計(jì)算歷史中的一些選定里程碑

我們每天都使用電腦 - 辦公室，家里，旅途中。我們利用它們來(lái)提高生產(chǎn)力，和溝通。我們?cè)谵k公桌上點(diǎn)擊它們，將它們拿在手中或在我們的電器中使用它們。認(rèn)識(shí)到導(dǎo)致當(dāng)今數(shù)字環(huán)境取得的成就，本文討論了計(jì)算歷史中的一些選定里程碑。

查爾斯巴貝奇的引擎

我們通常認(rèn)為計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)的發(fā)明。從廣義上講，計(jì)算已經(jīng)存在了數(shù)千年。從粘土代幣到算盤(pán)，商人使用各種方法進(jìn)行計(jì)數(shù)和計(jì)算。然后，憑借Charles Babbage的引擎，計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了巨大的設(shè)計(jì)飛躍。使用“操作科學(xué)”，機(jī)器可以做的不僅僅是制表。

由于航海歷書(shū)數(shù)學(xué)表中的一系列錯(cuò)誤，學(xué)生查爾斯巴貝奇向他的同事喊道：“我希望上帝這些計(jì)算是由蒸汽執(zhí)行的!”巴貝奇敢于想到實(shí)用數(shù)學(xué)可能是通過(guò)機(jī)械手段完成。為了實(shí)現(xiàn)他的愿景，巴貝奇在1822年的天文學(xué)會(huì)會(huì)議上介紹了他的差異引擎。他很快遇到了問(wèn)題。該設(shè)計(jì)需要大約25,000個(gè)手工制作的機(jī)械零件。生產(chǎn)延誤和與他的總工程師的合同糾紛導(dǎo)致該項(xiàng)目喪生。

巴貝奇的下一步工作是分析引擎，這是一種通用計(jì)算機(jī)，可以使用穿孔卡，借用絲織行業(yè)的技術(shù)。但政府已經(jīng)對(duì)發(fā)明者的創(chuàng)新失去了耐心，并且不愿意為該項(xiàng)目提供資金。拜倫勛爵的女兒艾達(dá)·洛夫萊斯(Ada Lovelace)在她發(fā)表的關(guān)于機(jī)器的筆記中為計(jì)算做出了巨大的貢獻(xiàn)。從未完成，分析引擎設(shè)計(jì)標(biāo)志著數(shù)字計(jì)算的轉(zhuǎn)變，證明機(jī)器的任務(wù)不僅僅是簡(jiǎn)單的數(shù)字操作。

圖靈機(jī)

這一切都始于一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，而阿蘭圖靈躺在草地上，掃描天空，探索巨大的可能性。 他把想象力轉(zhuǎn)向大衛(wèi)希爾伯特的“決策問(wèn)題”，后者詢(xún)問(wèn)是否有可能確定一個(gè)特定的問(wèn)題是否可以解決。他想知道“機(jī)械過(guò)程”是否可以解決這個(gè)問(wèn)題。

圖靈設(shè)想了一臺(tái)可以在無(wú)盡的紙帶上進(jìn)行計(jì)算的機(jī)器。他確定，通過(guò)使用符號(hào)1和空白，機(jī)器可以完成關(guān)于“可計(jì)算數(shù)字”的任何數(shù)學(xué)分配。圖靈機(jī)(一種從未實(shí)際構(gòu)建的理論設(shè)備)展示了巨大的計(jì)算設(shè)備的強(qiáng)大功能來(lái)處理復(fù)雜性。“有可能發(fā)明一種可用于計(jì)算任何可計(jì)算序列的機(jī)器，”圖靈寫(xiě)道。

馮諾依曼和存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)向前邁進(jìn)了一大步，John von Neumann提出的架構(gòu)規(guī)定程序指令將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在馮·諾依曼計(jì)算機(jī)中，處理和存儲(chǔ)單元是分開(kāi)的，程序和數(shù)據(jù)在同一存儲(chǔ)器單元上存儲(chǔ)和檢索。在今天的術(shù)語(yǔ)中，處理單元(CPU)從存儲(chǔ)盤(pán)上的程序獲得其指令。它還可以讀取和寫(xiě)入同一存儲(chǔ)磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)文件。

John Mauchley在撰寫(xiě)關(guān)于他的項(xiàng)目時(shí)說(shuō)，“整個(gè)EDVAC只有一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備(具有可尋址的位置)......”根據(jù)一些估計(jì)，馮·諾依曼的存儲(chǔ)程序設(shè)計(jì)架構(gòu)成為了圖靈機(jī)的化身 - 具有無(wú)限的可能性。很快，通用計(jì)算機(jī)器的夢(mèng)想就會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。

UNIVAC制作薪資

“自動(dòng)生產(chǎn)的烏托邦本質(zhì)上是合理的，”Theodore Callow在“工作社會(huì)學(xué)”中寫(xiě)道。1954年10月15日星期五，Mauchly和J. Presper Eckert為這一結(jié)論提供了支持證據(jù)，印刷了歷史上第一份自動(dòng)工資單支票。通用電氣UNIVAC的任務(wù)很平常：庫(kù)存，訂單管理，會(huì)計(jì)以及工資單。本周五的工資單清楚地展示了數(shù)字計(jì)算商業(yè)應(yīng)用的潛力。

Mauchly和Eckert已經(jīng)證明自己是創(chuàng)新者。在ENIAC和EDVAC的先驅(qū)成就領(lǐng)域的傳奇例子。但那些早期的努力集中在政府，和學(xué)術(shù)項(xiàng)目上。這是計(jì)算機(jī)對(duì)商業(yè)企業(yè)和整個(gè)社會(huì)日益增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)的一個(gè)重要里程碑。

IBM的“RAMAC教授”

隨著計(jì)算的進(jìn)步，工程師意識(shí)到需要更好的方法來(lái)管理和訪問(wèn)數(shù)據(jù)。305型磁盤(pán)存儲(chǔ)單元或RAMAC(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī))就是答案。它以1200轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)，直徑為24英寸，它使用了50個(gè)鋁盤(pán)的堆疊并存儲(chǔ)了500萬(wàn)個(gè)字符。“隨機(jī)訪問(wèn)”意味著可以根據(jù)命令訪問(wèn)任何數(shù)據(jù)。(為了了解當(dāng)時(shí)的技術(shù)情況，請(qǐng)查看這是1956年的5MB硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。)

IBM總裁很高興在1958年布魯塞爾世界博覽會(huì)上向世界介紹這臺(tái)機(jī)器。參觀者可以通過(guò)鍵盤(pán)奇跡般地查詢(xún)“RAMAC教授”，并以十種語(yǔ)言中的任何一種語(yǔ)言接收答案。這一輝煌事件被IBM總裁稱(chēng)為“IBM歷史上最偉大的產(chǎn)品日”。

集成電路的發(fā)明者

兩個(gè)獨(dú)立的發(fā)明者大致同時(shí)進(jìn)行偉大的創(chuàng)新并不是聞所未聞。這就是Jack Kilby和Robert Noyce所發(fā)生的事情。

需要四個(gè)組件來(lái)使計(jì)算機(jī)電路起作用：晶體管，電阻器，二極管和電容器。這些技術(shù)先驅(qū)們獨(dú)立工作，發(fā)現(xiàn)可以在單個(gè)組件中統(tǒng)一這些功能：集成電路。為了使其工作，他們發(fā)現(xiàn)他們可以在氧化硅涂層上印刷電路。

盡管經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的法庭爭(zhēng)斗，這兩位創(chuàng)新者最終決定分享該專(zhuān)利。諾伊斯繼續(xù)組建英特爾。兩人都將獲得科學(xué)獎(jiǎng)?wù)?- 1969年獲得Kilby獎(jiǎng)，1979年獲得Noyce獎(jiǎng).Kilby于2000年獲得諾貝爾獎(jiǎng)，并在其接受演講中給予Noyce適當(dāng)?shù)馁澴u(yù)。

Steve Wozniak的視頻屏幕

自稱(chēng)為“The Woz”的史蒂夫·沃茲尼亞克(Steve Wozniak)在20世紀(jì)70年代也被稱(chēng)為連續(xù)惡作劇者和大學(xué)輟學(xué)生?，F(xiàn)在我們認(rèn)識(shí)他是個(gè)天才。(或者是他的伙伴史蒂夫·喬布斯是誰(shuí)的天才?沃茲尼亞克的父親詛咒喬布斯，并說(shuō)他的兒子完成了所有的工作 - 讓喬布斯流淚，據(jù)一些報(bào)道說(shuō)。)但是“The Woz”沒(méi)有來(lái)創(chuàng)新一切都靠他自己。他參加了Homebrew計(jì)算機(jī)俱樂(lè)部的第一次會(huì)議，這是在舊金山灣地區(qū)發(fā)展起來(lái)的嬉皮士黑客文化聚會(huì)。

作為視頻終端的設(shè)計(jì)者，沃茲尼亞克在會(huì)議結(jié)束后意識(shí)到，他可以將微處理器的強(qiáng)大功能用于其他人忽視的方式。利用他的洞察力，他迅速開(kāi)發(fā)出一種響應(yīng)鍵盤(pán)輸入的獨(dú)立計(jì)算機(jī)。1975年6月28日星期日晚上10點(diǎn)，沃茲尼亞克在鍵盤(pán)上打字，屏幕上出現(xiàn)了字母。Apple個(gè)人電腦誕生了。電子愛(ài)好者的夢(mèng)想正在變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，計(jì)算行業(yè)永遠(yuǎn)不會(huì)是一樣的。

像這樣的關(guān)鍵創(chuàng)新對(duì)計(jì)算的后續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響。我們今天使用的數(shù)字環(huán)境是大型團(tuán)隊(duì)和個(gè)人天才的累積努力的結(jié)果。這些里程碑在該領(lǐng)域的眾多貢獻(xiàn)中值得注意。