计算机的演变及发展.doc

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1、1.1计算机的演变及发展1.1.3“埃尼阿克”的诞生1946年2月15日是计算机发展史上值得纪念的一个日子。这一天美国宾夕法尼亚大学的莫尔学院喜气洋洋，许多人心情激动地来到莫尔学院，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

2、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

3、。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——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，才能脱颖而出。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

4、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：①它的存储容量太小；②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1～2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

5、刻，计算机发展史上又一重要人物——冯·诺伊曼教授(见图1.2)承担了这一重要任务。1903年，冯·诺伊曼出生于匈牙利的布达佩斯，他从小就显示出多方面的天才，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

6、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

7、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。正是在冯·诺伊曼的带领下，从1944年8月到1945年6月短短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，提出各种报告，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——EDVAC方案就这样问世了。这份浸透了科学家们的智慧