计算机历史

早期历史

1907年，美国发明家德福雷斯特发明三极真空管（简称真空管）。

二战期间，美国陆军为了提高火炮弹道计算速度，出资支持宾夕法尼亚大学开发出了世界上第一台通用电子计算机“埃尼阿克”(ENIAC)。使用了18000个真空管的ENIAC计算机重量超过30吨，占地170多平方米，耗电量惊人，而且平均每15分钟就会烧坏一个真空管，操作员不得不频繁地停工检修。

德福雷斯特把他的真空管专利以39万美元的高价出售给了美国电话电报公司(AT&T)。美国电话电报公司的贝尔实验室致力用半导体制造可替代真空管的电子管。半导体是一种神奇的材料，它在常温下的导电性能介于导体与绝缘体之间，而且在掺杂微量杂质后能够改善导电性能。

1947年12月，约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿终于取得了成功，他们发明了用锗制成的可替代真空管的点接触式晶体管(transistor)。贝尔实验室没把项目领导威廉·肖克利列为这一专利的发明人。肖克利很不高兴，他继续推进并发明了结型晶体管(junction transistor)。点接触式晶体管的产量非常有限，不能算是商业上的成功；结型晶体管性能更可靠且易生产，使得现代半导体工艺成为可能。

晶体管的体积、重量和能耗远远小于真空管，结实可靠、寿命很长，可彻底解决真空管固有的缺陷。

晶体管问世两年后，针对美国电话电报公司在美国电信业的垄断地位，美国司法部展开了反托拉斯调查。在反托拉斯诉讼的威胁下，美国电话电报公司不得不将晶体管及其相关的半导体技术以很低的价格对外授权，授权费不过区区2.5万美元。

1954年，贝尔实验室开发了第一台晶体管计算机TRADIC，使用了大约700个晶体管和10000个二极管，每秒钟可以执行100万次逻辑操作，效率是ENIAC的200倍，功率仅为100瓦。

由晶体管的发明引发的半导体技术革命很快就席卷了整个电子产业界。晶体管和晶体管化的电子设备在刚开始的时候并不受欢迎，因为以锗为材料的晶体管太贵，而且性能不稳定，对高温、潮湿和震动非常敏感。硅管替代锗管势在必行，但硅管的工艺要复杂很多，硅的提纯需要1415℃的高温，远高于锗的937℃。在这样的高温下，几乎所有物质都会与融化的硅发生化学反应，很难保证硅的纯度。谁也没想到，在硅管商业化技术上取得突破的竟是一家名叫德州仪器的小公司。

在高温提炼纯硅的技术突破后，1954年2月，戈登·蒂尔研制出了第一个可商用的硅晶体三极管。

晶体管替代真空管是一个巨大的进步，工程师们得以设计出许多更加复杂的电子设备。不管什么电子设备，都需要将各种电子器件相互连接以形成电子线路，而完全通过人工将成千上万个电子器件焊接到同样数量级别的导线上，整个工序耗时耗力且成本高昂。又由于每个焊接接头都可能出现故障，故电子线路越复杂，可靠性就越低，其成品率完全依赖操作人员的熟练度和责任心。美国海军的一艘航空母舰有35万个电子设备，有上千万个焊接点，这样的工程量让电子设备的低生产效率和低产品质量变得难以忍受。

工程师们面临的挑战是寻找可靠而又低成本的方式来生产这些电子器件并将它们彼此相连。英国皇家雷达研究所的杰夫·达默第一个提出了集成电路的设想：把一个电路所需的晶体管和其他器件制作在一块半导体上。提出这个想法很容易，关键在于找到实现这一方法的工艺。

1958年德州仪器新入职的工程师杰克·基尔比，发明了第一块集成电路。