台现代意义上的数字电子计算机。
1944 年，在 IBM 公司的支持下，哈佛大学博士霍华德·艾肯 (Howard Aiken) 成功研制了通用电子计算机 —— Mark I，也称 ASCC（Automatic Sequence Controlled Calculator，自动控制序列计算器）。
Mark I 长 16 米，重 4.3 吨，拥有 75 万个零部件，使用了 800 公里长的电线，300 万个连接、3500 个多极继电器、2225 个计数器。
它可以在一秒钟内进行 3 次加法或减法。乘法需要 6 秒，除法需要 15.3 秒，对数或三角函数需要超过 1 分钟。当时，它被用来为美国海军计算弹道火力表。
值得一提的是，第一个在 Mark I 上运行的程序是由冯·诺依曼（John von Neumann）于 1944 年 3 月 29 日牵头开发的。当时，冯·诺依曼正在研究曼哈顿计划，需要确定内爆是否是原子弹的可行选择。
还需要提一句，Mark I 的研究团队中，有一位名叫格蕾丝·霍珀（Grace Hopper）的海军预备役女军官。“bug（现在经常指代程序漏洞）”这个词，就是她引入的。
1945 年，Mark II 在运行过程中，飞进了一只飞蛾，导致出现故障。霍珀消灭了飞蛾，解决了问题，成为第一个“调试（debug）”计算机的人。
终于，到了 1946 年 2 月 14 日，大名鼎鼎的 ENIAC（埃尼阿克）诞生了。
ENIAC 是一个真正的“庞然大物”。它占地 170 平方米，重达 30 吨，功率超过 150 千瓦。
之所以体积和功耗这么大，是因为它采用了 17468 根真空管。这些真空管，使其可以每秒完成 5000 次加法或 400 次乘法，约为手工计算的 20 万倍。
ENIAC 在人类计算机发展史上拥有重要地位，也有极高的知名度。至少我们的《计算机基础理论》课本上，肯定有它的名字。
这里需要澄清一下，虽然人们一贯将 ENIAC 称为世界上第一台数字式电子计算机，但这个说法其实是有争议的。
前面提到的 ABC，就是这个称谓的有力争夺者。ENIAC 甚至称不上第二。那一时期问世的数字电子计算机很多，严格来说，ENIAC 只能排第 11。
国外主流观点认为，ENIAC 的设计者盗窃了 ABC 的设计。1973 年，美国法院也裁定，取消了 ENIAC 的专利，认定 ENIAC 专利是 ABC 的衍生品。
关于谁是第一，我们就不多讨论了。反正，1945 年左右，电子计算机诞生的浪潮，标志着人类算力正式进入了数字电子计算机时代。波澜壮阔的信息技术革命，正式开启。以计算机为中心的信息技术产业，也正式起步。
从这一刻起，人类的算力，进入了全新的阶段。
1945 年至 1948 年，除了 ENIAC 诞生外，科技领域还发生了好几件大事。
第一件大事：冯·诺依曼架构的提出
冯·诺依曼（John Von Neumann）是美籍匈牙利人，1903 年出生，1930 年移民美国，成为普林斯顿大学的教授。
1944 年，冯·诺依曼开始参与原子弹的研制。因为研制过程需要进行大量的计算，他就开始关注计算机相关的研究进展。经人引荐，他作为顾问，参与到了 ENIAC 的研究中。
基于 ENIAC 的研究，冯·诺依曼等人在 1945 年又提出了一个新的方案 —— EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer，电子离散变量计算机）。
在冯·诺依曼撰写的总结报告《关于 EDVAC 的报告草案》中，他详细阐述了一种制造电子计算机和进行程序设计的新思路，并设计了由运算器、逻辑控制、存储器、输入和输出设备组成的新型架构。
是的没错，这就是著名的冯·诺依曼架构。
直到现在，冯·诺依曼架构仍然是我们计算机的主流架构。基于这个贡献，冯·诺依曼也被世人誉为“现代计算机之父”。（他在数学和经济学领域的贡献也很卓著，被称为“博弈论之父”。）
第二件大事：信息论的提出
1948 年，贝尔实验室的克劳德·香农（Claude Elwood Shannon）出版了《通信的数学理论》。这本书被看作是信息论的奠基之作。
香农给出了通信系统的基本模型，提出了信息熵的概念以及数学表达式。
他指出，信息是可以被量化的，用数字编码可以代表任何类型的信息。香农还推出了比特（bit）的概念，将其称为“用于测量信息的单位”。
香农提出的香农公式，更是指导了整个通信行业发展，直到现在也没有被突破。
简单来说，香农的信息论，为信息技术奠定了真正的理论基础。他是当之无愧的现代信息通信技术“祖师爷”。
第三件大事：晶体管的发明
这个就不用多说了吧。
1947 年，同样是来自贝尔实验室的威廉·肖克利（William Shockley）、约翰·巴丁（John Bardeen）和沃尔特·布拉顿（Walter Brattain），共同发明了世界上第一个晶体管。
晶体管的问世，为电路的小型化打下了基础，也为集成电路以及芯片的出现创造了前提。它开辟了电子时代的全新纪元。
上面说的三件大事，是信息技术革命爆发的前提条件，对人类社会的进步造成了极其深远的影响。
1951 年，发明了 ENIAC 的约翰·埃克特（J. Presper Eckert）和约翰·莫奇利（John Mauchly）再度合作，研制了世界上第一台商用计算机系统 —— UNIVAC-1。
这套系统被美国人口普查部门用于人口普查，它还成功预测了 1952 年底的美国总统大选，一夜之间名声大噪。
1952 年，冯·诺依曼领导设计的 EDVAC 终于制造完成，开始运行。
相比 ENIAC，EDVAC 拥有独立的存储，是第一台使用磁带的计算机。当时，磁存储已初露锋芒，成为信息载体的新选择。
再后来，晶体管技术开始逐渐成熟，进入市场。相比真空管（电子管），晶体管的体积更小，功耗更低，使得电子设备变得更加小巧、省电。
1954 年，世界上第一台晶体管计算机 TRADIC，在美国空军投入使用（贝尔实验室研制）。其运行功耗不超过 100W，体积不超 1 立方米，相比当年的 ENIAC 有天壤之别。
1958 年，美国的 RCA 公司造出了世界上第一台全部使用晶体管的计算机 —— RCA501。
不久后，1959 年，IBM 公司不甘落后，也生产出全部晶体管化的计算机 —— IBM 7090。
基于 IBM 7090，美洲航空公司和 IBM 共同研发了世界上第一款订票系统 —— Sabre。Sabre 迅速普及，带动了 IBM 计算机的市场份额激增，也给其它行业展示了计算机的巨大潜力。
说到这里，我们要回过头，讲讲发明了晶体管的威廉·肖克利。
肖克利所带领的团队虽然合作发明了晶体管，但内部关系并不好。主要原因，是因为肖克利这个人为人刻薄，很难相处。晶体管发明后，没多久，团队成员纷纷离开了他。
1954 年，肖克利在贝尔实验室也待不下去了，就跑去教书。再后来，1956 年，他来到美国西部加利福尼亚州的山景城，在一个名叫 Palo Alto 的小城市（后来是硅谷的一部分），成立了“肖克利半导体实验室”。
实验室吸引了很多优秀年轻人的加入。其中就包括罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）和戈登·摩尔（Gordon Moore）等 8 人。
后来，肖克利的事业再次因个人原因走入困境。于是，1957 年 9 月 18 日，上面提到的8个年轻人，一起向肖克利提交辞呈。肖克利大发雷霆，痛斥这帮“忘恩负义”的年轻人，骂他们是“八叛徒”（traitorous eight）。
“八叛徒”出走后，共同成立了仙童半导体（Fairchild Semiconductor）。
仙童半导体在科技史上拥有举足轻重的地位。它是世界半导体产业的摇篮，也被誉为芯片界的黄埔军校。
1959 年，德州仪器的杰克·基尔比（Jack St. Clair Kilby）和仙童半导体的罗伯特·诺伊斯，先后发明了基于锗基底扩散工艺和硅基底平面工艺的集成电路，打开了集成电路时代的大门。
1959 年之后的计算机，大量采用了晶体管和集成电路。计算机的算力不断增强，体积和功耗反而不断减小。
计算机硬件技术准备腾飞的同时，计算机软件也开始萌芽了。
包括 ENIAC 在内的早期计算机，没有操作系统的概念，都是操作员进行手工操作。
后来，进入 1950 年代，为了提升操作效率，开发了批处理系统。
到了 1960 年代，处理器的速度越来越快，需要执行的任务越来越多。于是，“多道程序系统”出现了。“多道程序系统”，采用了通道和中断技术，允许系统执行“挂起”操作。计算机从串行变成了并行，可以同时运行多个任务，提升了效率。
“多道程序系统”，基本上已经接近于真正的操作系统了。
除了操作系统之外，计算机语言也有了突破。
1957 年，IBM 公司成功开发了 FORTRAN 高级语言。它是世界上第一个被正式采用并流传至今的高级编程语言。
所谓高级语言，就是一种接近于人们使用习惯的程序设计语言。它容易学习，通用性强，写出的程序比较短，便于推广和交流。
1960 年 4 月，COBOL 语言正式发布。1964 年，BASIC 语言发布。高级语言的不断涌现，为后面的软件产业爆发奠定了基础。
1960 年代，IBM 是世界计算机行业毫无疑问的“领头羊”。在计算机市场，他们占据绝对的市场领先地位（在北美市场，市占率超过三分之二）。
1961 年 12 月，IBM 公司启动了一项人类史上规模最大的商用产品开发计划。这项计划耗资 50 亿美元（约今日的 460 亿美元）、雇用 6 万多名新员工、新建 5 座工厂。
1964 年 4 月 7 日，计划成果初现，IBM 公司正式发布了六种规格的 System/360 商用大型主机。
360，是 360 度角的意思，表示全方位的服务。它是世界上首个指令集可兼容计算机。单个操作系统可以适用整个系列，而不需要像之前的计算机一样，每种主机量身定做操作系统。
这时，人们才明白，原来电脑主体硬件升级之后，操作系统、应用软件还有外围硬件，都是可以继续使用的。“兼容”的概念，开始形成了。
IBM System/360 是 IBM 史上最成功的机型，虽然研发投入巨大，但回报同样可观——每台主机的价格在 250 万到 300 万美元之间（约合现在的2000万美元），每月售出超过千台。
蓝色巨人年销售额的一半，都来自于这个系列。美国太空总署的阿波罗登月计划，全美的银行跨行交易系统，以及航空业界最大的在线票务系统等，都使用了 IBM System/360。
值得一提的是，虽然 IBM 霸占了大型机市场，但 60 年代初，很多 IT 公司创立，他们转向了 IBM 不太在乎的小型化计算机市场，并取得了不错的成果。
例如，DEC 公司（1957 年成立）以及他们发布的 PDP-8、PDP-11、VAX-11 系列主机。这些主机体积小、功耗低、运算速度也不算差（每秒几十万次基本运算），获得了很多用户的欢迎。
时代的车轮继续滚滚向前。
1965 年，时任仙童半导体公司研究开发实验室主任的戈登·摩尔，应邀为《电子学》杂志 35 周年专刊写了一篇观察评论报告，题目是：《让集成电路填满更多的元件》。
开始绘制数据图表时，摩尔发现了一个惊人的趋势：在前一个芯片产生后的 18-24 个月内，会诞生一个新芯片。而这个新芯片的性能（集成电路数量），大约是前一代的两倍。也就是说，芯片的能力，以固定时间（18-24 个月）为周期，在翻倍提升。
摩尔的这个伟大发现，就是著名的摩尔定律。
这一定律目前已经持续了半个多世纪，准确预测了半导体行业的发展趋势，成为指导计算机处理器制造的黄金准则，也是科技行业奉为圭臬的铁律。
1967 年，大规模集成电路（Large Scale Integration，LSI）出现，真正的芯片时代到来了。
1968 年 7 月，罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔从仙童半导体公司辞职，创立了英特尔（Intel）公司。
最开始，英特尔是做半导体存储器产品的。后来，因为竞争激烈，他们转向处理器方向。
1971 年，英特尔开发出了世界上第一个商用处理器 —— Intel 4004。这款处理器片内集成了 2250 个晶体管，能够处理 4bit 的数据，每秒运算 6 万次，工作频率为 108KHz。
Intel 4004 的出现，标志着微处理器时代的开始。1974 年，英特尔又推出了面向个人电脑开发的微处理器 —— Intel 8080，其性能是 4004 的 20 倍。
MITS 公司于 1974 年推出的经典微型电脑 Altair 8800，就是基于 8080 处理器。
Altair 8800 在 1975 年 1 月的《大众电子学》杂志社上发布后，引起了计算机爱好者的广泛关注。其中，就包括一个哈佛大学的楞青少年，以及他的伙伴。他俩后来一起为 Altair 8800 设计了 Altair BASIC，并创办了一家名叫 Microsoft（微型软件）的公司。
没错，这个楞青的名字叫做比尔·盖茨，他的伙伴叫保罗·艾伦。
Altair 8800 经常被称为第一台个人电脑（PC），但实际上，这个称谓是存在争议的。
1971 年，美国的 Kenbak 公司发布了 Kenbak-1 计算机。这台计算机，被计算机历史博物馆认为是世界上第一台个人计算机。
Kenbak-1 由中小型集成电路组成，没有使用微处理器。该系统最初售价为 750 美元，仅制造和销售了大约 40 台。1973 年，Kenbak 公司倒闭，Kenbak-1 停产。
1973 年，法国 R2E 公司生产了第一台基于微处理器的商用计算机 —— Micral。Micral 的说明书里，首次提到了“微机（Micro-computer）”。
另一个“第一台个人电脑”的有力争夺者，是来自著名的施乐公司帕洛阿图研究中心（Xerox PARC）的 Alto。
1973 年，他们推出了 Alto（“奥托”）。它是第一台使用鼠标和图形用户界面 (GUI) 的计算机，和我们现在使用的计算机已经很像了。它的很多设计，对乔布斯的苹果，以及比尔盖茨的微软，产生了深远的影响。
1975年，王安公司（WANG）推出了世界上第一台具有编辑、检索功能的文字处理机，初具台式电脑的雏形。这台电脑的屏幕能直接显示文字，键盘可以快速修改文稿。
1977 年，有三台个人电脑经典机型推出，分别是 Commodore 公司的 Commodore PET、苹果公司的 APPLE II、Tandy Radio Shack 的 TRS-80 Model II。
个人电脑的大量涌现，意义极为重大。它标志着计算机产业的商业模式开始发生变化，算力不再仅为少数大型企业服务（大型机），而是开始昂首走向了普通家庭和中小企业。
个人电脑想要真正发展起来，仅靠处理器是没用的，还需要存储、网络以及软件技术的配合。
1973 年，IBM 又发明了 Winchester（温彻斯特）硬盘 3340。这块磁盘使用了密封组件、润滑主轴和小质量磁头。工作时，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触。
Winchester 3340 是现代硬盘的原型。换句话说，你现在用的电脑磁盘（HDD），架构上和 1973 年没有太大区别。
网络方面，1970 年，Internet 的雏形 ARPAnet 基本完成。
1973 年 5 月 22 日，施乐公司 PARC 研究中心的罗伯特·梅特卡夫（Robert M. Metcalfe）正式提出了“以太网”的设想，并于 11 月份设计实现。
1978 年，在温顿·瑟夫（Vinton G. Cerf）、罗伯特.卡恩（Robert E. Kahn）等人的努力下，TCP/IP 网络协议也诞生了。
在软件产业方面，1970 年代的成果同样令人应接不暇。
1973 年，贝尔实验室的肯·汤普森（Ken Thomson）和丹尼斯.里奇（Dennis Ritchie）正式发表论文，宣告了 UNIX 操作系统的存在，引起全行业轰动，被视为现代操作系统诞生的标志。
1970 年和 1972 年，Forth 编程语言和C语言先后开发完成。
1970 年，IBM 公司的研究员埃德加·弗兰克·科德（Edgar Frank Codd），通过一篇名为《大型共享数据库数据的关系模型》的论文，开启了关系数据库时代。
关系数据库的出现，为后来数据库应用高速发展奠定了基础。
1974 年，IBM 公司圣何塞实验室发起了 IBM System R 项目，首次实现了结构化查询语言（SQL）。
1977 年，后来被称为 IT 狂人的拉里·埃里森（Larry Ellison）与合作人共同投资了 2000 美元，成立了 SDL 公司（后来的 Oracle 公司）。1979 年，他们推出了 Oracle 数据库，开启了商业数据库的全新时代。
1970 年代是非常伟大的，IT 产业的真正起步，正是始于这个时期。处理器、存储、网络、操作系统、数据库……全都在飞速发展。
这些从 0 到 1 的突破，最终将在 1980 年代掀起令人惊心动魄的IT狂潮。算力技术的真正转折，即将到来。
70 年代微处理器的诞生，使得个人电脑开始大量出现。
这种情况，让传统巨头 IBM 感受到了威胁。一直以来，他们都专注于大型机，导致忽视了小型机的市场。
为了亡羊补牢，他们也决定启动自己的个人电脑研发计划。
1980 年 3 月，IBM 召开一次高层秘密会议，设立“Chess（国际象棋）”项目，专门研发个人电脑（Personal Computer 这个词，就是这时被 IBM 提出来的）。
负责这个项目的，是唐·埃斯特利奇（Don Estridge）。他带领了一个 13 人小组，蹲在弗罗里达州博卡拉顿镇的一间仓库里，进行秘密研发工作。
最开始的时候，他们打算采用自己的处理器（IBM 801）和操作系统。但考虑到时间紧迫（领导要求 1 年内搞定），他们还是决定与第三方合作。
1981 年 8 月 12 日，他们的工作有了成果，IBM 公司正式推出了 IBM-PC（IBM5150），搭载的是英特尔的 8088 处理器（16 位，4.77MHz），以及微软的 PC-DOS 操作系统。
IBM-PC 售价为 1565 美元，拥有 16K 内存（可以根据需要扩展到 256K），带有 5.25 英寸软盘。它为扩充能力设计了总线插卡，可以让用户加装显卡，并自行选择黑白或彩色显示器。
IBM-PC 推出后，很快获得了巨大的成功，第一年销售就超过 20 万台，1985 年更是超过 100 万台。
它不仅被评为《时代》周刊封面的“年度人物”，还荣膺了“二十世纪最伟大产品”的称号。（可惜的是，作为 IBM-PC 的缔造者，唐·埃斯特利奇在 1985 年死于空难。）
IBM-PC 的成功，吸引了很多厂商对它进行“仿制”。他们参考 IBM-PC 的标准，打造可以“兼容”使用 IBM-PC 配套软件、扩展卡和外设的产品，称为“兼容机”（电脑 DIY 的鼻祖）。
1982 年 6 月，哥伦比亚数据产品公司（Columbia Data Products）推出了第一台 IBM PC 兼容机 —— MPC 1600。11 月，康柏（Compaq）紧随其后，推出了与 IBM PC 兼容的便携式电脑 —— Portable（1983 年 3 月出产）。
“兼容机”配置灵活，价格便宜，很快抢走了 IBM-PC 的市场份额。1983 年，IBM 占据 PC 市场份额的大约 76%。到了 1986 年，就跌成了 26%。这让 IBM 郁闷不已。
PC 兼容机的全面崛起，真正受益者是英特尔和微软。
IBM-PC 使用的 8088，是英特尔在 1979 年推出的。
1982 年 2 月，英特尔搞出了和 8088 完全兼容的第二代 PC 处理器 80286，用在 IBM PC/AT 上。
8088/80286 芯片，都是 16 位处理器，当时在技术上并不算领先。1979 年，摩托罗拉就已经率先推出了 32 位的处理器 —— MC68000，领先英特尔至少半代。
苹果公司的 Apple Lisa 与 Macintosh（麦金塔，1984 年 1 月发布，是首个采用了图形界面操作系统的个人电脑），用的就是 MC68000。
直到 1985 年 7 月，英特尔公司终于推出了自己姗姗来迟的 32 位处理器 —— 80386。
这款处理器迎合了兼容机的需求，获得了巨大的成功。
值得一提的是，IBM 公司早期比较强势，他们研发 IBM-PC 的时候，选择了英特尔的芯片，就强制要求英特尔将设计和代码开放给 AMD 公司，让 AMD 成为第二供应商。
后来，兼容机越来越多，都采用了英特尔的芯片，变成了英特尔掌握话语权。于是，从 80386 开始，英特尔就不再开放任何资料给 AMD。
1987 年，AMD 以违约为由，一纸诉讼将英特尔告上了法庭，英特尔随即反诉。两者的垄断和侵权官司，陆陆续续打了 8 年。
虽然最后 AMD 打赢了官司，但错过了 CPU 发展的黄金时期，也被英特尔甩开了差距。
80 年代中期，日本半导体的崛起，也给英特尔等美国公司带来了极大威胁。
后来，传奇 CEO 安迪·格鲁夫（Andy Grove）掌舵英特尔，砍掉了存储半导体业务，聚焦微处理器业务，才把英特尔给救了回来。
1989 年，英特尔推出了 80486 处理器，获得了市场的欢迎。
凭借 80486 的出色表现，英特尔的业绩超过了所有的日本半导体公司，成为世界第一的半导体生产商。
再来看看微软。
IBM-PC 火了以后，微软的 DOS 就跟着出名了。然后，微软就不断更新，出了很多新版本。
苹果的 Macintosh 推出图形界面操作系统后，给了比尔盖茨很大震撼。于是，就进行了“参考”，于 1985 年 11 月推出了 Windows 1.0。
早期的 Windows 只是 DOS 的“外壳”，中看不中用，所以备受用户吐槽。于是，微软就开始了全新内核的开发，也就是后来的 Windows NT。
微软其实还和 IBM 一起搞了一个 OS/2 操作系统，结果后来摆了 IBM 一道，放弃了。
80 年代，因为 PC 兼容机的普及，造就了一个巨大的 IT 市场。很多新公司成立，也有很多新产品推出。
例如，1982 年 9 月，3Com 公司推出了世界上第一款网卡。1984 年，英国 AdlibAudio 公司推出了第一款声卡——魔奇声卡。1985 年，Philips 和 Sony 合作推出 CD-ROM 驱动器。……
这些硬件扩展产品，让 PC 变得更加强大，也给用户带来了更好的体验。
进入 90 年代后，英特尔和微软已经成为真正的巨头，市值均超过千亿美元。
1993 年，英特尔公司推出划时代的奔腾（Pentium）处理器。
奔腾一代其实就是 586。格鲁夫认为，公司应给这一新款 CPU 注册新商标，以保护公司对它的垄断。所以，586 就改名成了“奔腾（Pentium）”。
但是，在工业界和学术界，大家仍然习惯性地把英特尔的处理器称为 x86 系列。
1993 年，微软发布了 Windows NT。1995 年和 1998 年，又先后发布了 Windows 95 和 Windows 98。这些操作系统，奠定了微软在 PC 操作系统上的霸主地位。
英特尔的处理器和微软的 Windows 操作系统，在那时是所有 PC 的标配。他们组成的 Wintel 联盟，牢牢掌握着 PC 市场的主动权。
PC 是用户终端侧的算力。我们不要忘了，除了 PC 之外，我们还有工作站（性能比 PC 更强的一种微型计算机）和服务器。
尤其是服务器，作为集中化的算力，在 80-90 年代，技术架构和市场格局也有很大的变化。
微处理器出现之后，催生了 PC 这样的小型化电脑。传统大型机开始逐渐衰退，超两个方向演变：
第一个方向，是直接变成超级计算机，专门进行科学和军事领域的高精尖计算。另一个方向，是变成小一点的服务器，专门为政府和企业提供服务。
服务器的形态也有多种，包括塔式、机架式、机柜式等。后来，到了 21 世纪，还出现了刀片式。
服务器的性能和稳定性比 PC 更强，功耗和体积比 PC 大，可以运行更复杂和更重要的任务，同时为更多的用户提供算力服务。
20 世纪 80-90 年代，在服务器处理器方面，行业竞争异常激烈。当时，主要分为两个阵营。
一个，是以 SUN、SGI、IBM、DEC、HP、摩托罗拉等厂商为代表的 RISC-CPU 阵营。他们主张采用 RISC-CPU 架构（RISC，简单指令计算机）。
另一个，是以英特尔和 AMD 为代表的 CISC-CPU 阵营。他们主张采用 CISC-CPU 架构（CISC，复杂指令计算机）。
虽然 RISC 速度更快，当时更被行业看好，但安迪·格鲁夫领导下的英特尔，依然坚持以 CISC-CPU 作为自己的主要方向。
最终，英特尔凭借巨大的研发投入，还有兼容性和量产速度上的优势，战胜了其它对手，成功巩固了自己的地位。SUN、HP 和 IBM 等厂商，也纷纷放弃了自己的 CPU 架构，转投 x86 架构的怀抱。
在服务器操作系统这边，竞争同样非常激烈。
微软的 Windows 视窗系统外观非常漂亮，图形化的界面，很适合普通用户进行操作。但是，在服务器这种强调稳定性的领域，图形化所引入的问题，就变成了累赘。
也就是说，命令行式的操作系统，反而是服务器所需要的。
前面我们提到贝尔实验室推出了 UNIX 系统。后来，很多公司都推出了自己的 Unix 系统分支。
比较有名的，是 Sun 公司的 Solaris、IBM 公司的 AIX、惠普公司的 HP-UX，以及由 BSD 版本发展起来的 FreeBSD。这些系统，占据了服务器操作系统的巨大部分份额。
Unix 开始收费和商业闭源之后，行业里的一些爱好者开始推出它的替代。
1991 年，正在芬兰赫尔辛基大学求学的林纳斯·托瓦兹（Linus Torvalds），成功编写出了 Linux 内核（Linux kernel），开启了一个新的操作系统家族。Linux 及其发行版（例如 Ubuntu、Debian、Centos、Fedora、 Redhat Linux），成为服务器操作系统的主流选择。
Windows 虽然也推出了 Windows NT，但因为稳定性上不如 Unix/Linux，所以市场份额并没有优势。
20 世纪 90 年代，处理器、内存、硬盘等硬件技术的全面升级，加上操作系统、数据库、应用软件的大量涌现，使得计算机的能力变得越来越强大。
如果说，80 年代的 PC，对用户来说只是尝鲜。那么，90 年代的 PC，已经是真正的生产力工具了。
人们不仅用 PC 来听音乐、看视频、玩游戏，还用它来编辑文档、建立表格、处理数据。除了家庭用户之外，很多企业也开始购入 PC，将它应用于日常工作之中。
在 PC 的帮助下，人们充分感受到 IT 算力带来的生活品质改善，以及生产效率提升。
整个人类社会的信息化进程，开始加速。
给信息化又添了一把火的，当然是互联网。
70 年代以太网和 TCP/IP 等技术的出现，为网络的普及奠定了基础。很多单位，都开始建设自己的局域网络。
局域网之间，也开始互联，组成更广域的网络。80 年代，网络的规模不断膨胀，最终，覆盖全球的互联网（Internet）正式诞生了。
1991 年 8 月 6 日，英国物理学家蒂姆·伯纳斯·李（Tim Berners-Lee），正式提出了 World Wide Web，也就是如今我们非常熟悉的 www 万维网。
他还提出了 HTTP（超文本传送协议）和 HTML（超文本标记语言），设计了第一个网页浏览器，并建立了世界上第一个 web 网站。
互联网的出现，更是给人们打开了新世界的大门。互联网就是一个拥有无限资源的宝库，各种各样的网站、论坛，令人眼花缭乱。强大的即时通讯工具，也满足了人们的通信和社交需求。
互联网已经超出了技术的范畴。它构建一个线上的虚拟世界，衍生出很多新的商业模式，彻底改变了人类社会。
互联网的蓬勃发展，催生了很多的互联网公司。
这些公司购买了大量的服务器，建设了机房，为用户提供服务。例如邮箱服务、音视频下载服务、网页访问服务等。
所有这些服务，其实也就是算力服务。
互联网崛起之后，用户的急剧增长，以及业务的潮汐化特点（有时候人多，有时候人少），给服务商带来了很大的压力。
如何以更低的成本，更灵活地满足用户需求，成为众多企业思考的难题。
90 年代中期，就有人提出了“云计算”的设想。
1996 年，康柏公司的一群技术主管在讨论计算业务的发展时，首次使用了 Cloud Computing 这个词。他们认为，商业计算会向 Cloud Computing 的方向转移。
进入 21 世纪后，设想逐渐成为了现实。
2006 年，互联网电商亚马逊（Amazon）率先推出了两款重磅产品，分别是 S3（Simple Storage Service，简单存储服务）和 EC2（Elastic Cloud Computer，弹性云计算），从而奠定了自家云计算服务的基石。
另一家在云计算上有所行动的公司，是谷歌（Google）。
这家诞生于 1998 年的年轻公司，在 2003~2006 年期间，连续发表了四篇重磅文章，分别关于分布式文件系统（GFS）、并行计算（MapReduce）、数据管理（Big Table）和分布式资源管理（Chubby）。
这些文章不仅奠定了谷歌自家的云计算服务基础，也为全世界云计算、大数据的发展指明了方向。
2006 年，谷歌工程师克里斯托夫·比希利亚第一次向董事长兼 CEO 埃里克·施密特（Eric Schmidt）提出了“云端计算”的想法。
8 月 9 日，施密特在搜索引擎大会上，正式提出了“云计算（Cloud Computing）”。
很多人将云计算理解为一个超大号的“机房”。这其实并不准确。
云计算的本质，是一个算力资源池。它把零散的物理算力资源变成灵活的虚拟算力资源，配合分布式架构，提供理论上无限的算力服务。
云计算出现之后，物理计算机变成虚拟计算机。云计算所提供的服务，慢慢被笼统归纳为计算服务，也就是算力服务。
算力这个概念，逐渐被公众所接受。
90 年代，2G 移动通信普及，让很多用户用上了手机。那时候，PDA 掌上电脑等设备，也开始流行。
这类小型化移动终端的功能比较简单，对芯片性能的要求不高，但是非常在意能耗。
这让一家名叫 ARM（Advanced RISC Machines）的公司找到了机会。他们高举 RISC 的大旗，专门走低功耗、低成本的道路，刚好迎合了移动终端的芯片需求。
前面提到，英特尔是搞 CISC 的，在服务器市场干掉了搞 RISC 的几个大厂商。当时，他们根本看不上 ARM，觉得 RISC 没前途。结果，就错过了这个关键的市场机遇。
2008 年，乔布斯的苹果公司推出 iPhone，将手机带入智能时代。
手机、pad 等移动终端彻底爆发了，ARM 公司和他的 ARM 架构芯片也大受欢迎，成为移动互联网时代的最大赢家。
如今，移动终端已经成为用户的新宠。人们对手机等设备的依赖，也超过了 PC。这意味着，在用户侧，移动终端芯片（ARM 架构）的重要性和市场规模，超过了 PC 芯片。
在移动终端芯片市场进行搏杀的，主要是高通、联发科、三星、华为、紫光展锐等公司。手机市场竞争激烈，手机芯片的新品发布，也是公众日常关注的焦点。
说到 PC 芯片。进入 21 世纪以来，PC 芯片仍以 x86 架构为主。英特尔和 AMD，不断发布新的产品，有来有往，打得不亦乐乎。
以前，英特尔总是喜欢挤牙膏。现在，对手时不时推出极具竞争力的产品，英特尔也是疲于招架。
在服务器芯片上，英特尔的日子也不是很好过。
为了对抗垄断，以 ARM、RISC-V 架构为代表的非 x86 架构强势崛起，市场份额在不断更加。算力厂商的多元化趋势，非常明显。
2010 年之后，算力还发生了一个重要的变化，那就是算力需求的多元化。
随着整个社会从信息化向数字化发展，越来越多的行业都在进行数字化转型，产生了对算力更为旺盛的需求。
这些需求分为不同类型的场景，除了传统通用计算之外，以人工智能计算为目的的智算，以及以高性能科学计算为目的的超算，开始强势崛起。尤其是智算，崛起的速度极快，对 AI 算力产生了非常大的需求。
传统 CPU 的通用算力，无法很好地应对智算和超算需求。于是，以 GPU、AI 芯片为代表的新型算力，开始成为热门。像英伟达这样的“显卡厂商”，如今市值竟然是英特尔的7倍以上。
关于这一块的内容，我在另一篇文章（到底什么是算力？）有详细的介绍。这里就不再赘述了。
除了算力类别的细化之外，算力的服务架构也有演变。
5G 以及光通信的发展，构建了强大的网络，给算力的“流动”创造了条件。
如今，算力不再只待在云端，而是可以下沉到边缘，产生了“云计算-边（边缘计算）-端计算”的三层架构。
运营商还提出了算力网络，想要实现算力的全面泛在化。这也在刚才那篇文章中有所提及。
人类的算力发展历程，堪称一部波澜壮阔的科技史诗。
从人工计算到机械计算，再到电子计算，经过了数千年的漫长摸索。
电子计算机的出现，是一个重要的里程碑。在那之后，人类进入了信息时代，算力的性能和规模以前所未有的速度增长，并最终将我们引入了数字时代和智能时代。
数字革命的浪潮，席卷了我们生活的每一个角落。整个人类社会，在算力的驱动下，发生了翻天覆地的变革。
未来，数字化和智能化还将继续向前推进。我们对算力的需求，还在疯狂增长。
在摩尔定律逐渐走向瓶颈的前提下，我们该如何实现算力的倍增？以量子计算为代表的新型算力，是否会全面崛起？
就让时间来告诉我们答案吧！
—— The End ——
备注：我在 8 月份首发了这篇文章的连载。这次，我进行了内容修订，然后合并成一篇，重新发送。请知悉。