1、世界上第一台电子数字计算机 made by nianbin1946 年 2 月 14 日诞生了世界上第一台电子数字计算机 ENIAC（埃尼阿克）。(The Electronic Numerical Integrator And Calculator)“埃尼阿克” 计算机的最初设计方案，是由 36 岁的美国工程师 莫奇利于 1943 年提出的计算机的主要任务是分析炮弹轨道。美国军械部拨款支持研制工作，并建立了一个专门研究小组，由莫奇利负责。总工程师由年仅 24 岁的埃克特担任，组员格尔斯是位数学家，另外还有逻辑学家勃克斯。“埃尼阿克 ”共使用了 18000 个电子管，另加 1500 个继电器以及
2、其它器件，其总体积约 90 立 方米，重达 30 吨，占地 170 平方米，需要用一间 30 多米长的大房间才能存放，是个地地道道的庞然大物。这台耗电量为 140 千瓦的计算机，运算速度为每秒 5000 次加法，或者 400 次乘法，比机械式的继电器计算机快 1000 倍。当“埃尼阿克”公开展出时，一条炮弹的轨道用 20 秒种就能算出来，比炮弹晒身的飞行速度还快。埃尼阿克的存储器是电子装置，而不是靠转动的“鼓” 。它能够在一天内完成几千万次乘法，大约相当天一个人用台式计算机操作 40 年的工作量。它是按照十进制，而不是按照二进制来操作。但其中也用少量以二进制方式工作的电子管，因此机器在工作中不
3、得不把十进制转换为二进制，而在数据输入，输出时再变回十进制。“埃尼阿克” 最初是为了进行弹道计算而设计的专用计算机。但后来通过改变插入控制板里的接线方式来解决各种不同的问题，而成为一台通用机。它的一种改型机曾用于氢弹的研制。“埃尼阿克” 程序采用外部插入式，每当进行一项新的计算时，都要重新连接线路。有时几分种或几十分种的计算，要花几小时或 12 天的时间进行线路连接准备，这是一个致命的弱点。它的另一个弱点是存储量太小，至多只能存 20 个 10 位的十进制数。英国无线电工程师协会的蒙巴顿将军把“埃尼阿克” 的出现誉为“ 诞生了一个电子的大脑” ，“电脑”的名称由此流传开来。 1996 年 2
4、月 15 日，在“埃尼阿克” 问世 50 周年之际，美国副总统戈尔在宾夕法尼亚大学举行的隆重纪念仪式上，再次按动了这台已沉睡了 40 年的庞大电子计算机的启动电钮。戈尔在向当年参加“埃尼阿克”的研制，如今仍健在的科学家发表讲话： “我谨向当年研制这台计算机的先驱者们表示祝贺。”埃尼阿克上的两排灯以准确的节奏闪烁到 46，标志着它于1946 年问世，然后又闪烁到 96，标志着计算机时代开始以来的 50 年。第一台电子计算机在 1946 年 2 月 14 日问世了。全称是“ 电子数值积分和计算机”，英文名字是“Elextronic Numerical Integrator And Computer
5、”简称 ENIAC（埃尼阿克）。它是由美国宾夕法尼亚大学的莫尔学院的莫尔小组承担研制的。它由 17468 个电子管、6 万个电阻器、1 万个电容器和 6 千个开关组成，重达 30 吨，占地 160 平方米，耗电 174 千 瓦，耗资 45 万美元。这台计算机每秒只能运行 5 千次加法运算，或 400 次乘法。 埃尼阿克的存储器是电子装置，而不是靠转动的“鼓“。它能够在一天内完成几千万次乘法，大约相当于一个人用台式计算机操作 40 年的工作量。它是按照十进制，而不是按照二进制来操作。但其中也用少量以二进制方式工作的电子管，因此机器在工作中不得不把十进制转换为二进制，而在数据输入、输出时再变回十进
6、制。eniachttp:/ 重 达 30 吨 ， 耗 电 150千 瓦 。ENIAC 这 个 庞 然 大 物 能 做 什 么 呢 ？ 它 每 秒 能 进 行 5000 次 加 法 运 算 （ 据 测 算 ， 人最 快 的 运 算 速 度 每 秒 仅 5 次 加 法 运 算 ） ， 每 秒 即 次 乘 法 运 算 。 它 还 能 进 行 平 方 和 立 方运 算 ， 计 算 正 弦 和 余 弦 等 三 角 函 数 的 值 及 其 它 一 些 更 复 杂 的 运 算 。以 现 在 的 眼 光 来 看 ， 这 当 然 很 微 不 足 道 。 但 这 在 当 时 可 是 很 了 不 起 的 成 就 ！
7、 原 来 需要 20 多 分 钟 时 间 才 能 计 算 出 来 的 一 条 弹 道 ， 现 在 只 要 短 短 的 30 秒 ！ 这 可 一 下 子 缓解 了 当 时 极 为 严 重 的 计 算 速 度 大 大 落 后 于 实 际 要 求 的 局 面 。由 于 当 时 冯 诺 依 曼 正 参 与 原 子 弹 的 研 制 工 作 ， 他 是 带 着 原 子 弹 研 制 过 程 中 遇 到 的大 量 计 算 问 题 加 入 到 计 算 机 的 研 制 工 作 中 来 的 。 因 此 可 以 说 ， ENIAC 为 世 界 上 第 一颗 原 子 弹 的 诞 生 也 出 了 不 少 力 。但 即 使
8、 在 当 时 看 来 ， ENIAC 也 是 有 不 少 缺 点 的 ： 除 了 体 积 大 ， 耗 电 多 以 外 ， 由 于机 器 运 行 产 生 的 高 热 量 使 电 子 管 很 容 易 损 坏 。 只 要 有 一 个 电 子 管 损 坏 ， 整 台 机 器 就 不 能正 常 运 转 ， 于 是 就 得 先 从 这 1 8 万 多 个 电 子 管 中 找 出 那 个 损 坏 的 ， 再 换 上 新 的 ， 别提 有 多 么 麻 烦 了 。 关 于 世 界 上 第 一 台 计 算 机 的 疑 问在 国 内 的 绝 大 部 分 媒 体 上 都 会 出 现 世 界 上 第 一 台 电 子 计
9、 算 机 是 上 世 纪 1946 年 由美 国 人 毛 克 利 （ John Mauchly） 发 明 的 ENIAC 文 字 记 载 ， 但 另 一 种 说 法 却 是 ： 世 界上 第 一 台 电 子 计 算 机 是 由 美 国 爱 荷 华 州 立 大 学 的 约 翰 文 森 特 阿 塔 纳 索 夫 （ John Vincent Atanasoff） 教 授 和 他 的 研 究 生 克 利 福 特 贝 瑞 （ Clifford Berry） 先 生 在 1937年 至 1941 年 间 开 发 的 “阿 塔 纳 索 夫 -贝 瑞 计 算 机 （ Atanasoff-Berry Compu
10、ter， 简 称ABC） ”。在 维 基 百 科 （ wikipedia.org） 上 你 只 要 输 入 “John Vincent Atanasoff”或 “AtanasoffBerry Computer”就 可 以 找 到 “约 翰 文 森 特 阿 塔 纳 索 夫 ”教 授 的 生 平 和 “阿 塔 纳 索夫 -贝 瑞 计 算 机 （ Atanasoff-Berry Computer） ”的 发 明 过 程 ， 在 Google 中 搜 索 “AtanasoffBerry Computer”也 会 有 四 万 多 条 检 索 结 果 ， 在 美 国 爱 荷 华 州 立 大 学 的 网 站
11、 上 有更 详 细 的 介 绍 （ http: /www.cs.iastate.edu/jva/jva-archive.shtml） 。而 在 国 内 的 朋 友 们 竟 很 少 有 人 知 道 此 事 真 相 ， 不 少 国 内 的 作 者 在 他 们 的 专 著 、教 材 中 ， 甚 至 科 普 活 动 中 ， 仍 然 宣 传 ENIAC 是 世 界 上 第 一 台 计 算 机 。 因 此 ， 做 为 一名 IT 工 作 者 有 必 要 本 着 科 学 的 精 神 ， 替 前 人 澄 清 事 实 ， 希 望 通 过 此 文 有 助 于 纠 正 这个 在 国 内 知 识 界 长 期 存 在
12、的 重 大 学 术 误 会 ， 以 正 视 听 。经 证 实 ， 世 界 上 的 第 一 台 计 算 机 应 为 “ABC”。 1941 年 ， “ENIAC”的 发 明 者 之 一 莫科 里 在 阿 坦 纳 索 夫 家 借 住 5 天 ， 借 此 机 会 盗 取 了 研 究 成 果 及 想 法 ， 之 后 与 埃 克 特 一 起制 造 了 “ENIAC”并 申 请 了 专 利 ， 被 世 人 称 为 “现 代 计 算 机 之 父 ”而 阿 坦 纳 索 夫 并 未 重 视自 己 的 重 大 发 明 “ABC”， 学 校 也 没 有 重 视 此 项 发 明 ， 并 拆 掉 了 “ABC”。 后
13、经 过 美 国 法院 判 决 ， 推 翻 并 吊 销 了 莫 科 里 的 专 利 ， “现 代 计 算 机 的 基 本 想 法 是 来 自 约 翰 -文 森 特 -阿 坦 纳 索 夫 ”。http:/ 年 2 月 15 日是计算机发展史上值得纪念的一个日子。这一天美国宾夕法尼亚大学的莫尔学院喜气洋洋，许多人心情激动地来到莫尔学院，参加一个可载入史册的典礼，即人类历史上第一台现代电子计算机的揭幕典礼。这台机器名为“电子数值积分和计算机”(简称埃尼阿克，见图 1.1)，它看上去完全是一个庞然大物，占地面积达170m2，质量达 30t，耗电量也很惊人，功率为150kW，共使用了近两万个电子管，在工作
14、时这些管子看上去活像两万只点着的灯泡。埃尼阿克主要用来进行弹道计算的数值分析，用十进制进行计算。它在 1s 图 1.1 埃尼阿克计算机内能进行数百次的加法运算，这在当时已是划时代的高速计算机了。用它计算炮弹着弹位置所需要的时间，比炮弹离开炮口到达目标所需要的时间还要短。它一度被誉为“比炮弹还要快的计算机”。经过多次改进，后来的埃尼阿克成为一台能进行各种科学计算的通用计算机。它的最大特点是采用了电子线路来执行算术运算、逻辑运算和储存信息。同以往的计算机相比，它的速度极快，比两年前艾肯研制的机电式自动控制计算机要快 1000 倍。这使得它能胜任相当广泛的现代科学http:/ 20 世纪 30 年代
15、已经成熟，而在 20 世纪 40 年代才开花结果， 也许正是这个原因。在冷酷无情的历史面前，个人的力量太渺小了。是莫克利而非阿塔纳索夫发明了电子计算机，这不是个人的力量所能决定的，这是历史的选择。虽然埃尼阿克的运算速度已经相当快了，但是，它仍然没有最大限度地发挥采用电子技术所提供的巨大潜力。初生的电子计算机存在着明显的缺陷： 它的存储容量太小； 它的程序是用线路连接的方式实现的，不能存储。为了进行几分钟或几小时的数字计算，要花费几小时甚至 12 天的时间做准备。而且，由于它耗电量大，工作起来常常会因烧坏电子管而被迫停机检修。图 1.2 冯诺伊曼还在 1944 年，即 ENIAC 尚未竣工时，人
16、们已经意识到了这些问题。美国军方要求莫尔学院在建造 ENIAC 的同时，立即设计效率更高的计算机。就在这一关键时刻，计算机发展史上又一重要人物冯诺伊曼教授(见图 1.2)承担了这一重要任务。1903 年，冯诺伊曼出生于匈牙利的布达佩斯，他从小就显示出多方面的天才，不到 18 岁，就和辅导老师合写了一篇数学论文。他精通 7 门语言，为其从事科学研究奠定了深厚的基础。几乎在获得布达佩斯大学数学博士学位的同时，兴趣广泛的冯 诺伊曼又通过了苏黎世高等技术学院化学方面的学士学位考试。博学多才的冯诺伊曼在理论科学和技术科学方面都有较高的造诣。他的早期工作主http:/ 年的夏天，一个偶然的机会，冯诺伊曼得
17、知莫尔小组正在研制电子计算机。当时，他正参加第一颗原子弹的研制工作，面临着原子核裂变反应过程中的大量计算问题。这些问题涉及数十亿初等算术运算和初等逻辑指令。它们虽然不需要非常精确的最终数据，但所有中间的和细节的运算都必须相当精确。为此，曾有成百名女计算员一天到晚用台式计算机演算，结果还是不能令人满意。作为弹道研究所和洛斯阿拉莫斯科学研究所的顾问，冯诺伊曼一直在寻找解决计算问题的新方法。因此，当听到制造电子计算机的消息后，他大为惊喜，随即专程到莫尔学院参观了还未竣工的 ENIAC 。科学家的洞察力以及深厚的科学素养，使他立刻觉察到了电子计算机应用的广阔前景。这位著名数学家毫不犹豫地投入到成败未卜
18、的新型计算机的设计工作中，并迅速成为这一领域的带头人。 查看演示正是在冯诺伊曼的带领下，从 1944 年 8 月到 1945 年 6 月短短 10 个月的时间内，计算机的设计工作获得了巨大的进展。人们定期在莫尔学院举行学术会议，提出各种报告，许多富有创见的思想接二连三地涌现出来。经过严肃的争论和激烈的交锋，形成全新的科学思想，前所未有的存储程序通用电子计算机方案EDVAC 方案就这样问世了。这份浸透了科学家们的智慧和心血的报告草案共 101 页，它明确规定新型计算机有 5 个组成部分： 计算器 CA； 逻辑控制装置 CC； 存储器 M； 输入 I； 输出 O。并详细描述了这 5 个部分的职能和
19、相互关系。同 ENIAC 相比，EDVAC 方案有两个重大改 进： 为充分发挥电子元件的高速度而采用了二进制； 提出了“存储程序”，可以自动地从一个程序指令进到下一个程序指令，其作业顺序可以通过一种称为“条件转移”的指令而自动完成。长达 101 页的 EDVAC 方案是计算机发展史上的一个划时代的文献。在这个方案中，首次提出了存储程序的概念，解决了第一台电子计算机 ENIAC 的重大缺陷。也正是在这一方案中，提出了现代计算机发展的基本体系结构，从而奠定了现代计算机的发展基础。由于冯诺伊曼的巨大的声望和荣誉，他的参与使得计算机的研制工作受到社会上的广泛重视，从而为计算机的迅猛发展开辟了道路。存储
20、程序的概念是计算机发展史上的又一座丰碑。长期以来，人们一直认为这一重要概念是冯诺伊曼和 ENIAC 小组最先提出来的。然而，冯诺伊曼从来没有说过存储程序型计算机的概念是他最先提出的。相反，他不止一次地指出，图灵是现代计算机设计思想的提出者。那么，图灵是怎样一个人呢? 图灵是英国著名的数学家和科学家，他的深刻的思维能力和非凡的创造力使人们不能不承认他是一个天才。在他短暂的 42 年的人生旅途中，他获得了来自各个方面的崇高荣誉和极大声望。人们确信如果不是正当壮年却意外死亡，他一定会为科学史的长卷写出更美的篇章。图灵生于 1912 年，1931 年进入剑桥大学学数学，毕业后留校任教。1936 年，年
21、仅 24 岁的图灵便提出了理想计算机图灵机的理论。图灵机由三部分组成，包括一条带子、一个读写头和一个控制装置。他证明存在一种图灵机，它能模拟任何给定的图灵机，这就是通用图灵机。通用图灵机把程序和数据都以数码的形式存储在纸带上，是“存储程序” 型的，这种程序能把高级语言写的程序译成机器语言写的程序。通用图灵机实际上是现代通用数字计算机的数学模型。这个理论是在第一台电子计算机问世的 10 年前提出的，这就不能不让人感叹图灵思想的深刻与超前。特别值得指出的是，图灵提出理想计算机的理论，其目的并不是为了研制某种具体的计算机，而是为了解决线性数学的一个基础理论问题。也就是说，图灵关于计算机的种种设想都是
22、在抽象的纯粹的理论思维领域进行的。他涉及的是现代计算机工作的基本理论问题，而不仅是实际制造和操作。正是因为图灵研究的是计算机技术的深层理论问题，他才比其同代人更早地发现计算机理论研究的新情况、新问题。图灵在 1950 年发表的计算机能思考吗？一文又在西方世界引起了巨大反响，并掀起了关于机器能否思维这样一场激烈争论。就在这篇论文中，图灵设计了一个闻名于世的“图灵测验”，即一个人在不接触对象的情况下，同对象进行一系列的问答。如果他根据这些回答无法判断对象是人还是机器，那么就可以认为这个计算机具有与人相当的智力。目前，还没有一台计算机能通过图灵测验。但是，图灵认为在理论上有可能存在这样的机器，它们能
23、做某些非常接近于思维的事情。图灵预言 20 世纪末将会制造出与人脑的活动方式极为相似的机器。作为计算机理论的先驱，图灵的思想已远远走在时代的前面。然而，图灵本人也并没有远离计算机的研制工作。在第二次世界大战中，图灵曾在英国外交部所属的一个绝密机构服役。这个机构的主要任务是破译德军的密码。现在发现的资料表明，在 1943 年，这个机构曾制造出一台有 1500 个电子管的破译密码的专用电子计算机。这台机器采用了图灵机的某些概念，破译了德国的很多密码，在战争中发挥了重大作用。从英国政府 20 世纪 70 年代透露出来的一些文件来看，很可能世界上第一台电子计算机不是 ENIAC，而是与图灵有关的。只是
24、这种计算机的许多资料至今仍然是保密的，因此，就给人们留下了一个未解的谜。图灵退役以后，来到英国国家物理研究所工作。在那里，他积极参与了自动计算机 ACE 的研制工作。1945 年，图灵提供了一份长达 50 页打字纸的 ACE 设计说明书。在这份报告中，他提出了仿真系统的思想，而带有仿真系统的计算机直至 20 世纪 70 年代才被制造出来。两年以后，在一份关于人工智能的内部报告中，图灵又提出了不少令人感兴趣的概念。其中，关于自动程序设计的思想是 20 年后发展起来的人工智能研究的重要课题。一般认为，现代计算机的基本概念源于图灵。也正是为了纪念图灵对计算机理论与研究的卓越贡献，美国计算机学会设立的一年一度的计算机大奖，是以图灵的名字来命名的第一台计算机的制作者John Mauchly http:/
