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ENIAC电脑62岁 发表评论(0) 编辑词条

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 情人节和电脑也有关系?虽然娱乐圈某最新事件已经从一个侧面为我们证明:具备一定的电脑DIY动手能力的人,比较不容易出乱子。不过,这起事件虽然和情人沾点边,但显然不会是我们今天文章的主题。恰恰相反,也许大多数人都不知道,世界上第一台真正意义上的电脑,是在62年前的今天,也就是1946年2月14日,在美国宾夕法尼亚大学诞生的!它的名字叫ENIAC。

62岁ENIAC电脑!祝你情人节快乐!

    如此巧合,使我们怀着强烈的好奇心,来探究这台在情人节同日诞生的电脑,它的传奇历史!

62岁ENIAC电脑!祝你情人节快乐!

    1946年2月14日,世界上第一台电脑ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。第二次世界大战期间,美国军方要求宾州大学莫奇来(Mauchly)博士和他的学生爱克特(Eckert) 设计以真空管取代继电器的'电子化'电脑--ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator), 电子数字积分器与计算器), 目的是用来计算炮弹弹道。 这部机器使用了18800个真空管,长50英尺,宽30英尺, 占地1500平方英尺,重达30吨(大约是一间半的教室大,六只大象重)。它的计算速度快,每秒可从事5000次的加法运算,运作了九年之久。

62岁ENIAC电脑!祝你情人节快乐!

    此外,真空管的损耗率相当高,几乎每15分钟就可能烧掉一支真空管,操作人员须花15分钟以上的时间才能找出坏掉的管子,使用上极不方便。曾有人调侃道:只要那部机器可以连续运转五天,而没有一只真空管烧掉,发明人就要额手称庆了。

    不过,在当时可是一项了不起的发明,过去需要花费12小时使用手摇计算器才能计算完成的弹道运算,ENIAC只需要区区30秒钟便可完成,计算速度提高了1440倍!
   ENIAC 是世界上第一部可变程序的电子计算器。虽然是电子的,但是基本设计的雏形还是沿用机械与电机计算器的概念,只是将所有的机械组件换成真空管以换取更快的速度。 John William Mauchly (1907--1980) 和 John Presper Eckert (1919--1995) 的最主要功劳, 在于发现并且克服一个接着一个前所未见的技术上困难。因此我们可以说,ENIAC 代表着从机械到电子的量变;至于根本设计的质变呢,则是在 von Neumann 加入了设计工作之后,才一起合作完成的。我们今天看到的电子计算器,是质变后的结果。所以,ENIAC 和今日的计算机的许多不同,也就不足为奇了。以下,我们要介绍一些 ENIAC 和今日计算器的基本不同处。了解这些历史,也许有助于了解今日计算机的设计概念。

62岁ENIAC电脑!祝你情人节快乐!

    ENIAC 的设计与实作计划,当初是向炮兵指挥部申请的经费 (最后的总花费是 1940 年代的五十万美元),所以最初的目的是做弹道计算。但是 ENIAC 是可变程序的计算器,例如 1949 年 9月, ENIAC 在弹道实验室花了 70 小时计算圆周率 pi 到 2,037 位。他们用了麦金算法:
                                1               1
        pi = 16 arctan(---) - 4 acrtan(---)
                           5              239

    虽然以今天的眼光看来,ENIAC 的设计和速度都很原始。但是它的确有用。它在 1947 年 7 月 29 日进入炮指部服役之后,一直工作到 1955 年 10 月 2 日的半夜 11:45 才关机,走入历史。之后,ENIAC 就被解体,分别送到几个博物馆收藏。

62岁ENIAC电脑!祝你情人节快乐!

    若要谈固定程序 (只能做几种固定的工作,例如 Pascal 加法器) 的电子计算器,则要推给英国的 Colossus。它在 1943 就能运作,不过当时是最高机密,一般相信就连美国政府都不知道。它的唯一工作就是:破解纳粹通讯密码。左边的照片,就是神秘安装在地道中的 Colossus。

    真空管计算器的想法,最被人怀疑的问题之一,就是如何保持稳定运转。 ENIAC 需要 17468 根真空管,那个时代的真空管不但昂贵而且不稳定。 Eckert 的创造性贡献之一,是严格控制电流和电压在一个小范围内,以降低真空管的损坏率,并连接小灯泡在面板上,以便快速找出不良的管子。这种一大片灯泡在面板上闪烁的情景,造成动人的高科技印象,后来我们在电影中看到的计算机,多半都是这副模样。尽管后来的计算机改用晶体管或集成电路,不再需要那些小灯泡来帮助维修,电影里面还是这样演。 Eckert 每说到这件事就会一直笑个不停。

    电脑科技发展到今天,不论是ENIAC和Colossus都早已被送进了博物馆。科学家们努力推动科技进步,使过去只能在军方秘密使用的高端设备,飞入了寻常百姓家,成为我们生活中不可或缺的一部分。在这个特别的日子里,让我们一起回顾ENIAC的过去,表达对科学家们的崇高敬意!

第一台电子计算机叫 ENIAC(中文名:艾尼亚克)
  (电子数字积分计算机的简称,英文全称为 Electronic Numerical Integrator And Computer),它于1946年2月15日在美国宣告诞生。
  承担开发任务的“莫尔小组”由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成,总工程师埃克特在当时年仅24岁。
  在美国宾夕法尼亚大学的莫尔电机学院揭幕典礼。它,就是世界上第一台现代电子计算机“埃尼阿克”(ENIAC)。这个庞然大物占地面积达170平方米,重达30吨。在揭幕仪式上,“埃尼阿克”为来宾表演了它的“绝招”----—分别在1秒钟内进行了5000次加法运算和500次乘法运算,这比当时最快的继电器计算机的运算速度要快1000多倍。这次完美的亮相,使得来宾们喝彩不已。
  ENIAC:长30.48米,宽1米,占地面积约63平方米,30个操作台,约相当于10间普通房间的大小,重达30吨,耗电量150千瓦,造价48万美元。它包含了17,468 真空管7,200水晶 二极管, 1,500 中转, 70,000 电阻器, 10,000 电容器,1500继电器,6000多个开关,每秒执行5000次加法或400次乘法,是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。
  研制电子计算机的想法产生于第二次世界大战进行期间。当时激战正酣,各国的武器装备跟现在比差远了,占主要地位的战略武器就是飞机和大炮,哪有什么“飞毛腿”导弹、“爱国者”防空导弹、“战斧式”巡航导弹,因此研制和开发新型大炮和导弹就显得十分必要和迫切。为此美国陆军军械部在马里兰州的阿伯丁设立了“弹道研究实验室”。
  美国军方要求该实验室每天为陆军炮弹部队提供6张火力表以便对导弹的研制进行技术鉴定。千万别小瞧了这区区6张火力表,它们所需的工作量大得惊人!事实上每张火力表都要计算几百条弹道,而每条弹道的数学模型你知道是什么吗?一组非常复杂的非线性方程组。这些方程组是没有办法求出准确解的,因此只能用数值方法近似地进行计算。
  但即使用数值方法近似求解也不是一件容易的事!按当时的计算工具,实验室即使雇用200多名计算员加班加点工作也大约需要二个多月的时间才能算完一张火力表。在“时间就是胜利”的战争年代,这么慢的速度怎么能行呢?恐怕还没等先进的武器研制出来,败局已定。
  为了改变这种不利的状况,当时任职宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学院的莫希利(John Mauchly)于 1942年提出了试制第一台电子计算机的初始设想——“高速电子管计算装置的使用”,期望用电子管代替继电器以提高机器的计算速度。
  美国军方得知这一设想,马上拨款大力支持,成立了一个以莫希利、埃克特(Eckert)为首的研制小组开始研制工作、预算经费为15万美元,这在当时是一笔巨款。要不是为了战争,谁能舍得出这么大的钱!虽说战争万恶,但未始不偶尔促进科技的发展。
  让研制工作十分幸运的是,当时任弹道研究所顾问、正在参加美国第一颗原子弹研制工作的数学家冯·诺依曼(v·n weumann,美籍匈牙利人)带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题,在研制过程中期加入了研制小组。他对计算机的许多关键性问题的解决作出了重要贡献,从而保证了计算机的顺利问世。
  虽然ENIAC体积庞大,耗电惊人,运算速度不过几千次(现在的超级计算机的速度最快每秒运算达万亿次!),但它比当时已有的计算装置要快1000倍,而且还有按事先编好的程序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的功能。ENIAC宣告了一个新时代的开始。从此科学计算的大门也被打开了。
  人们当然不会满足于此的!
  自第一台计算机问世以后,越来越多的高性能计算机被研制出来。计算机已从第一代发展到了第四代,目前正在向第五代、第六代智能化计算机发展。像最初制造出来的ENIAC一样,许多高性能的计算机总是在为尖端和常规武器、特别是核武器的研制服务。
  和人类发明的所有工具一样,计算机的产生也是由于实际需要方得以问世的。从18世纪以来,科学技术水平有了长足的进步。制造电子计算机所必需的逻辑电路知识和电子管技术已经在19世纪末和20世纪初出现并得以完善。因此可以说制造计算机的基础科学知识已经完备。
  但为什么世界上第一台电子计算机要退至40年代中期才得以问世呢?这里面主要是实际需要是否迫切和资金是否到位的问题。实际需要当然一直都存在,谁不想拥有一种最先进的计算工具呢?但光是需求并不能决定一切。凡研制一种新工具,总是需要先期投入大量资金(研制ENIAC时,一开始就投资15万美元,但最后的总投资高达48万美元,这在40年代可是一笔巨款!)。能为一种未问世的工具大胆出钱的总是少数。
  最后还是战争使计算机的诞生成为现实。事实上各种各样的社会需求中,战争期间的需求始终是最迫切的,因为事关生死存亡。政府和军方总是出手大方,将最新的科技成果应用到诸如战略和常规武器的研制工作上,以确保己方在军事上处于领先地位。
  电子计算机正是在二次世界大战弥漫的硝烟中开始研制的。如前面所述,当时为了给美国军械试验提供准确而及时的弹道火力表,迫切需要有一种高速的计算工具。因此在美国军方的大力支持下,世界上第一台电子计算机ENIAC于1943年开始研制。参加研制工作的是以宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学院的莫西利和埃克特为首的研制小组。在研制中期,著名数学家冯·诺依曼加入行列。
  历时两年多,ENIAC研制成功。1945年春天,ENIAC首次试运行成功。1946年2月10日,美国陆军军械部和宾夕法尼亚大学莫尔学院联合向世界宣布ENIAC的诞生,从此揭开了电子计算机发展和应用的序幕。
  现在人们常打交道的绝大多数都是个人计算机,它体积小,重量轻,性能高。虽然现在也有不少的巨型和大型计算机,但它们都“藏在深闺人未识”,安置在专门为它建造的建筑物里,一般人是不太容易一睹其“芳容”的。所以在许多人的心目中,可能会想当然地认为最初的计算机也有这么“苗条”。那可大错特错了!以前的计算机可是不折不扣的庞然大物!
  就拿ENIAC来说吧,它采用电子管作为基本电子元件。用了多少个呢?足足有18800个电子管,而每个电子管大约有一个普通家用25瓦灯泡那么大!这样ENIAC就有了8英尺高(约2.44米)、3英尺宽(约0.9米)、100英尺长(约30.48米)的身躯,占去了1800平方英尺(167 m ²),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!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。一已有~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)”。
  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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标签: ENIAC

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