计算机起源环境和中国
2019-09-09 15:42:53
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 前言:1958年8月1日,在中科院计算所,103工程组完成了这台电子计算机的调试,从此中国有了电子计算机。为了纪念六十年来几代人的前仆后继,公众号“计算机六十年”将在7月下旬陆续上传有关回忆文章。

计算机最充分地展示了人类的想象力,它的出现引发了一场深刻的革命。1895 年,英国青年工程师弗莱明(J. Fleming)通过“爱迪生效应”发明了人类第一只电子管,有两个电极,但是电子管的应用和定型,还需时日。

冯·诺依曼(左)和罗伯特·奥本海默在IAS计算机前

第一次世界大战之后的十多年中,美国的工业实验室增加了十倍,达到一千多个,物质和理论基础,成为计算设备研制的创新动力。这时,计算机器存在两条道路,一条是机械式的模拟计算装置;另一条是用继电器构成的逻辑运算系统。这两种模式一直持续到全电子化器件出现,也就是电子管的实用化。1931 年,万尼瓦尔·布什在麻省理工学院完成了第一个可解方程的微分分析仪,使用了2000只电子管,自重100 吨,用150个电动机驱动数百根平行的钢轴,利用齿轮转角模拟计算结果,花费300 千米电线,造价2.5 万美元。

万尼瓦尔·布什

1941 年,美国阿伯丁弹道实验室就拥有布什的“微分分析仪”,太平洋战争爆发后,又占用了宾夕法尼亚大学莫尔学院的另一台微分分析仪,这是一台有7000 只继电器,自重1 吨的大个子,两台分析仪全力投入弹道计算。1946 年,美国完成的ENIAC 计算机所用器材大多在十年前就已具备。

第二次世界大战是数字计算机的催化剂,由指挥自动化引领的电子技术对抗,让整个社会加速进入了电子时代。“二战”的大规模轰炸、防空、火炮、潜艇、坦克等的大战,是智力的角逐,也是科技和工业的比拼。几十年来,在这条数字大道上,从知识产权的归属到国家对抗,科学家、工程师、将军、间谍、企业家和金融家,你追我赶,同时还奔走着怀抱人生梦想的一代代的年轻人。

“二战”前后,美国科学家刚用电子管完成了ABC 和ENIAC 两台计算机,科技界和产业界都认为一个崭新的、非常有希望的科学领域已经打开,军方也将电子计算机看成是国力竞争的重要装备。由莫克利(Mauchly) 设计的ENIAC(ElectronicNumericalIntegrator and Computer,电子数值积分和计算机),1945 年底竣工,1946 年2 月15 日揭幕使用。ENIAC 使用了17468 只电子管,机柜高度2.75 米,每秒可进行5000 次运算。它占地170 平方米,略大于一个排球场,30 吨的重量大致等于“二战”时美军的M4 坦克,计算机需要钢铁的典故可能由此而来。

美国 ENIAC

1945 年秋ENIAC 开始试算题目,莫尔学院的优秀研究生、才华横溢的工程师埃克特注意到,电子计算机计算出的子弹理想轨道的显现速度可能比子弹在空气中穿行得更快。

1946 年2 月这台计算机正式启动。“据说,这种仪器可以使现代工程学发生革命性的变化,带来工业设计的新纪元。”这是《纽约时报》记者的评价和纪实。“演示数字相乘时,博士要求大家仔细看着,可是大多数参观者还是没有来得及看清楚,运算一眨眼功夫就完成了。”

若干年之后,1935 年阿1947 年,苏联开始研究电子计算机,1948 年,科学院列别捷夫(C. A. Лeбeдeв)院士提出了第一个计算机方案,1950 年在乌克兰科学院电工研究所完成小型电子计算机БЭCM,使用了6000 只电子管,耗电25千瓦,每秒运算3000 次,并进行了古比雪夫到莫斯科的输电线路的稳定性计算。从试制计算机到批量生产,苏联人用了五年时间,产品有箭牌计算机、中小型计算机M-2、M-3、乌拉尔机,还有采用小型电子管,每秒运算2 万次的大型计算机M-20。箭牌计算机可计算弹道问题,约有近万个运算式,使用了99 个指令,312 个地址。

20 世纪50 年代末,苏联有电子管计算机120 台。同一时期,美国装机量3000 台。1958 年,生产了最后一台大型电子管计算机IBM709,晶体管计算机开始批量生产。当然,这些技术不对中国公开。

英国的Colossus( 巨人机)

1943年,英国制成Colossus( 巨人机),用于破译电报密码,生产了10 台,因为将它作为国家机密,所以长期以来放弃了第一台计算机的荣誉。1951 年, 英国用十进制存储电子管做成了“ 哈威尔”(Hawer)计算机,虽然速度很慢,工作时哗啦哗啦响,但是它能解算复杂的方程式。

1952 年,美国IBM 公司制成科学计算大型电子计算机IBM-701 型。而此刻,中国的计算机小组刚刚起跑,隔洋观看,直起急追。1956 年,中国人想要做计算机时,447 万吨钢的年产量远不能和美国人十年前做计算机时的钢产量相比。1944 年,美国的年产量是8132 万吨。新中国急于建立的现代工业体系,不外乎是矿山、钢铁、石油、机床、汽车、拖拉机、发电、造船等等,当然还有飞机、坦克、大炮、舰艇等军事产品。刚刚经历过的“二战”时期,钢铁就是国力,钢铁就是军队,钢铁就是战斗力。当中国将建设以钢铁为中心的重工业作为国策时,发达国家已经开始了以信息化为中心的技术革命。

在美国,第一代电子管计算机年产已达150 台,第二代晶体管计算机很快实现大批量生产,并在军事领域得到应用。周恩来意识到了这个差距,由此引发了“四项紧急措施”,1957年11月,中国科学院和738厂签定了第一台电子管电子计算机(103机)的生产合同。

1959年10月推出的IBM 1401 系统计算机,已经实现大批量生产,是最早完全运行于晶体管—而非电子管—之上的计算机之一,使其体积更小,而且更耐用。它的租金是每月 2500美元,并且宣称是第一台低价通用性大型计算机。它也是当时最容易编程的机器。在推出 1401 计算机之后的前五个星期,IBM 就收到了 5200份订单。很快,在曾经抵制自动化的企业中,业务功能都由计算机接管。到 20世纪 60年代中期,1401 系统的装机量超过 10,000台,使其成为历史上最畅销的计算机系统。

1957 年末,美国的计算机已经用于各行各业,例如石油工业已经安装了8 台大型计算机,74 台中型计算机,已经订货的还有14 台大型计算机,24 台中型计算机,形成了一种应用潮流。

1973 年,美国有十万台,其中三分之二是第三代集成电路电子计算机,。美国人一开始就以合同的方式供货,研制和使用分开,这是工业社会的特征。苏联拥有第一代和第二代电子计算机6000 台,中国人还在用手工一台一台的研发,组装,15年期间的生产总数不到1000 台。

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