§6计算机的发明(1/3)

第一台电子计算机叫 ENIAC(“埃尼阿克”,电子数字积分计算机的简称,英文全称为 Electronic Numerical Integrator And Computer),它于1946年2月15日在美国在宾夕法尼亚大学宣告诞生。 ENIAC 长30米 重30吨,是美国 冯诺依曼工作组为了计算炮弹的射程造的。

电子计算机的诞生,是人类智力解放道路上的重要里程碑,西方的经济学家称之为现代新产业革命的一个标志。美籍匈牙利数学家冯.诺依曼被称为“计算机之父”。现在使用的计算机,其基本工作原理是存储程序和程序控制,它是由世界著名数学家冯.诺依曼提出的。

第二次世界大战促进了电子计算机的发展。在二战中,美国宾夕法尼亚大学的莫尔电工学院同阿伯丁弹道研究实验室共同负责,给陆军提供弹道表。这是一项十分困难的工作。每一张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,要花 20个小时。显然,已有的运算工具难以保证战争需要。

在此情况下,莫尔电工学院的莫希莱于 1942年 8月写了一份《高速电子管计算机装置使用》的备忘录,实际上提出了第一台电子计算机的初步方案。这个方案得到了军方代表格尔斯坦中尉的支持,还引起了研究生埃克特的兴趣。经过格尔斯坦向军方申请,得到了 15万美元的研制经费。

这样,研制小组正式成立并开始了工作。24岁的埃克特担任总工程师,30多岁的莫希莱提供了计算机的总体设想,格尔斯坦则是个精明强干的组织者。

1944年夏季的一天,参加原子弹研制工作的冯.诺伊曼遇见了格尔斯坦,在交谈中了解到计算机的研制工作。冯.诺伊曼很感兴趣,几天后,他专程赶到莫尔,参加了对计算机的改进工作。

约翰.冯.诺依曼(JohnVonNouma,1903-1957),美藉匈牙

利人,1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯,父亲是一个银行家,家境富裕,十分注意对孩子的教育。冯.诺依曼从小聪颖过人,兴趣广泛,读书过目不忘。据说他一生掌握了七种语言,6岁时就能用古希腊语同父亲闲谈,其中最擅长德语。他对读过的书籍和论文能很快一句不差地将内容复述出来,而且若干年之后,仍然如此。1911年一1921年,冯.诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间,就崭露头角而深受老师的器重。在费克特老师的个别指导下,两人合作发表了第一篇数学论文,此时冯.诺依曼还不到18岁。1921年至1923年在苏黎世大学学习。在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位,此时冯.诺依曼年仅22岁。1927年至1929年,冯.诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位,1931年成为该校终身教授。1933年转到该校的高级研究所,成为最初的六位教授之一,并在那里工作了一生。冯.诺依曼对人类的最大贡献是对计算机科学、计算机技术和数值分析的开拓性工作。

1944年 8月到 1945年 6月,在冯. 诺伊曼的领导下,研制小组制定了新的改进方案。重大改进有三方面:一是把十进位制改成二进位制。二是利用包含水银柱的特殊电路做存贮器。三是把程序外插变做程序内存。1945年底,这台计算机研制成功,第一台电子计算机出世了。这台计算机由控制、运算、存贮、输入、输出 5部分组成,每秒钟运算5000次,比原来的计算机快一千多倍。制作这台计算机,共用 1.8万个电子管,7万只电阻,10万只电容,重 30吨,耗电 140千瓦,占地 170平米,差不多有十间房子大小。它的实际造价约为 48万美元。

EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成,包括:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备

,并描述了这五部分的职能和相互关系.EDVAC机还有两个非常重大的改进,即:(1)采用了二进制,不但数据采用二进制,指令也采用二进制;(2建立了存储程序,指令和数据便可一起放在存储器里,并作同样处理.简化了计算机的结构,大大提高了计算机的速度.1946年7,8月间,冯.诺依曼和戈尔德斯廷、勃克斯在EDVAC方案的基础上,为普林斯顿大学高级研究所研制IAS计算机时,又提出了一个更加完善的设计报告《电子计算机逻辑设计初探》.以上两份既有理论又有具体设计的文件,首次在全世界掀起了一股“计算机热”,它们的综合设计思想,便是著名的“冯.诺依曼机”,其中心就是有存储程序。

原则上指令和数据一起存储.这个概念被誉为“计算机发展史上的一个里程碑”。它标志着电子计算机时代的真正开始,指导着以后的计算机设计,自然一切事物总是在发展着的,随着科学技术的进步,今天人们又认识到“冯.诺依曼机”的不足,它妨碍着计算机速度的进一步提高,而提出了“非冯.诺依曼机”的设想.冯.诺依曼还积极参与了推广应用计算机的工作,对如何编制程序及搞数值计算都作出了杰出的贡献。冯.诺依曼于1937年获美国数学会的波策奖;1947年获美国总统的功勋奖章、美国海军优秀公民服务奖;1956年获美国总统的自由奖章和爱因斯坦纪念奖以及费米奖。

程序内存的电子管计算机常称做第一代电子计算机。它结构复杂,价格昂贵,调试困难,因此发展不快。

1956年,用晶体管制成了电子计算机,这是第二代电子计算机,其运算速度成百倍地增长。60年代初,每秒运算几十万次的晶体管计算机问世。1964 年,每秒二三百万次的大型晶体管计算机研制成功,并且成批生产。

由于集成电路和大规模集成电路的发展,计算机出现了向小型化和微型化发展的趋势。到 1977年,全世界已有微机 800万台。

(本章完)