计算机科学入门
上次我们写入不同指令，让 CPU 执行不同任务，但我们还没讲的是：程序如何 进入 计算机。当时为了简单，我们假设程序已经魔法般在内存里了，但事实是，程序需要 加载 进内存。
雅卡尔织布机
给机器编程这个需求，早在计算机出现之前就有了。
最著名的例子来自纺织业，如果你只想织一块红色大桌布，可以直接放红线进织布机，但如果想要图案怎么办? 比如条纹或者方格。
工人要每隔一会儿 调整一次织布机，因为非常消耗劳动力，所以图案纺织品很贵。
因此法国发明家 约瑟夫·玛丽·雅卡尔 发明了可编程纺织机，每一行的图案由可穿孔纸卡决定，特定位置有没有穿孔，决定了线是高是低。
为了让每行图案不同，纸卡连成长条，很多人认为雅卡尔织布机是最早的编程。
穿孔纸卡
事实证明 穿孔纸卡便宜、可靠、也易懂。
近一个世纪后，穿孔纸卡用于 1890 年美国人口普查 ，一张卡存一个人的信息，比如种族、婚姻状况、子女数量、出生国家等等。
针对每个问题，人口普查工作者会在对应位置打孔，当卡片插入汇总机孔会让对应总和值 +1 。
值得注意的是，早期汇总机不算计算机，因为它们只做一件事 - 汇总数据，操作是固定的， 不能编程 ，穿孔纸卡存的是数据，不是程序。
控制面板
之后60年，这些机器被加强，可以做减、乘、除，甚至可以做一些小决定，决定何时执行某指令。
为了正确执行不同计算，程序员需要某种控制面板。
面板有很多小插孔，程序员可以插电线面板有很多小插孔，程序员可以插电线，让机器的不同部分 互相传数据和信号，因此也叫 **插线板 ** 。
不幸的是, 这意味着 运行不同程序要重新接线，所以到 1920 年代，控制面板变成了可拔插，让编程更方便，可以给机器插入不同程序。
但给插线板编程很复杂，图中乱成一团的线 负责算盈亏总额，用于 IBM 402 核算机。
在 1940 年代这样做很流行，用插线板编程不只在机电计算机流行，世上第一台通用电子计算机， ENIAC ，完成于 1946 年，用了一大堆插线板，程序在纸上设计好之后，给 ENIAC 连线，最多可能花三个星期。
存储程序计算机
人们急需更快、更灵活的新方式来编程，幸运的是，到 1940 年代晚期 1950 年代初，内存变得可行，价格下降, 容量上升. 与其把程序存在插线板，存在内存变得可行，这样程序易于修改、方便 CPU 快速读取，这类机器叫 存储程序计算机 。
冯诺依曼计算机
如果内存足够，不仅可以存要运行的程序，还可以存程序需要的数据，包括程序运行时产生的新数据，程序和数据都存在一个地方，叫 冯诺依曼结构 。命名自 约翰·冯·诺依曼 ，杰出的数学家和物理学家参与了曼哈顿计划和早期电子计算机项目。
我在思考比炸弹重要得多的东西，计算机。 —— 约翰·冯·诺依曼
冯诺依曼计算机的标志是，一个处理器 (有算术逻辑单元) + 数据寄存器 + 指令寄存器 + 指令地址寄存器 + 内存（负责存数据和指令)。
我们之前做的计算机正是冯诺依曼计算机。
第一台冯诺依曼架构的 储存程序计算机 ，由曼彻斯特大学于 1948 年建造完成，绰号 宝宝 （Baby），甚至现在的计算机也同样使用了这种架构。
SAGE 防空系统
到1980年代，几乎所有的计算机都有 穿孔纸卡读取器 （punch card reader），可以吸入一张卡片，把卡片内容写进内存，如果放了一叠卡片，读取器会一个个写进内存，一旦程序和数据写入完毕，电脑会开始执行。
即便简单程序也有几百条指令，要用一叠纸卡来存，如果不小心摔倒弄撒了，要花上几小时、几天、甚至几周来整理，有个小技巧是 在卡片侧面画对角线，如果弄散了，整理起来会方便很多。
用纸卡的最大型程序是美国空军的 SAGE 防空系统 ，于 1955 年完成，据称顶峰时期 雇佣了世上 20% 程序员。主控制程序用了 62500 张穿孔纸卡，等同于大约 5MB 的数据。
穿孔纸卡不仅可以往计算机放数据，还可以取出数据，程序运行到最后，结果可以输到纸卡上，方式嘛，当然是 打孔 ，然后人可以分析结果，或者再次放进计算机，做进一步计算。
纸带
穿孔纸卡的亲戚是 纸带 （punched paper tape），基本是一回事，只不过更连续，不是一张张卡。
面板编程
在 1980 年代前，还有一种常见编程方式—— 面板编程 （Panel programming）。
与其插一堆线到插线板，可以用一大堆开关和按钮，做到一样的效果。
面板上有指示灯，代表各种函数的状态和内存中的值，50 和 60 年代的计算机，一般都有这样巨大的控制台。
很少有人只用开关来输入一整个程序，但技术上是可行的，早期针对计算机爱好者的家用计算机，大量使用了开关，因为大多数家庭用户负担不起昂贵的外围设备比如 穿孔纸卡读取器 。
第一款取得商业成功的家用计算机是 Altair 8800，有两种版本可以买:
- 预先装好的整机
- 需要组装的组件
计算机爱好者喜欢买 组件版 ，售价极低，在 1975 年卖 400 美元左右，相当于现在的 2000 美元。
为了给 8800 编程，你要拨动面板上的开关，输入二进制操作码，然后按 存储键 把值存入内存，然后会到下一个内存位置，你可以再次拨开关，写下一个指令。
重复这样做，把整个程序都写入内存之后，可以推动开关，回到内存地址 0 ，然后按运行按钮，灯会闪烁，这就是 1975 年的家用计算机。
编程语言
不管是插线板、开关或穿孔纸卡，早期编程都是专家活，不管是全职还是技术控，都要非常了解底层硬件，比如 操作码、寄存器等，才能写程序。
哪怕工程师和科学家都无法 完全发挥计算机的能力，我们需要一种更简单方式 告诉计算机要做什么，一种更简单的编程方式—— **编程语言 ** 。