认证主体：于**（实名认证）
IP属地：天津
下载本文档
2、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
6、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
7、，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，1 500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
8、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。不过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
9、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 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
10、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
11、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
12、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
14、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
15、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。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
16、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 ncent Atanasoff )教授和他的研究生克利福特 年至1941年间开发的阿塔纳索夫BC ) ”。文森特阿塔纳索夫(John Vi贝瑞(Clifford Berry )先生在 1937-贝瑞计算机（Ata nasoff-BerryComputer ,简称 A“ John VincentAtanasoff ” 或 “Atanas阿塔纳索夫”教授的生平和阿塔纳索”的发明过程，在 Google中搜索“ Atan在维基百科
19、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
20、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计算。埃尼阿克是人类计算工具发展史上一座不朽的丰碑。它是世界上第一台真正能运转的大型电子计算机。正是它同几年后制成的冯诺伊曼机一起，奠定了现代计算机原型。在从蒙昧时代到文明社会的艰难进行过程中，人类发明了轮子、杠杆、热机、机床、电话、 电视等。这些人类智慧的果实已经延长了人类的感官的功能，从而促进人类社会不断发展。而电子计算机的发明更是史无前例，对人类生活的影响
21、将是不可估量的，因为它延长了人类最神秘也最宝贵的部分一一脑的功能。埃尼阿克的问世也充分表明，一项重大发明只有为社会发展所迫切需要，才能脱颖而岀。反之，如果社会没有这方面的需求，多么美妙的设想也逃脱不掉为历史所淘汰的命运。电子计算机制造技术在 20世纪30年代已经成熟，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
22、； 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一一冯 诺伊曼教授（见图1.2）承担了这一重要任务。1903 年, 冯诺伊曼岀生于匈牙利的布达佩斯，他从小就显示岀多方面的天才，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
23、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。他的早期工作主要涉及纯数学领域， 但他并不仅仅关心纯数学的进展。他坚信在现代文明社会中对基础学科的评价会降低，技术永不停息的发展对人类社会的推动作用会大大加强。因此，他特别关注物理科学和技术科学的状况，努力发掘使用现代数学方法的潜在威力。1944年的夏天，一个偶然的机会，冯诺伊曼得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
24、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
25、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，提岀各种报告，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一一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 :输岀0。并详细描述了这 5个部分的职能和相互关系。 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
26、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，首次提岀了存储程序的概念，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，提岀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小组最先提岀来的。然而，冯诺伊曼从来没有说过存储程序型计算机的概念
27、是他最先提岀的。相反，他不止一次地指岀，图灵是现代计算机设计思想的提岀者。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岀更美的篇章。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，年仅24岁的图灵便提岀了理想计算机一一图灵机的理论。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年前提岀的，这就不能不让人感叹图灵思想的深刻与超前。特别值得指岀的是， 图灵提岀理想计算机的理论，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
0/150
联系客服
本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接被用户下载，本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。人人文库仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私，请立即通知人人文库网，我们立即给予删除！