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第9章 第一台存储程序式计算机EDSAC

科学就是整理事实,以便从中得出普遍的规律或结论——达尔文1967年,英国皇家科学院院士、计算技术的先驱莫里斯·威尔克斯(Maurice Vincent Wilkes)被授予第二届图灵奖,以表彰他在设计与制造出世界上第一台存储程序式电子计算机EDSAC以及其他许多方面的杰出贡献。

1913年6月26日,威尔克斯生于英国中西部的达德利(Dudley),这里距离著名的工业重镇伯明翰仅20 km。威尔克斯从小身体不太好,患有严重的哮喘病,于是他父亲把家迁到了气候比较宜人的斯陶尔布里(Stourbridge),这样以来,威尔克斯的健康状况有了明显好转。他在当地的爱德华四世普通中学完成了学业,并建立了对于数学、物理和无线电的爱好。当时无线电广播刚刚开始普及,威尔克斯对组装收音机十分入迷,很快就成了这方面的一个“小专家”,取得了业余无线电操作员证书,还为学校的广播站制造过一些设备。1931年他进入剑桥的圣约翰学院,1934年以优秀成绩毕业。之后他获得一个研究课题的合同,进入剑桥著名的卡文迪许实验室工作。这个实验室由于获得诺贝尔物理奖的人数最多而有“诺贝尔奖的摇篮”的美称。威尔克斯在这里完成了“关于无线电波在电离层中的传播特性”的研究,并以此为题完成了博士论文,于1938年10月取得剑桥大学博士学位,而他的硕士学位也是在当年年初才取得的。

1938年,欧洲上空已布满了战争的阴云,英国已开始准备对付希特勒的进攻。因此,威尔克斯很快被吸收到研制侦察潜水艇、军舰和飞机的雷达设备的项目中去。大战期间,威尔克斯辗转于法国北部的敦刻尔克(1940年法国陷落时30万盟军大撤退的地方),英国的剑桥、佩特斯哈姆、马尔文等地,参与或主持过10cm雷达,GL MarkI、II、III以及OBOE的研制,其中OBOE是“将轰炸机引向轰炸目标的导航”的英文缩写。采用这种导航技术时,飞行员不需要看地图,只需按地面发来的简单指令飞行。

二战以后,威尔克斯回到剑桥大学,担任数学实验室(后改名计算机实验室)主任。1946年5月,他获得了冯·诺依曼起草的EDVAC计算机的设计方案的一份复印件。EDVAC是Electronic Discrete Variable Automatic computer的缩写,是宾夕法尼亚大学莫尔学院于1945年开始研制的一台计算机,是按存储程序思想设计的,并能对指令进行运算和修改,因而可自动修改其自身的程序。但由于工程上遇到困难,EDVAC迟至1952年才完成,造成“研制开始在前,完工在后”的局面,而让威尔克斯占去先机。威尔克斯仔细研究了EDVAC的设计方案,8月又亲赴美国参加了莫尔学院举办的计算机培训班,广泛地与EDVAC的设计研制人员进行接触、讨论,进一步弄清了它的设计思想与技术细节。回国以后,威尔克斯立即以EDVAC为蓝本设计自己的计算机并组织实施,起名为EDSAC(Electronic Delay Storage Automatic Calculator,但有的文献写成Electronic Discrete Sequential Automatic computer)。EDSAC采用水银延迟线作存储器,可存储34 bit字长的字512个,加法时间1.5 ms,乘法时间4 ms。威尔克斯还首次成功地为EDSAC设计了一个程序库,保存在纸带上,需要时送入计算机。但是EDSAC在工程实施中同样遇到了困难:不是技术,而是资金缺乏。在关键时刻,威尔克斯成功地说服了伦敦一家面包公司的老板投资该项目,终于使计划绝处逢生。1949年5月6日,EDSAC首次试用成功,它从带上读入一个生成平方表的程序并执行,正确地打印出结果。作为对投资的回报,Lyons公司取得了批量生产EDSAC的权利,这就是于1951年正式投入市场的LEO计算机(Lyons Electronic Office),这通常被认为是世界上第一个商品化的计算机型号,因此这也成了计算机发展史上一件趣事:第一家生产出商品化计算机的厂商原先竟是面包房。Lyons公司后来成为英国著名的“国防计算机有限公司”即ICL的一部分。

图灵奖是美国计算机协会于1966年设立的,专门奖励那些对计算机事业做出重要贡献的个人。其名称取自计算机科学的先驱、英国科学家阿伦·图灵,这个奖设立目的之一是纪念这位科学家。

图灵奖对获奖者的要求极高,评奖程序极严,一般每年只奖励一名计算机科学家,只有极少数年度有两名在同一方向上做出贡献的科学家同时获奖。因此,尽管“图灵”的奖金数额不算高,但它却是计算机界最负盛名的奖项,有“计算机界诺贝尔奖”之称。

每年,美国计算机协会将要求提名人推荐本年度的图灵奖候选人,并附加一份200到500字的文章,说明被提名者为什么应获此奖。任何人都可成为提名人。美国计算机协会将组成评选委员会对被提名者进行严格的评审,并最终确定当年的获奖者。

20世纪中期以来,计算机一直处于高速度发展时期,计算机由仅包含硬件发展到包含硬件、软件和固件三类子系统的计算机系统。计算机系统的性能与价格比,平均每10年提高两个数量级。计算机种类也一再分化,发展成微型计算机、小型计算机、通用计算机(包括巨型、大型和中型计算机),以及各种专用机(如各种控制计算机、模拟—数字混合计算机)等。

下面就以微处理器的发展历程为主线,向你讲述计算机的发展。

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