电子计算机的诞生

电子计算机的诞生二十世纪是动荡的世纪，也是创造奇迹的世纪。在过去短短几十年中，人类掌握了电子技术，分裂了原子，经历了两次世界大战。终于，在第二次世界大战的枪声战火中，人类智力解放的崭新工具——电子计算机诞生了。这项伟大的发明不是个别科学家奋斗的结果，而是在几千年文明积累的基础上，科学家、工程师、科学组织管理人员共同努力的结晶。第一个采用电器元件来制造计算机的是德国工程师朱斯(K.zuse)。早在1934年，朱斯就致力于计算机的研制。当时，他年仅24岁，正在学习土木工程。他的工作最初没有多少支持者，只好依靠个人的财力来开展研究。在困难的条件下，朱斯甚至利用自己家用的器件来作计算机部件。尽管如此，他设计的第一台计算机z—1号于1938年完成。这是一台纯机械结构的机器，运算速度慢，可靠性也差。朱斯决心采用电磁继电器来改进z-1，但不久由于应征入伍而中断。1939年，他的朋友和合作者许莱尔(schreyer)提出一份备忘录宣传朱斯工作的意义。这份备忘录使朱斯的军役得以豁免，并使他制造计算机的计划第一次获得了政府的资助。1941年，他的z—3计算机开始运转，这是世界上真正的第一台通用程序控制计算机。z—3不仅全部采用继电器，同时采用了浮点记数法、二进制运算、带数字存储地址的指令形式等。这些设计思想虽然在朱斯之前已经提出，但朱斯第一次使他们具体实现，这正是他的功绩所在。德国战败后，朱斯流亡到瑞土一个荒僻的乡村。他的兴趣转移到软件方面。他首先提出了“程序演算”理论，也即今天所说的计算机程序设计，这一理论对软件的发展影响很大。但是，朱斯制造电子计算机的工作在第二次世界大战结束以前，很少为德国以外的人所知。z—3计算机在1944年的轰炸中被炸毁了。他在战时制造的计算机仅有一台(z—4)残存下来，战后人们看到这台机器时，它被安放在巴伐里亚省农村一座农舍的地窖里，成为这位曾经是计算技术领域里的无名英雄所作贡献的见证。在很长时间里，人们认为霍华德•艾肯(HowardAiken)制造的MARK-I是世界上第一台通用程序控制计算机。提到MARK-I，就不能不提到国际商业机器公司(即IBM公司)。今天，IBM公司是世界上最有影响的制造电子计算机公司。这和当时IBM公司的总经理老沃森(ThomasJ.Watson)的远见是分不开的。当艾肯于1937年提出他的计算机设计时，还是美国哈佛大学物理系的研究生。但IBM公司支持了这个年轻人，1939年派出四位有经验的工程师与艾肯合作。1944年，这台程序控制的自动数字计算机宣告完工，在哈佛投入运行(图1)。MARK—I主要用作科学计算。根据艾肯的自述，他的工作是受到了计算机先驱们的影响。他常鼓励别人阅读拜比吉的自传。不过艾肯并没有看到艾达•拜伦对于拜比吉分析机的说明，因此，在MARK—I的设计制造中，艾肯表现了高度的独创才能和主动精神。MARK—1只是部分采用了继电器。其后，在1945年至1947年间，艾肯又领导制造成功一台全部使用继电器的计算机——MARK-Ⅱ。在计算机发展史上，MARK—Ⅰ和MARK—Ⅱ有着重要的地位。与艾肯、朱斯同时，美国贝尔电话公司以史梯别兹(G.R.stibitz)为首的一个小组也开始研制继电器式计算机，他们的第一台机器完成于1940年，这是一台用于电气网络复数计算的专用机，因此被称为“复数计算机”，后来人们也称它为Model—I号。1940年，Model—I号在美国数学会表演获得很大成功，从1944年起，史梯别兹一班人开始制造通用机Model—v号。这种型号的机器于1946年完成，并被认为是现在的多处理机系统的雏形。艾肯等人制造的这一批机电计算机是计算机发展史上短暂的一页。甚至有人认为这批在许多方面具有现代计算机技术特性的计算机在它们开始运行时，差不多就已经过时了。因为，这些机器的典型部件是普通电话继电器。继电器开关速度大约是百分之一秒，使运算速度受到限制。MARK—I乘两个二十三位数需要4秒半，而Model—V除七位数要2.2秒。从另一方面来看，由于在本世纪三十年代已经具备了制造电子计算机的技术能力，继电器式计算机从一开始就注定要很快被电子计算机替代。然而，制造继电器计算机的方案，是计算技术发展史上必要的科学尝试。有人称艾肯等人的计算机是“拜比吉梦想”的实现。必须看到，这些机电计算机为早期电子计算机的设计制造积累了重要的经验，对于现代高速电子计算机的发展起了开路的作用。艾肯、朱斯等人后来都转变为出色的电子计算机设计者。第一批通用机电自动计算机的设计者们，以巨大的才智和坚强的毅力，揭开了现代计算机发展的伟大序幕。