登陆注册
7374100000008

第8章 诞生第一台电子计算机

我一向憎恶为自己的温饱打算的人。人是高于温饱的。

——高尔基

1946年2月15日,对于我们现在这个信息科技时代来说应该算是一个不平凡的一天,因为在这一天,美国宾夕法尼亚大学的莫尔学院举行了隆重的仪式,庆祝世界上第一台电子计算机的诞生。揭幕式之后,人们兴致勃勃地观看了第一台电子计算机的现场表演,这台电子计算机能在1秒钟做5000次加法运算,500次乘法运算,还计算了三角函数、平方和立方等。这台电子计算机的名字叫“电子数值积分计算机”,简称ENIAC。它的问世标志着现代科学技术进入了一个新时代——计算机时代。

前面我们也已经介绍过计算机的研究从1822年就开始了,当时英国科学家巴贝奇创造出一台小型差分机,1834年他设计了分析机,其原理与现代计算机很相似。以后又有很多人研究计算机,如图灵、冯·诺依曼、维纳等都是现代计算机的先驱。

20世纪科学技术的迅猛发展,堆积如山的数据处理问题需要解决。特别是在第二次世界大战期间,由于军事上破译密码,研制各种自动武器、大炮、高能炸弹等的需要,都迫切期待高速计算工具的出现。事实上,当时已研制成功的几台大型机电式计算机都已用于军事需要,直接为战争服务,然而这些计算机的运算速度,却远远满足不了战争的需要。

1942年,第二次世界大战正处于白热化阶段,美国陆军军需部弹道研究所急切需要在短时间内计算出各种炮击和火箭兵器的弹道表。于是,1943年,宾夕法尼亚大学莫尔学院电工系和设在马里兰州的陆军阿伯丁弹道研究实验室(试炮场)共同执行一项任务:每天为陆军提供6张火力表。每张火力表都要计算几百条弹道,一个熟练的计算员用台式计算机计算一条飞行时间为60秒的弹道就要花20小时。即使用大型微分分析机也需要15分钟,这样每张火力表就要计算两、三个月。

面对这一紧迫而又繁重的任务,阿伯丁实验室从战争一开始就不断地对已有的微分分析机进行技术上的改进,以便提高它的运算速度。同时又专门雇用了200多名女计算员,日夜不停地进行人工辅助性计算,但仍不能完成任务。战争不允许这样的局面继续下去,现实向计算工具提出了强烈要求。

埃克特(右)和莫希莱(左)因共同研制成功ENIAC而名垂青史莫尔学院电工系的捷·莫希莱参加了制定火力表的工作。当时他36岁,早在30年代他就对计算机感兴趣,并制成了模拟计算机装置,40年代初,他认为必须把电子管应用到计算机装置上来,1942年夏末,他曾写过一篇题名为《高速电子管计算装置的使用》的备忘录,提出了电子计算机制造的可能性,这实际上成了第一台电子计算机的初始方案,但后来却遗失了。1943年初,莫希莱和莫尔学院电工系工程师埃克特,根据一个秘书的速记记录重新整理了这份备忘录,并且由埃克特补写了附录,提出了如何使用硬件的具体建议。

29岁的陆军中尉格尔斯坦,也是一位数学家,曾在密歇根大学任数学助理教授。当时是负责联系阿伯丁实验室和莫尔学院电工系的军方代表,也是莫希莱的朋友。莫希莱多次对格尔斯坦讲自己关于电子计算机的设想。思维敏捷的格尔斯坦,立即意识到这一设想对解决制造火力表困难的巨大价值,马上向他的上级吉伦上校作了汇报,并立即得到吉伦上校的热情支持。陆军军械部要求莫尔学院起草一份为阿伯丁弹道实验室研制一台电子计算机的发展计划。1943年4月2日,莫尔学院负责与阿伯丁联系的勃雷德教授便草拟了一份报告。

1943年4月9日,在阿伯丁了召开研制电子计算机的听证会,这是决定第一台电子计算机命运的一天。参加这一会议的有阿伯丁弹道研究所所长西蒙,美国杰出数学家韦布伦,韦布伦是陆军上校,普林斯顿高等研究院教授,他的意见举足轻重。会上听取了格尔斯坦的介绍和说明,讨论了第一台电子计算机研制成功的可能性。最后,韦布伦教授支起坐椅后腿沉思片刻,接着“砰”的一声放下椅子站起来说道:“西蒙,支持这项工作吧!”于是在陆军的支持下,第一台电子计算机方案获得通过,研制工作就这样开始了。

1943年6月5日莫尔学院与军械部正式签订合同,并由吉伦上校建议将这台机器命名为“电子数值积分计算机”,简称ENIAC(电子数值积分和计算机五个英文单词的首母缩写)。

莫尔学院和陆军弹道研究室立即组成一个由30多名工程师和数学家参加的研制小组(莫尔研制小组)共200多名工作人员。由莫希莱、埃克特和格尔斯坦领导这个研制小组,这批志同道合的青年科学家终于有机会聚在了一起。

领衔担任总工程师的埃克特,当时年仅23岁,不久前刚从莫尔学院毕业,但具有较丰富的实践经验。他领导的是一批掌握第一流技术、具有献身精神的工程师和技术人员。埃克特对工作要求非常严格,对每一部件都规定了严格的标准。莫希莱不仅是位年轻的物理学家,而且具有较强的逻辑思维能力和组织能力,他负责电子计算机的总体设计。格尔斯坦不仅是一位数学家,而且具有较强的组织和管理才能,他不仅负责计算机制造的总体管理工作,而且在数学上提供了许多有益的建议,是一名精干的组织管理人才,他们三人配合默契,可谓珠联璧合。此外,这批工作人员中还有年轻的逻辑学家勃克斯参加,著名科学家冯·诺依曼也参加了后期研制工作。

研制小组全体成员思想活跃,充分发扬学术民主的精神,经常讨论方案实施情况,因此研制工作进展顺利。经过两年的努力,到1945年底,ENIAC的总装和调试全部完成。1946年2月15日,正式举行了隆重的ENIAC机揭幕仪式,并且作了现场表演。

ENIAC机总共花费48万美元,它结构庞大,总体积约有90立方米,占地170平方米,重30吨。它共用18000个电子管,70000个电阻,10000个电容,6000个开关,1500个继电器,运转时耗电140千瓦。这台电子计算机由控制、运算、存贮、输入和输出五部分组成,首次采用电子元件、电子线路(用作电子开关的符合线路、用于汇集从各个来源的脉冲的集合线路、用以计算和存贮的触发器线路)来实现逻辑运算、存贮信息。其运算速度比当时最好的机电式计算机快1000倍。

计算一个弹道假如人工需一个星期,而用ENIAC机只需3秒钟。19世纪,英国人香克斯,用了毕生的精力将圆周率π的值计算到小数点后707位,而ENIAC机仅用40秒钟就打破了这项记录,并且发现香克斯的计算中第528位是错的,当然后面的各位也都错了。ENIAC机具有记忆装置,有按一定程序逐步计算的自动控制能力,这就大大提高了计算的可靠性。

ENIAC机采用了20只加法器,每个加法器由10组环形计算器组成,可存贮长10位的十进制数,并能同时执行几个加法或减法运算,是以后并行计算器的前身。

1947年ENIAC机被运往阿伯丁弹道实验室。虽然它没有赶上第二次世界大战时使用,但它仍专门用来计算炮弹和炸弹的飞行轨道以及解决军事上的其他数学问题,直到后来经过多次改进而成为能进行各种科学计算的通用机。现在世界上第一台电子计算机存于美国博物馆,作为现代计算机的历史文物供人参观欣赏。

世界上第一台电子计算机的诞生不是偶然的,它是科学技术发展的必然产物。当时,真空电子管及电子线路的发明和发展为它提供了物质上和技术上的准备,数学理论和计算机理论的发展为它的成功提供了理论依据,一大批机电式计算机的出现为它积累了重要经验,更由于战争的急需和刺激以及大批工程技术人员和科学家的通力合作,加上决策者的远见和当机立断,这一切天时地利的条件就为第一台电子计算机的成功铺平了道路。

从本章我们了解到社会对先进计算工具多方面迫切的需要,是促使现代计算机诞生的根本动力。20世纪以后,各个科学领域和技术部门的计算困难堆积如山,已经阻碍了学科的继续发展。特别是第二次世界大战爆发期间,军事科学技术对高速计算工具的需要尤为迫切。在此期间,德国、美国、英国都在进行计算机的开拓工作,几乎同时开始了机电式计算机和电子计算机的研究。

德国的朱斯最先采用电气元件制造计算机。他在1941年制成的全自动继电器计算机Z-3,已具备浮点记数、二进制运算、数字存储地址的指令形式等现代计算机的特征。在美国,1940—1947年期间也相继制成了继电器计算机MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。不过,继电器的开关速度大约为百分之一秒,使计算机的运算速度受到很大限制。

电子计算机的开拓过程,大致经历了从制作部件到整机、从专用机到通用机、从“外加式程序”到“存储程序”的演变。1938年,美籍保加利亚学者阿塔纳索夫首先制成了电子计算机的运算部件。1943年,英国外交部通信处制成了“巨人”电子计算机。这是一种专用的密码分析机,在第二次世界大战中得到了应用。1946年2月美国宾夕法尼亚大学莫尔学院制成的大型电子数字积分计算机(ENIAC),最初也专门用于火炮弹道计算,后经多次改进而成为能进行各种科学计算的通用计算机。这台完全采用电子线路执行算术运算、逻辑运算和信息存储的计算机,运算速度比继电器计算机快1000倍。这就是人们常常提到的世界上第一台电子计算机。但是,这种计算机的程序仍然是外加式的,存储容量也太小,尚未完全具备现代计算机的主要特征。

同类推荐
  • 求知文库-太阳与照明秋色平分

    求知文库-太阳与照明秋色平分

    清晨,当你站在茫茫大海的岸边或登上五岳之首的泰山,眺望东方冉冉升起的一轮红日时,一种蓬勃向上的激情会从心底油然而生。人们热爱太阳,崇拜太阳,赞美太阳,把太阳看做是光明和生命的象征。
  • 国际法视野下的西部地区生态环境保护

    国际法视野下的西部地区生态环境保护

    本书的写作,目的在于通过对生态环境的一系列国际条约、法律文件的解读,为构建与国际法律制度相协调之西部生态环境法律体系提供理论上的支撑。因此,本书从环境问题全球化与生态环境的国际立法入手,阐述了《国际法视野下的西部地区生态环境保护》环境权、生态安全、环境影响评价、环境侵权责任及救济相关的国际或不同国家或地区的理论和立法实践,最后详细分析了淡水资源、土地资源、大气保护、生物多样性、森林资源、危险废物的国际管理立法,试图从中寻找西部生态环境立法制度上的缺陷与不足,从国际法的视角为西部生态环境立法提供理论和实践上的参考。
  • 科技探秘

    科技探秘

    这里有神秘诡异的百科知识等你阅读,这里有扑朔迷离的背后玄机等待你的发现,这里有鲜为人知的惊险内幕等待你的探索,这里有匪夷所思的灵异事件等待你的追寻。
  • 走近2012:解读末日灾难之谜

    走近2012:解读末日灾难之谜

    在全球气候变暖、自然灾难持续频发,2012末日灾难之谜风靡全球,这背后是当今社会人类面对自然灾害、金融危机、食品安全、恐怖活动、生存压力等一系列社会问题之时无力的恐惧。这一切,最终统统被打上末日传说的印记奔涌而出。
  • 惊涛动力:威力无比的海洋能

    惊涛动力:威力无比的海洋能

    世界本来就是充满了未知的,而好奇心正是推动世界前进的重要力量之一。浩瀚无边的海洋,一道道波浪不断涌来,撞击在岩石上,发出天崩地裂的吼声,喷溅着雪白的泡沫。在这蔚蓝的海洋中蕴藏着威力无比的能量,
热门推荐
  • 邪魅王爷:爆宠小顽妃

    邪魅王爷:爆宠小顽妃

    言倾一觉睡醒发现自己穿越了,来到一个历史上没有记载的地方,北岳国,北源大陆上的北方大国,而她是北岳国相府不受宠的七小姐,既来之则安之。只是她想过的宁静生活似乎总有那么些人来破坏,不就是为了太子妃的头衔么,我把太子一道给你了,如何?只是这睿王为什么总缠着我,我又没拿他什么啊?某王:“有,本王的心。”某女“……”见过不要脸的,没见过这么不要脸的。
  • 下一世还要遇见你

    下一世还要遇见你

    我本想做一个孤僻成性的人,却偏遇见那么温暖的你。即便你高冷没关系大冬天冰凉的你我也可以给你捂热你要知道我放下刀就无法保护你,但是我拿起刀就无法抱着你。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 天峰传奇

    天峰传奇

    新书《仙宝之王》,精彩重新开始!
  • 直至最后一颗星辰

    直至最后一颗星辰

    “怦--怦--怦怦”韩忆檬捂着自己狂跳不止的心脏,努力抑制自己的声音,禁不住靠着门向下滑落。宁简泽,池栀子,何亦远他们三个人到底发生了什么,为什么为什么池栀子会变成那样子?宁简泽?印象中最亲近的那个人为什么会这样子?何亦远,何亦远又是谁?韩忆檬彻底混乱了,她一直以为自己是最了解池栀子和宁简泽的人,她错了她错了…曾经最好的闺蜜,竹马,以及刚刚认识的夏安安,为什么为什么都变成这个样子?直到一次流星夜五个人聚在一次才明白,事情的真相原来是这样子的呢…
  • 与三只的相遇

    与三只的相遇

    如果我没有遇到你,是不是这一切就不会发生?当我不再是曾经的我,你还会不会爱我?从前?曾经?过去了,忘记吧,如果可以,我多想从新认识你,这样,就不会,再失去。你就是一个傻瓜、笨蛋,可我还是爱你......以前的我太过单纯,如今的我,懂了,也失去了,人啊只有失去了,才知道珍惜,无论你变成了什么样子,我爱你,足以。这篇文纯属虚构,当然,大家也可以把这个当成10年之后的他们,毕竟三人都表示不可能谈恋爱,我只是想让你们多了解他们,或许,就不会在争吵了。团饭一名,如果想加我qq1563802925
  • 总裁的九岁小情人

    总裁的九岁小情人

    他像守护天使一般照顾了她十年,却因为无法说出口的原因让她在订婚宴之前选择了离开。莫名的一场梦,她从二十岁变回了九岁,少了那么多的顾忌与倔强,她选择重返他的身边。亲爱的,这一次,她可不会再乖乖离开了!
  • 鱼儿的经验

    鱼儿的经验

    一尾五指宽的鱼儿被一个隐者钓到,隐者将其放进水桶。鱼儿立时感到自己的生活地盘缩小了许多,游起来不如在池塘里畅快。于是,鱼儿使劲地弹跳了一下,希望自己可以摆脱窘困之境。鱼儿很快就落到了软软的草地上,它又来一次弹跳,竟然感觉到很舒服,原来它已回到了“生命的摇篮”——旁侧的一口池塘里!有了这回遭遇,鱼儿明白了一个大道理:一旦生存受到了严重的威胁,只要敢于放手一搏,就有可能获得峰回路转柳暗花明的机会!
  • 爱情的擦肩

    爱情的擦肩

    沉晨一个世家的纨绔子弟,如今的埋没,却意外的以一场与自己的爱情争夺中重新回到世界上所有世家的人视线里。
  • 仙门遍地是奇葩

    仙门遍地是奇葩

    原来仙门竟是这般不以为耻,当真是脸皮厚到极致。师傅喜欢徒弟,徒弟却为魔界鬼祭哭得死去活来。好一个郎艳独绝,遗世独立的灵澈仙人。又好一个不知羞耻,仙门之辱的徒弟。不愧是仙门之境,遍地奇葩,魔为仙成仙,仙为魔堕魔;不疯不魔,不魔不仙(ps:纯属瞎七八扯,毫无逻辑。)