电脑史话(1)――计算机始祖

 已历经了50多个春华秋实。英语里“Calculus”(计算)一词来源于拉丁语,既有“算法”的含义,也有肾脏或胆囊里的“结石”的意思。不知何时,许多国家的人都不约而同想到用“筹码”来改进工具,其中要数中国的算筹最有名气。商周时代问世的算筹,实际上是一种竹制、木制或骨制的小棍。古人在地面或盘子里反复摆弄这些小棍,通过移动来进行计算,从此出现了“运筹”这个词,运筹就是计算,后来才派生出“筹”的词义。中国古代科学家祖冲之最先算出了圆周率小数点后的第6位,使用的工具正是算筹,欧洲人发明的算筹与中国不尽相同,他们的算筹是根据“格子乘法”的原理制成。例如要计算1248×456,可以先画一个矩形,然后把它分成3×2个小格子,在小格子边依次写下乘数、被乘数的各位数字,再用对角线把小格子一分为二,分别记录上述各位数字相应乘积的十位数与个位数。把这些乘积由右到左,沿斜线方向相加,最后就得到乘积。1617年,英国数学家纳皮尔把格子乘法表中可能出现的结果,印刻在一些狭长条的算筹上,利用算筹的摆放来进行乘、除或其他运算。纳皮尔算筹在很长一段时间里,是欧洲人主要的计算工具。
算筹在使用中,一旦遇到复杂运算常弄得繁杂混乱,让人感到不便,于是中国人又发明了一种新式的“计算机”世界文明的四大发源地──黄河流域、印度河流域、尼罗河流域和幼发拉底河流域──先后都出现过不同形式的算盘,只有中国的珠算盘一直沿用至今。
珠算盘最早可能萌芽于汉代,定型于南北朝。它利用进位制记数,通过拨动算珠进行运算:上珠每珠当五,下珠每珠当一,每一档可当作一个数位。打算盘必须记住一套口诀,口诀相当于算盘的“软件”。 15世纪以后1630年,英国数学家奥特雷德使用当时流行的对数刻度尺做乘法运算,突然萌生了一个念头:若采用两根相互滑动的对数刻度尺,不就省得用两脚规度量长度吗?奥特雷德是理论数学家,对这个小小的计算尺并不在意,也没有打算让它流传于世,此后二百年,他的发明未被实际运用。18世纪末,以发明蒸汽机闻名于世的瓦特,成功地制出了第一把名副其实的计算尺。瓦特原来就是一位仪表匠,他的蒸汽机工厂投产后,需要迅速计算蒸汽机的功率和气缸体积。瓦特设计的计算尺,在尺座上多了一个滑标,用来“存储”计算的中间结果,这种滑标很长时间一直被后人所沿用。
1850年以后,对数计算尺迅速发展,成了工程师们必不可少的随身携带的“计算机”,直到20世纪五、六十年代,它仍然是代表工科大学生身份的一种标志。

电脑史话(2)第一抹曙光

 

第一台真正的计算机是著名科学家帕斯卡(B.Pascal)发明的机械计算机。帕斯卡1623年出生在法国一位数学家家庭,他三岁丧母,由担任着税务官的父亲拉扯他长大成人。从小,他就显示出对科学研究浓厚的兴趣。少年帕斯卡对他的父亲一往情深,他每天都看着年迈的父亲费力地计算税率税款,很想帮助做点事,可又怕父亲不放心。于是,未来的科学家想到了为父亲制做一台可以计算税款的机器。19岁那年,他发明了人类有史以来第一台机械计算机。帕斯卡的计算机是一种系列齿轮组成的装置,外形像一个长方盒子,用儿童玩具那种钥匙旋紧发条后才能转动,只能够做加法和减法。然而,即使只做加法,也有个“逢十进一”的进位问题。聪明的帕斯卡采用了一种小爪子式的棘轮装置。当定位齿轮朝9转动时,棘爪便逐渐升高;一旦齿轮转到0,棘爪就“咔嚓”一声跌落下来,推动十位数的齿轮前进一档。帕斯卡发明成功后,一连制作了50台这种被人称为“帕斯卡加法器”的计算机,至少现在还有5台保存着。比如,在法国巴黎工艺学校、英国伦敦科学博物馆都可以看到帕斯卡计算机原型。据说在中国的故宫博物院,帕斯卡是真正的天才,他在诸多领域内都有建树。后人在介绍他时,说他是数学家、物理学家、哲学家、流体动力学家和概率论的创始人。凡是学过物理的人都知道一个关于液体压强性质的“帕斯卡定律”,这个定律就是他的伟大发现并以他的名字命名的。他甚至还是文学家,其文笔优美的散文在法国极负盛名。可惜,长期从事艰苦的研究损害了他的健康,1662年英年早逝,死时年仅39岁。他留给了世人一句至理名言:“人好比是脆弱的芦苇,但是他又是有思想的芦苇。”全世界“有思想的芦苇”,尤其是计算机领域的后来者,都不会忘记帕斯卡在浑沌中点燃的亮光。1971年发明的一种程序设计语言──PASCAL语言,就是为了纪念这位先驱,使帕斯卡的英名长留在电脑时代里。帕斯卡逝世后不久,与法兰西毗邻的德国莱茵河畔,有位英俊的年轻人正挑灯夜读。黎明时分,青年人站起身,揉了一下疲乏的腰部,脸上流露出会心的微笑,一个朦胧的设想已酝酿成熟。虽然在帕斯卡发明加法器的时候,他尚未出世,但这篇由帕斯卡亲自撰写的关于加法计算机的论文,却使他似醍醐灌顶,勾起强烈的发明欲。他就是德国大数学家、被《不列颠百科全书》称为“西方文明最伟大的人物之一”的莱布尼茨(G.Leibnitz)。莱布尼茨早年历经坎坷。当幸运之神降临之时,他获得了一次出使法国的机会。帕斯卡的故乡张开臂膀接纳他,为他实现计算机器的夙愿创造了契机。在巴黎,他聘请到一些著名机械专家和能工巧匠协助工作,终于在1674年造出一台更完美的机械计算机。莱布尼茨发明的新型计算机约有1米长,内部安装了一系列齿轮机构,除了体积较大之外,基本原理继承于帕斯卡。不过,莱布尼茨技高一筹,他为计算机增添了一种名叫“步进轮”的装置。步进轮是一个有9个齿的长圆柱体,9个齿依次分布于圆柱表面;旁边另有个小齿轮可以沿着轴向移动,以便逐次与步进轮啮合。每当小齿轮转动一圈,步进轮可根据它与小齿轮啮合的齿数,分别转动1/10、2/10圈……,直到9/10圈,这样一来,它就能够连续重复地做加法。稍熟悉电脑程序设计的人都知道,连续重复计算加法就是现代计算机做乘除运算采用的办法。莱布尼茨的计算机,加、减、乘、除四则运算一应俱全,也给其后风靡一时的手摇计算机铺平了道路。不久,因独立发明微积分而与牛顿齐名的莱布尼茨,又为计算机提出了“二进制”数的设计思路。有人说,他的想法来自于东方中国。大约在公元1700年左右某天,友人送给他一幅从中国带来图画,名称叫做“八卦”,是宋朝人邵雍所摹绘的一张“易图”。莱布尼茨用放大镜仔细观察八卦的每一卦象,发现它们都由阳(—)和阴(--)两种符号组合而成。他挠有兴趣地把8种卦象颠来倒去排列组合,脑海中突然火花一闪──这不就是很有规律的二进制数字吗?若认为阳(—)是“1”,阴(--)是“0”,八卦恰好组成了二进制000到111共8个基本序数。正是在中国人睿智的启迪下,莱布尼茨最终悟出了二进制数之真谛。虽然莱布尼茨设计的计算机用的还是十进制,但他率先系统提出了二进制数的运算法则,直到今天,二进制数仍然左右着现代电脑的高速运算。帕斯卡的计算机经由莱布尼茨的改进之后,人们又给它装上电动机以驱动机器工作,成为名符其实的“电动计算机”,并且一直使用到本世纪20年代才退出舞台。尽管帕斯卡与莱布尼茨的发明还不是现代意义上的计算机,但它们毕竟昭示着人类计算机史里的第一抹曙光

电脑史话(3)“编织”的程序

 

顾名思义,提花编织机具有升降纱线的提花装置,是一种能使绸布编织出图案花纹的织布机器。应该是,提花编织机最早出现在中国。在我国出土的战国时代墓葬物品中,就有许多用彩色丝线编织的漂亮花布。据史书记载,西汉年间,钜鹿县纺织工匠陈宝光的妻子,能熟练地掌握提花机操作技术,她的机器配置了120起一部分经线,真正成功的改进是在80那是举世瞩目的法国大革命的年代──攻打巴士底狱,虽然杰卡德在1790年,考文垂附近的乡村里就有了600台,”(杰卡德)一词的词条下,英语和汉语的意思居然都是“提花机”杰卡德提花机的原理,,街头巷尾小作坊里使用的手工绒线编织机,其基本结构仍与杰卡德编织机大体相似。此外,杰卡德编织机“千疮百孔”的穿孔卡片,不仅让机器编织出绚丽多彩的图案,而且意味着程序控制思想的萌芽,穿孔纸带和穿孔卡片也广泛用于早期电脑以存储程序和数据。或许,我们现在把“程序设计”俗称为“编程序”,就引申自编织机的“编织花布”的词义。

 

电脑史话(4)失败的英雄

今天出版的许多计算机书籍扉页里,都登载着巴贝奇(C.Babbage)的照片:起。18这件事也许就是巴贝奇萌生研制计算机构想的起因。巴贝奇在他的自传《一个哲学家的生命历程》里,’”巴贝奇的第一个目标是制作一台“差分机”。所谓“差分”的含义,是把函数表的复杂算式转化为差分运算,用简单的加法代替平方运算。,差分机设计闪烁出了程序控制的灵光──它能够按照设计者的旨意,自动处理不同函数的计算过程。巴贝奇耗费了整整十年光阴,于1822位小数,当即就演算出好几种函数表。着自己的机器制作出准确无误的《数学用表》,造工厂里触上了“暗礁”。第二台差分机大约有25000个零件送进伦敦皇家学院博物馆供人观赏。
电脑史话(5)携手共赴难

1842年,在巴贝奇的一生中是极不平常的一年。忆里打下了较深的印记。他赶紧请阿达入座,并欣然同意与这位小有名气的数学才女共同研制新的计算机器。就这样,在阿达27今天我们再回首看看巴贝奇的设计,分析机的思想仍然闪烁着天才的光芒。由于巴贝奇晚年因喉疾几乎不能说话,介绍分析机的文字主要由阿达替他完成。),其基本原理与帕斯卡的转轮相似,用齿轮间的啮合、旋转、平移等方式进行数字运算。为了加快运算速度,他改进了进位装置,使得50位数加50众所周知,年,这种语言被正式命名为ADA贫困交加,无休止的脑力劳动,使阿达的健康状况急剧恶化。1852年,怀着对分析机成功的美好梦想,软件才女英年早逝,死时年仅36岁。阿达去世后,巴贝奇又默默地独自坚持了近20年1871年,先驱者巴贝奇,终于满怀着对分析机无言的悲怅,孤独地离开了人世。败了。,分析机的设想超出了他们所处时代至少一个世纪!社会发展的需求和科学技术发展的可能,使得他们注定要成为悲剧人物。

.电脑史话(6)――穿孔制表机         

 将国外出版的多媒体百科全书光盘插入电脑,然后键入“Punched card”(穿孔卡)作为关键词搜索。你会发现,电脑屏幕将从“Jacquard”(杰卡德)条目开始,连带着显示出早期计算机发展简史。紧靠着“杰卡德”词条的,是另外一个姓名“H.Hollerrith”。 
该词条解释说,穿孔卡是早期计算机输入信息的设备,通常可以储存80列数据。它是一种很薄的纸片,)的伟大发明。公元1880霍列瑞斯博士是德国侨民,早年毕业于美国哥伦比亚大学矿业学院,学的是采矿专业。大学毕业后来到人口调查局,从事的第一项工作就是人口普查。他曾与同事们一起,深入到许多家庭,填表征集资料,深知每个数据都来之不易;他也曾终日埋在数据堆里,用手摇计算机“摇”得满头大汗,一天下来,也统计不出几张表格的数据。人口普查需要大量处理的是数据,如年龄、性别等用调查表采集的项目,并且还要统计出每个社区有多少儿童和老人,有多少男性公民和女性公民等等。这些数据是否也可由机器自动进行统计?采矿工程师霍列瑞斯想到了纺织工程师杰卡德80年前发明的穿孔纸带。杰卡德提花机用穿孔纸带上的小孔,主要用来控制提花操作的步骤,即编写程序,霍列瑞斯则进一步设想要用它来储存和统计数据,发明一种自动制表的机器。人口调查局的业务异常繁忙,一个行政机构也不可能提供时间和经费让公务员搞什么科学研究。两年后,霍列瑞斯博士离开了人口局,到专利事务所工作过一段时间,也曾任教于麻省理工学院,一边工作,一边致力于自动制表机的研制。霍列瑞斯首先把穿孔纸带改造成穿孔卡片,以适应人口数据采集的需要。由于每个人的调查数据有若干不同的项目,如性别、籍贯、年龄等等。霍列瑞斯把每个人所有的调查项目依次排列于一张卡片,然后根据调查结果在相应项目的位置上打孔。例如,穿孔卡片“性别”栏目下,有“男”和“女”两个选项;“年龄”栏目下有从“0岁”到“70直到1888人工作,全国的数据统计仅用了1公司兼并。1924杰卡德和霍列瑞斯分别用开创了程序设计和数据处理之先河。以历史的目光审视他们的发明,正是这种程序设计和数据处理,构成了电脑“软件”的雏形。

电脑史话(7)――继往与开来

巴贝奇巨星陨落后,世人已逐渐将他淡忘,20世纪已经来临。计算机的历史等待着,等待着巴贝奇式的人物再世,等待着人类划时代的壮举。 
大约在1936三年之后,正如莱布尼茨在书里“找到”帕斯卡一样,艾肯也是在图书馆里“发现”的巴贝奇和阿达。巴贝奇和阿达的论文,令年轻人心摇旌动。70多年过去后,巴贝奇仿佛还在对他娓娓而谈:“任何人如果不接受我失败的教训,还仍然下决心去研制一台把数学分析的全部工作都包括在内的机器的话,我不怕把自己的名誉交给他去作出应有的评价,因为只有他才完全了解我工作的性质及其成果的价值”。以艾肯所处时代的科技水平,也许已经能够完成巴贝奇未竞的事业,造出通用计算机。为此,他写了一篇《自动计算机的设想》的建议书,提出要用机电方式,而不是用纯机械方法来构造新的“分析机”。海军中尉想到了制表机行业的IBM公司。艾肯从他一位老师口中得知IBM艾肯说完了该说的话, 沃森摆了摆手,打断了艾肯的话头,拿起笔来,在报告上划了几下。张纸,随即低头一瞅,顿时喜上眉稍──沃森的大笔一挥,批给了计算机100号”(Mark艾肯设计的马克1”;释放则断开电路,代表“0年参加到哈佛大学计算机研究工作,她说:“我成了世界上第一台大型计算机MarkⅠ的第三名程序员。”霍波博士后来还为第一台储存程序的商业电子计算机UNIVAC写过程序,又率先研制成功第一个编译程序A-O和计算机商用语言COBOL系统中的调试程序,程序名称就叫DEBUG。
1944年2月,马克1次以上的运算。它可以作23秒多的时间。只是它运行起来响声不绝于耳,有的参观者说:“就象是挤满了一屋子编织绒线活的妇女”,也许你会联想到,马克1年,编出的数学用表我们至今还在使用。1946年,艾肯和霍波联袂发表文章说,这台机器能自动实现人们预先选定的系列运算,甚至可以求解微分方程

电脑史话(8)――真空驯电子

1883年一个晚上,为人类社会贡献了二千多项发明的美国发明家爱迪生(T.Edison),正在实验室紧张地忙碌着。他面前放着各种灯泡,除了灯丝的材料不同外,这些灯泡都被抽成了真空。爱迪生拾起一只烧坏的碳丝灯泡,发现碳丝似乎比原先细了许多,而在灯泡上部隐约沾着一些碳灰,看来是由于温度高使碳丝蒸发成碳灰。    怎么才能阻止碳丝蒸发呢?爱迪生找来一小截铜丝,把它靠在碳丝附近然后一起封装到一只新玻璃壳里,抽去空气,然后把它接在电路上。实验结果使爱迪生大失所望,碳丝发光后依然变细。爱迪生叹了口气,无意间用电流表探头触了触铜丝外露的端头。 奇怪的事发生了,电流表的指针竟摆动了一个角度。爱迪生简直不敢相信,这铜丝并没有接触通电发光的碳丝,哪来的电流呢?连续实验了几次,情况都没有变化,爱迪生把它记录在案,作为一项发明申请了专利,年,为了解决无线电讯号的检波问题,弗莱明在实验室重新摆弄起爱迪生的“电灯泡”来。他故意把碳丝做得细一些,而把铜丝加粗加宽,变成一块薄铜板,并把铜板弯曲成圆筒状,把碳丝整个儿包起来。当他把“灯泡”连接在交流电回路后,弗莱明兴奋地看到自己的预想变成了现实:交流电讯号被整流为单向流动的直流电。于是,弗莱明以“热离子阀”为名在英国申请了专利。弗莱明的发明,正是世界上第一只电子管,也就是人们后来所说的“真空二极管”。弗莱明把他发明的东西叫做“热离子阀”,“阀”就是开关,电子管确实是计算机理想的开关元件,然而,弗莱明的真空二极管尚未达到电脑高速开关的要求。20世纪初,在弗莱明开创的事业的基础上, 1912年,伴随着随时可能被捕入狱的阴云,德·福雷斯特和两名助手来到美国西部加利福尼亚,在帕洛阿托小镇坚持不懈地改进他的三极管。在爱默生大街913号一座小木屋里,他们发现了比他们原来期望更多的东西。在用铜线重新缠绕三极管的栅极过程中,德·福雷斯特突然想到可以用这种玻璃管制作更强大的放大器。他们把若干个三极管连接起来,并与电话机的话筒、耳机相互连接,再将德·福雷斯特那只“走时相当准确的英格索尔手表”放在话筒前方,结果,被放大的手表“滴哒”声,几乎要把德·福雷斯特的耳朵震聋。 
在帕洛阿托市的德·福雷斯特故居,至今依然矗立着一块小小的纪念牌,以市政府名义书写着一行文字:“德·福雷斯特在此发现了电子管的放大作用。”用来纪念德·福雷斯特的伟大发明为新兴电子工业所奠定的基础。德·福雷斯特发明电子管几十年后,这里竟变成世界电脑产业腾飞的硅谷。 
电子管主要在无线电装置里充当检波、整流、放大和振荡元件,它的诞生为通讯、广播、电视等相关技术的生长、发展铺平了道路。可是,人们不久后就发现,按照不同的电路形式,真空三极管除了可以处于“放大”状态外,还可分别处于“饱和”与“截止”状态。“饱和”即从阴极到屏极的电流完全导通,相当于开关开启;“截止”即从阴极到屏极没有电流流过,相当于开关关闭;两种状态可以由栅极进行控制,其控制速度要比艾肯的继电器快10000倍。 
发明家们在世纪之交的年代驯服了电子,采用电子器件制作计算机已经水到渠成,呼之欲出。

电脑史话(9)――电脑创世

全世界在隆隆的炮火声中迎来了1943)端坐在主席的位置,关键会议关键时刻,他却装聋作哑,闭口不言。他的身旁,是普林斯顿高级研究院的韦伯伦(O.Veblen)教授。教授此时,仍在耐心地翻阅提交给会议的那份报告。  应该说,西蒙上校对这份报告最有发言权,因为他领导的阿贝丁试炮场,担负着美国陆军新式火炮的试验任务。早些时,军械部曾派出青年军官戈德斯坦(H.Glodstine)中尉,从宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院召集来一批研究队伍,帮助计算新式火炮的弹道表,这次会议就是应戈德斯坦等人要求,决定一件非同小可的事。  人们都知道,刚试制出来的大炮是否能够通过验收,必须对它发射多枚炮弹的轨迹作认真检查,分析弹着点误差的原因。一发炮弹从发射升空到落地爆炸,只需一分来钟,而计算这发炮弹的轨迹却要做750次乘法和更多的加减法。一张完整的弹道表需要计算近4千条弹道,试炮场每天要提供给戈德斯坦6张这样的表,可想而知任务量有多大。戈德斯坦本人就是一位数学家,曾在密歇根大学任数学助理教授。他从陆军中抽调来百余位姑娘作辅助性的人工计算。可以设想一下:一发炮弹打过去,100多人用手摇计算机忙乱地算个不停,还经常出错,既吃力又不讨好,那场景不免令人啼笑皆非。在戈德斯坦领导的队伍中,有来自莫尔学院的两位年轻学者。一位是他多年的好友,莫尔学院副教授莫契利(J.Mauchiy),36岁的物理学家。另一位名叫埃克特(P.Eckert),24岁的电气工程师,不久前刚从莫尔学院毕业。莫契利擅长总体构思,他天生一个系统思维的脑子。他的设想,又总能够被心灵手巧的埃克特领会并加以具体化。两个人志趣相投,几番碰撞,一拍即合,交给了戈德斯坦一份研制电子计算机的设计方案──“高速电子管计算装置的使用”,明确提出要使用弗莱明、德福雷斯特发明的电子管,造一台前所未有的计算机器,把弹道计算的效率提高成百上千倍。不知什么原因,这份珍贵的方案竟莫名其妙地遗失。莫契利只好根据秘书的记录重新起草报告,然后交给埃克特写一个附录。在附录里,埃克特创造性地阐明如何把莫契利的设计具体化。戈德斯坦深知这份报告的份量,也深感计算机器诱人的前景,他决心要利用军方代表和数学家的双重的身份,向军械部争取到项目的资助。  此时韦伯伦教授手中拿着的,正是莫契利和埃克特共同起草的报告。由于所需的巨额经费,加上研制的风险,就连韦伯伦也感到那几页纸似乎是沉甸甸的。戈德斯坦中尉站在会议桌的另一端,面对着西蒙上校,还在作继续的申诉:“我听说海军已经把希望寄托在马克1号计算机上。我们设想的机器,是一种更新式的电子计算机,它将比哈佛的那台机器,高出几个数量级……”西蒙转过脸,用眼睛示意戈德斯坦留意韦伯伦教授的态度,因为他知道,作为军械部的科学顾问,以“拓扑学”创立者闻名世界的数学权威,才是一言九鼎的人物。世界上第一台电子计算机的研制,就这样戏剧性地拉开了帏幕。军方与莫尔学院最初签订的协议是提供14万美元的研制经费,但后来合同被修订了12次,经费一直追加到了48敢于取胜的美名。)的工程师。其中,莫契利是计算机的总设计师,主持机器的总体设计;埃克特是总工程师,负责解决复杂而困难的工程技术问题;勃克斯则作为逻辑学家,为计算机设计乘法器等大型逻辑元件。

电脑史话(10)――千秋电脑父

这是关于第一台电脑埃历阿克巧遇“电脑之父”的小故事。就。  骄阳似火的8年出生,“数学神童”的名声传扬在外──他6岁能心算8岁时,他获瑞士苏黎士联邦工业大学化学工程师文凭。一年之后,轻而易举摘取布达佩斯大学的数学博士学位。转而攻向物理,为量子力学研究数学模型,又使他在理论物理学领域占据了突出的地位。风华正茂的冯·诺依曼,在科学殿堂里“横扫千军如卷席”,成为横跨“数、理、化”各门学科的超级全才。 
1928年,美国数学泰斗韦伯伦教授广罗天下之英才,“伯乐”慧眼识“良骥”,一封烫金的大红聘书,寄给了柏林大学26岁的讲师。冯·诺依曼预料到未来科学的发展中心即将西移,欣然前往美国任教。1933年,与爱因斯坦一起被聘为普林斯顿高等研究院的第一批终身教授。  当然,往日的辉煌不足以说明冯·诺依曼在电子计算机上做出的贡献。埃历阿克虽然威力强大,但是它毕竟还很不完善,比如存在着耗电多、费用高的缺点。它的耗电量超过174千瓦,万只电子管工作的程序指令,被存放在机器的外部电路里。需要计算某个题目前,埃克特必须分派几十员精兵强将,把数百条线路用手接通,像一群电话接线员那样手忙脚乱地忙活好几天,才能进行几分钟运算。 现在的人不应该因此而求全责难莫契利和埃克特,这时,冯·诺依曼用高超的理论和技术方法,一举攻克了巨大的难关。  在埃历阿克尚未投入运行前,冯·诺依曼就已开始着手起草一份新的设计报告,要对这台电子计算机进行脱胎换骨的改造。他把新机器的方案命名为“离散变量自动电子计算机”,英文缩写译音是“埃德瓦克”(EDVAC)。1945页纸洋洋万言的报告,即计算机史上著名的“101页报告”。

电脑史话(11)――电脑群英谱

本世纪三、四十年代,是计算机发展史里最重大的收获季节。群英荟萃,逐鹿中原,鹿究竟死于谁手,并不是没有争议的。除了马克1号与埃历阿克,还有一大批科学家为计算机的诞生作出过巨大的贡献,他们的英名也决不会被埋没。 
   其一说的是1936年,20多岁的德国工程师楚泽(K.Zuse),曾在柏林他父母公寓的起居室里,搞出了一架名叫Z1的机械计算机。   楚泽当时还是一名学土木工程的大学生,毕业后在柏林一家飞机公司从事统计工作。出于“想偷懒”才自己制作计算机。他既无经费资助,又无资料借鉴。处于笼罩着战争阴云下的德国,楚泽根本无缘得知英美科学家正在进行的工作。由于Z1速度慢,楚泽决定用继电器改造他的机器,终于在1941年,在他的好友协助下,制作成功了一台通用计算机Z3,但并没有引起德国当局的重视。然而,Z3命运好不凄惨,1944年,盟军的一次空袭把它炸得粉身碎骨,仅残存下另一台类似的机器Z4,扔在巴伐利亚乡村农舍的地窖里无人问津。 
  人们只是在战后才得知,楚泽的继电器计算机要比马克1号提前3年来到人世,而且也是一种二进制方式的运算机器。楚泽不幸生在战争时期的德国,他的发明始终得不承认。希特勒战败后,楚泽辗转流落到瑞士的乡下,继而转向研究“计算机演算”理论。直到1962年,他才与美国科学家艾肯并列被肯定为计算机发明人,得到了8个荣誉博士头衔以及德国大十字勋章,并且活到85岁高龄,1995年12月才辞世。  其二所讲的年代更早。那还是在1925年,美国麻省理工学院的布什(V.Bush)博士和他领导的小组,制造出一种模拟式的计算机。 
  所谓“模拟”,指的是布什的计算机是用齿轮转动的角度来模拟计算结果。比如,最后那只轮子转动了30度角,那就意味着计算的值等于30,似乎与莱布尼茨的原始机器有些相似。如果不是这台机器上装有电动机,恐怕只能算是机械计算机。  布什博士当然不满足。继电器出现了,他立即想到用这些嗡嗡作响的东西改造他的机器;电子管面世了,他又想到必须给这台机器装上更先进的电子元件。就这样,到了1942年,麻省理工学院的第二台模拟计算机设计制造完毕并很快投入运行。布什研制计算机的本意是帮助求解微分方程式,机器果然很听话,半个小时就解出了人工需一个星期才能算得的微分方程。这台机器也是个“大家伙”,自重达100吨,内部既有2000来个电子管,又安装了数千只继电器,密密麻麻的电线,若一根一根首尾相连起来,将要超过200英里。 
  与埃历阿克的遭遇类似,模拟计算机当即被军方征用计算炮击表,列为战时的机密。军方发言人为了迷惑敌人,多次散布言论,在各种公开场合宣称“麻省的工程师根本不可能真正制造出这种机器”。以上这些资料,同样是战后才公开披露。 
  更有人说道,最早使用电子管制造计算机者还大有人在。说的是1973年10月19日,美国一家地方法院经过135次开庭审理,当众宣布一项判决书:“莫契利和埃克特没有发明第一台计算机,只是利用了阿坦那索夫发明中的构思。”理由是阿坦那索夫早在1941年,就把他对电子计算机的初步设想告诉过莫契利博士。阿坦那索夫(J.V.Atanasoft)在二战期间是衣阿华州立大学的数学物理教授,保加利亚裔的美国博士。1939年冬天的一个晚上,”,逻辑电路、二进制码、记忆元件……,计算机的结构在饭桌旁一一构思成熟。  阿坦那索夫“发现”的电子计算机,可以解出有30个未知数的方程,可他只申请到600美元的经费,仅能够造一个部件。直到1942年,他才在其研究生贝瑞(C.Berry)的协助下,装配了著名的ABC计算机,ABC是“阿坦那索夫—贝瑞—计算机”三单词的英文字头,这台机器用了300多个电子管,元件满满装了几大柜子。  衣阿华大学没有为ABC计算机申请专利,所以到了70年代,制造商仍在为争夺发明权而打官司。美国地方法院判决的这一公案也不无道理,因为埃历阿克的发明者莫契利确实到衣阿华大学参观过ABC电子计算机,从阿坦那索夫天才的思想里受益匪浅。 
  最有趣最精彩的故事发生在英国。很多人传说英国于1943年曾秘密制造出一台专用电子计算机,这台机器在曾经在第二次世界大战里建立过殊荣,有的史学家甚至认为,它至少使二次大战缩短了三年!这个传闻涉及到英国最高级别的军事机密。

电脑史话(12)――“巨人”的秘密

 在描写二次世界大战欧洲战事的文章里,往往可以看到“超级机密”的词语,有关它的话题常常是躲躲闪闪,隐约其词,甚至自相矛盾。,英国学者温德博瑟写了本《超级机密》,法国专家贝特兰德出版的专著名曰《爱尼格玛──1939年到1945年这场战争里最大的谜》,当美国军事史学家多伊奇觉得这些书尚不足以披露真情时,曾于1970年只身闯进英国外交部,也只拿到了一纸空文,明明白白地写着:“文件到了2015年才能解密”。 
 。  “鹰日”战斗打响了。德国轰炸机乱轰轰升空,气势汹汹扑向英吉利海峡,攻击机偷偷跟进,准备袭击英军飞机9月15日,总攻打响,戈林让前线的飞机倾巢而出袭击伦敦,1100架“蝗虫”遮天蔽日,还未飞出海峡,又遇英军截击,残酷的空战进行了整整一天,戈林的“秃鹰”遭到毁灭性的打击。两天后,希特勒只得决定无限期推迟“海狮行动”,处于劣势的英国军队一举扭转了败局。在这次“海狮行动”中,对战局了如指掌的,不是戈林而是英国空军司令道丁。道丁上将手里真的拽着一张“王牌”,那就是布雷契莱庄园的“超级机密”。  距伦敦西北约70公里,有处幽静的庄园名号“布雷契莱”,一幢维多利亚式的建筑古色古香,  布雷契莱庄园的秘密名称叫“政府密码学校”,它的真实身份则是战时英国的情报破译中心。1万2千名志愿者,在这里夜以继日地工作,截获、整理、破译德国的军事情报,当然主要是从空中监听到的无线电通讯密码,并把破译的情报直接报送给英国最高指挥当局,甚至直接到达丘吉尔首相本人手里。 
  例如英国数学家纽曼(M.Newman)教授等人;此外,还有语言学家、电器工程师、无线电行家等等,可谓人才济济。但是,更多的人则显得稀奇古怪──有博物馆长,有餐馆跑堂,有银行职员,甚至还有国际象棋冠军和猜字谜的江湖艺人。幸运的是,在布雷契莱的名册里,阿兰·图林(A.Turing)的大名也列在其中,人们都称他“教授”,并不一定知道他的真名。 
  纽曼、图林和布雷契莱的破译高手们,最感到头痛的东西,首推德军的那个爱尼格玛。“爱尼格玛”原文“Enigma”,是希腊文名词,译成中文就是“谜”,它是德军各军兵种正在使用的通信密码机。爱尼格玛原型是荷兰人科赫发明的“秘密写作机”,柏林的一位工程师买到专利后,把它改造成专用密码机。 
  爱尼格玛的结构坚固,便于携带,外表就像一台老式打字机。但是,操纵者按下某个字母,比如A,它打出的可能是另外一个字母X。它的内部装有若干只转轮,只须调节一下转轮的起点,瞬刻间输出就发生改变,比如按下A可能打出是B,或者是C,或者是D。破密的关键是找出转轮组合的规律,用术语说叫破译“密钥”。然而,据德军情报官讲,26个字母在爱尼格玛中能被替代成8万亿个密文字母,如果改动接线,它的变化将超过2.5千万亿亿!由于它的全身上下都充满着“谜”,德军不惜血本,为部队配备了10万多部爱尼格玛机,并宣称“谁也不可能把它破解”。

电脑史话(13)——二战建奇勋

布雷契莱庄园当然不信德寇的邪说,他们把大约200名精干人员集中在“3号棚”,四班轮换,24小时值守,专门对付德国的“斯芬克司之谜”。图林则带着副手、象棋冠军亚历山大,领导着“8号棚”,进行复杂的密码分析。与戈德斯坦在阿贝丁试炮场的情况相似,在图林的麾下,除了数学家和语言学家之外,也有100多名姑娘在从事机械方式的运算,她们被图林善意地封为“计算奴隶”。从这些棚屋里报送的情报,属于特殊的保密等级,也就是人们后来所指的“超级机密”。 
  可是,“超级”小组的人当时还没有搞到“钻透”爱尼格玛的“金钢钻”。1939年7月,他们遇到了意外的惊喜。那是在德军即将占领波兰的前夜,英国秘密情报部门的军情6处处长孟希斯上校突然召见图林等人,令他们立即随同赶赴波兰参加绝密会议。当孟希斯一行三人到达华沙市内的一间地下掩体后,迎接他们的波兰密码破译局长急匆匆揭开桌上的盖布。图林简直不敢相信自己的眼睛──他面前放着一架真正的爱尼格玛密码机。  波兰同行介绍说,这架爱尼格玛是波兰的仿制品。在此之前,专家已经破解了部分“谜”,并且研制出一种叫“炸弹”的机器寻找电文密钥。然而,要对付德军在爱尼格玛上进行的最新改进,至少需要60台“炸弹”同时工作10小时,才能“炸”开一份情报。面对德寇即将入侵的严重局势,波兰想继续开展这种复杂的破译显然力不从心。“英国是欧洲唯一能够抵抗法西斯的国家,”波兰局长深情地说,“我们把波兰的秘密研究转交给你们,它寄托着我们战胜爱尼格玛的最后希望!” 
  有了波兰盟友的研究成果,回到布雷契莱的阿兰·图林,向着法西斯德国的“谜”发起最后的冲刺。图林首先用他天才的设想,使“炸弹”的威力增强了好几倍。然后,他和其他人一起,开始设计的一种马克1号很有相似之处的破译机。这台机器,主要用继电器构成,据说也用了80个电子管,由光电阅读器直接读入密码。图林和他的战友戏称它是“罗宾逊”──英国人都知道,海斯·罗宾逊是杰出的漫画家,以专门画一些稀奇古怪的机器闻名。 
  1939年底,“罗宾逊”交由英国制表机公司制造完成,它长宽均为8英尺左右,运行起来也咔嚓咔嚓地撞击。它能以每秒2000字符的速度阅读穿孔纸带上的信息。人们至今还不清楚图林究竟如何指挥他的机器工作,只大致猜想到“罗宾逊”能够自动模拟爱尼格玛的电路,从而找出破译的密钥。 
  在“海狮行动”中,德国空军遭到沉重的打击事出有因。有了“超级”的密报,德国飞机的一举一动都逃不出“炸弹”和“罗宾逊”的利眼,它们还未飞离机场,英国空军已为它们安排好了葬身之地。可惜“罗宾逊”好景不长,德军似乎很快有了警觉。与布雷契莱相应的德国密码破译机构XB在1942年搞出了另一套更先进的“保密电传打字机”,“罗宾逊”立刻变成了“聋子的耳朵”。 
  面对强敌挑战,布雷契莱庄园同仇敌忾,把目光准确地投向研制先进的电子管计算机。由于图林在1942年被派往美国工作,纽曼和邮电部研究局工程师弗劳尔斯(H.Flowers)等人勇敢地承担了设计和制造工作。1943年10月,布雷契莱庄园造出第一部样机,用1500个电子管取代继电器,阅读速度当即提高到每秒5000字符。自然,电子管装置个头肯定不会小,它的体积也占满三大衣柜,与埃历阿克相映成趣。由于它产生的热量很大,因此有人建议操作员不要戴帽子,以免热得汗流满面。英国人把这台电脑称作“克劳塞斯”(Colossus),译成中文就是“巨人”。据说,“巨人”在盟军诺曼底登陆前又造成了一台,以后的战争中还启用过多部。 
  “巨人”登台亮相,德军丢盔弃甲。从1943年11月到1945年3月,布雷契莱向英国和盟军各级指挥部发出了4万8千份“超级机密”电报,平均每小时就有四、五份,而他们每小时破译的德国情报则超过了11份。在“巨人”的电报声里,德国潜艇的“海狼”行动被盟军彻底粉碎,600余舰只永远躺在海底,2万余众官兵葬身鱼腹。  “巨人”最杰出的表现是在“霸王行动”中。盟军巧布迷魂阵,诱骗希特勒相信:盟军登陆地点将选择在加莱海峡,并非是诺曼底。“巨人”破译的情报表明,希特勒的精锐部队此时正守在加莱,严防子虚乌有的“巴顿第1集团军群”进犯。“巨人”还利用德军的密码,源源不断地向希特勒传去各种假情报。最后,当盟军的几大集团军胜利会师时,司令官们拿着“巨人”分别拍给他们的电报,伸出拇指夸奖道:“我们靠的就是它!”  史学家们在回顾二战史时讲,这是战争史上前所未有的最成功的欺骗行动。当希特勒固守海岸的最后一线希望被彻底粉碎时,说“巨人”参战改写战争进程并不过份。

电脑史话(14)——璀灿双子星 

 人们根据冯·诺依曼创造的惊世伟业,交口赞誉他是“计算机之父”。可是他自己对此却不以为然。据担任过他助手的物理学家弗兰克尔介绍说,冯·诺依曼曾多次向别人坚决强调:如果不考虑巴贝奇、阿达和其他人早先提出的有关思想,计算机的基本概念只能属于阿兰·图林! 
  正是冯·诺依曼本人,亲手把“电脑之父”的桂冠转戴在图林头上。这不仅表明冯·诺依曼具有谦虚的美德,而且许多史学家也都认真地讲:“图林才是计算机之父”。直到现在,计算机界仍有个一年一度“图林奖”,颁发给最优秀的电脑科学家,它就像“诺贝尔奖金”那样,是电脑领域的最高荣誉。阿兰·图林究竟是怎样的一个人物,值得电脑之父冯·诺依曼如此推崇呢? 
  阿兰·图林,1912年6月23日出生于英国伦敦一个书香门第的家庭。虽然他的祖父曾获得剑桥大学数学荣誉学位,可他父亲对数学望而生畏,甚至认为要算出一个负数与负数相乘的结果,就已经超过了人类的理解能力。因此,阿兰的家庭教育,并不能对他以后在数学方面的成就有多少帮助。 
  孩提时代的小阿兰性格活泼好动。他母亲回忆说,3岁那年,阿兰进行了他在实验方面的首次尝试──把一个玩具木头人的小胳膊小腿掰下来载到花园里,想让它们长成更多的木头人。8岁时,阿兰开始尝试着写一部科学著作,题名《关于一种显微镜》。这绝非天方夜谭式的神话,这个天才的小孩虽然连单词都拼错了许多,但毕竟写得还像那么回事。在书的开头和结尾,阿兰都用同一句话“首先你必须知道光是直的”前后呼应,但中间的内容很短很短,可谓短得破了科学著作的纪录。 
  阿兰很早就表现出科学的探究精神,他曾对母亲讲:“我似乎总想从最普通的东西中弄出些名堂。”就连与小伙伴打足球,他也只喜欢在场外当巡边员,因为这样能够有机会计算球飞出边界的角度。他的老师认为:“阿兰的头脑可以像袋鼠般地跳跃。” 
  能“跳跃”思维的图林,1931年考入了剑桥皇家学院。大学毕业后留校任教,不到一年功夫,就发表了几篇很有份量的数学论文,被选为皇家学院的研究员,年仅22岁。为此,图林的母校宣布放假半天以示庆贺,连当代数学泰斗罗素也来函邀请他讲学。 
  1936年,伦敦权威的数学杂志又收到图林一篇论文。这篇论文后来永远载入了计算机的发展史册,照耀着现代电脑的前进方向。外行人看来,这篇论文──《论可计算数及其在判定问题中的应用》──似乎与电脑没有什么联系,然而,它确是阐明现代电脑原理的开山之作,因此,有人把论文的名称改称为《理想计算机》。这篇论文里论述了一种“图林机”,与巴贝奇的作法截然相反,图林的计算机完全是纸上谈兵。“图林机”的特点是只要为它编好程序,它就可以承担其他机器能作的任何工作。当世界上还没人提出通用计算机的概念前,图林已经在理论上证明了它存在的可能性。 
  战争爆发使图林暂时放下理论研究工作,在布雷契莱庄园承担“超级机密”研究。1945年,“教授”带着大英帝国授予的荣誉勋章,被录用为泰丁顿国家物理研究所的高级研究员。由于有了布雷契莱的实践,阿兰·图林提交了一份“自动计算机”的设计方案,领导一批优秀的电子工程师,着手制造一种名叫ACE的新型电脑。1950年ACE电脑的样机公开表演,被认为是世界上最快最强有力的电子计算机之一。它大约用了800个电子管,成本约为4万英镑。图林在介绍ACE的存储装置时说:“它可以十分容易把一本小说中的10页内容记住。”显然,ACE比埃历阿克的存储器更先进。 
  1950年,图林来到曼彻斯特大学任教,并被指定为该大学自动计算机项目的负责人。就在这一年的10月,他的另一篇划时代论文《机器能思考吗》发表。这篇文章引来的惊雷,今天还在震撼着电脑的世纪,它使作者荣膺又一顶“父亲”的桂冠──“人工智能之父”。 
  1954年,阿兰就要跨进他人生的第42个年头,风华正茂,年富力强,正处于生命最辉煌的创造巅峰期。6月8日清晨,阿兰的女管家走进他的卧室,台灯还亮着,床头柜上有个苹果,只吃了一小半。安祥  听了对图林生平伟业的介绍后,一定会由衷地感到,“电脑父”冯·诺依曼认为比他更年轻的阿兰才是“电脑父”,显然是有充分理由的。好事者们纷纷传说,二战即将结束时,阿兰在美国曾亲自拜访过冯·诺依曼。两位“电脑的父亲”为共同“孩子”的成长和未来,数日彻夜长谈。阿兰讲的是“图林机”如何工作,而冯·诺依曼则谈到“诺依曼机”的构造原理,两颗“天皇巨星”在轨道上相遇,把黑暗的宇宙星空照耀得分外光明。这听起来不像是虚构的故事,遗憾的是,当时的知情者中没有人出来证明这个传闻的真实性。

电脑史话(15)——成功的预言 

  世界上第一台电子计算机究竟是埃历阿克、ABC还是巨人?荣誉究竟属于莫契利—埃克特、阿坦那索夫还是弗劳尔斯—纽曼?60年代初,有记者就此问题采访了埃历阿克的发明者埃克特博士。 
  那一天,埃克特博士笑容可鞠地迎候在办公室门口,与来访的《数据自动化》杂志记者亲切握手。他看上去已过不惑之年,头上几乎完全谢顶,但仍显得那么风度翩翩。他不像老搭裆莫契利那样不修边幅,总是穿戴得整整齐齐,服饰分外考究。 
  我想,如果当年我们没有先一步造出埃历阿克,战争和科学的需要,也必定促使别人把它造出来!”   那还是1948年,莫契利和埃克特告别了莫尔学院的讲台,在费城一个临街的店堂里自立门户,创办了“莫契利—埃克特”公司,经营不足两年,他们的主要资助者在空难里丧生。两位发明家用光了钱,不得不任“莫—埃”公司被雷明顿·兰德公司收买,但他俩仍然密切合作,为兰德公司研制更新式的计算机。  1952年下半年,美国朝野上下都在为翌年大选紧张地忙碌。连任两届的杜鲁门将军不再参选,共和党推举出的总统候选人是62岁的艾森豪威尔将军。将军戎马倥偬,在二战里曾指挥过盟军诺曼底登陆,立下赫赫战功,但解甲归田后能否担当总统重任,谁也拿不定把握。当时,新闻传媒普遍看好民主党的竞选人──演说家阿德莱·史蒂文森,舆论似乎很有点一边倒的意味。 
  这时,不知从那里冒出一位陌生的“权威发言人”,他一口咬定,下届美国总统非“艾克将军”莫属,而且所获的选票将与史氏相差悬殊。“陌生人”的名字叫作“尤里瓦克”(UNIVAC),他的预测有凭有据,据说是用复杂的数学公式推导演算而出,非一般人的想象和估计可及也。有人刨根问底地打探,才得知这“尤里瓦克先生”的确非人,它是兰德公司制造的一架机器,与著名的埃历阿克计算机出自于相同发明人之手。    谁知尤里瓦克“金口电言”,一语中的。第二年大选揭晓,艾森豪威尔大获全胜,得票数超过对手五六倍。尤其奇妙的是,尤里瓦克预测艾克能获得438票,而他实际得票为442票,仅有不到百分之一的误差。 
  哥伦比亚广播电台顿时来了个180度大转弯,在晚间新闻里把尤里瓦克“捧”上了天,著名节目主持人克朗凯特声称它是“无与伦比的电子大脑”。只有兰德公司那位可怜的工程师羞羞答答地走进播音室,向听众承认他对电脑搞了些“小动作”,他本想让尤里瓦克随波逐流,结果反而弄巧成拙。预测的成功把尤里阿克推向了前所未有的万众嘱目的地位,雷明顿·兰德公司亦成了美国早期计算机制造行业最有实力的公司之一。  莫契利和埃克特再次联袂造就的尤里瓦克,全称是UNIVAC通用自动计算机,1951年6月14日正式移交给了美国人口统计局使用。这台机器使用了5000个电子管,是第一代电子管计算机趋于成熟的标志,总共服役了7万多个小时才功德圆满地引退。 
  于是,6月14日,这一极其普通的日子被隆重地载入了电脑的史册,国际舆论通常认为:这一天,标志着人类社会从此进入了计算机时代!这是因为自尤里瓦克始,电脑才最终走出科学家的实验室,直接为千百万人民大众的事业服务;!

电脑史话(16)——父子兵上阵

    国外一位资深电脑专栏作家写到:“谈电脑,不能不谈IBM。”更有人断言:“电脑的历史,就是IBM的历史。”这些议论,虽然有失偏颇,但也不无几分道理。IBM的历史的确包含着电脑史的大半部。然而,本世纪50年代初,IBM几乎被赶下电脑业的盟主宝座。 
  当时电脑业界风云变换,第一代“克”字号电脑雨后春笋般出土。除了埃历阿克和尤里瓦克,还有比纳克、西雅克、强尼雅克……,至少有6台带“电子”头衔的的机器令IBM董事长沃森如坐针毡。业务经理火上添油报告说:莫契利只凭一纸书面介绍,就从IBM手里夺走了国情普查局、统计局等几家最大的用户。 
  在支持艾肯完成马克1号后,沃森也曾让IBM研制过一种所谓“最好、最新、最大的超级计算机”,同样花了100万美元。这台机器属于传统与创新的“大杂烩”,万余支电子管和2万多个继电器极不协调地组装在一起,全长足有120英尺。虽然设计者叫它“程序选择式计算机”,内行们却暗地称它是“巨大的科技恐龙”,它的速度远远不能与全电子管组成的埃历阿克和尤里瓦克匹敌。 
  沃森老了,他已是70多岁的高龄,变革对他来说力不从心。他手下那些高级工程师们也老了,他们中间几乎没有一人懂得电子计算机为何物,为了使“科技恐龙”梦想成真,总设计师只好跑到大学里求助,雇来几个刚毕业的小青年越俎代庖,因为他们不知道如何安装电子管这种新奇玩意。 
  那一日,老沃森正在对他的工程师发怒,一位青年人悄悄地走进来,他要向老沃森面陈背水一战的韬略。这青年与沃森带一样礼帽,穿一式西装,眼角眉梢一副模子铸成,名字居然也叫托马斯·沃森(T.Watson)。此人正是老沃森的大儿子、公司执行副总裁,人们称他小沃森。 
  知子莫如父,老沃森对初出茅庐的年轻人,实在有些悬心吊胆。小沃森自己也承认,他过去是典型的花花公子,四处惹祸,读中学先后换了3个学校,仍然有好几门课不及格,大学时又染上酗酒恶习……总而言之,老沃森的记忆中,总有抹不掉的阴影。 
  小沃森看到父亲怒气稍退,轻声道出他的设想:“IBM应该采取断然行动了。我曾到宾州仔细地看过埃历阿克,我们要搞出类似的机器,当务之急是招兵买马,从全国招聘大量懂得电子技术的青年工程师。”老沃森问道:“你所说的是几十人吗?我呆在这里就能办到。”“不,至少要几千人,IBM的工程师必须大换血,用金属板敲成机器的时代一去不复返了。”老沃森点点头,他默默地想:也许这小子讲得有道理,让他试试看吧。 
  小沃森受命于“危难”之中。他父亲或许不知道,士别三日,当刮目相看。昔日的纨绔子,早已在战争熔炉里重铸了灵魂。小沃森在二战的5年中,曾驾驶着轰炸机冒着枪林弹雨飞行长达2500小时,官至空军中校军衔。  1950年5月,IBM开始跨越传统。小沃森首先提拔公司仅有的麻省理工学院毕业的麦克道尔担任研究主管,后者在短短数年之中,为IBM网罗到近4千余名朝气蓬勃的青年工程师和技师。青年人提出了一项大胆的计划:IBM应该制造一种具有全用途的科学计算机,仅设计和制造样机需要300万美元,整个计划费用将是这个数目的三四倍! 
  这台计划中的机器就是IBM701的大型电脑。显然,IBM面临的变革是带根本性的,他们将放弃穿孔卡,代以自己完全不熟悉的东西──真空管逻辑电路、磁芯存储器和磁带机。在小沃森眼里,IBM701就像是他心爱的B-24轰炸机,他必须带着他的新“机组”,冲出眼前的“狭谷”,奋力翱翔在蓝天。 
  1953年悄然而至,第一台IBM701运抵纽约,安装在总部大楼的底层。4月7日,IBM公司的历史揭开了新的一页。老沃森使出浑身解数,请到150名顶尖的美国商界领袖和科学泰斗,公司总部大楼挤得水泄不通。在隆重的揭幕仪式上,人们看到了“电脑之父”冯·诺依曼、“晶体管之父”肖克利和“原子弹之父”奥本海默。奥本海默走上了讲台,在贺词中,他把IBM701的研制成功称作是“对人类极端智慧的贡献”。 
  IBM701一炮打响,小沃森带着原班人马“杀”向更广阔的市场。当年8月,他宣布研制适用于会计作业的IBM702,50台订单纷至沓来。第二年,IBM650中型电脑接踵而至,以优越的性能和便宜的价格,再次赢得了用户的青睐。这型机器,后来的销售量竟达到千台,卷起一阵阵“IBM旋风”。1956年美国大选,历史惊人地重演:艾森豪威尔连选连任,史蒂文森再次败北。可是,美国各州的选民,在电视上只看到IBM电脑报数计分,再也不见尤里瓦克的踪影。 
  至此,电脑业第一轮激烈的争夺战,已让IBM“父子兵”扭转乾坤。有人恢谐地讲:“电脑产业的历史,从某种意义上讲,就是大撤退的历史。”一些早期涉足计算机的大小公司,被迫卷起铺盖打退堂鼓。大浪淘沙后,除了IBM外,美国本土只留下以雷明顿·兰德公司为首的7家小公司,实难与IBM抗衡。新闻传媒想出了一个绝妙的比喻,戏称美国电脑业是“IBM和七个小矮人”的童话故事。

电脑史话(17)——圣诞献厚礼  

1936年,在号称“工程师的摇篮”的美国麻省理工学院,一位不速客悄悄推开了学生宿舍的房门。客人说他来自贝尔实验室,大名叫做凯利。即将毕业的博士生肖克利(W.Shockley)吃了一惊,他久闻这位著名物理学家的大名。 
  “小伙子,愿意来贝尔实验室工作吗?”凯利快人快语,毫不掩饰自己来“挖人”的意图。肖克利怦然心动,在电子学方面,贝尔实验室开展着世界上规模最大的基础研究,发明专利的注册达近万项之多。肖克利太愿意到贝尔实验室工作了。毕业之后,他毫不迟疑地打点行装,来到了新泽西州。 
  贝尔实验室早就有另一位青年人,似乎在等着肖克利的到来,他的名字叫布拉顿(W.Brattain)。布拉顿先后取得过理学硕士和哲学博士学位,从1929年起就加盟贝尔实验室。两位青年志趣相投,一见如故。肖克利专攻理论物理,布拉顿则擅长实验物理,知识结构相得益彰,大有相见恨晚的感觉。工作之余,他们也常聚在一起“侃大山”。从贝尔电话上的继电器,到弗莱明、德福雷斯特发明的真空管,凡是涉及到当时电子学中的热门话题无话不谈。直到有一天,肖克利讲到一种“矿石”时,思想碰撞的火花终于引燃了“链式反应”。 
  肖克利激动地对布拉顿说,“有一类晶体矿石被人们称为半导体,比如锗和硅等等,它们的导电性并不太好,但有一些很奇妙的特性,说不定哪天它们会影响到未来电子学的发展方向。”布拉顿心领神会,连连点头。 
  如果不是第二次世界大战爆发,肖克利和布拉顿或许更早就“挖掘”到什么“珍宝”,然而,战争毕竟来临了,肖克利和布莱顿先后被派往美国海军部从事军事方面的研究,刚刚开始的半导体研究课题遗憾地被战火中断。 
  1945年,战火硝烟刚刚消散,肖克利一路风尘赶回贝尔,并带来了另一位青年科学家巴丁(J.Bardeen)。肖克利向布拉顿介绍说,巴丁是普林斯顿大学的数学物理博士,擅长固体物理学。巴丁的到来,对肖、布的后续研究如虎添翼,他渊博的学识和固体物理学专长,恰好弥补了肖克利和布拉顿知识结构的不足。 
  贝尔实验室迅速批准固体物理学项目上马,凯利作为决策者在任务书上签了名。由肖克利领头,布拉顿、巴丁等人组成的半导体小组,把目光盯住了那些特殊的“矿石”。肖克利首先提出了“场效应”半导体管实验方案,然而首战失利,他们并没有发现预期的那种放大作用。 
  1947年的圣诞节即将来临,一个细雨朦朦的星期二午后,布拉顿和巴丁不约而同走进实验室。在此之前,在巴丁固体表面态理论的指导下,他俩几乎接近了成功的边缘。实验表明,只要将两根金属丝的接触点尽可能地靠近,就可能引起半导体放大电流的效果。但是,如何才能在晶体表面形成这种小于0.4毫米的触点呢?布拉顿精湛的实验技艺开始大显神威。他平稳地用刀片在三角形金箔上划了一道细痕,恰到好处地将顶角一分为二,分别接上导线,随即准确地压进锗晶体表面的选定部位。 
  电流表的指示清晰地显示出,他们得到了一个有放大作用的新电子器件!布拉顿和巴丁兴奋地大喊大叫起来,闻声而至的肖克利也为眼前的奇迹感到格外振奋。布拉顿在笔记本上这样写道:“电压增益100,功率增益40……,实验演示日期1947年12月23日下午。”作为见证者,肖克利在这本笔记上郑重地签了名。 
  布拉顿和巴丁终于在圣诞节的前夜创造出了世界上第一只半导体放大器件,为人类电子事业的发展献上了一份丰厚的礼物。他们决定把这种器件命名为“晶体管”。1948年,美国专利局批准了贝尔实验室关于晶体管的发明专利。然而,专利书上的发明人只列着布拉顿和巴丁。肖克利看后,一笑置之,他毫不气馁。在同伴成功的激励下,肖克利快刀斩乱麻,一举攻克晶体管中的另一座“堡垒”:他发明了一种“结型晶体管”,离布拉顿和巴丁发明“点接触型晶体管”的时间仅隔一年。人们后来知道,结型晶体管才是现代晶体管的始祖,它不仅预示着半导体技术的发展方向,而且是肖克利坚韧不拔的精神体现,以致有人恢谐地给它起了个绰号叫“肖克利坚持管”。 
  1948年7月1日,美国《纽约时报》用了8个句子的篇幅,简短地公开了贝尔实验室发明晶体管的消息。它就像8颗重磅炸弹,在全世界电子行业“引爆”出强烈的冲击波,电子计算机终于大步跨进了第二代的门槛。1954年,贝尔实验室乘热打铁,使用800支晶体管组装成功人类有史以来第一台晶体管计算机TRADIC。 
  1956年,肖克利、布拉顿和巴丁共同登上诺贝尔奖领奖台

电脑史话(18) ——单骑斗巨人 

1956年,其貌不扬的晶体管先声夺人,大摇大摆闯进电子管的幸福家”,电脑业界风云突变。IBM公司小沃森高瞻远瞩,策划着IBM电脑换代的重大举措,他宣布说:“从10月1日起,我们将不再设计使用电子管的机器,所有的计算机都要实现晶体管化。” 
  三年后, IBM公司在它的电脑产品700系列后加上了一个0,全面推出晶体管化的7000系列电脑。 以晶体管为主要器件的IBM7090型电脑,换下了诞生不过一年的IBM709电子管计算机,从1960年到1964年一直统治着科学计算的领域,并作为第二代电子计算机的典型代表,被永远载入电脑的史册里。 
  这是IBM的黄金季节, 它稳稳当当独占鳌头,独领风骚。它登上了美国《幸福》杂志500家企业排行榜的榜首,霸占着美国电脑三分之二以上的市场。它的企业标志和商品标志──IBM,三个英文大写字母,每个字都由八根蓝条拼成;它的销售人员,一律着深蓝色的西装,内衬雪白的衬衫。蓝色,衬托出IBM公司不可一世的轮廓,人们开始把它称做蓝色巨人”。七个小矮人蓝色巨人的马首是瞻之后一枝独秀的IBM就再也没有人敢站出来与之抗衡吗? 
  “! ”早在1953年的冬天,就在IBM实验室大门外,有一位与小沃森差不多年龄的工程师,坚定地发誓说道:“我要在IBM的地盘上将IBM击败。”虽然那时他只有孤身一人,而且几乎是身无分文,他的大名叫肯·奥尔森(K.Olsen)。奥尔森是在麻省理工学院氛围中成长的工程师,麻省理工学院的毕业生都把冯·诺依曼当做心中的偶象,希望成为真正的电脑科学家然而,奥尔森却偏要下海,他决定告别学院的研究工作,创办自己的电脑公司。 
  做出这个决定需要数十万美元。1957年盛夏,31岁的奥尔森和伙伴安德森,钻进莱克星顿图书馆,从几本工商管理方面的教科书中,一个经营方案”。带着刚学会的经商知识,他俩贸然来到一家风险投资公司申请贷款。就像当年艾肯只身闯入IBM总部,向老沃森鼓吹马克1号那样,奥尔森也必须说服ARD投资公司的总经理多里奥特,他开门见山坦陈自己的打算。 
 我们能造出一种比IBM更便宜的,由用户们自己操作的小型计算机。我相信所有的人都可以与机器相互交流。世界上有许多非常重要的事情,其实是可以用非常简单的方式解决的。” 
  多利奥特渐渐被奥尔森的设想迷住,不过他仍觉得面前两位青年锋茫太露,与蓝色巨人IBM较劲可不是好玩的。我可以为你们筹集7万元,不过嘛,”多利奥特慢条斯理地说,“你们不能用计算做企业名称,董事会决不会相信,在通用电器公司那样的巨头都栽了跟头的电脑行业,你们能搞出什么名堂。” 
  奥尔森点头答应了条件,1957年8月,他的公司──数字设备公司在波士顿以南一栋破烂不堪的厂房里挂牌开张,企业名称的英文缩写是DEC,D是数字,E是设备而C是公司。奥尔森恪守了诺言,DEC招牌上没有计算机的影子,以制造电子设备为业,奥尔森把电脑梦深深藏进心底。一年后,这家仅12人的公司站住了脚根,卖出近10万元的产品。 
  当DEC的羽翼渐丰后,他们悄悄开始了电脑研制。1959年,DEC的第一台全晶体管电脑装配完成。为了不引起IBM的注意,奥尔森给它取名程序数据处理机”,简称PDP-1。PDP-1的体积只有一台冰箱大小,用户可以从荧光屏上观察到机器处理数据的全过程,它是市场上第一台有面的计算机。 
  PDP-1型电脑在夹缝中成长, 一路顺风卖出53台,它使DEC销售额直线上升,在第5个年头就创造了650万美元的奇迹。1965年,当集成电路面世后,DEC公司不失时机地向全世界宣布,它生产了一种价格最低、功能最强大的PDP-8型集成电路计算机。 
  人们开始理解到PDP-8带来的信息。。新闻传媒把PDP-8与IBM的大型电脑列在一起评头论足后,戏称它是迷你机”。长61厘米,宽48厘米,高26厘米;售价也只有1万多美元。其后,PDP被成千上万家企业、学校和科研部门购买。到本世纪60年代末,DEC公司依托小型电脑正式崛起,并带动了约70多家公司生产这类机器。由此,奥尔森获得小型机之的美誉。 
  整个七十年代,DEC公司集中力量开发PDP-11和VAX-11/780两大系列小型机。随着集成电路的发展,小型机大规模普及推广,DEC公司的销售额以平均年增36%的速度飞速增长。1987年,该公司成立的第30个年头,它的年收入超过93亿美元,利润突破10亿,员工达到12万,成为与IBM齐名的世界第二大电脑公司,达到辉煌的顶峰。 

电脑史话(19)——硅谷的诞1939年1月1日,;50年后,这间车库被确认为美国加里福利亚州历史文物──硅谷诞生地,它极大地影响了电脑发展的进程。,当瑞典国王1984年访问该校时,竟有10位仍健在的诺贝尔奖金获得者与他合影。斯坦福当年置地5万公顷,把校址选在了旧金山以南约50公里的圣克拉拉郡,以帕洛阿尔托小镇为中心,包括约20公里宽的一片狭长的谷地。那里土地肥沃,气候温暖宜人,到处栽满了果树,最负盛名的特产是梅脯斯坦福大学著名教授中,人们都听说过心理学家特曼的大名,却不太清楚他有个名叫弗雷德·特曼(F.Terman)的儿子。  弗雷德·特曼后来到麻省理工学院攻读博士,导师就是那位发明模拟计算机的布什教授。,它要成为开发和应用科技成果的大本营。毕业后的特曼回到斯坦福,被聘为无线电教授,  30年代末,受人尊敬的特曼教授出任斯坦福大学副校长,决心把布什的思想付诸实施,他大胆地作出决策:批租土地、吸引投资、转让技术、开发成果;他满怀信心地幻想着:帕洛阿尔托梅树丛中将萌生出一个高科技的“斯坦福工业园”。 
 先进门的这位,瘦高的个子,紧接着进来的另一位,身高却不到前者的肩膀。特曼对学生非常熟悉:矮个休利特(W.Hewllet),读中学时就对无线电特别痴迷,曾把家里的阁楼改装成一座电台;高个帕卡德(D.Packard),与休利特相识在斯坦福大学的橄榄球场,由于对无线电和体育的共同爱好,他们 特曼对休利特说:“我记得你的硕士论文是《可变频率振荡器的研究》,你能把它做出来吗?” 

电脑史话(20)——天才“八叛逆”[返回目录]
    1955年,发明晶体管的肖克利博士回到了故乡圣克拉拉,正中特曼教授为硅谷网罗天下英才之下怀:有了肖克利这棵“梧桐树”, 
  全世界电子科学界都焦急地关注着肖克利的行踪。据说,300年前当牛顿宣布准备在他的故乡建一所工厂时,全世界的物理学界也是如此心态。:肖克利半导体实验室宣告成立。不久,因仰慕“晶体管之父”的大名,求职信像雪片般飞到肖克利办公桌上。 
  第二年,以诺依斯(N.Noyce)、莫尔(G.Moore)为首的八位青年科学家,陆续加盟肖克利实验室,他们年龄全都在30岁以下,风华正茂,学有所成,正处在创造能力的巅峰。  这种感觉不久就得到验证:当年11月,斯德哥尔摩打来长途电话,肖克利博士荣获诺 
贝尔物理奖。年轻人簇拥着科学巨匠来到帕洛阿托,在该市最庄重的“黛娜木屋”酒家举行庆典,用香槟酒为他们的“领航员”庆贺。 
  29岁的诺依斯恭敬地向肖克利博士敬酒,他是八人之中的“长者”。在麻省理工学院取得固体物理学博士学位后,曾选择了一家很小的公司任职,因为只有在小公司里,他才可能独当一面,既当科学家,又当企业家,从而得到了充分的锻炼。诺依斯可算是最坚定的“投奔者”。  其他七位青年,来硅谷的经历与诺依斯大抵相似。招齐员工后,肖克利下令实验室大量生产晶体管,要把成本降到每只5分钱。然而,肖克利虽然雄心勃勃,但对管理却一窍不通,把实验室的生产指挥得一塌糊涂,全然听不进别人的善意规劝。特曼后来评论说:“肖克利在才华横溢的年轻人眼里是非常有吸引力的人物,但他们又很难跟他共事。” 
  年轻人彻底地失望了:一年之中,实验室没有任何拿得出手的产品问世。1957年,八位青年中的七人偷偷聚在一起,瞒着肖克利商量“叛逃”的办法。想来想去,决定自己创办一家公司。可他们也都不懂生产管理,大家一致同意“策反”诺依斯,他看起来是唯一有点儿领导才能的人。没料到诺依斯也早就萌生了“外心”。当八位青年联名递上辞职书的时候,肖克利不由得火冒三丈。 
  “你们简直是一群叛徒!”肖克利指着诺依斯的鼻子,怒不可遏。年轻人面面相觑,但还是义无反顾离开了他们的“伯乐”。这就是电脑史里人所共知的有关“八大叛徒”的趣谈,不过,肖克利本人后来也改口把他们称为“八个天才的叛逆”。 
  肖克利实验室因主要骨干出走一蹶不整,1960年被收买,1968年彻底关门。实验楼经过改造后,变成一家电子音响商店,出售着由肖克利发明却不能由他制造的晶体管设备。肖克利博士本人“下海”未果,掉头“上岸”,被斯坦福大学请去当荣誉教授。 
  诺依斯和另外七个“叛逆”并没有“亡命天涯”,他们铁了心,一定要在硅谷干出个名堂。一家照相器材公司愿意为他们在硅谷投资办实业,从事半导体的研究与开发。由于公司老板名叫费尔柴尔德(Fairchild),中文直译为“仙童”,“八叛逆”新开张的这家公司被命名为仙童半导体公司。 
  1957年10月,仙童公司也在了望山租下一间小屋,距离肖克利实验室和惠普公司发迹的汽车库差不多远。“仙童”们商议要制造一种双扩散基型晶体管,以便用硅来取代传统的锗材料,这是他们在肖克利实验室尚未完成却又不受肖克利重视的项目。  在诺依斯精心运筹下,公司业务迅速发展,员工增加到了100多人。同时,一整套制造硅晶体管的平面处理技术也日趋成熟。赫尔尼是众“仙童”中的佼佼者,他像变魔术一般把硅表面的氧化层挤压到最大限度。诺依斯等人首创的晶体管制造方法也与众不同,他们先在透明材料上绘好晶体管结构,然后用拍照片的办法,把结构显影在硅片表面氧化层上,腐蚀去掉不需要的图形后,再把那些具有半导体性质的微粒扩散到硅片上。 
  氧化、照相、刻蚀、扩散,半导体平面处理技术仿佛为“仙童”们打开了一扇奇妙的大门,他们突然看到了一个广阔的空间:用这种方法既然能做一个晶体管,为什么不能在硅片上集成几十个,几百个,乃至成千上万呢?1959年1月23日,诺依斯在日记里详细地记录了这一闪光的设想。

电脑史话(21)——同时的发明
        肖克利发明的晶体管比起电子管来,确实是小得多,但是,随着电脑功能越来越强,“个头”也就越长越大。以一台中型电脑为例,几十万只晶体管加上电阻电容器,它的电子元件数已增长到数以百万计。过去人们针对电子管列举的种种弊端和责难,现在都统统加到晶体管的身上。历史戏剧般地重演,肖克利回到大学讲坛,晶体管走向了穷途末路。电脑的元件,又一次不可避免地面临着历史性变革。 
  就在仙童公司诺依斯等人还在大胆设想的时候,晶体管的集成化试验却已在德克萨斯仪器公司悄悄地进行。德克萨斯仪器公司简称TI公司,座落在美国南部德克萨斯州的达拉斯市。肖克利等人发明晶体管后,TI公司曾率先开发出第一台全晶体管收音机。 
  1958年7月,达拉斯天气炎热,TI公司宣布放一次长假,绝大多数员工兴高采烈离开岗位。不一会儿,宽大的厂房里,只剩下一位名叫基尔比(J.�Kilby)的青年人。基尔比那年35岁,到TI公司任职不足两个月,无权享受休假的乐趣。人去楼空,反而给他提供了思考和试验的机会。 
  读中学时,基尔比的父亲期盼他能考上麻省理工学院,成为优秀的电子工程师。考试的结果,�成绩一贯优秀的基尔比以3分之差落第,不得已进入伊利诺伊大学就读。然而,好学者无论在哪里都能找到智慧的源泉,工程师也不一定非得在“摇篮”里造就。酷爱电子学的基尔比,从英国科学家达默的思想里发现了“新大陆”。早在1952年,达默就曾指出,由半导体构成的晶体管,完全可以把它们组装在一块平板上而去掉之间的连线,半导体甚至也可以构成电阻器电容器等等。基尔比暗自思忖,别看晶体管很小,其中真正起作用的,只是很小的晶体,尺寸不到百分之一毫米,而无用的支架、管壳却占去多数体积。 
  基尔比曾在一家小型实验室干了10年,搞过晶体管助听器和其他电子工艺,积累了丰富的实践经验。TI公司目前交给他的任务是把许多单独的晶体管挤进很小的空间,为军方制作一种“微模组件”。基尔比想,与其煞费苦心装配那些晶体管,何不动手直接在小平板上制作它们呢?现在,机会似乎来了。 
  基尔比原来设想用硅材料制作电路,但TI公司没有这种合适的硅片,他只得改用锗材料进行实验。终于,他成功地在一块锗片上形成了若干个晶体管、电阻和电容,并用热焊的方法用极细的导线互连起来。世界上第一块“集成”的固体电路就诞生在这块微小的平板上,在不超过4平方毫米的面积上,基尔比大约集成了20余个元件。 
  1959年2月6日, 基尔比向美国专利局申报专利, 这种由元件组合的微型固体被叫做“半导体集成电路”,是一种用于无线电设备的“振荡器”。 
  巧合得很,当基尔比远在达拉斯孤军作战的时候,硅谷的“仙童”们也走到了研制集成电路的边缘。当基尔比发明集成电路的消息从达拉斯传到硅谷,诺依斯不禁惊讶万分,他当即召集众“仙童”商议对策。基尔比感到为难的问题,比如硅材料问题,在硅片上进行两次扩散和导线互相连接问题等等,正是仙童公司的拿手好戏。诺依斯提出可以用蒸发沉积金属的方法代替热焊接导线,这是解决元件相互连接的最佳途径。仙童公司开始奋起疾追。1959年7月30日,他们也向美国专利局申请了发明专利,时间比基尔比晚了半年。于是,两家公司为争夺集成电路的发明权打起了官司。 
  其实,在集成电路的制造技术上,诺依斯与基尔比的方法并不相同。1966年,基尔比和诺依斯同时被富兰克林学会授予巴兰丁奖章,基尔比被誉为“第一块集成电路的发明家”而诺依斯被誉为“提出了适合于工业生产的集成电路理论”的人。1969年,法院最后的判决下达,也从法律上实际承认了集成电路是一项同时的发明,基尔比和诺依斯的大名并列着写进了电子和电脑的发展史册。集成电路开始着手导演电脑的第三代历史。1961年,德克萨斯仪器公司与美国空军合作,仅用了不到9个月,研制成功第一台用集成电路组装的计算机。该机共有587块集成电路,重不过300克,体积不到100立方厘米,功率只有16瓦。 
  有趣的是,“八个天才叛逆”创建的仙童公司,在硅谷里演出了又一出“大叛逃”的喜剧。以赫尔尼为首的4人首先出走,创办阿内尔科公司,据说,赫尔尼后来手创的新公司达12家之多;其他人也先后出走,创办过多家半导体公司。仙童公司当之无愧是硅谷的西点军校”,硅谷里的半导体公司,半数以上是仙童公司的直接或间接后裔。

posted on 2015-10-08 22:20  jerson226  阅读(701)  评论(0编辑  收藏  举报