【1946,世上第一台电脑诞生】 1946诞生第一台计算机

发布时间:2019-03-16 来源: 情感故事 点击:

  今日家喻户晓的电脑竟诞生于战争的需要,最初的计算机在科学家的眼中是一个能够进行“333次乘法运算的超级精灵”。      提及世界上第一台电脑,人们总与数学家冯・诺依曼(Von Neumann)相联系。1945年,他在发表的那篇关于计算机结构的著名文章中提出:数字计算机的数制采用二进制;计算机应该按照程序顺序执行……
  人们把冯・诺依曼的这些理论称为冯・诺依曼体系结构。时至今日,尽管计算机软硬件技术飞速发展,但计算机本身的体系结构并没有明显的突破,当今的计算机仍属于冯・诺依曼架构。
  然而,当我们追溯世界上第一台电脑的诞生时发现,冯・诺依曼只是在中途参与了世界上第一台电脑的设计,而有个叫小约翰・亚当・布雷斯伯・埃克特(Presper Eckert)的年轻人浮出水面。
  邂逅阿伯丁站台
  冯・诺依曼是个传奇人物。从小就表现出罕见的数学天才,11岁上中学后,老师对他卓异的数学禀赋惊叹不已,便向他父亲建议,让小诺依曼退学回家,聘请大学教授来当他的家庭教师。
  冯・诺依曼的确才华横溢。19岁,他就发表很有影响的数学论文,后来游学著名的柏林大学、洪堡大学和普林斯顿大学,成为德国大数学家大卫・希尔伯特的得意门生。1933年被美国普林斯顿大学高等研究院聘为终身教授。
  二战爆发后,他参与美国的“曼哈顿计划”,这是一个制造原子弹的计划,非一般人能入围。
  1944年夏天,美国东部马里兰州。在阿伯丁火车站的站台上,冯・诺依曼正在候车,一位军官模样的人跟他打招呼。这名军官名叫赫尔曼・哥尔斯廷(Hermam H.Goldstine),是美军军械部弹道实验室的上尉,他负责沟通军方和摩尔电机学校―世界上第一台计算机正在这里研制。
  在站台上,他俩的谈话开始还轻松自在。后来,哥尔斯廷告诉冯・诺依曼,说他目前正在从事一项科研任务,即制造一台每秒钟能进行333次乘法运算的机器。听到这里,教授的神情顿时严肃起来,并连连刨根究底地追问,使刚才轻松交谈的气氛一扫而空。
  哥尔斯廷被问得满头大汗。“我当时的脑子紧张得很”,1972年哥尔斯廷出版的《计算机:从帕斯卡到冯・诺依曼》一书中,他回忆了与冯・诺依曼的那次邂逅:“简直是一场数学博士论文的答辩。”
  火车进站了,两人匆匆地分手了……
  然而,谁也不曾想到,正是这次邂逅,才掀开人类历史第一台电脑―爱尼亚克(ENIAC)的神秘面纱。
  “爱尼亚克”的由来
  同年夏,宾夕法尼亚州。
  早晨,天空无一丝云彩,强烈的阳光洒进摩尔电机学院的校园内,使周围的树林、灌木丛、各种花朵显得格外葱郁,一派生机。冯・诺依曼在学院当局的陪同下来到实验中心。原来,自从与哥尔斯廷在阿伯丁火车站分手后,冯・诺依曼就迫不及待地赶往宾夕法尼亚大学摩尔电机学院,去看看哥尔斯廷上尉说的“那台机器”。
  这时,“那台机器”刚好建到一半,其中两个加法器正在安装。
  冯・诺依曼教授打量了一下周围的环境。
  眼前是一幢很大的房子,外墙下到处放置着数不胜数的运算单元器,房间里矗立着一大堆机器和架子,还有数不清的电线、插头和真空管。这哪里像一台机器,简直是个生产机器的大车间。冯・诺依曼感到纳闷:哥尔斯廷上尉在火车站给他介绍的那个能进行333次乘法运算的超级精灵在哪儿呢?
  这要从第一次世界大战起说。战争中,枪炮的弹道计算和火力表的测试已日趋重要。杀伤性武器的射程与精度密切相关,但真正做起来又谈何容易,因为每个弹道参数都需用几个不同的微分方程来计算,而一张正规的火力表则需要3000个不同弹道参数。
  从单个参数来说,飞行时间为60秒的弹道,如果用台式计算器来计算,就需要20个小时,这样会把一个人累得病倒。即使采用新式的微分分析仪来算,也得要20分钟。
  美国陆军军械部因此大伤脑筋。他们每天要向前线提供六张火力表,为此雇用了200多名计算快手还是不够用。眼下解决他们燃眉之急的是需要开发一种新的计算机器,把计算弹道参数的时间提到以秒计。
  真可谓无巧不成书。
  在费城,有一个小伙子叫小约翰・亚当・布雷斯伯・埃克特(Presper Eckert),伙伴们都喜欢叫他“布雷斯”。他是当地一个地产商的儿子,1919年出生,他一生中最重要的时光都在宾夕法尼亚度过。
  虽然埃克特从小就喜欢自己动手设计和制作特别的东西,但他的父亲却希望他进入商学院。在小埃克特已被500公里外麻省理工学院录取的情况下,老埃克特竟然用假装付不起学费的办法,把他送进了家门口的宾夕法尼亚大学沃顿商学院。他后来想转系,但物理系人数已满,只好转到摩尔电机工程学院。勉强熬过第一学年之后,小埃克特仿佛觉醒了一般,很快进入创造力爆发的状态。
  1941年他大学毕业,打算继续读研究生。在那年暑假,他参加了一个为军方服务的电子工程培训班,并且遇到了他命中注定的那个人―约翰・莫齐利(John Mauchly)博士。
  莫齐利比埃克特大12岁,是乌尔辛纳斯学院物理系主任,平时他非常留心电子计算技术的进展。眼下他也是这个培训班的学员,与埃克特很快成了朋友,并发现制造一台全自动化调整计算的电子计算机器是他俩的共同兴趣。
  暑假结束后,莫齐利就到摩尔学院申请了一份教职。
  1942年8月他俩商议后写了一份建议书,建议军方支持并投资他们设计制造一台电子计算设备。他们提出用电子技术代替目前通行的机电技术的计算,如果采用这种技术,弹道计算时间可由15~30分钟提快到100秒。
  这正中弹道实验室下怀。
  这份只有五页的建议书在作了几次修改后就得到批准,巧合的是,1943年4月,摩尔电机工程学院与弹道实验室达成协议,由摩尔学院开发研制一种新的电子计算设备,军方投资预算开始为15万美元,由埃克特担任总工程师。
  这种电子计算设备,原名叫“电子数字积分数”(Electronic Numerical Integrator),后来军方负责人建议,要加上“计算机”一词,这就成了“电子数字积分计算机”(Electronic Numerical Integrator and Computer),英文简称ENIAC,通称为“爱尼亚克”。
  5月31日,莫齐利提出总体设计方案,埃克特负责电路的研制,汇集一群高级工程师和有关技术人员负责建造,称为“PX计划”。
  哥尔斯廷上尉作为军方代表,担任弹道实验室与摩尔电机学院之间的联络和协调,经常往返于试验场与费城之间,所以才出现文章开头与冯・诺依曼巧遇的戏剧性一幕。
  爱尼亚克的诞生
  埃克特和莫齐利接受任务后,即全身心地投入工作。
  在参考了爱荷华州立大学约翰・阿塔纳索夫的一些设计后,他们经过两年的努力,1945年春,“爱尼亚克”果然不负众望,在试运行中每秒能运行5000次加法运算。用它来计算弹道参数时,更是得到满堂喝彩:60秒钟射程的弹道计算时间由原来的20分钟一下子缩短到30秒。
  “爱尼亚克”的名声不胫而走。
  包括摩尔电机工程学院的教授在内,各地科学家都相继赶来观摩。冯・诺依曼更是兴奋不已。他曾参与原子弹的研制,其中遇到了更为复杂的原子核裂变过程的模拟运算。“爱尼亚克”实验室雇用了100多名女计算员,从早到晚忙得不可开交,但还是跟不上进度,现在总算有了救星了。
  在冯・诺依曼的介绍下,有两位从事原子弹研制的科学家N・梅特波利斯和S・佛兰克尔也慕名而来,在埃克特、莫齐利和几位女程序员的协助下,在“爱尼亚克”上进行有关原子核裂变的能量计算。“爱尼亚克”还真的为世界上第一颗原子弹的早日问世出了大力。
  这里还有一个小插曲。
  在制造“爱尼亚克”的过程中,埃克特、莫齐利和冯・诺依曼曾一起讨论如何改进设计。但是,在冯・诺依曼1945年发表的那篇关于计算机结构的著名文章上,却没有埃克特和莫齐利的名字。
  这篇文章让埃克特与冯・诺依曼的关系变得很糟。埃克特认为,冯・诺依曼剽窃了他关于程序存储的想法。孰是孰非依然有争论,不过无论如何,今天的计算机还是被叫做“冯・诺依曼机”。

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