1946年2月15日是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上值得紀(jì)念的一個(gè)日子。這一天美國賓夕法尼亞大學(xué)的莫爾學(xué)院喜氣洋洋,許多人心情激動(dòng)地來到莫爾學(xué)院,參加一個(gè)可載入史冊(cè)的典禮,即人類歷史上第一臺(tái)現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的揭幕典禮。這臺(tái)機(jī)器名為“電子數(shù)值積分和計(jì)算機(jī)”(簡(jiǎn)稱埃尼阿克,見圖 1.1),它看上去完全是一個(gè)龐然大物,占地面積達(dá)170m2,質(zhì)量達(dá)30t,耗電量也很驚人,功率為150kW,共使用了近兩萬個(gè)電子管,在工作時(shí)這些管子看上去活像兩萬只點(diǎn)著的燈泡。埃尼阿克主要用來進(jìn)行彈道計(jì)算的數(shù)值分析,用十進(jìn)制進(jìn)行計(jì)算。它在 1s圖1.1埃尼阿克計(jì)算機(jī)內(nèi)能進(jìn)行數(shù)百次的加法運(yùn)算,這在當(dāng)時(shí)已是劃時(shí)代的高速計(jì)算機(jī)了。用它計(jì)算炮彈著彈位置所需要的時(shí)間,比炮彈離開炮口到達(dá)目標(biāo)所需要的時(shí)間還要短。它一度被譽(yù)為“比炮彈還要快的計(jì)算機(jī)”。經(jīng)過多次改進(jìn),后來的埃尼阿克成為一臺(tái)能進(jìn)行各種科學(xué)計(jì)算的通用計(jì)算機(jī)。它的最大特點(diǎn)是采用了電子線路來執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和儲(chǔ)存信息。同以往的計(jì)算機(jī)相比,它的速度極快,比兩年前艾肯研制的機(jī)電式自動(dòng)控制計(jì)算機(jī)要快1000倍。這使得它能勝任相當(dāng)廣泛的現(xiàn)代科學(xué)計(jì)算。埃尼阿克是人類計(jì)算工具發(fā)展史上一座不朽的豐碑。它是世界上第一臺(tái)真正能運(yùn)轉(zhuǎn)的大型電子計(jì)算機(jī)。正是它同幾年后制成的馮?諾伊曼機(jī)一起,奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)原型。
在從蒙昧?xí)r代到文明社會(huì)的艱難進(jìn)行過程中,人類發(fā)明了輪子、杠桿、熱機(jī)、機(jī)床、電話、電視等。這些人類智慧的果實(shí)已經(jīng)延長(zhǎng)了人類的感官的功能,從而促進(jìn)人類社會(huì)不斷發(fā)展。而電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明更是史無前例,對(duì)人類生活的影響將是不可估量的,因?yàn)樗娱L(zhǎng)了人類最神秘也最寶貴的部分――腦的功能。埃尼阿克的問世也充分表明,一項(xiàng)重大發(fā)明只有為社會(huì)發(fā)展所迫切需要,才能脫穎而出。反之,如果社會(huì)沒有這方面的需求,多么美妙的設(shè)想也逃脫不掉為歷史所淘汰的命運(yùn)。電子計(jì)算機(jī)制造技術(shù)在20世紀(jì)30年代已經(jīng)成熟,而在20世紀(jì)40年代才開花結(jié)果, 也許正是這個(gè)原因。在冷酷無情的歷史面前,個(gè)人的力量太渺小了。是莫克利而非阿塔納索夫發(fā)明了電子計(jì)算機(jī),這不是個(gè)人的力量所能決定的,這是歷史的選擇。
雖然埃尼阿克的運(yùn)算速度已經(jīng)相當(dāng)快了,但是,它仍然沒有最大限度地發(fā)揮采用電子技術(shù)所提供的巨大潛力。初生的電子計(jì)算機(jī)存在著明顯的缺陷:① 它的存儲(chǔ)容量太小;② 它的程序是用線路連接的方式實(shí)現(xiàn)的,不能存儲(chǔ)。為了進(jìn)行幾分鐘或幾小時(shí)的數(shù)字計(jì)算,要花費(fèi)幾小時(shí)甚至1~2天的時(shí)間做準(zhǔn)備。而且,由于它耗電量大,工作起來常常會(huì)因燒壞電子管而被迫停機(jī)檢修。
圖1.2馮?諾伊曼還在1944年,即 ENIAC尚未竣工時(shí),人們已經(jīng)意識(shí)到了這些問題。美國軍方要求莫爾學(xué)院在建造 ENIAC的同時(shí),立即設(shè)計(jì)效率更高的計(jì)算機(jī)。就在這一關(guān)鍵時(shí)刻,計(jì)算機(jī)發(fā)展史上又一重要人物――馮?諾伊曼教授(見圖1.2)承擔(dān)了這一重要任務(wù)。1903年,馮?諾伊曼出生于匈牙利的布達(dá)佩斯,他從小就顯示出多方面的天才,不到18歲,就和輔導(dǎo)老師合寫了一篇數(shù)學(xué)論文。他精通7門語言,為其從事科學(xué)研究奠定了深厚的基礎(chǔ)。幾乎在獲得布達(dá)佩斯大學(xué)數(shù)學(xué)博士學(xué)位的同時(shí),興趣廣泛的馮?諾伊曼又通過了蘇黎世高等技術(shù)學(xué)院化學(xué)方面的學(xué)士學(xué)位考試。博學(xué)多才的馮?諾伊曼在理論科學(xué)和技術(shù)科學(xué)方面都有較高的造詣。他的早期工作主要涉及純數(shù)學(xué)領(lǐng)域,但他并不僅僅關(guān)心純數(shù)學(xué)的進(jìn)展。他堅(jiān)信在現(xiàn)代文明社會(huì)中對(duì)基礎(chǔ)學(xué)科的評(píng)價(jià)會(huì)降低,技術(shù)永不停息的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的推動(dòng)作用會(huì)大大加強(qiáng)。因此,他特別關(guān)注物理科學(xué)和技術(shù)科學(xué)的狀況,努力發(fā)掘使用現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法的潛在威力。1944年的夏天,一個(gè)偶然的機(jī)會(huì),馮?諾伊曼得知莫爾小組正在研制電子計(jì)算機(jī)。當(dāng)時(shí),他正參加第一顆原子彈的研制工作,面臨著原子核裂變反應(yīng)過程中的大量計(jì)算問題。這些問題涉及數(shù)十億初等算術(shù)運(yùn)算和初等邏輯指令。它們雖然不需要非常精確的最終數(shù)據(jù),但所有中間的和細(xì)節(jié)的運(yùn)算都必須相當(dāng)精確。為此,曾有成百名女計(jì)算員一天到晚用臺(tái)式計(jì)算機(jī)演算,結(jié)果還是不能令人滿意。作為彈道研究所和洛斯?阿拉莫斯科學(xué)研究所的顧問,馮?諾伊曼一直在尋找解決計(jì)算問題的新方法。因此,當(dāng)聽到制造電子計(jì)算機(jī)的消息后,他大為驚喜,隨即專程到莫爾學(xué)院參觀了還未竣工的ENIAC 。科學(xué)家的洞察力以及深厚的科學(xué)素養(yǎng),使他立刻覺察到了電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用的廣闊前景。這位著名數(shù)學(xué)家毫不猶豫地投入到成敗未卜的新型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)工作中,并迅速成為這一領(lǐng)域的帶頭人。
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正是在馮?諾伊曼的帶領(lǐng)下,從1944年8月到1945年6月短短10個(gè)月的時(shí)間內(nèi),計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)工作獲得了巨大的進(jìn)展。人們定期在莫爾學(xué)院舉行學(xué)術(shù)會(huì)議,提出各種報(bào)告,許多富有創(chuàng)見的思想接二連三地涌現(xiàn)出來。經(jīng)過嚴(yán)肅的爭(zhēng)論和激烈的交鋒,形成全新的科學(xué)思想,前所未有的存儲(chǔ)程序通用電子計(jì)算機(jī)方案――EDVAC 方案就這樣問世了。這份浸透了科學(xué)家們的智慧和心血的報(bào)告草案共101頁,它明確規(guī)定新型計(jì)算機(jī)有5個(gè)組成部分:① 計(jì)算器CA;② 邏輯控制裝置CC;③ 存儲(chǔ)器M;④ 輸入I;⑤ 輸出O。并詳細(xì)描述了這5個(gè)部分的職能和相互關(guān)系。同ENIAC相比,EDVAC方案有兩個(gè)重大改 進(jìn):① 為充分發(fā)揮電子元件的高速度而采用了二進(jìn)制;② 提出了“存儲(chǔ)程序”,可以自動(dòng)地從一個(gè)程序指令進(jìn)到下一個(gè)程序指令,其作業(yè)順序可以通過一種稱為“條件轉(zhuǎn)移”的指令而自動(dòng)完成。長(zhǎng)達(dá)101頁的EDVAC方案是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)劃時(shí)代的文獻(xiàn)。在這個(gè)方案中,首次提出了存儲(chǔ)程序的概念,解決了第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) ENIAC的重大缺陷。也正是在這一方案中,提出了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展的基本體系結(jié)構(gòu),從而奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展基礎(chǔ)。由于馮?諾伊曼的巨大的聲望和榮譽(yù),他的參與使得計(jì)算機(jī)的研制工作受到社會(huì)上的廣泛重視,從而為計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展開辟了道路。
存儲(chǔ)程序的概念是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的又一座豐碑。長(zhǎng)期以來,人們一直認(rèn)為這一重要概念是馮?諾伊曼和 ENIAC小組最先提出來的。然而,馮?諾伊曼從來沒有說過存儲(chǔ)程序型計(jì)算機(jī)的概念是他最先提出的。相反,他不止一次地指出,圖靈是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想的提出者。那么,圖靈是怎樣一個(gè)人呢? 圖靈是英國著名的數(shù)學(xué)家和科學(xué)家,他的深刻的思維能力和非凡的創(chuàng)造力使人們不能不承認(rèn)他是一個(gè)天才。在他短暫的42年的人生旅途中,他獲得了來自各個(gè)方面的崇高榮譽(yù)和極大聲望。人們確信如果不是正當(dāng)壯年卻意外死亡,他一定會(huì)為科學(xué)史的長(zhǎng)卷寫出更美的篇章。圖靈生于1912年,1931年進(jìn)入劍橋大學(xué)學(xué)數(shù)學(xué),畢業(yè)后留校任教。1936年,年僅24歲的圖靈便提出了理想計(jì)算機(jī)――圖靈機(jī)的理論。圖靈機(jī)由三部分組成,包括一條帶子、一個(gè)讀寫頭和一個(gè)控制裝置。他證明存在一種圖靈機(jī),它能模擬任何給定的圖靈機(jī),這就是通用圖靈機(jī)。通用圖靈機(jī)把程序和數(shù)據(jù)都以數(shù)碼的形式存儲(chǔ)在紙帶上,是“存儲(chǔ)程序”型的,這種程序能把高級(jí)語言寫的程序譯成機(jī)器語言寫的程序。通用圖靈機(jī)實(shí)際上是現(xiàn)代通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型。這個(gè)理論是在第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問世的10年前提出的,這就不能不讓人感嘆圖靈思想的深刻與超前。特別值得指出的是,圖靈提出理想計(jì)算機(jī)的理論,其目的并不是為了研制某種具體的計(jì)算機(jī),而是為了解決線性數(shù)學(xué)的一個(gè)基礎(chǔ)理論問題。也就是說,圖靈關(guān)于計(jì)算機(jī)的種種設(shè)想都是在抽象的純粹的理論思維領(lǐng)域進(jìn)行的。他涉及的是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)工作的基本理論問題,而不僅是實(shí)際制造和操作。正是因?yàn)閳D靈研究的是計(jì)算機(jī)技術(shù)的深層理論問題,他才比其同代人更早地發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)理論研究的新情況、新問題。圖靈在1950年發(fā)表的《計(jì)算機(jī)能思考嗎?》一文又在西方世界引起了巨大反響,并掀起了關(guān)于機(jī)器能否思維這樣一場(chǎng)激烈爭(zhēng)論。就在這篇論文中,圖靈設(shè)計(jì)了一個(gè)聞名于世的“圖靈測(cè)驗(yàn)”,即一個(gè)人在不接觸對(duì)象的情況下,同對(duì)象進(jìn)行一系列的問答。如果他根據(jù)這些回答無法判斷對(duì)象是人還是機(jī)器,那么就可以認(rèn)為這個(gè)計(jì)算機(jī)具有與人相當(dāng)?shù)闹橇ΑD壳埃€沒有一臺(tái)計(jì)算機(jī)能通過圖靈測(cè)驗(yàn)。但是,圖靈認(rèn)為在理論上有可能存在這樣的機(jī)器,它們能做某些非常接近于思維的事情。圖靈預(yù)言20世紀(jì)末將會(huì)制造出與人腦的活動(dòng)方式極為相似的機(jī)器。作為計(jì)算機(jī)理論的先驅(qū),圖靈的思想已遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在時(shí)代的前面。然而,圖靈本人也并沒有遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)的研制工作。在第二次世界大戰(zhàn)中,圖靈曾在英國外交部所屬的一個(gè)絕密機(jī)構(gòu)服役。這個(gè)機(jī)構(gòu)的主要任務(wù)是破譯德軍的密碼。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的資料表明,在1943年,這個(gè)機(jī)構(gòu)曾制造出一臺(tái)有1500個(gè)電子管的破譯密碼的專用電子計(jì)算機(jī)。這臺(tái)機(jī)器采用了圖靈機(jī)的某些概念,破譯了德國的很多密碼,在戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了重大作用。從英國政府20世紀(jì)70年代透露出來的一些文件來看,很可能世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)不是 ENIAC,而是與圖靈有關(guān)的。只是這種計(jì)算機(jī)的許多資料至今仍然是保密的,因此,就給人們留下了一個(gè)未解的謎。圖靈退役以后,來到英國國家物理研究所工作。在那里,他積極參與了自動(dòng)計(jì)算機(jī)ACE的研制工作。1945年,圖靈提供了一份長(zhǎng)達(dá)50頁打字紙的ACE設(shè)計(jì)說明書。在這份報(bào)告中,他提出了仿真系統(tǒng)的思想,而帶有仿真系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)直至20世紀(jì)70年代才被制造出來。兩年以后,在一份關(guān)于人工智能的內(nèi)部報(bào)告中,圖靈又提出了不少令人感興趣的概念。其中,關(guān)于自動(dòng)程序設(shè)計(jì)的思想是20年后發(fā)展起來的人工智能研究的重要課題。一般認(rèn)為,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本概念源于圖靈。也正是為了紀(jì)念圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)理論與研究的卓越貢獻(xiàn),美國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)設(shè)立的一年一度的計(jì)算機(jī)大獎(jiǎng),是以圖靈的名字來命名
第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)叫 ENIAC(電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱,英文全稱為 Electronic Numerical Integrator And Computer),它于1946年2月15日在美國宣告誕生。承擔(dān)開發(fā)任務(wù)的“莫爾小組”由四位科學(xué)家和工程師埃克特、莫克利、戈?duì)査固埂⒉┛怂菇M成,總工程師埃克特當(dāng)時(shí)年僅24歲。
ENIAC:長(zhǎng)30.48米,寬1米,占地面積170平方米,30個(gè)操作臺(tái),約相當(dāng)于10間普通房間的大小,重達(dá)30噸,耗電量150千瓦,造價(jià)48萬美元。它包含了17,468 真空管7,200水晶 二極管, 1,500 中轉(zhuǎn), 70,000 電阻器, 10,000 電容器,1500繼電器,6000多個(gè)開關(guān),每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法,是繼電器計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算的20萬倍,埃里阿克與埃克特全是音譯,因?yàn)檫@個(gè)人是這臺(tái)電腦的總設(shè)計(jì)師,所以用他的名字做這臺(tái)電腦的名字
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第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)叫 ENIAC(電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱,英文全稱為 Electronic Numerical Integrator And Computer),它于1946年2月15日在美國宣告誕生。承擔(dān)開發(fā)任務(wù)的“莫爾小組”由四位科學(xué)家和工程師埃克特、莫克利、戈?duì)査固埂⒉┛怂菇M成,總工程師埃克特當(dāng)時(shí)年僅24歲。
ENIAC:長(zhǎng)30.48米,寬1米,占地面積170平方米,30個(gè)操作臺(tái),約相當(dāng)于10間普通房間的大小,重達(dá)30噸,耗電量150千瓦,造價(jià)48萬美元。它包含了17,468 真空管7,200水晶 二極管, 1,500 中轉(zhuǎn), 70,000 電阻器, 10,000 電容器,1500繼電器,6000多個(gè)開關(guān),每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法,是繼電器計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算的20萬倍,埃里阿克與埃克特全是音譯'''因?yàn)檫@個(gè)人是這臺(tái)電腦的總設(shè)計(jì)師,所以用他的名字做這臺(tái)電腦的名字
因?yàn)槭且粋€(gè)名叫埃里阿克的人發(fā)明的第一臺(tái)電腦電腦!!!
eniac 同名的人設(shè)計(jì)的,所以就叫這個(gè)名字了。