電子數字積分式計算機

人類第一台電子數字計算機ENIAC（Elec-tronic Numerical Integrator And Computer埃尼阿克）誕生於1949年，是世界上第一台通用電子計算機。它是圖靈完全的電子計算機，能夠重新編程，解決各種計算問題。ENIAC為美國陸軍的彈道研究實驗室（BRL）所使用，用於計算火炮的火力表[4][5]。ENIAC在1946年公布的時候，就被當時的新聞讚譽為“巨腦”。它的計算速度比機電機器提高了一千倍。這是一個飛躍，之前沒有任何一台單獨的機器達到過這個速度。它的數學能力和通用的可程式能力，令當時的科學家和實業家非常激動。發明它的人為了進一步推廣這些新思想，舉辦了一系列關於計算機體系結構的講座。ENIAC在1987年被評為IEEE里程碑之一。

基本介紹

• 中文名：電子數字積分式計算機
• 外文名：Electronic Numerical Integrator And Computer
• 簡稱：ENIAC
• 時間：1949年

基本簡介

人類第一台電子數字計算機ENIAC（Elec-tronic Numerical Integrator And Computer埃尼阿克）誕生於1946年

早期計算工具：

在這以前，早期計算工具發展歷程：公元前5世紀，中國人發明了算盤，廣泛套用於商業貿易中，算盤被認為是最早的計算機，並一直使用至今。　在接下來的若干年中，許多工程師在另一些方面取得了重要的進步，美國人Herman Hollerith（1860-1929），根據提花織布機的原理髮明了穿孔片計算機，並帶入商業領域建立公司早在17世紀，歐洲一批數學家就已開始設計和製造以數字形式進行基本運算的數字計算機。1642年，法國數學家帕斯卡採用與鐘錶類似的齒輪傳動裝置，製成了最早的十進制加法器。1678年，德國數學家萊布尼茲製成的計算機，進一步解決了十進制數的乘、除運算。

英國數學家巴貝奇在1822年製作差分機模型時提出一個構想，每次完成一次算術運算將發展為自動完成某個特定的完整運算過程。1884年，巴貝奇設計了一種程式控制的通用分析機。這台分析機雖然已經描繪出有關程式控制方式計算機的雛型，但限於當時的技術條件而未能實現。

巴貝奇的構想提出以後的一百多年期間，電磁學、電工學、電子學不斷取得重大進展，在元件、器件方面接連發明了真空二極體和真空三極體；在系統技術方面，相繼發明了無線電報、電視和雷達……。所有這些成就為現代計算機的發展準備了技術和物質條件。

與此同時，數學、物理也相應地蓬勃發展。到了20世紀30年代，物理學的各個領域經歷著定量化的階段，描述各種物理過程的數學方程，其中有的用經典的分析方法已根難解決。於是，數值分析受到了重視，研究出各種數值積分，數值微分，以及微分方程數值解法，把計算過程歸結為巨量的基本運算，從而奠定了現代計算機的數值算法基礎。

社會上對先進計算工具多方面迫切的需要，是促使現代計算機誕生的根本動力。20世紀以後，各個科學領域和技術部門的計算困難堆積如山，已經阻礙了學科的繼續發展。特別是第二次世界大戰爆發前後，軍事科學技術對高速計算工具的需要尤為迫切。在此期間，德國、美國、英國部在進行計算機的開拓工作，幾乎同時開始了機電式計算機和電子計算機的研究。

德國的朱賽最先採用電氣元件製造計算機。他在1941年製成的全自動繼電器計算機Z-3，已具備浮點記數、二進制運算、數字存儲地址的指令形式等現代計算機的特徵。在美國，1940～1947年期間也相繼製成了繼電器計算機MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。不過，繼電器的開關速度大約為百分之一秒，使計算機的運算速度受到很大限制。

電子計算機的開拓過程，經歷了從製作部件到整機從專用機到通用機、從“外加式程式”到“存儲程式”的演變。1938年，美籍保加利亞學者阿塔納索夫首先製成了電子計算機的運算部件。1943年，英國外交部通信處製成了“巨人”電子計算機。這是一種專用的密碼分析機，在第二次世界大戰中得到了套用。

新的重大突破是由數學家馮·諾伊曼領導的設計小組完成的。1945年3月他們發表了一個全新的存儲程式式通用電子計算機方案—電子離散變數自動計算機(EDVAC)。隨後於1946年6月，馮·諾伊曼等人提出了更為完善的設計報告《電子計算機裝置邏輯結構初探》。同年7～8月間，他們又在莫爾學院為美國和英國二十多個機構的專家講授了專門課程《電子計算機設計的理論和技術》，推動了存儲程式式計算機的設計與製造。

1949年，英國劍橋大學數學實驗室率先製成電子離散時序自動計算機(EDSAC)；美國則於1950年製成了東部標準自動計算機(SFAC)等。至此，電子計算機發展的萌芽時期遂告結束，開始了現代計算機的發展時期。

在創製數字計算機的同時，還研製了另一類重要的計算工具——模擬計算機。物理學家在總結自然規律時，常用數學方程描述某一過程；相反，解數學方程的過程，也有可能採用物理過程模擬方法，對數發明以後，1620年製成的計算尺，己把乘法、除法化為加法、減法進行計算。麥克斯韋巧妙地把積分(面積)的計算轉變為長度的測量，於1855年製成了積分儀。

19世紀數學物理的另一項重大成就——傅立葉分析，對模擬機的發展起到了直接的推動作用。19世紀後期和20世紀前期，相繼製成了多種計算傅立葉係數的分析機和解微分方程的微分分析機等。但是當試圖推廣微分分析機解偏微分方程和用模擬機解決一般科學計算問題時，人們逐漸認識到模擬機在通用性和精確度等方面的局限性，並將主要精力轉向了數字計算機。

電子數字計算機問世以後，模擬計算機仍然繼續有所發展，並且與數字計算機相結合而產生了混合式計算機。模擬機和混合機已發展成為現代計算機的特殊品種，即用在特定領域的高效信息處理工具或仿真工具。

20世紀中期以來，計算機一直處於高速度發展時期，計算機由僅包含硬體發展到包含硬體、軟體和固件三類子系統的計算機系統。計算機系統的性能—價格比，平均每10年提高兩個數量級。計算機種類也一再分化，發展成微型計算機、小型計算機、通用計算機(包括巨型、大型和中型計算機)，以及各種專用機(如各種控制計算機、模擬—數字混合計算機)等。 計算機器件從電子管到電晶體，再從分立元件到積體電路以至微處理器，促使計算機的發展出現了三次飛躍。 在電子管計算機時期(1946～1959)，計算機主要用於科學計算。主存儲器是決定計算機技術面貌的主要因素。當時，主存儲器有水銀延遲線存儲器、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓和磁心存儲器等類型，通常按此對計算機進行分類。

簡介

在第二次世界大戰期間，美國賓夕法尼亞大學的物理學家約翰·莫克科（John Mauchly）參與了馬里蘭州阿伯丁試驗

基地的火力射程表的編制工作，當時雖然使用了一檯布什微分分析儀，並且僱傭了100名年輕助手做輔助人工計算，但是速度仍很慢，而且錯誤百出。形勢促使莫克利與工程師普雷斯伯·埃克特（J.PresPter Eckert）一起加快了研究新的計算工具的步伐。他們第一次採用電子管作為計算機的基本部件。1946年2月15日,第一台全自動計算機ENIAC（即“電子數學積分計算機”）正式交付使用，到1955年10月最後切斷電源，服役長達9年。它每秒可進行5000次加減運算，使用了18800個電子管，占地170平方米，重達30噸，功率140千瓦，價格140萬美元，真可謂“龐然大物”。儘管這台機器只有少數專家才會使用，但它把過去藉助台式計算器需7～20小時才能計算出一條發射彈道的工作量縮短到只用30秒，使科學家們從奴隸般的計算中解放出來。至今人們仍公認，ENIAC機的問世,表明了電子數字計算機時代的到來，具有劃時代的偉大意義，是科學技術發展史上的重大里程碑。
作為計算機從實驗室走向社會的標誌是1951年研製成功並提交給美國人口統計使用的UNIVAC（UNIVerzal Automatic Computer 通用自動計算機）。它的研製者就是ENIAC的研製者莫克利和埃克特。由於它顯示出巨大的社會效益和經濟效益，因此，還有人認為“計算機時代”是從1951年開始的。

發展概覽

1946年2月美國賓夕法尼亞大學莫爾學院製成的大型電子數字積分計算機(ENIAC)，最初也專門用於火炮彈道計算，後經多次改進而成為能進行各種科學計算的通用計算機。這台完全採用電子線路執行算術運算、邏輯運算和信息存儲的計算機，運算速度比繼電器計算機快1000倍。這就是人們常常提到的世界上第一台電子計算機。但是，這種計算機

的程式仍然是外加式的 “埃尼阿克”計算機的最初設計方案，是由36歲的美國工程師莫奇利於1943年提出的計算機的主要任務是分析炮彈軌道。美國軍械部撥款支持研製工作，並建立了一個專門研究小組，由莫奇利負責。總工程師由年僅24歲的埃克特擔任，組員格爾斯是位數學家，另外還有邏輯學家勃克斯。“埃尼阿克”共使用了18000個電子管，另加1500個繼電器以及其它器件，其總體積約90立 方米，重達30噸，占地170平方米，需要用一間30多米長的大房間才能存放，是個地地道道的龐然大物。這台耗電量為140千瓦的計算機，運算速度為每秒5000次加法，或者400次乘法，比機械式的繼電器計算機快1000倍。當“埃尼阿克”公開展出時，一條炮彈的軌道用20秒種就能算出來，比炮彈曬身的飛行速度還快。埃尼阿克的存儲器是電子裝置，而不是靠轉動的“鼓”。它能夠在一天內完成幾千萬次乘法，大約相當天一個人用台式計算機操作40年的工作量。它是按照十進制，而不是按照二進制來操作。但其中也用少量以二進制方式工作的電子管，因此機器在工作中不得不把十進制轉換為二進制，而在數據輸入，輸出時再變回十進制。“埃尼阿克”最初是為了進行彈道計算而設計的專用計算機。但後來通過改變插入控制板里的接線方式來解決各種不同的問題，而成為一台通用機。它的一種改型機曾用於氫彈的研製。“埃尼阿克”程式採用外部插入式，每當進行一項新的計算時，都要重新連線線路。有時幾分種或幾十分種的計算，要花幾小時或1~2天的時間進行線路連線準備，這是一個致命的弱點。它的另一個弱點是存儲量太小，至多只能存20個10位的十進制數。英國無線電工程師協會的蒙巴頓將軍把“埃尼阿克”的出現譽為“誕生了一個電子的大腦”，“電腦”的名稱由此流傳開來。

關於人類第一台電子數字計算機的疑問

在國內的絕大部分媒體上都會出現世界上第一台電子計算機是上世紀1946年由美國人毛克利（John Mauchly）發明的ENIAC文字記載，但另一種說法卻是：世界上第一台電子計算機是由美國愛荷華州立大學的約翰· 文森特·阿塔納索夫（John Vincent Atanasoff）教授和他的研究生克利福特·貝瑞（Clifford Berry）先生在1937年至1941年間開發的“阿塔納索夫-貝瑞計算機（Atanasoff-Berry Computer，簡稱ABC）”。

在維基百科（wikipedia.org）上你只要輸入“John Vincent Atanasoff”或“Atanasoff–Berry Computer”就可以找到“約翰·文森特·阿塔納索夫”教授的生平和“阿塔納索夫-貝瑞計算機（Atanasoff-Berry Computer）”的發明過程，在Google中搜尋“Atanasoff–Berry Computer”也會有四萬多條檢索結果，在美國愛荷華州立大學的網站上有更詳細的介紹（http: //www.cs.iastate.edu/jva/jva-archive.shtml）。
而在國內的朋友們竟很少有人知道此事真相， 不少國內的作者在他們的專著、教材中，甚至科普活動中，仍然宣傳ENIAC是世界上第一台計算機。因此，做為一名IT工作者有必要本著科學的精神，替前人 澄清事實，希望通過此文有助於糾正這個在國內知識界長期存在的重大學術誤會，以正視聽。
經證實，世界上的第一台計算機應為“ABC”。1941年，“ENIAC”的發明者之一莫科里在阿坦納索夫家借住5天，藉此機會盜取了研究成果及想法，之後與埃克特一起製造了“ENIAC”並申請了專利，被世人稱為“現代計算機之父”而阿坦納索夫並未重視自己的重大發明“ABC”，學校也沒有重視此項發明，並拆掉了“ABC”。後經過美國法院判決，推翻並吊銷了莫科里的專利，“現代計算機的基本想法是來自約翰-文森特-阿坦納索夫”。
ENIAC的其他翻譯:
Electronic Numerical Integartor & Caculator
Electronic Numerical Integartor And Caculation