1.4 小结

计算机硬件，确切地说是所有类型的数字硬件，从集成电路的发明开始，都在过去60年间经历了呈几何级数的改进。“几何级数”这种说法经常被误解或误用，但是用在这里很精确。每隔一定的时间，电路都在以固定的百分比变得更小、更便宜或性能更强大。最简单的版本是摩尔定律是：每隔18个月左右，固定大小的集成电路中可以安装的设备数目会翻倍。这种能力的巨大增长是数字革命的核心，它极大地改变了我们的生活。

这种能力和容量的增长也改变了计算和计算机的概念。第一台计算机被视为数字处理器，适用于弹道学、武器设计，以及其他科学和工程计算。下一个用途是业务数据处理，诸如计算工资单、生成发票等，然后随着存储成本的降低，又用于管理工资单和账单数据库。随着个人电脑的出现，计算机便宜到任何人都买得起，它们开始被用于个人数据处理、跟踪家庭财务状况和文字处理任务。之后不久，它们也开始用于娱乐，如播放音乐CD，尤其是玩游戏。当互联网出现时，我们的电脑也成为通信设备，提供邮件、网络和社交媒体等功能。

自20世纪40年代以来，计算机的基本结构——有哪些部件，它们的作用如何，以及它们如何相互连接——基本没有改变过。如果冯·诺依曼回来检视今天的计算机，我猜想他会为现代硬件的能力和应用所震惊，但他也会发现自己对其架构毫不陌生。

计算机曾经体积庞大，占据大型空调房间，但它们已经逐步变小。今天的笔记本电脑在保持可用的同时做得尽可能小。我们手机中的计算机同样功能强大，而手机也做得尽可能小。我们的电子产品里面的计算机也很小，大多数情况下，电子产品本身就很小。另一方面，我们经常要处理位于数据中心（再次回到空调房间）某处的计算机。我们用这些计算机购物、搜索、和朋友聊天，甚至没有把它们当成计算机，更不用操心它们可能在哪里——它们就在云里的某个地方。

20世纪计算机科学的伟大见解之一是，无论是如今的数字计算机，还是最初的PC，以及物理上更大但功能较弱的早期计算机，无处不在的手机、可作为计算机使用的设备以及提供云计算的服务器，它们的逻辑或功能特性都是一样的。如果我们忽略速度和存储容量等实际情况，它们都可以计算完全相同的东西。因此，硬件的改进对我们能做什么计算有很大的实际影响，但令人惊讶的是，硬件本身并没有对理论上哪些可以被计算产生根本性的改变。我们将在第3章详细讨论这个问题。