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电子数字积分式计算机 发表评论(0) 编辑词条

人类第一台电子数字计算机ENLAC(Elec-tronic Numerical Integrator And Computer埃尼阿克)诞生于1949年

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历程:编辑本段回目录

在这以前,电子计算机有这段发展历程:公元前5世纪,中国人发明了算盘,广泛应用于商业贸易中,算盘被认为是最早的计算机,并一直使用至今。算盘在某些方面的运算能力要超过目前的计算机,算盘的(图)中国公元前5世纪算盘 方面体现了中国人民的智慧。
在接下来的若干年中,许多工程师在另一些方面取得了重要的进步,美国人Herman Hollerith(1860-1929),根据提花织布机的原理发明了穿孔片计算机,并带入商业领域建立公司早在17世纪,欧洲一批数学家就已开始设计和制造以数字形式进行基本运算的数字计算机。1642年,法国数学家帕斯卡采用与钟表类似的齿轮传动装置,制成了最早的十进制加法器。1678年,德国数学家莱布尼兹制成的计算机,进一步解决了十进制数的乘、除运算。

英国数学家巴贝奇在1822年制作差分机模型时提出一个设想,每次完成一次算术运算将发展为自动完成某个特定的完整运算过程。1884年,巴贝奇设计了一种程序控制的通用分析机。这台分析机虽然已经描绘出有关程序控制方式计算机的雏型,但限于当时的技术条件而未能实现。

巴贝奇的设想提出以后的一百多年期间,电磁学、电工学、电子学不断取得重大进展,在元件、器件方面接连发明了真空二极管和真空三极管;在系统技术方面,相继发明了无线电报、电视和雷达……。所有这些成就为现代计算机的发展准备了技术和物质条件。

与此同时,数学、物理也相应地蓬勃发展。到了20世纪30年代,物理学的各个领域经历着定量化的阶段,描述各种物理过程的数学方程,其中有的用经典的分析方法已根难解决。于是,数值分析受到了重视,研究出各种数值积分,数值微分,以及微分方程数值解法,把计算过程归结为巨量的基本运算,从而奠定了现代计算机的数值算法基础。

社会上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前后,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、英国部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。

德国的朱赛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,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。

新的重大突破是由数学家冯·诺伊曼领导的设计小组完成的。1945年3月他们发表了一个全新的存储程序式通用电子计算机方案—电子离散变量自动计算机(EDVAC)。随后于1946年6月,冯·诺伊曼等人提出了更为完善的设计报告《电子计算机装置逻辑结构初探》。同年7~8月间,他们又在莫尔学院为美国和英国二十多个机构的专家讲授了专门课程《电子计算机设计的理论和技术》,推动了存储程序式计算机的设计与制造。

1949年,英国剑桥大学数学实验室率先制成电子离散时序自动计算机(EDSAC);美国则于1950年制成了东部标准自动计算机(SFAC)等。至此,电子计算机发展的萌芽时期遂告结束,开始了现代计算机的发展时期。

在创制数字计算机的同时,还研制了另一类重要的计算工具——模拟计算机。物理学家在总结自然规律时,常用数学方程描述某一过程;相反,解数学方程的过程,也有可能采用物理过程模拟方法,对数发明以后,1620年制成的计算尺,己把乘法、除法化为加法、减法进行计算。麦克斯韦巧妙地把积分(面积)的计算转变为长度的测量,于1855年制成了积分仪。

19世纪数学物理的另一项重大成就——傅里叶分析,对模拟机的发展起到了直接的推动作用。19世纪后期和20世纪前期,相继制成了多种计算傅里叶系数的分析机和解微分方程的微分分析机等。但是当试图推广微分分析机解偏微分方程和用模拟机解决一般科学计算问题时,人们逐渐认识到模拟机在通用性和精确度等方面的局限性,并将主要精力转向了数字计算机

电子数字计算机问世以后,模拟计算机仍然继续有所发展,并且与数字计算机相结合而产生了混合式计算机。模拟机和混合机已发展成为现代计算机的特殊品种,即用在特定领域的高效信息处理工具或仿真工具。

20世纪中期以来,计算机一直处于高速度发展时期,计算机由仅包含硬件发展到包含硬件、软件和固件三类子系统的计算机系统。计算机系统的性能—价格比,平均每10年提高两个数量级。计算机种类也一再分化,发展成微型计算机、小型计算机、通用计算机(包括巨型、大型和中型计算机),以及各种专用机(如各种控制计算机、模拟—数字混合计算机)等。 计算机器件从电子管到晶体管,再从分立元件到集成电路以至微处理器,促使计算机的发展出现了三次飞跃。 在电子管计算机时期(1946~1959),计算机主要用于科学计算。主存储器是决定计算机技术面貌的主要因素。当时,主存储器有水银延迟线存储器、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓和磁心存储器等类型,通常按此对计算机进行分类。

 

简介编辑本段回目录

在第二次世界大战期间,美国宾夕法尼亚大学的物理学家约翰·莫克科(John Mauchly)参与了马里兰州阿伯丁试验

(图)电子数字积分式计算机电子数字积分式计算机

基地的火力射程表的编制工作,当时虽然使用了一台布什微分分析仪,并且雇佣了100名年轻助手做辅助人工计算,但是速度仍很慢,而且错误百出。形势促使莫克利与工程师普雷斯伯·埃克特(J.PresPter Eckert)一起加快了研究新的计算工具的步伐。他们第一次采用电子管作为计算机的基本部件。1946年2月15日,第一台全自动计算机ENIAC(即“电子数学积分计算机”)正式交付使用,到1955年10月最后切断电源,服役长达9年。它每秒可进行5000次加减运算,使用了18800个电子管,占地170平方米,重达30吨,功率140千瓦,价格140万美元,真可谓“庞然大物”。尽管这台机器只有少数专家才会使用,但它把过去借助台式计算器需7~20小时才能计算出一条发射弹道的工作量缩短到只用30秒,使科学家们从奴隶般的计算中解放出来。至今人们仍公认,ENIAC机的问世,表明了电子数字计算机时代的到来,具有划时代的伟大意义,是科学技术发展史上的重大里程碑
作为计算机从实验室走向社会的标志是1951年研制成功并提交给美国人口统计使用的UNIVAC(UNIVerzal Automatic Computer 通用自动计算机)。它的研制者就是ENIAC的研制者莫克利和埃克特。由于它显示出巨大的社会效益和经济效益,因此,还有人认为“计算机时代”是从1951年开始的。

发展概览编辑本段回目录

 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

(图)电子数字积分式计算机电子数字积分式计算机

的程序仍然是外加式的 “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1~2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。

关于人类第一台电子数字计算机的疑问编辑本段回目录

在国内的绝大部分媒体上都会出现世界上第一台电子计算机是上世纪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 Computer,简称ABC)”。

(图)电子数字积分式计算机电子数字积分式计算机


  在维基百科(wikipedia.org)上你只要输入“John Vincent Atanasoff”或“Atanasoff–Berry 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“Atanasoff–Berry 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”。
  ENIAC的其他翻译:
  Electronic Numerical Integartor & Caculator
  Electronic Numerical Integartor And Caculation

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