早期計算都經歷了什麼？20世紀初，像制表機這樣有特定用途的設備，代替了人工操作。
20世紀上半葉，世界人口幾乎翻一翻，全球也開始進行貿易和運輸，這就使得人們對自動化計算機的需求日益增長，而從開始的算盤到需要花費巨資來維護的龐然大物，為未來的計算機打下了堅實的基礎。
一、計算機術語 "bug" 從何而來
哈佛馬克1號（Harvard Mark I）於1944年在第二次世界大戰中由 IBM 作為同盟國而建造，它是最大的電子計算機之一。
其中組件765000個，連接點3百萬個，導線長度500英裡，為了保持內部機械裝置同步，還用了5馬力功率的電機驅動一個50英尺長的傳動軸。
這臺機器的核心部件是繼電器，在繼電器內部，有根決定電路是否閉合的控制線，控制線連著繼電器裡的線圈，當電流經過線圈時，產生電磁場，在電磁場的作用下，繼電器吸合。
繼電器工作原理
哈佛馬克1號做加減法每秒3次，乘法每6秒1次，除法每15秒1次，三角函數之類的可能會超過1分鐘。
除了速度慢，還有機械磨損，任何會動的機器都有機械磨損，如果有齒輪壞了，速度會更慢，進而影響工作效率。
那現在咱們來討論一下繼電器，哈佛馬克1號上有大約3500個繼電器，假設一個繼電器的機械壽命是10年，平均一下，每天就得換掉一個故障繼電器，如果是需要運行很多天的重要計算，這將是一個很嚴重的問題。
這些機器不僅體積大，散熱厲害，而且會吸引蟲子，1947年9月，哈佛馬克2號（Harvard Mark II）的操作員從故障機器中取出了一隻死掉的飛蛾，從那時起當電腦一出現問題，人們就會說裡面有隻蟲子（bug），這就是計算機術語 "bug" 的來源。
如果想進一步推進計算能力，那就得找更快更可靠的東西代替繼電器。
二、從真空管到第一臺可編程通用電子計算機
真空管工作原理
1904年英國物理學家，約翰·安布羅斯·弗萊明開發了一種全新的電子部件叫「熱電子管」，也是世上第一個真空管。
在真空管裡放2個電極，通過加熱一個電極使其發射電子，稱為「熱電子發射」，另一個電極吸引這些電子，形成電流，這些移動的電子都帶有正電荷，這種只允許電流單向移動的器件叫二極體。
三極體工作原理
1906年，美國發明家李·德富雷斯特參考弗萊明的設計，在兩個電極之間加入第三個「控制」電極，向控制電極施加正電荷使電子移動，向控制電極施加負電荷阻止電子移動，這種可以通過「控制」電極來閉合/斷開電路的器件叫三極體。
它和繼電器的功能基本一樣，不同的是，真空管內沒有部件，極大的減少了磨損，而且開關次數可以達到每秒千次。
20世紀40年代，真空管才使用在計算機中，這也標誌著人們開始從機械計算進入電子計算時代。
第一次大規模使用真空管是在工程師Tommy Flowers設計的Colossus Mk 1上，它完工於1943年12月，用來幫助解密納粹通信。
第一版的Colossus有1,600個真空管，也是第一個可編程的電子計算機，編程方法是把幾百根電線插到插板裡，使計算機執行正確的操作，雖然它「可編程」，但還是需要人工設置才能執行特定的計算。
1946年，在賓夕法尼亞大學，John Mauchly和J. Presper Eckert設計的電子數值積分計算機 "ENIAC"成功出世，是世上第一臺通用「可編程」的「電子」計算機。
它每秒可執行5000次十位數加減法，據估計，它的運算量超過了全人類有史以來的所有運算。
直到1950年，真空管的計算已經被運用到了極限。
三、從電晶體的誕生到計算機步入人類生活
為了降低計算機的成本，減小尺寸，更進一步提高可靠性和計算速度，貝爾實驗室科學家John Bardeen, Walter Brattain和William Shockley於1947年發明了全新的電子開關——電晶體，它的出現標誌著一個全新的計算時代的誕生！
電晶體工作原理
電晶體就是一個開關，它是由導電材料隔開的兩個電極組成，這些材料會在一定條件下導電或不導電，因此稱之為半導體。
電晶體與真空管不同，它是固態組件，體積可以做到比世上最小的繼電器和真空管還要小，這也為後來更小更便宜的計算機打下了基礎。
1957年發行的IBM 608就是第一個用電晶體供電，可以在市面上買得到的計算機。它有3000個電晶體，每秒可執行4500次加法或每秒大約80次乘除法。
電晶體的誕生使計算機的應用進入辦公室，並不斷普及至家庭。
現如今，計算機裡的電晶體可以做到尺寸小於50納米，速度可以達到每秒切換數百萬次，使用壽命長達幾十年。
我們從繼電器到真空管，再到電晶體，不斷讓開關電路的速度變得更快，但我們又是怎麼用電晶體來進行實際計算呢？我們明天再聊。