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第2章 科学与神话——电子计算机来历(2)

4.“埃尼阿克”的诞生

第二次世界大战时期,随着火炮的发展,弹道计算日益复杂,原有的一些计算机已不能满足使用要求,迫切需要有一种新的快速的计算工具。第一台完整意义上的通用电子计算机是这样一种情况下应运而生。

科学家、工程师不断努力钻研,利用当时电子技术已显示出具有记数、计算、传输、存储控制等功能,成功研发了这台被命名为“埃尼阿克”的电子计算机。

巨大的“埃尼阿克”

埃尼阿克是“ENIAC”的音译。意为电子数字积分计算机。它主要是用于计算弹道。是由美国宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院制造的,它的体积庞大,占地面积170多平方米,重量约30吨,消耗近150千瓦的电力。

工作人员给埃尼阿克接线

1946年7月,埃尼阿克被美国陆军军械兵团正式接受。为了翻新和升级存储器,埃尼阿克在1946年11月9日关闭,并在1947年转移到了马里兰州的阿伯丁试验场。1947年7月,它在那里重新启动,继续工作到1955年10月2日晚上11点45分。

埃尼阿克是宾夕法尼亚大学的约翰·莫齐利和约翰·埃克特构思和设计的。协助开发的设计工程师团队包括罗伯特·F·肖、杰弗里·传·珠、托马斯·凯特·夏普勒斯、阿瑟·伯克斯、还有杰克·戴维斯等。埃尼阿克在1987年被评为美国电气与电子工程师学会里程碑之一。

埃尼阿克的发明团队

知识卡片:

约翰·埃克特

约翰·埃克特(1919—1995),美国计算机工程师。1919年生于美国费城。1941年毕业于宾夕法尼亚大学莫尔学院,获电气工程学士学位,1943年获得硕士学位,1964年获得该大学荣誉工程理学博士。埃克特与莫奇利一起领导了世界第一台通用电子计算机——ENIAC计算机的研制工作。埃克特是美国工程院院士、美国电气电子工程师协会会员。1948~1966年间共获得85项专利,1966年获美国国家科学勋章。

5.神奇的“埃尼阿克”

埃尼阿克是图灵完全的电子计算机,能够重新编程,解决各种计算问题。埃尼阿克为美国陆军的弹道研究实验室(BRL)所使用,用于计算火炮的火力表。埃尼阿克在1946年公布的时候,就被当时的新闻赞誉为“巨脑”。它的计算速度比机电机器提高了一千倍。这是一个飞跃,之前没有任何一台单独的机器达到过这个速度。它的数学能力和通用的可编程能力,令当时的科学家和实业家非常激动。发明它的人为了进一步推广这些新思想,举办了一系列关于计算机体系结构的讲座。

工作中的埃尼阿克

“埃尼阿克”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。当“埃尼阿克”公开展出时,一条炮弹的轨道用20秒钟就算出来,比炮弹本身的飞行速度还快。埃尼阿克每秒能做5000次加法,或者400次乘法。如果用当时最快的机电式计算机做40点弹道计算,需要两小时,而埃尼阿克只要3秒钟。

它装有 18 000多只电子管和大量的电阻、电容,第一次用电子线路实现运算。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。

然而,埃尼阿克并不是十全十美的。它有一个致命的弱点,那就是当它需要换算别的题目时,就得重新焊接连线,很费时间,因为它只有用电子管做的寄存器,没有存储器,仅仅能寄存10个数码。比如,每当进行软件中心一项新的计算时,都要重新连接线路。有时几分钟或几十分钟的计算,要花几小时甚至2天左右的时间进行线路连接准备。

忙碌的工作人员

1996年2月15日,是“埃尼阿克”问世50周年。戈尔——当时的美国副总统,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年的巨型“电脑”的启动电钮。戈尔对当年参加“埃尼阿克”的研制、如今仍健在科学家说:“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先是闪烁着“46”,标志着它于1946年问世,然后又闪烁到“96”,标志电子计算机时代开始以来的50年。

1996年10月8日,美国邮政局发行纪念ENIAC 50周年的纪念邮票

知识卡片:

图灵完全

图灵完全指在可计算性理论中,编程语言或任意其他的逻辑系统如具有等用于通用图灵机的计算能力。换言之,此系统可与通用图灵机互相模拟。这个词源于引入图灵机概念的数学家阿兰·图灵。

虽然实际机器会受到存储能力的物理限制,图灵完全性通常指具有无限存储能力的通用物理机器或编程语言。

6.关于“第一”的争议

以前很多教科书上都写着,世界上第一台计算机是埃尼阿克,但经过后来的科学家的不断研究,发现这个说法是有误的。仔细阅读前文的同学可以发现,我们介绍埃尼阿克时,说它是“第一台完整意义上的通用电子计算机”,而不是“世界上第一台计算机”,这是为什么呢?下面我们来慢慢分析。

原来,阿塔纳索夫-贝瑞计算机(简称ABC)才是法定的世界上第一台电子计算机,是爱荷华州立大学的约翰·文森特·阿塔纳索夫和他的研究生克利福特·贝瑞在1937年至1941年间开发。它使用了真空管计算器,二进制数值,可复用内存。

阿塔纳索夫-贝瑞

而以二进制为基础的“埃尼阿克”,全名为“电子数值积分计算器”,这是第一部通用意图的计算机。阿塔纳索夫-贝瑞计算机是在约翰·阿塔纳索夫被征召去华盛顿为美国海军做物理研究后,被艾奥瓦州立大学拆掉了。相比之下,埃尼阿克在1946年大展它的能力,“吸引了全世界的想象力”。或许正因如此,大家都记住了埃尼阿克,而没有把目光集中在阿塔纳索夫-贝瑞身上。

埃尼阿克的主要发明者莫齐利曾经拥有它的专利。1973年,经过法院宣判,莫齐利的专利被认定为无效,它的发明权被放入公有领域。原因是莫齐利对于埃尼阿克的设计思想部分来源于约翰·阿塔纳索夫和克利福德·贝瑞设计的阿塔纳索夫-贝瑞计算机。

约翰·阿塔纳索夫

克利福德·贝瑞

然而,当时公众领域内还是普遍将“埃尼阿克”认定为世界上第一台电子计算机,将莫齐利认定为电子计算机之父。为了正名,20世纪90年代初,已经87岁的阿塔纳索夫-贝瑞计算机发明者阿塔纳索夫写信给当时的美国总统老布什,希望公众能承认他自己才是电子计算机之父。于是,老布什向他颁发了一个美国国家工艺技术金质奖章,以表彰他发明了世界上第一台电子数字计算机。

为约翰·阿塔纳索夫授奖

虽然埃尼阿克丢失了“世界上第一台计算机”的头衔,但它的贡献是其他计算机无可比拟它也是一个不可复制的传说。所以,人们还是赋予了它另一个“第一”的称号——“世界上第一台通用计算机”。

知识卡片:

文森特·阿塔纳索夫

全名为约翰·文森特·阿塔纳索夫(1903-1995)是美国物理学家、发明家。

1973年霍尼韦尔对斯佩里·兰特专利诉讼决定,将阿塔纳索夫认定为第一台自动电子数字计算机的发明者。这台专用计算机的名字叫做阿塔纳索夫-贝瑞计算机。

阿塔纳索夫是保加利亚移民的后裔。20世纪30年代后期和40年代前期,他在艾奥瓦州立大学研究数字电子计算机,这项工作在20世纪七八十年代才为公众所知。在此之前,阿塔纳索夫只拥有教授、政府的展示研究指导者,以及企业研究负责人的身份。