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在美国衣阿华大学的一间陈列室里,静静地摆放着一台早期 叫做ABC的计算机模型,它是按照原始设计建造的。他的发明人 叫阿塔纳索夫,是当时世界上考虑使用电脑元件——电阻、放大器和电容等来创造计算机的少数人之一。而这一领域,前无 古人,只能靠自己的头脑。“阿塔纳索夫——贝利计算机” (Atanasoft Berry Computer)(简称ABC)模型机正好处于模拟计算与数 字计算的门槛上。这台原始的计算机有了两个关键部分:数字 系统和运算存储系统。这是一个将改变世界的灵感:建立能直 接处理两个二进制数的电路,然后电子化算出它们的结果。机 器有300个电子管,能做加法和减法运算,以鼓状电容器来存储 300个数字。这是有史以来第一台用电子管为元件的有再生记 忆功能的数字计算机。
谁是真正的计算机之父
历史是个热闹的去处,甚至久远的事情也 能演绎出新的故事。谁是第一台电子计算机的真正发明者?围 绕着这个问题,计算机界纷争了许多年,大有愈演愈烈之势,甚 至还惹出官司。多年来,人们都认定ENIAC是世界上第一台电子 数字计算机。但不少人引经据典,认为阿塔纳索夫(J.V.Atanasoft) 和贝利(C.Berry)发明的ABC计算机,才是真正的“鼻祖”。
1973年10月19日,明尼苏达州一家地方法 院经过135次开庭审理,当众宣判:“莫齐利和埃克特没有发明第 一台计算机,只是利用了阿塔纳索夫发明中的构思。”并且判决 莫齐利和埃克特的专利无效,理由是阿塔纳索夫早在1941年,就 将他对计算机的初步构想告诉给莫齐利。但是阿塔纳索夫所在 的衣阿华大学并没有为ABC计算机申请专利,而且打官司的也 不是几位计算机设计者本人,而是两家计算机公司,Honeywell和 Sperryrand公司。
后来,又有史料表明,英国于1943年就曾 秘密制造出一台专用电子计算机,并在二战期间建立过殊荣。 但这个传闻涉及到英国最高级别的军事机密。这台名为“巨人” (Colossus)的计算机主要用来破译德军的密码信息。不过,“巨人” 对计算机发展的影响十分有限。首先,它不是通用计算机,只用 于破译秘密情报;其次,它属于高级机密,直到战后几十年才露 出真面目。
因此,围绕究竟谁是第一台计算机发明 人的争论并无多大意义。有意义的是,我们应该将历史还原出 来,告诉大家这些天才和先驱的故事。如今,有关阿塔纳索夫的 故事静静地陈列在衣阿华大学的特殊收藏品部,里面摆着信 件、新闻剪报、专利申请书、法律证明等详细的存档资料。现在 大学里还维护着一台最初的ABC计算机的工作模型,是忠实地 按照原始设计建造的。但是它的创造者,阿塔纳索夫已于1995年 中风去世,另一位合作者贝利也早在1963年自杀身亡。他们将无 休止的纷争留给后人。但是,如果他们得知衣阿华大学为争夺 荣誉的努力,在九泉之下也会感叹不已。
客观地说,阿塔纳索夫的“阿塔纳索夫— 贝利计算机”(AtanasoftBerryComputer)(简称ABC)模型机正好处于模 拟计算与数字计算的门槛上。自从巴比奇设计差分机和分析机 以后,在19世纪下半叶,一些物理学家开始研制模拟计算装置。 1876年,发现热力学第二定律的L.开尔文和他的弟弟一起研制 了能计算傅立叶系数的“潮汐调和分析仪”。1887年,和E·莫雷 一起否定“以太”存在的美国物理学家迈克尔逊又研制了更精 确的分析仪。1930年美国科学家、教育家万·布什（V.Bush)等人研 制出微分分析仪,用它来计算火力表时,速度要比手工计算快 几十倍。
从ABC开始,人类的计算从模拟向数字 挺进。而“爱尼亚克(ENIAC)”标志着计算机正式进入数字的时 代。
愤怒出天才
故事的发端要从1937年12月的一个冬夜开 始。那天晚上,衣阿华大学34岁的阿塔纳索夫教授,开着他的新 “福特八型”车,向东驶出艾姆斯(离衣阿华首府得梅因以北50 英里的大学城),驶向无边无际的乡村。当时,他的心头一直萦 绕着一件心事:建造一台更好的计算机。
阿塔纳索夫,1904年生于美国马里兰州。 他任教于美国衣阿华大学数学物理系。平时,在求解各种数学 物理方程时,繁杂的计算使他深感头痛。刚好学校里有一台IBM 的小型制表/计算机,但使起来很不顺手。他决定作些改进,就把 机器拆开仔细研究。不过他的举动好像摸到了老虎屁股。不久, 收到IBM推销员的一封措辞强硬的信,说此机不属衣阿华大学, 而是IBM的财产,不得随意捣鼓,并要他立即按原样装好。阿塔纳 索夫看上去很文气,甚至有些腼腆,但内心争强好胜,他心里直 冒气。这件事就是他驱车200多里出来散心喝酒的原因。
车子开到伊利艾诺州,那里的禁酒主义 者还没有像衣阿华的宗教狂们那样关闭酒馆。他来到一家年旧 失修的旅馆,在一间木结构的售货店喝几杯酒。灵感忽如其来。 逻辑电路、二进制码、内存元件等概念匆匆落在餐巾纸上。就在 这一刻,计算机历史开始跨越机械时代,而迈向数字时代。今天 所说的计算机的基本体系结构的许多部分,当时都在阿塔纳索 夫的笔尖呈现。
阿塔纳索夫个人收入不菲,在校园附近 有一栋小屋,膝下两个娇儿,还有一辆好车,这使他与被大萧条 所纠缠的大多数美国人显得格格不入,脸上没有普通人的那种 恐惧感。他是衣阿华大学的一位人物。就像修补成癖的匠人一 样,阿塔纳索夫是一个充满激情的发明者,对计算机有一种天 然的直觉。他也是一个梦想家,同时又过于敏感,使别人无法理 解他。他在教研究生理论量子物理学时最恼火的就是缺乏有效 的计算机系统。他要自己动手,无疑困难重重。因为阿塔纳索夫 一无资金,二无设备,当时的衣阿华大学是比较偏僻的,见不到 任何现成的电路元件,连电路的设计都要白手起家。
在单调的学院环境,受渴望、愤怒和憧憬 所驱使,再加上同行们的怀疑所刺激,阿塔纳索夫毅然决定自 己动手。就这样,阿塔纳索夫大步跨入了计算机历史之中。
650美元起步
一开始他受布什的微分析机(MIT)启发,与 一位研究生合作造出一台齿轮传动的机器,但只能计算两个变 量的方程,只能精确到三位有效数字。而他所面对的是包含30个 变量的方程,和他的需求距离十万八千里。因此,他对机械方式 的计算机已不抱希望。他成了当时世界上考虑使用电脑元 件——电阻、放大器和电容等来创造计算机的少数人之一。而 这一领域,前无古人,只能靠自己的头脑。
在计算机的荒野中,阿塔纳索夫首先找 到了第一个“门”——二进制数学。二进制的优美之处在于它能 让机器完全准确地工作。但要记数和存放这些“1”和“0”,必须 使用大量的电子管。不过在1937年时,电子管非常昂贵,最便宜也 要几美元一只,高档的则10美元一只。即使他把内存限制在266位 (与当时IBM最好的计算器相当),仅是数字寄存器一项就要花 费2000美元以上,这远远超出了他的预算。于是他考虑仅几美元 一只的低质电容,用充电和未充电来表示“1”和“0”。想到这, 阿塔纳索夫又是在一叠餐巾纸上狂写乱画,出台了一个粗陋的 电容滚筒,它与自行车链条驱动系统类似。这样,他的数字计算 机有了两个关键部分:数字系统和运算存储系统。这是一个将 改变世界的灵感:建立能直接处理两个二进制数的电路,然后 电子化算出它们的结果。
机器的基本工作原理——“加减机 制”——完成了,但要真正设计和建造出来,还有很长的路。最 后,他给大学掌管研究基金的人提交了一份建议。1939年春,大 学研究理事会批准给他仅650美元的费用,雇一名研究助手、买 一些材料和零件。阿塔纳索夫用其中200美元买了器材,另外450 美元付给贝利。
作为一个善于纸上谈兵的思想家,阿塔 纳索夫还需要一个能力极强的工程师,将他的天才设计变成现 实。幸运的是,这个人出现了,他就是克利夫·贝利。这是一个 天才,个子不高,细心又害羞,有一种让所有事情像电子一般运 转的不可思议的能力。他来到衣阿华大学,学习电气工程。1939 年毕业后找工作时,与阿塔纳索夫一拍即合,当了领薪水的研 究助手。
贝利为阿塔纳索夫的设计注入了生命。 尽管有许多困难,但到1940年底,他们还是让机器运转起来了。系 统工作起来时,就好像有个怪物进了物理大楼:两个大鼓呼呼 有声,自行车链条叮当作响,空气中充满了烧焦纸的气味,高压 电弧的咝咝声在走廊回响,使整个大楼都听得到。机器有300个 电子管,能做加法和减法运算,以鼓状电容器来存储300个数字。 这是有史以来第一台用电子管当元件的有再生记忆功能的数 字计算机。
两人开始制定出生产小型企业制造用 计算机的计划,但两人都是科学家和理论家,而不是商人。1940 年秋,他们写了详细的建议书,并设计了一份谨慎而保守的预 算以完善设计,制造出一台可以让大学很多小组使用,并可以 获得专利的计算机。他们的预算仅为5000美元,但大学研究理事 会并不清楚商业前景,有些教授甚至认为这是浪费时间和资 源,而且又担心与学校计算机课程的主要资助人IBM发生冲突。 就这样,他们的建议“流产”了。阿塔纳索夫也断了炊,再也没有 新的资金注入。这样,在项目的高峰期,他手下的主要人马不过 是一个拿工资的研究生,和两个自愿工作的研究生。
研究被战争中断
1940年12月,阿塔纳索夫去费城参加美国科 学进步协会(AAAS)年会,他听了一位名叫莫齐利的大学教授的 演讲。莫齐利认为,电子学可以为绝望的数据处理问题提供答 案,只是还不知道该如何做。会后,阿塔纳索夫找到莫齐利,告 诉他自己已经建造了这样的机器,莫齐利大感兴趣。
几天后,莫齐利就写信给阿塔纳索夫,希 望到衣阿华大学走一趟。有人对自己的发明感兴趣无疑是件高 兴事。1941年6月,莫齐利花了几天时间穿越美国中部,到达艾姆 斯。看到一路的茫茫荒野,莫齐利很怀疑这里能够创造出什么 有价值的东西。他对陪同的10岁的儿子说:“我们呆一两天,就回 到文明世界去。”
把儿子丢给阿塔纳索夫的妻子后,两个 大男人就直奔物理大楼的地下室,去看那台高声欢唱的机器。 接下来一连五天,两个人闷在屋里,对机器进行了彻底的讲解。 莫齐利十分惊奇,阿塔纳索夫只不过使用了几块装有标准电子 元件的电路板,就能在电子领域进行直接数学计算。然而作为 数学家,他还是有些不明不白。
不久,莫齐利离开厄辛诺前往宾夕法尼 亚大学的摩尔学院任教。1941年秋天,他遇到该学院电气工程系 毕业的研究生艾克特。虽然这人有点招人讨厌,没有礼貌,但他 的电子技术出类拔萃,他的一生最终获得了超过85项专利。对数 学家莫齐利来说,这是一位“天助”般的工程师,能够帮助他创 造阿塔纳索夫一样的奇迹。阿塔纳索夫提出二进制数学方案, 通过电路进行直接加减法的计划,以及使用电子存储器将数字 馈送到计算机内。莫齐利全盘接受了他的这些思想。
被遗忘的计算机之父
1941年1月15日,当地的《德孟内斯论坛报》 刊登了一幅贝利手持控制器一部分的新闻照片,图片说明报道 整个计算机内有300多电子管,将于该年年底完成。可是天不遂 人愿,就在这时,太平洋战争打响了,日本成功地偷袭了珍珠港, 他们的研制工作也因此告吹。阿塔纳索夫本人离开了衣阿华大 学,穿上军装,到华盛顿美国海军机械实验室,转入为军队提供 技术服务。ABC的整个研制工作中断。留下贝利继续改造两个计 算机实物模型。
因此,阿塔纳索夫提出的将电子技术用 于计算机的方案,限于当时的历史条件,并未真正造出来,但是 ABC计算机模型的逻辑结构和电子电路的新颖设计、巧妙构想, 却为以后的电子计算机的研制起到很大的启发作用。
阿塔纳索夫给大学的专利律师写过几 封信,并提供了专利受理所需的文件,可律师并不着急,加上阿 塔纳索夫的人缘不好,事情一搁再搁。
1942年,珍珠港事发,每一位热血的工程 师都投身于为国效力的热潮中,贝利也搬到洛杉矶参加一项国 际承包项目。而阿塔纳索夫则在华盛顿的海军兵工实验室的一 个高级保密部门研究引信和炸弹。他仍与莫齐利保持联系,但 已将计算机暂时搁置脑后,而且他给律师的专利申请也竟然在 律师的档案柜里丢了,一丢就是20多年。
此时物资短缺,也使人们将目光盯上了 两台ABC样机。学校决定“废物利用”,将机器拆掉,零件被用于 其他物理和电气工程项目。这一从未获得校方及其他职员好感 的项目就这样被遗忘了。
1943年4月9日,弹道研究实验室同意了 莫齐利艾克特计划(ENIAC)。该机器的设计花费达40万美元,这 是阿塔纳索夫做梦也得不到的支持。
阿塔纳索夫他们给了莫齐利许多宝贵 的启示,他的设计思想已全部在“ENIAC”中实现。但莫齐利和艾 克特的ENIAC计划中,只字未提阿塔纳索夫的名字。几年后,阿塔 纳索夫先是从报道中辨认出,莫奇利就是1941年夏天向他请教 过的那个青年人。而且不但ENIAC的基本设计思想,还包括每个 加减法电路都是他和贝利工作的直接拷贝。虽然阿塔纳索夫一 生获得过100多项专利,但他再也没有对计算机过多关心。一方 面是因为对莫齐利的行为极端厌恶,同时也因为计算机已经正 式发明,对他就没有太大吸引力了。
以后,使用电子电路和电子管制造计算 机的创新思想都记在莫齐利和艾克特的功劳簿上。在这件事情 上,莫齐利和艾克特无疑犯下了一个大错误,他们从没有对人 说起,他的方案是由阿塔纳索夫方案演变而来的,甚至他们还 极力想掩盖这一事实。
而阿塔纳索夫最终被认为是电子计算 机的真正发明人,一直要等到1973年。从历史的角度客观地说, 第一台通用的电子计算机是由阿塔纳索夫设计、由莫奇莱和 埃克特负责制成的。 |
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发表于 2009-4-18 00:01
1)没有存储器;(2)它用布线接板进行控制。,阿塔纳索夫首先找 到了第一个“门”——二进制数学。二进制的优美之处在于它能 让机器完全准确地工作。但要记数和存放这些“1”和“0”,必须 使用大量的电子管。还包括每个 加减法电路。
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