『壹』 計算機最初是什麼樣的
1946年2月14日,世界上第一台電腦ENIAC在美國賓夕法尼亞大學誕生。
第二次世界大戰期間,美國軍方要求賓州大學莫奇來(Mauchly)博士和他的
學生愛克特(Eckert)設計以真空管取代繼電器的"電子化"電腦--ENIAC
(),電子數字積分器與計
算器),目的是用來計算炮彈彈道。這部機器使用了18800個真空管,長50英
尺,寬30英尺,佔地1500平方英尺,重達30噸(大約是一間半的教室大,六隻大
象重)。它的計算速度快,每秒可從事5000次的加法運算,運作了九年之久。由
於吃電很兇,據傳ENIAC每次一開機,整個費城西區的電燈都為之黯然失色。
另外,真空管的損耗率相當高,幾乎每15分鍾就可能燒掉一支真空管,操作
人員須花15分鍾以上的時間才能找出壞掉的管子,使用上極不方便。曾有人調侃
道:「只要那部機器可以連續運轉五天,而沒有一隻真空管燒掉,發明人就要額
手稱慶了。
兩位發明人莫奇來和愛克特
ENIAC使用的電子管
『貳』 計算機是怎麼被發明創造出來的
計算機是新技術革命的一支主力,也是推動社會向現代化邁進的活躍因素。計算機科學與技術是第二次世界大戰以來發展最快、影響最為深遠的新興學科之一。計算機產業已在世界范圍內發展成為一種極富生命力的戰略產業。
現代計算機是一種按程序自動進行信息處理的通用工具,它的處理對象是信息,處理結果也是信息。利用計算機解決科學計算、工程設計、經營管理、過程式控制制或人工智慧等各種問題的方法,都是按照一定的演算法進行的。這種演算法是定義精確的一系列規則,它指出怎樣以給定的輸入信息經過有限的步驟產生所需要的輸出信息。
信息處理的一般過程,是計算機使用者針對待解抉的問題,事先編製程序並存入計算機內,然後利用存儲程序指揮、控制計算機自動進行各種基本操作,直至獲得預期的處理結果。計算機自動工作的基礎在於這種存儲程序方式,其通用性的基礎則在於利用計算機進行信息處理的共性方法。
計算機的歷史
現代計算機的誕生和發展 現代計算機問世之前,計算機的發展經歷了機械式計算機、機電式計算機和萌芽期的電子計算機四個階段。
早在17世紀,歐洲一批數學家就已開始設計和製造以數字形式進行基本運算的數字計算機。1642年,法國數學家帕斯卡採用與鍾表類似的齒輪傳動裝置,製成了最早的十進制加法器。1678年,德國數學家萊布尼茲製成的計算機,進一步解決了十進制數的乘、除運算。
英國數學家巴貝奇在1822年製作差分機模型時提出一個設想,每次完成一次算術運算將發展為自動完成某個特定的完整運算過程。1884年,巴貝奇設計了一種程序控制的通用分析機。這台分析機雖然已經描繪出有關程序控制方式計算機的雛型,但限於當時的技術條件而未能實現。
巴貝奇的設想提出以後的一百多年期間,電磁學、電工學、電子學不斷取得重大進展,在元件、器件方面接連發明了真空二極體和真空三極體;在系統技術方面,相繼發明了無線電報、電視和雷達……。所有這些成就為現代計算機的發展准備了技術和物質條件。
與此同時,數學、物理也相應地蓬勃發展。到了20世紀30年代,物理學的各個領域經歷著定量化的階段,描述各種物理過程的數學方程,其中有的用經典的分析方法已根難解決。於是,數值分析受到了重視,研究出各種數值積分,數值微分,以及微分方程數值解法,把計算過程歸結為巨量的基本運算,從而奠定了現代計算機的數值演算法基礎。
社會上對先進計算工具多方面迫切的需要,是促使現代計算機誕生的根本動力。20世紀以後,各個科學領域和技術部門的計算困難堆積如山,已經阻礙了學科的繼續發展。特別是第二次世界大戰爆發前後,軍事科學技術對高速計算工具的需要尤為迫切。在此期間,德國、美國、英國部在進行計算機的開拓工作,幾乎同時開始了機電式計算機和電子計算機的研究。
德國的朱賽最先採用電氣元件製造計算機。他在1941年製成的全自動繼電器計算機Z-3,已具備浮點記數、二進制運算、數字存儲地址的指令形式等現代計算機的特徵。在美國,1940~1947年期間也相繼製成了繼電器計算機MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。不過,繼電器的開關速度大約為百分之一秒,使計算機的運算速度受到很大限制。
電子計算機的開拓過程,經歷了從製作部件到整機從專用機到通用機、從「外加式程序」到「存儲程序」的演變。1938年,美籍保加利亞學者阿塔納索夫首先製成了電子計算機的運算部件。1943年,英國外交部通信處製成了「巨人」電子計算機。這是一種專用的密碼分析機,在第二次世界大戰中得到了應用。
1946年2月美國賓夕法尼亞大學莫爾學院製成的大型電子數字積分計算機(ENIAC),最初也專門用於火炮彈道計算,後經多次改進而成為能進行各種科學計算的通用計算機。這台完全採用電子線路執行算術運算、邏輯運算和信息存儲的計算機,運算速度比繼電器計算機快1000倍。這就是人們常常提到的世界上第一台電子計算機。但是,這種計算機的程序仍然是外加式的,存儲容量也太小,尚未完全具備現代計算機的主要特徵。
新的重大突破是由數學家馮·諾伊曼領導的設計小組完成的。1945年3月他們發表了一個全新的存儲程序式通用電子計算機方案—電子離散變數自動計算機(EDVAC)。隨後於1946年6月,馮·諾伊曼等人提出了更為完善的設計報告《電子計算機裝置邏輯結構初探》。同年7~8月間,他們又在莫爾學院為美國和英國二十多個機構的專家講授了專門課程《電子計算機設計的理論和技術》,推動了存儲程序式計算機的設計與製造。
1949年,英國劍橋大學數學實驗室率先製成電子離散時序自動計算機(EDSAC);美國則於1950年製成了東部標准自動計算機(SFAC)等。至此,電子計算機發展的萌芽時期遂告結束,開始了現代計算機的發展時期。
在創制數字計算機的同時,還研製了另一類重要的計算工具——模擬計算機。物理學家在總結自然規律時,常用數學方程描述某一過程;相反,解數學方程的過程,也有可能採用物理過程模擬方法,對數發明以後,1620年製成的計算尺,己把乘法、除法化為加法、減法進行計算。麥克斯韋巧妙地把積分(面積)的計算轉變為長度的測量,於1855年製成了積分儀。
19世紀數學物理的另一項重大成就——傅里葉分析,對模擬機的發展起到了直接的推動作用。19世紀後期和20世紀前期,相繼製成了多種計算傅里葉系數的分析機和解微分方程的微分分析機等。但是當試圖推廣微分分析機解偏微分方程和用模擬機解決一般科學計算問題時,人們逐漸認識到模擬機在通用性和精確度等方面的局限性,並將主要精力轉向了數字計算機。
電子數字計算機問世以後,模擬計算機仍然繼續有所發展,並且與數字計算機相結合而產生了混合式計算機。模擬機和混合機已發展成為現代計算機的特殊品種,即用在特定領域的高效信息處理工具或模擬工具。
20世紀中期以來,計算機一直處於高速度發展時期,計算機由僅包含硬體發展到包含硬體、軟體和固件三類子系統的計算機系統。計算機系統的性能—價格比,平均每10年提高兩個數量級。計算機種類也一再分化,發展成微型計算機、小型計算機、通用計算機(包括巨型、大型和中型計算機),以及各種專用機(如各種控制計算機、模擬—數字混合計算機)等。
計算機器件從電子管到晶體管,再從分立元件到集成電路以至微處理器,促使計算機的發展出現了三次飛躍。
在電子管計算機時期(1946~1959),計算機主要用於科學計算。主存儲器是決定計算機技術面貌的主要因素。當時,主存儲器有水銀延遲線存儲器、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓和磁心存儲器等類型,通常按此對計算機進行分類。
到了晶體管計算機時期(1959~1964),主存儲器均採用磁心存儲器,磁鼓和磁碟開始用作主要的輔助存儲器。不僅科學計算用計算機繼續發展,而且中、小型計算機,特別是廉價的小型數據處理用計算機開始大量生產。
1964年,在集成電路計算機發展的同時,計算機也進入了產品系列化的發展時期。半導體存儲器逐步取代了磁心存儲器的主存儲器地位,磁碟成了不可缺少的輔助存儲器,並且開始普遍採用虛擬存儲技術。隨著各種半導體只讀存儲器和可改寫的只讀存儲器的迅速發展,以及微程序技術的發展和應用,計算機系統中開始出現固件子系統。
20世紀70年代以後,計算機用集成電路的集成度迅速從中小規模發展到大規模、超大規模的水平,微處理器和微型計算機應運而生,各類計算機的性能迅速提高。隨著字長4位、8位、16位、32位和64位的微型計算機相繼問世和廣泛應用,對小型計算機、通用計算機和專用計算機的需求量也相應增長了。
微型計算機在社會上大量應用後,一座辦公樓、一所學校、一個倉庫常常擁有數十台以至數百台計算機。實現它們互連的局部網隨即興起,進一步推動了計算機應用系統從集中式系統向分布式系統的發展。
在電子管計算機時期,一些計算機配置了匯編語言和子程序庫,科學計算用的高級語言FORTRAN初露頭角。在晶體管計算機階段,事務處理的COBOL語言、科學計算機用的ALGOL語言,和符號處理用的LISP等高級語言開始進入實用階段。操作系統初步成型,使計算機的使用方式由手工操作改變為自動作業管理。
進入集成電路計算機發展時期以後,在計算機中形成了相當規模的軟體子系統,高級語言種類進一步增加,操作系統日趨完善,具備批量處理、分時處理、實時處理等多種功能。資料庫管理系統、通信處理程序、網路軟體等也不斷增添到軟體子系統中。軟體子系統的功能不斷增強,明顯地改變了計算機的使用屬性,使用效率顯著提高。
在現代計算機中,外圍設備的價值一般已超過計算機硬體子系統的一半以上,其技術水平在很大程度上決定著計算機的技術面貌。外圍設備技術的綜合性很強,既依賴於電子學、機械學、光學、磁學等多門學科知識的綜合,又取決於精密機械工藝、電氣和電子加工工藝以及計量的技術和工藝水平等。
外圍設備包括輔助存儲器和輸入輸出設備兩大類。輔助存儲器包括磁碟、磁鼓、磁帶、激光存儲器、海量存儲器和縮微存儲器等;輸入輸出設備又分為輸入、輸出、轉換、、模式信息處理設備和終端設備。在這些品種繁多的設備中,對計算機技術面貌影響最大的是磁碟、終端設備、模式信息處理設備和轉換設備等。
新一代計算機是把信息採集存儲處理、通信和人工智慧結合在一起的智能計算機系統。它不僅能進行一般信息處理,而且能面向知識處理,具有形式化推理、聯想、學習和解釋的能力,將能幫助人類開拓未知的領域和獲得新的知識。
計算技術在中國的發展 在人類文明發展的歷史上中國曾經在早期計算工具的發明創造方面寫過光輝的一頁。遠在商代,中國就創造了十進制記數方法,領先於世界千餘年。到了周代,發明了當時最先進的計算工具——算籌。這是一種用竹、木或骨製成的顏色不同的小棍。計算每一個數學問題時,通常編出一套歌訣形式的演算法,一邊計算,一邊不斷地重新布棍。中國古代數學家祖沖之,就是用算籌計算出圓周率在3.1415926和3.1415927之間。這一結果比西方早一千年。
珠算盤是中國的又一獨創,也是計算工具發展史上的第一項重大發明。這種輕巧靈活、攜帶方便、與人民生活關系密切的計算工具,最初大約出現於漢朝,到元朝時漸趨成熟。珠算盤不僅對中國經濟的發展起過有益的作用,而且傳到日本、朝鮮、東南亞等地區,經受了歷史的考驗,至今仍在使用。
中國發明創造指南車、水運渾象儀、記里鼓車、提花機等,不僅對自動控制機械的發展有卓越的貢獻,而且對計算工具的演進產生了直接或間接的影響。例如,張衡製作的水運渾象儀,可以自動地與地球運轉同步,後經唐、宋兩代的改進,遂成為世界上最早的天文鍾。
記里鼓車則是世界上最早的自動計數裝置。提花機原理劉計算機程序控制的發展有過間接的影響。中國古代用陽、陰兩爻構成八卦,也對計算技術的發展有過直接的影響。萊布尼茲寫過研究八卦的論文,系統地提出了二進制算術運演算法則。他認為,世界上最早的二進製表示法就是中國的八卦。
經過漫長的沉寂,新中國成立後,中國計算技術邁入了新的發展時期,先後建立了研究機構,在高等院校建立了計算技術與裝置專業和計算數學專業,並且著手創建中國計算機製造業。
1958年和1959年,中國先後製成第一台小型和大型電子管計算機。60年代中期,中國研製成功一批晶體管計算機,並配製了ALGOL等語言的編譯程序和其他系統軟體。60年代後期,中國開始研究集成電路計算機。70年代,中國已批量生產小型集成電路計算機。80年代以後,中國開始重點研製微型計算機系統並推廣應用;在大型計算機、特別是巨型計算機技術方面也取得了重要進展;建立了計算機服務業,逐步健全了計算機產業結構。
在計算機科學與技術的研究方面,中國在有限元計算方法、數學定理的機器證明、漢字信息處理、計算機系統結構和軟體等方面都有所建樹。在計算機應用方面,中國在科學計算與工程設計領域取得了顯著成就。在有關經營管理和過程式控制制等方面,計算機應用研究和實踐也日益活躍。
計算機科學與技術
計算機科學與技術是一門實用性很強、發展極其迅速的面向廣大社會的技術學科,它建立在數學、電子學 (特別是微電子學)、磁學、光學、精密機械等多門學科的基礎之上。但是,它並不是簡單地應用某些學科的知識,而是經過高度綜合形成一整套有關信息表示、變換、存儲、處理、控制和利用的理論、方法和技術。
計算機科學是研究計算機及其周圍各種現象與規模的科學,主要包括理論計算機科學、計算機系統結構、軟體和人工智慧等。計算機技術則泛指計算機領域中所應用的技術方法和技術手段,包括計算機的系統技術、軟體技術、部件技術、器件技術和組裝技術等。計算機科學與技術包括五個分支學科,即理論計算機科學、計算機系統結構、計算機組織與實現、計算機軟體和計算機應用。
理論計算機學 是研究計算機基本理論的學科。在幾千年的數學發展中,人們研究了各式各樣的計算,創立了許多演算法。但是,以計算或演算法本身的性質為研究對象的數學理論,卻是在20世紀30年代才發展起來的。
當時,由幾位數理邏輯學者建立的演算法理論,即可計算性理論或稱遞歸函數論,對20世紀40年代現代計算機設計思想的形成產生過影響。此後,關於現實計算機及其程序的數學模型性質的研究,以及計算復雜性的研究等不斷有所發展。
理論計算機科學包括自動機論、形式語言理論、程序理論、演算法分析,以及計算復雜性理論等。自動機是現實自動計算機的數學模型,或者說是現實計算機程序的模型,自動機理論的任務就在於研究這種抽象機器的模型;程序設計語言是一種形式語言,形式語言理論根據語言表達能力的強弱分為O~3型語言,與圖靈機等四類自動機逐一對應;程序理論是研究程序邏輯、程序復雜性、程序正確性證明、程序驗證、程序綜合、形式語言學,以及程序設計方法的理論基礎;演算法分析研究各種特定演算法的性質。計算復雜性理論研究演算法復雜性的一般性質。
計算機系統結構 程序設計者所見的計算機屬性,著重於計算機的概念結構和功能特性,硬體、軟體和固件子系統的功能分配及其界面的確定。使用高級語言的程序設計者所見到的計算機屬性,主要是軟體子系統和固件子系統的屬性,包括程序語言以及操作系統、資料庫管理系統、網路軟體等的用戶界面。使用機器語言的程序設計者所見到的計算機屬性,則是硬體子系統的概念結構(硬體子系統結構)及其功能特性,包括指令系統(機器語言),以及寄存器定義、中斷機構、輸入輸出方式、機器工作狀態等。
硬體子系統的典型結構是馮·諾伊曼結構,它由運算器控制器、存儲器和輸入、輸出設備組成,採用「指令驅動」方式。當初,它是為解非線性、微分方程而設計的,並未預見到高級語言、操作系統等的出現,以及適應其他應用環境的特殊要求。在相當長的一段時間內,軟體子系統都是以這種馮·諾伊曼結構為基礎而發展的。但是,其間不相適應的情況逐漸暴露出來,從而推動了計算機系統結構的變革。
計算機組織與實現 是研究組成計算機的功能、部件間的相互連接和相互作用,以及有關計算機實現的技術,均屬於計算機組織與實現的任務。
在計算機系統結構確定分配給硬子系統的功能及其概念結構之後,計算機組織的任務就是研究各組成部分的內部構造和相互聯系,以實現機器指令級的各種功能和特性。這種相互聯系包括各功能部件的布置、相互連接和相互作用。
隨著計算機功能的擴展和性能的提高,計算機包含的功能部件也日益增多,其間的互連結構日趨復雜。現代已有三類互連方式,分別以中央處理器、存儲器或通信子系統為中心,與其他部件互連。以通信子系統為中心的組織方式,使計算機技術與通信技術緊密結合,形成了計算機網路、分布計算機系統等重要的計算機研究與應用領域。
與計算實現有關的技術范圍相當廣泛,包括計算機的元件、器件技術,數字電路技術,組裝技術以及有關的製造技術和工藝等。
軟體 軟體的研究領域主要包括程序設計、基礎軟體、軟體工程三個方面。程序設計指設計和編製程序的過程,是軟體研究和發展的基礎環節。程序設計研究的內容,包括有關的基本概念、規范、工具、方法以及方法學等。這個領域發展的特點是:從順序程序設計過渡到並發程序設計和分幣程序設計;從非結構程序設計方法過渡到結構程序設計方法;從低級語言工具過渡到高級語言工具;從具體方法過渡到方法學。
基礎軟體指計算機系統中起基礎作用的軟體。計算機的軟體子系統可以分為兩層:靠近硬體子系統的一層稱為系統軟體,使用頻繁,但與具體應用領域無關;另一層則與具體應用領域直接有關,稱為應用軟體;此外還有支援其他軟體的研究與維護的軟體,專門稱為支援軟體。
軟體工程是採用工程方法研究和維護軟體的過程,以及有關的技術。軟體研究和維護的全過程,包括概念形成、要求定義、設計、實現、調試、交付使用,以及有關校正性、適應性、完善性等三層意義的維護。軟體工程的研究內容涉及上述全過程有關的對象、結構、方法、工具和管理等方面。
軟體目動研究系統的任務是:在軟體工程中採用形式方法:使軟體研究與維護過程中的各種工作盡可能多地由計算機自動完成;創造一種適應軟體發展的軟體、固件與硬體高度綜合的高效能計算機。
計算機產業
計算機產業包括兩大部門,即計算機製造業和計算機服務業。後者又稱為信息處理產業或信息服務業。計算機產業是一種省能源、省資源、附加價值高、知識和技術密集的產業,對於國民經濟的發展、國防實力和社會進步均有巨大影響。因此,不少國家採取促進計算機產業興旺發達的政策。
計算機製造業包括生產各種計算機系統、外圍設備終端設備,以及有關裝置、元件、器件和材料的製造。計算機作為工業產品,要求產品有繼承性,有很高的性能-價格比和綜合性能。計算機的繼承性特別體現在軟體兼容性方面,這能使用戶和廠家把過去研製的軟體用在新產品上,使價格很高的軟體財富繼續發揮作用,減少用戶再次研製軟體的時間和費用。提高性能-價格比是計算機產品更新的目標和動力。
計算機製造業提供的計算機產品,一般僅包括硬體子系統和部分軟體子系統。通常,軟體子系統中缺少適應各種特定應用環境的應用軟體。為了使計算機在特定環境中發揮效能,還需要設計應用系統和研製應用軟體此外,計算機的運行和維護,需要有掌握專業知識的技術人員,這常常是一股用戶所作不到的。
針對這些社會需要,一些計算機製造廠家十分重視向用戶提供各種技術服務和銷售服務。一些獨立於計算機製造廠家的計算機服務機構,也在50年代開始出現。到60年代末期,計算機服務業在世界范圍內已形成為獨立的行業。
計算機的發展與應用
計算機科學與技術的各門學科相結合,改進了研究工具和研究方法,促進了各門學科的發展。過去,人們主要通過實驗和理論兩種途徑進行科學技術研究。現在,計算和模擬已成為研究工作的第三條途徑。
計算機與有關的實驗觀測儀器相結合,可對實驗數據進行現場記錄、整理、加工、分析和繪制圖表,顯著地提高實驗工作的質量和效率。計算機輔助設計已成為工程設計優質化、自動化的重要手段。在理論研究方面,計算機是人類大腦的延伸,可代替人腦的若干功能並加以強化。古老的數學靠紙和筆運算,現在計算機成了新的工具,數學定理證明之類的繁重腦力勞動,已可能由計算機來完成或部分完成。
計算和模擬作為一種新的研究手段,常使一些學科衍生出新的分支學科。例如,空氣動力學、氣象學、彈性結構力學和應用分析等所面臨的「計算障礙」,在有了高速計算機和有關的計算方法之後開始有所突破,並衍生出計算空氣動力學、氣象數值預報等邊緣分支學科。利用計算機進行定量研究,不僅在自然科學中發揮了重大的作用,在社會科學和人文學科中也是如此。例如,在人口普查、社會調查和自然語言研究方面,計算機就是一種很得力的工具。
計算機在各行各業中的廣泛應用,常常產生顯著的經濟效益和社會效益,從而引起產業結構、產品結構、經營管理和服務方式等方面的重大變革。在產業結構中已出觀了計算機製造業和計算機服務業,以及知識產業等新的行業。
微處理器和微計算機已嵌入機電設備、電子設備、通信設備、儀器儀表和家用電器中,使這些產品向智能化方向發展。計算機被引入各種生產過程系統中,使化工、石油、鋼鐵、電力、機械、造紙、水泥等生產過程的自動化水平大大提高,勞動生產率上升、質量提高、成本下降。計算機嵌入各種武器裝備和武器系統干,可顯著提高其作戰效果。
經營管理方面,計算機可用於完成統計、計劃、查詢、庫存管理、市場分析、輔助決策等,使經營管理工作科學化和高效化,從而加速資金周轉,降低庫存水準,改善服務質量,縮短新產品研製周期,提高勞動生產率。在辦公室自動化方面,計算機可用於文件的起草、檢索和管理等,顯著提高辦公效率。
計算機還是人們的學習工具和生活工具。藉助家用計算機、個人計算機、計算機網、資料庫系統和各種終端設備,人們可以學習各種課程,獲取各種情報和知識,處理各種生活事務(如訂票、購物、存取款等),甚至可以居家辦公。越來越多的人的工作、學習和生活中將與計算機發生直接的或間接的聯系。普及計算機教育已成為一個重要的問題。
總之,計算機的發展和應用已不僅是一種技術現象而且是一種政治、經濟、軍事和社會現象。世界各國都力圖主動地駕馭這種社會計算機化和信息化的進程,克服計算機化過程中可能出現的消極因素,更順利地向高
『叄』 第一台真正意義上得計算機誕生於哪一年
第一台計算機
1946年2月14日
ENIAC問世。這是世界上第一台電子計算機。它給人類帶來了難以估量的影響。僅就第一台電子計算機而言,在10年的服役生涯中,它所進行的運算比有史以來人類運算量的總和還要多。今天,電子計算機已經深入到社會生活的各個層面,並引領人類邁入「信息時代」、「計算機時代」、「互聯網時代」。這一切,都肇始於ENIAC。但誰又能想到,當初製造這台計算機的理由僅僅是為了代替200多名疲憊的計算快手。
2月14日,一個特別的日子,空氣都散發著浪漫的氣息。不用多說,這個日子作為情人節已被世界公認。但鮮為人知的是,這天還發生過一個重大事件:有人認為世界上第一台電子計算機就在這天誕生。
選對總統的龐然大物
誰是第一台電子計算機的真正發明者?圍繞這個問題,計算機界紛爭了許多年,甚至大有愈演愈烈之勢。多年來,人們都認定莫齊利和艾克特發明的ENIAC是世界上第一台電子數字計算機。但不少人引經論典,認為阿塔納索夫(JohnVincentAtana�soff)和貝利(CliffordBerry)發明的ABC計算機,才是真正的「鼻祖」。
後來,又有新的史料表明,英國於1943年就曾秘密製造出一台專用電子計算機,並在二戰期間建立過殊榮。但這台名為「巨人」(Colossus)的計算機主要用來破譯德軍的密碼,而且很長時間內都屬於高級機密。
今天人們慶祝情人節,沒有誰會去熱衷於考究哪一個來由才權威。我們需要的僅僅是一個統一的日子,讓大家一起慶祝而已。對於電腦的生日也是一樣。
57年前的1946年2月14日,世界上第一台通用數字電子計算機ENIAC(TheElectronicNumeri�calIntegratorAndComputer)在費城開始運行,宣告人類從此進入了電子計算機時代。
當年,人們看到的ENIAC不是一台機器,而是滿滿一屋子的龐然大物,密密麻麻的開關按鈕,東纏西繞的各類導線,忽明忽暗的指示燈,人們彷彿來到一間正在開工中的紡織車間。ENIAC有8英尺2高,3英尺寬,100英尺長,總重量有30噸之巨。
那是一個奇異的時代:電子計算機如同十月懷胎一樣,進入呱呱墜地的時刻。許多數學家、物理學家、天文學家、統計工作者甚至心理學家,都懷著熱情和決心,紛紛改行轉到研製高速計算機的行列中來。他們中間就有美國賓夕法尼亞州立大學摩爾工程學院的約翰·莫齊利和他的學生約翰·艾克特。
自第二次世界大戰以來,槍炮的彈道計算和火力表的測試日趨重要。每一個彈道參數都需用幾個不同的微分方程來計算。美國陸軍軍械部為此大傷腦筋,他們為此僱傭了200多名計算快手,還是不夠用。軍方迫切需要開發一種新的計算機器,把計算彈道參數的時間提速到以秒計。為此,軍械部下屬的彈道實驗室找到艾克特和莫齊利,由他們負責研製新的計算機器。
1943年4月,摩爾學院和彈道實驗室達成協議,由摩爾學院開發研製一種新的電子計算設備。同年5月31日,莫齊利提出了總體設計方案,艾克特則負責電路的研製。經過兩年的努力,1945年春天,「ENIAC」已開始試運行。1946年年底,「ENIAC」分裝啟運,運往阿伯丁軍械試驗場的彈道實驗室,開始了它的計算生涯。除了常規的彈道計算外,它後來還涉及諸多的科研領域,如天氣預報、原子核能、宇宙線、熱能點火、風洞試驗設計等。它還為第一顆原子彈的問世出了一把大力。
50年代,ENIAC第一次為社會公眾所知,是被哥倫比亞廣播公司租用預測1952年的美國大選結果。選舉之夜,當ENIAC僅僅利用5%~7%的選票就預測艾森豪威爾將贏得勝利時,廣播公司的所有專家卻拒絕報道。苦惱的工程師們只好同意調整機器程序以求與評論家們保持一致。但是,ENIAC依然堅持艾森豪威爾將大獲全勝。當計算機的預測被最後證實時,美國傳媒界轟動了。專家們不得不公開承認ENIAC確實略勝一籌。機器預測艾森豪威爾將獲得438票,實際得票為442票,預測驚人地只有不到1%的誤差率。ENIAC走向輝煌的巔峰。
1955年10月2日,「ENIAC」功德圓滿,正式退休。1945年正式建成以來,實際運行了80223個小時。這十年間,它的算術運算量比有史以來人類大腦所有運算量的總和還要多。
鬥嘴的巨人
ENIAC退休了,一個全新的電腦時代卻開始了。繼續驅動這個新時代的輪到了晶體管和集成電路。
二戰結束後,貝爾實驗室開始研製新一代的電子管,具體由肖克利負責。1947年聖誕節前兩天的一個中午,肖克利的兩位同事沃爾特·布萊登(WalterBrattain)和約翰·巴丁(JohnBardeen),用幾條金箔片,一片半導體材料和一個彎紙架製成一個小模型,可以傳導、放大和開關電流。他們把這一發明稱為「點接晶體管放大器」(Point-ContactTransistorAm�plifier)。因為發明晶體管,肖克利和另兩位同事榮獲1956年度的諾貝爾物理學獎。這是一種用以代替真空管的電子信號放大元件,是電子工業的強大引擎,是計算機革命的關鍵,被媒體和科學界稱為「20世紀最重要的發明」。也因此有人說:「沒有貝爾實驗室,就沒有矽谷。」
20世紀重大的發明創造數不勝數,那麼哪一件是最重要的?必然有不少答案。但是,如果我們將集成電路擺出來,晶體管也要退讓三分。因為通過這項發明,微電子學成了所有現代技術的基礎,也成了IT業發展最核心的動力。在競爭激烈的高科技領域,這樣的發明無疑意味著金錢和榮譽。因此,如同誰是第一台電子計算機的發明人一樣,圍繞「誰是集成電路發明人」的問題,也成了一幕富有戲劇性的爭斗。
1959年2月,德州儀器的傑克·基爾比為他發明的「微型電路」申請了專利。與此同時,仙童公司的羅伯特·諾伊斯卻沒有為他的集成電路申請專利,直到1959年7月才補了這一手續。顯然,基爾比擁有第一個專利,但他的設計不夠實用;是諾伊斯的平面處理設計成了後來微電子革命的基礎,但他在專利申請上卻是後手。這場爭執似乎更像是個人的沖突,但是兩人背後的公司卻在整個60年代裡相互控告。最後,法庭也只好一分為二,將集成電路的發明專利授予了基爾比,而將關鍵的內部連接技術專利授予了諾伊斯。兩人也就成為集成電路的共同發明人。
基爾比成了全國聞名的發明家,諾伊斯更是由於創辦了英特爾公司成了傳奇人物。雙方似乎都皆大歡喜,倒是基爾比對「共同發明人」這個詞還心有不甘:「我不那麼樂意,我認為這是諾伊斯博士的說法。」
鬥嘴歸鬥嘴。諾伊斯因為英特爾的成功,名利雙收,成為矽谷最重要的奠基人之一。而基爾比也獲得了足夠多的榮譽。2000年10月10日,瑞典皇家科學院宣布,基爾比與另外兩位科學家共同分享諾貝爾物理學獎,以表彰他們為信息技術所作出的基礎性貢獻。基爾比分享了近百萬美元的一半。這一次他笑得分外開心和自信,因為除了集成電路,他還是袖珍計算器的發明者之一,擁有60多項美國專利。
以小勝大的霍夫
一個想法就可以改變整個世界。有了晶體管,就有了集成電路;有了集成電路,就有了微處理器的發明;有了微處理器,就有了PC之火;有了PC,就有了互聯網騰飛的基礎。這是一環緊扣一環的技術創新之鏈。可以說,ENIAC所開啟的計算機產業主要藉助於三項最重要的發明:一項是貝爾實驗室肖克利等三人發明的晶體管,一項是諾伊斯和基爾比發明的集成電路,另一項則是特德·霍夫1971年發明的微處理器。
微處理器這種機器是如此富於創造性和革命性。一開始,沒人知道拿它來做什麼用。然而,在兩年之內,人們開始認識到微處理器帶來的創新使計算機工業產生了根本的變革。艾克特和莫齊利的巨大工廠開始濃縮進了小小的微型宇宙中。
與前兩項產品的發明者不同,霍夫既沒有享受到巨大的財富,也沒有因此獲得什麼特別的榮耀。霍夫卻很知足:「如果我們沒有在1971年發明『4004』微處理器,那麼別人也會在一兩年裡發明它」。迄今,這位發明人還未得到公眾的充分認識。但是,霍夫的發明如此重要,他完全可以躋身20世紀最偉大的科學家之列。
今天,英特爾董事會主席安迪·格羅夫表示:「這款微處理器在當時代表了英特爾產品的未來,但在最初面市的15年,我們根本就沒有意識到這一點。最終,這款微處理器卻成了英特爾商業領域的標志性產品。」
在過去的30年裡,微處理器已經無處不在。僅在2000年一年就發貨3.85億只。Linley分析公司的首席分析師林雷·吉文納普表示:「微處理器的面市對每個人的生活都產生了根本性的影響,這么說毫不誇張。在微處理器發明之前,計算機全都是龐大的『怪獸』。」
到今天,第一台計算機誕生已有57年了。半個世紀中,計算機以驚人的速度發展著,微電子技術的發展,使得計算機處理器和元件越來越小,數量越來越多,計算機的運算速度和存儲容量迅速增加。如今,組裝一台萬億次計算機已經十分尋常。
ENIAC誕生在一間巨大的房間里;後來的計算機逐漸走出玻璃房,進入辦公室,占據了我們的桌面;然後,又紛紛走入家庭;今後,電腦將無所不在。ENIAC開啟的事業遠遠沒有抵達終點。
『肆』 世界上第一台計算機是誰發明的
1930年,美國科學家范內瓦·布希造出世界上首台模擬電子計算機。1946年2月14日,由美國軍方定製的世界上第一台電子計算機「電子數字積分計算機」(ENIAC Electronic Numerical And Calculator)在美國賓夕法尼亞大學問世了。
ENIAC(中文名:埃尼阿克)是美國奧伯丁武器試驗場為了滿足計算彈道需要而研製成的,這台計算器使用了17840支電子管,大小為80英尺×8英尺,重達28t(噸),功耗為170kW,其運算速度為每秒5000次的加法運算,造價約為487000美元。
ENIAC的問世具有劃時代的意義,表明電子計算機時代的到來。在以後60多年裡,計算機技術以驚人的速度發展,沒有任何一門技術的性能價格比能在30年內增長6個數量級。
計算機內部電路組成,可以高速准確地完成各種算術運算。當今計算機系統的運算速度已達到每秒萬億次,微機也可達每秒億次以上,使大量復雜的科學計算問題得以解決。例如:衛星軌道的計算、大型水壩的計算、24小時天氣算需要幾年甚至幾十年,而在現代社會里,用計算機只需幾分鍾就可完成。
計算機不僅能進行精確計算,還具有邏輯運算功能,能對信息進行比較和判斷。計算機能把參加運算的數據、程序以及中間結果和最後結果保存起來,並能根據判斷的結果自動執行下一條指令以供用戶隨時調用。
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