登陆注册
19472300000008

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——濒危的绿色生命

    求知文库——濒危的绿色生命

    本书主要介绍了濒危的绿色生命种类、对人们的生活影响、贡献等方面的知识。
  • 人类学世纪真言

    人类学世纪真言

    从1999年开始,《广西民族学院学报》的哲学社会科学版在徐杰舜教授的主持之下,开辟了一个《人类学学者访谈录》的专栏。经过4年多时间的努力,徐先生和他的同事们访问了20多位包括台湾和香港在内的人类学工作者,并以翔实长篇幅刊登于专栏中。由于我一直是《广西民族学院学报》的忠实读者,所以几乎所有的访谈录都浏览阅读过,觉得很有意思,增加了许多以前不知道的行内故事,因此也常常对这些访谈录有先睹为快的感觉。如今,徐教授将这30多篇访谈录汇编出版为《人类学世纪坦言》一书,让更多的读者能阅读到学者们的“坦言”。
  • 探索发现炎帝陵

    探索发现炎帝陵

    本书作者用缜密的手法揭示了1994年在山西高平发现的炎帝陵,是探索中华远祖征服自然、创造中华文明的重要课题。
  • 奇思妙想搞发明

    奇思妙想搞发明

    本套系列丛书推出10辑,主打科技牌。少年儿童要想成为一个有科学头脑的现代人,就要对科学知识和科学热点有一个广泛的了解,这样才能激发他的兴趣和爱好。
  • 拯救海洋:海洋污染与环境保护

    拯救海洋:海洋污染与环境保护

    本书用生动流畅的语言,丰富精美的插图,并配以准确、科学的图解文字,生动形象地向读者展示了知识世界中神秘、有趣、耐人寻味的各种现象,让学生们在充满趣味的阅读中,轻松愉快地开阔视野、增长知识。本书力求做到集知识性、趣味性、科学性于一身。
热门推荐
  • 身后有鬼

    身后有鬼

    我叫孙天,半夜接了个神秘红包,却给莫名其妙卷进一场场神秘命案中……“小玉女鬼事件”“楼盘死亡事件”“诡异人头事件”……游走在这些危险事件之间,虽然不知道哪天会死,但为了世界和平,我还是决定豁出去了!
  • 剑倾天下之名剑红颜

    剑倾天下之名剑红颜

    百年之后,风云再起!剑神绝迹人间,天帝遗族入世,卷土重来的接天神宫和誓言复仇的藏密一脉,阴谋杀伐魔影重重,谁能破围而出,成就新的传奇?
  • 世界上下五千年(第三卷)

    世界上下五千年(第三卷)

    历史知识的普及向历史读物的通俗性和趣味性提出了较高的要求,而从目前的情况来看,大部分读物是无法满足这一要求的,其中尤以世界史读物为甚。我们用百万字,千幅图片,翔实地再现了五千年间人类共同的实践经验、创造的文明,为今天提供丰富的借鉴和启迪!在尊重史实的前提下,以生动有趣的语言讲述一个个历史故事,通过一个个妙趣横生的历史故事展现五千年世界风貌,以形象明快的语言描述一个个历史人物,通过一个个栩栩如生的历史事件勾画人类文明发展的踪迹。
  • 焚天争仙

    焚天争仙

    打碎世界,只为成仙!!!来到这个强者为尊的世界,我李江当有恩报恩,有仇报仇!在这个世界,我李江当站着死,也不可低头弯腰生!我李江有自己的骄傲!有自己的自尊,我要活出自我的精彩!!!
  • 华梦录

    华梦录

    是谁流下那传说中的鬼泪?又是谁在九龙榻上安然入睡?当沉封千年的古墓被人打开,乾坤镜里上演了那不为人知的往事。一个个花容月貌的女子,一位位叱咤风云的儿郎,一场场惊心动魄的朝争,一段段缠绵悱恻的爱情,还有那一颗颗伤痕累累的心脏……天降离乱,又有谁能安定天下,还这山河锦绣荣华?
  • 噬血玉颜

    噬血玉颜

    “祈求上苍再给我一次重生,我定手刃那让我家破人亡的畜牲。”“祈求上苍再给我一次重生,我定让他死也不能和心爱的女人死在一起。”即使出卖灵魂,也要让他痛不欲生!
  • 无境缘尘

    无境缘尘

    凡圣草芥,世宇沉浮,轮回如枷锁,冥冥束缚着一切。如何打破常伦,得见永恒?这是一个大世,万族恒亘,天娇逐鹿,一切将从这里开始,一个少年自乱世崛起……
  • 壁咚101次:校草同桌归我了

    壁咚101次:校草同桌归我了

    她:高二237班班花,颜值在线,花季便出落的惊艳绝俗。初识:他转学而来,一头干净短发,他身穿白色衬衣,手拿着黑色背包随意搭在肩上,双手纤长匀细,肤色白皙,清浅温润。他向着她缓缓走来,一见倾心,她曾经喜欢雨,因为它带来天空的味道。现在她喜欢晴,因为他总迎着阳光。安贝儿被大步跨来的瑾之接住了。许是他在校道上停驻良久,被阳光照射得身上带有暖意,被他抱在怀里觉得格外安心温暖。却在逐渐了解,发现他内心那份悲凉....
  • 潮流仙人

    潮流仙人

    什么?!天庭编制满了?!连值日生和喂马的都超编了?!仙好几十代陈锋被迫无奈成了监察史。喝喝好茶唱唱小曲玩玩游戏,好像也挺滋润的哈!
  • 培养了不起的男孩大全集

    培养了不起的男孩大全集

    要做称职父母,先和男孩成为朋友,男孩可以说天不怕地不怕,没有安分的时候,你可以批评他、教育他,但是千万不要不理他。他们最怕的是没有人做他们的朋友,没有人理解、没有人帮助、没有人支持。从小就要男孩知道,他是个男子汉,他跌倒了,就要自己爬走来;他犯错误了,就要让他知道,好汉做事好汉当;他不听话了,就要让他知道,男子汉是不会给别人添麻烦的……让你的男孩能力超群,有的家长为了让自己的孩子不落后于别的孩子,一天到晚让孩子学这个学那个,其实这种观念并不完全正确。要知道,对孩子能力的培养比对孩子知识的浇灌更重要,中国有句名言:授人以鱼不如授人以渔。在教育孩子时同样要加以借鉴。