从提花机道个人PC:细数计算机发展90年历史

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Sep 7, 2026

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一句话总结过去90年计算机的发展:40年筑基、10年组网、40年疯狂发展上层应用.

硬件构建之路

计算机关键就四样东西: 计算、存储、I/O.下面就分别展开.

芯片

这是计算机中最重要的模块.

最开始是1947年的电子管,因为需要真空的环境, 整个芯片体积非常庞大.

到了1950年出现了晶体管, 从此开启了芯片的飞速发展阶段, 成为后续所有计算机世界的物理基础. 1960年代初期, 工程师们可以在一块硅片上,制造晶体管并将他们连接在一起组成门电路, 在随后的1960~1970年代初, 这10年的发展主要完成从门电路到芯片的过程, 也就是将不同的门电路组合到一起, 形成具有特定计算功能的独立单元芯片. 到了1971年, Intel的工程师们把原本需要分散在几块电路板上的算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器，全部集成到了同一块硅片上。并推出了世界上第一款商用微处理器(CPU) Intel 4004, 这也为最后的个人PC爆发奠定基础. 之后的CPU在基础架构没有根本性颠覆的情况下, 在晶体管规模、核心数、芯片工艺级别方面开启一路狂飙.也就是大家耳熟能详的Scaling law, 最终发展到我们现在看到的芯片.

简单总结下芯片的发展思路如下:

存储:磁带→HDD→SSD

最开始的1950年代, 打孔卡片(灵感源于1801年法国人发明的提花织布机与1890年的美国人口普查数据)是计算机的绝对主宰.到1960年代达到巅峰,并于1970年代开始衰退,直至1985s年代彻底退出历史舞台.

最开始是磁带（Magnetic Tape）, 1928年德国工程师弗里茨·普弗勒默（Fritz Pfleumer）发明了磁带, 最开始主要用于音频的录制和播放, 直到1951年磁带才正式作为计算机数据存储介质登场.

之后经过不断的发展, 1950s - 1960s年代, 在大型机机房里，一米多高、快速前后倒带的卷盘磁带机（Reel-to-Reel）成为了计算机的视觉符号。一卷磁带的数据量能顶替数万张打孔卡片。

1984年，IBM 停产了传统的卷盘磁带，推出了更小、高密度的 3480 磁带盒（Cartridge）。同时，随着 Apple II 等个人电脑爆发，普通的盒式录音带（Cassette）成为普通人买得起的低成本软件和游戏载体。

但由于磁带的线性存储, IBM与1956年推出了机械硬盘(磁盘-Magnetic Disk)IBM 350, 它允许磁头直接跳到对应扇区，完成了存储史上伟大的“速度飞跃”. 在随后的1973年, IBM推出了将磁头和盘片完全密封在防尘罩里，利用盘片高速旋转的气流让磁头“微米级悬浮”飞行的IBM 3340, 这套“温彻斯特架构”奠定了此后几十年所有机械硬盘（HDD）的物理标准。

随着1970s - 1980s年代, IBM又推出了软盘(Floppy Disk）其成为Apple I的黄金搭档. 在最后的1980至2000s, 硬壳的机械硬盘在尺寸变化不大的情况下,存储容量从几百 MB 疯狂飙升到几百 GB 甚至数 TB。但由于受电机转速等物理限制，读写速度遇到了天花板。

2010s年代基于闪存芯片、没有任何物理机械运动的固态硬盘（SSD）横空出世，以高出几十倍的速度夺下了操作系统盘、手机和消费级市场的统治权，磁盘（机械硬盘）则和磁带一起，逐渐转型用于存储海量数据。

不得不说芯片、存储的小型化让计算机从1950年代的巨型机进化到1960年代的小型机,再到1970年代的个人PC, 体积和成本的极大降低, 为后续的计算机组网奠定基础.

显示器

最早的显示设备要属1951年的阴极射线管（CRT）屏幕,只能显示简单的点阵、线条和图形，主要用于军事防空追踪.

在之后的1960年,DEC公司推出的第一款小型机器, 配置了CRT, 能够让程序员实时看到计算机画出的图形.

现代“显示器”的雏形是知道1970年代,那种绿字/白字终端屏幕（如著名的 IBM 3270 系列、DEC VT100）在大型机和小型机系统中大规模普及。这就是程序员们比较熟悉的CLI(命令行接口), 主要解决了去机房排队等打印纸或打孔卡的痛点,可以直接盯着屏幕、敲击键盘来修改代码。

现代意义上的显示器, 是直到1977年 Apple II 的诞生, 它自带了彩色图形视频输出接口，用户可以直接把它连在家里的电视机上，或者购买专用的 CRT 监视器。

之后进入到1980s年代后, 随着IBM PC的普及, 专用的电脑显示器（显像管大头显示器）正式成为每台计算机的标准配置.

输入设备

输入设备代表了人机交互最直接的入口.

在计算机诞生的最初二十年，人类和计算机的交互极其痛苦，根本没有“实时打字”的概念。

世界上第一台电子计算机 ENIAC 没有任何外接键盘。程序员（多为女性科学家）必须对照着图纸，手工拨动成百上千个开关、插拔密密麻麻的电话接线板来输入指令。

随后，是将源自纺织行业的打孔技术被引入计算机。程序员必须先在独立的打孔机上把代码一行行变成卡片上的小孔，然后把成百上千张卡片小心翼翼地叠好（绝对不能掉在地上弄乱），送进大型机的读卡机里。此时的输入是完全离线、无法修改的。

打孔卡曾在很长一段时间里, 是计算机输入设备的核心主力, 直到1970年代才完全退出“江湖”.

随着磁性存储的出现和分时系统的发展，人类渴望像使用打字机一样，和计算机进行“实时对话”。

1960年代，人们把电传打字机（Teletype/TTY）通过电线连在计算机上。你敲击键盘，电信号实时输入计算机，计算机处理完后，再在旁边的卷纸上“哒哒哒”打印出结果。

1970年代，屏幕（显示器-CRT字符终端（Terminal））取代了打印纸，与键盘组成了现代意义上的“终端”。程序员终于可以盯着屏幕、敲击键盘、实时修改代码并按回车运行，打孔卡片在这个时代被彻底终结。

这之后, 随着个人计算机（PC）走向大众，单靠键盘输入枯燥的命令行（如 DOS）太难学了，人类需要更直观的交互。道格拉斯·恩格尔巴特（Douglas Engelbart）在1968年发明了鼠标. 鼠标的出现让输入从“一维的字符流”跨越到了“二维的空间点按”，开启了点击、拖拽、双击的时代。不过有意思的是, 直到 1984年苹果发布 Macintosh 并在 1990年代微软普及 Windows 后，鼠标才成为全球电脑的标配, 这中间已经过去了近20年.

在特定工业和设计领域，光笔和手写板开始出现；1993年苹果推出 Newton PDA，首次尝试用手写笔在屏幕上直接输入，拉开了触控的序幕。

2007年初代 iPhone 问世，电容式多点触控（Multi-touch）彻底砍掉了手机上的实体全键盘（如黑莓）。让人们可以用手指在玻璃屏幕上进行“双指放大、滑动、双击”，人类的身体（手指）第一次直接成为了输入设备本身。且随着智能手机普及，麦克风（语音输入如 Siri）、摄像头（面部识别/扫码）、GPS、陀螺仪（重力感应）全部变成了新型的“输入设备”，计算机开始主动感知人类的行为和环境。

进入2020年代后，大模型（AI）的爆发和空间计算设备的成熟，让“输入设备”的概念正在完全融化、消失。智能眼镜的眼动追踪与手势识别,大模型让自然语言和身处的环境（视觉全时感知）成为输入。 2020年代中期，以 Neuralink 为代表的植入式/非植入式脑机接口技术取得历史性突破。瘫痪患者已经可以通过“大脑意念”直接控制光标、打字和玩游戏。输入设备正在从“外在的硬件”最终走向“内心的思想”。

纵观这80年的历史，输入设备的进化遵循着一条铁律：人机交互的隔阂越来越小，计算机在不断向人类的本能习惯妥协。 • 过去：人去学计算机的语言（学插线、学打孔、学敲命令行代码）； • 现在：计算机来适应人类的本能（用手指点、用眼睛看、用嘴巴说、用意念想）。

整机形态

1950年代, 以IBM 701/650 为代表的电子管大型机诞生。体型巨大、价格昂贵，仅政府和国防使用。 1964年 IBM System/360 问世，奠定了现代大型机架构。晶体管取代电子管，算力大爆发。于此同时, 1965年 DEC 公司推出 PDP-8（约冰箱大小），小型机（Minicomputer）时代开启，科学实验室开始负担得起电脑。接下来的1970年代是最关键的10年, 这期间大型机进入成熟时期,随着1977年Apple 推出Apple II并直接使用磁带和软盘,个人PC开始进入大爆发时期.

之后进入了最具魔幻色彩的1980s年代, 这一时期打孔卡彻底走进历史,大型机逐渐走向后端, 且随着1981年 IBM PC 确立行业标准。1984年 Macintosh 带来图形界面。PC 走向千家万户,成为绝对主流，彻底改变人类工作方式。

当家家户户都开始有了个人PC之后, 把这些机器连接起来就是很自然能想到的事.

简单的总结下这个从硬件到计算机整机的发展,从1936年图灵可计算理论到1980年现代意义上的计算机形态, 走过了40多年的发展.为后续的联网以及大规模的计算机及网络应用奠定坚实基础.

1980s年代-计算机网络基础

同样是在1980年代, 1983年 TCP/IP 成为ARPANET协议标准,

1986年一个用于学术和科研的NSFNET建立,之后也吞并了 ARPANET, 1990年，ARPANET 正式关闭并解散，其剩余的功能和节点全部并入了 NSFNET。1995年，美国政府正式将 NSFNET 关闭，将其主干网完全移交给商用电信运营商，这一年也成为了互联网全面商业化的元年。

DNS在80年代末期启用,能够让人类记忆可读性的域名而非难记的IP.

1990s年代-网络Web应用

1990年WWW诞生之年, 且在这年底, 第一个Web服务器,第一个Web浏览器成功运行.

真正让WWW流行的是1993年CERN将万维网底层技术、协议、代码无偿、永久性地向全球公共领域开放. 同一年世界上第一款可以在网页里直接显示图片、拥有图形化交互界面的现代浏览器 Mosaic 诞生.

紧接着的第二年, 1994年4月20日，中国正式接入国际互联网.

1994年 Netscape Navigator（网景）成为绝对霸主, 随后微软在Windows中免费捆绑 Internet Explorer（IE），引发了第一次浏览器大战。

整个1990s年代, 数字化办公(Office)、企业资源计划（ERP）、游戏、即时通讯、E-mail、电子商务、网络支付、门户网站、浏览器大战都发生在这10年, 现代互联网大厂绝大部分成立于这一时期.

特别的, 1998年 Google 诞生，其独创的 PageRank 算法让人们可以通过输入关键词，在几毫秒内从海量网页中精准捞出想要的内容。这是现代搜索的萌芽.

2000s年代-移动/社交/云

进入到2000~2010年代, 主要的技术和应用有: 2007年以Iphone的诞生为标志的智能手机和移动互联网、以社交媒体Facebook(2004年)和试听应用Youtube(2005年)为主的人人都是创作者的Web2.0、

以AWS(2006年)首次售卖EC2(弹性计算)和S3(存储)服务开启云计算时代(此时的云更多是作为服务的基础设施存在, 这时流行Iaas),以Google的“三驾马车”为基础的Hadoop&Hive, 开启人们在服务器集群上大规模处理、分析的强大数据技术工具.

硬核技术方面: 2004年 CPU 走向多核、2006年Nvdia推出CUDE及GPU用于通用科学计算. 闪存和固态硬盘成为绝对主流. 软件工程方面2005年推出的JS、Git成为重要工具,(2008年Github上线)

2010s年代-AI与大数据

进入到2010~2020年代,

AI迎来第三次爆发, 2012 年，神经网络 AlexNet 在 ImageNet 图像识别大赛中以压倒性优势夺冠，正式拉开了深度学习（Deep Learning）统治 AI 领域的序幕。

AlphaGo 击败人类围棋世界冠军（2016年）：谷歌旗下 DeepMind 开发的 AlphaGo 以 4:1 战胜李世石，彻底轰动全球。它证明了强化学习与深度神经网络的结合能够解决人类顶级复杂的智力博弈，AI 正式从小众学术圈走向全球公众视野。

Transformer 架构的诞生（2017年）：谷歌发表了史诗级论文《Attention Is All You Need》，提出了 Transformer 架构。它彻底取代了传统的 RNN 架构，不仅颠覆了机器翻译和自然语言处理（NLP），更为日后（2020年代）大语言模型（LLM）的全面爆发埋下了决定性的火种。

4G带来了短视频、直播、打车软件和手游.人类生活全面移动化,

技术方面, Docker和K8s让云发展到云原生,此时流行Saas概念, 代表应用有Office365、Zoom、Slack, GPU成为算力新王.长期统治移动端的 ARM 架构开始向桌面端和服务器端发起总攻。2020 年，苹果发布了基于 ARM 架构自研的 M1 芯片. 固态硬盘SSD全面普及,

区块链与加密货币（Blockchain）： 2010年代，伴随着比特币价格的数万倍狂飙，底层技术区块链（Blockchain）以及智能合约（以太坊，2015年）成为科技界的研究热点，引发了关于去中心化金融（DeFi）和未来 Web3 的广泛探讨。5G 的商业化元年（2019年）： 2019 年，全球多国正式开启 5G 商业化大门。高带宽、低延迟的特性为物联网（IoT）、自动驾驶和工业互联网的下一阶段演进拉开了序幕。