信息技术发展历程|激动人心的信息技术诞生与成长简史( 三 )


ABC是第一台现代电子计算机 。阿塔纳索夫在设计这台计算机时,提出了三个非常重要的设计理念:以二进制逻辑来实现数字运算,以保证精度;利用电子技术来实现控制逻辑运算、算术运算,以保证计算速度;采用把计算功能和二进制数更新存贮的功能相分离的结构 。后来,控制论之父维纳在此基础上提出了计算机五原则:计算机必须是数字式的;以电子器件为主;采用二进制;内部存放计算表;在计算机内部存贮数据 。这些理念直到现在仍然是设计计算机的基本理念 。
这两台ABC计算机存放在艾奥瓦州立大学物理系的储存室里,很快就被人遗忘了 。1946年,两台计算机的零件被拆下来移作他用,只有存储器留了下来 。艾奥瓦州立大学没有为ABC计算机申请专利,这也是后来发明权之争的根源 。阿塔纳索夫的“电子计算机之父”称号,不是因为他的发明在当时为人们所接受,而是因为法院做出的判决 。阿塔纳索夫与著名的ENIAC计算机的发明人约翰莫奇利(John Mauchly)和约翰埃克特(John Eckert),为了谁是第一台电子计算机的发明人打了一场有名的官司,法院开庭了135次 。1973年10月19日,法院宣布:“莫奇利和埃克特没有发明第一台电子计算机,他们只是利用了阿塔纳索夫发明中的构思 。”阿塔纳索夫早在1941年,就把他有关电子计算机的设想告诉过ENIAC的发明人莫奇利 。莫奇利曾参观过阿塔纳索夫在艾奥瓦州立大学物理系的计算机实验室 。
信息技术发展历程|激动人心的信息技术诞生与成长简史

ABC计算机
1934年,德国人康拉德楚泽(Konrad Zuse)也开始制造计算机 。1938年,他完成了Z-1号机械计算机,其速度与可靠性都很差 。1941年,楚泽制造出了一台电子计算机——Z-3电子计算机,这是第一台可编程的电子计算机,可处理7位指数、14位小数,使用了大量的真空管 。它每秒钟能做3~4次加法运算,进行一次乘法运算需要3~5秒 。
20世纪40年代,哈佛大学物理系的霍华德艾肯(Howard Aiken)也在考虑设计通用的计算机 。当时IBM的总经理小沃森极具慧眼,资助了艾肯的设想 。1944年,艾肯研制出了MARK-1号计算机,它有15万个元件和800公里的电线,每秒钟能进行200次以上运算 。女数学家格雷丝霍珀(Grace Hopper)为它编制了计算程序,该计算机能解微分方程 。
MARK-1号的问世实现了巴贝奇的夙愿,也是自帕斯卡计算机问世以来机械和电动计算机的最高水平 。
同一时期,贝尔电话实验室的科学家斯蒂比茨(Stibitz)领导的一个研究小组也在研制继电器式计算机 。1940年,他们制造出了复数计算机(Complex Number Calculator,CNC),主要用于复数计算 。人们对它的运算能力很满意,但它是专用机,不是通用机 。1944年起,斯蒂比茨的小组又花了3年时间建造了类似的通用机 。1946年,CNC正式运转,性能很好,是现代多处理机的始祖 。
1940年9月,贝尔实验室在达特茅斯大学(Dartmouth College)演示M-1型机 。他们把校园内的M-1型机和电报线相连,当场把一个数学问题解了出来并传输到了纽约 。这是人类首次实现用计算机进行远程控制的梦想 。
1946年,宾夕法尼亚大学的埃克特等人在ABC计算机的启发下,研制出了那台有名的电子计算机——Enica 。它有17468只真空管,7200多个二极管,70000多个电阻,10000多只电容器和6000多只继电器,50多万个焊接点 。机器被安装在一排2.75米高的金属柜子中,占地面积170平方米左右,重30吨,运算速度每秒钟5000次加法,能在0.003秒时间内完成两个10位数乘法 。当时最快的计算机做40点弹道计算需要两小时,埃尼阿克只需3秒钟,实乃奇迹 。埃尼阿克并不完善,它没有存储器,只有寄存器,仅能寄存10个数码,而且耗电惊人 。当时的一个笑话说,只要它一开机,整个费城的路灯都会变暗 。尽管埃尼阿克很简陋,但是它象征着第一代电子计算机的诞生 。
关于计算机理论、计算机的可能性以及计算机功能的界限我们有了图灵的理论;而计算机的基础器件,即真空管也已经成熟了,尽管它还很慢,但是已经远胜机械设备了;而实现逻辑功能的基础电路已经经由香农的理论打好了基础,香农的那些开关电路可以实现任何逻辑功能 。
1952 年1月,冯.诺伊曼(Von Neumann)设计的IAS电子计算机EDVAC问世 。这台IAS计算机总共采用了2300个电子管,运算速度却比拥有18000个电子管的“埃尼阿克”提高了10倍,冯.诺伊曼存储程序控制的设想在这台计算机上得到了圆满的体现 。

冯诺依曼在1943年就提出了“存储程序通用电子计算机方案”,提出了“存储程序控制”的构想,也就是将程序存储到可寻址的内存,由控制器依次取指,译码,产生控制信号进而控制整个计算机的运转进行数据处理,具体到硬件就是处理器、主板、内存、硬盘的电脑组合方式 。到了这里,我们的计算机技术才正式步入时代的大舞台 。