计算机发展历史中的重要人物和思想
1936年年仅24岁的英国人图灵发表了著名的《论应用于决定问题的可计算数字》一文提出思考实验原理计算机概念。图灵把人在计算时所做的工作分解成简单的动作与人的计算类似机器需要:1存储器用于贮存计算结果2一种语言表示运算和数字3扫描4计算意向即在计算过程中下一步打算做什么5执行下一步计算。具体到一步计算则分成:1改变数字的符号2扫描区改变如往左进位和往右添位等3改变计算意向等。图灵还采用了二进位制。这样他就把人的工作机械化了。这种理想中的机器被称为图灵机。图灵机是一种抽象计算模型用来精确定义可计算函数。图灵机由一个控制器一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。这个概念如此简单的机器理论上却可以计算任何直观可计算函数。图灵在设计了上述模型后提出凡可计算的函数都可用这样的机器来实现这就是著名的图灵论题。现在图灵论题已被当成公理一样在使用着它不仅是数学的基础之一。 半个世纪以来数学家提出的各种各样的计算模型都被证明是和图灵机等价的。1945年图灵到英国国家物理研究所工作并开始设计自动计算机。1950年图灵发表了题为《计算机能思考吗》的论文给人工智能下了一个定义而且论证了人工智能的可能性。1951年他被选为英国皇家学会会员。 -- 信息论的创始人香农首次阐明了布尔代数在开关电路上的作用 香农是现代信息论的著名创始人。现代信息论的出现对现代通信技术和电子计算机的设计产生了巨大的影响。如果没有信息论现代的电子计算机是无法研制成功的。 香农在美国密执安大学和麻省理工学院学习时修过布尔代数课并在布尔的指导下使用微分分析仪这使他对继电器电路的分析产生兴趣。他认为这些电路的设计可用符号逻辑来实现并意识到分析继电器的有效数学工具正是布尔代数。 1938年香农发表了著名的论文《继电器和开关电路的符号分析》首次用布尔代数进行开关电路分析并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现明确地给出了实现加减乘除等运算的电子电路的设计方法。这篇论文成为开关电路理论的开端。 香农在贝尔实验室工作中进一步证明可以采用能实现布尔代数运算的继电器或电子元件来制造计算机香农的理论还为计算机具有逻辑功能奠定了基础从而使电子计算机既能用于数值计算又具有各种非数值应用功能使得以后的计算机在几乎任何领域中都得到了广泛的应用。 -- 1939年阿塔纳索夫提出了计算机的三原则 1939年10月美国理论物理学家阿塔纳索夫与贝利合作设计并试制成功一台世界上最早的电子数字计算机的样机称为ABC机。在这台样机中电容器能提供足够的电压去激励电子管而电子管又提供充分的电压使电容器重新充电。它有两个存储器能各自存入一个25位的二进制数。阿塔纳索夫把这两个存储器分别称为键盘算盘和计数器算盘。根据他著名的再生存储原理键盘算盘上的数可以被再生电路恢复即使充电漏泄也不会使所存贮的内容丢失。阿塔纳索夫用电子管来构成逻辑电路。现代计算机的逻辑电做在芯片里运算速度要比电子管逻辑电路快得多但功能与阿塔纳索夫的设想是一样的。机电计算机能对两个数进行连续的加减乘除大型计算机则在使用穿孔卡的制表机上进行这些机器都只有进行数字的运算。当时最先进的计算机就是布什的微分分析仪了它是一种以十进制为基础的机械式模拟计算装置。但是阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则与上述计算装置截然不同: 1以二进制的逻辑基础来实现数字运算以保证精度 2利用电子技术来实现控制逻辑运算和
算术运算以保证计算速度 3采用把计算功能和二进制数更新存贮的功能相分离的结构。这也是现代电子计算机所依据的三条基本原则。阿塔纳索夫倡导用电子管作开关元件这实现高速运算创造了条件。他主张把数字存贮和数字运算分开进行这一思想一直贯穿到今天的计算机结构设计之中。如果ABC机能制造出来将是世界上第一台电子数字计算机。因此他的主张预示了一个计算机的新时代即将到来。 控制论之父维纳1940年主张计算机五原则 维纳在1940年写给布什的一封信中对现代计算机的设计曾提出了几条原则:1不是模拟式而是数字式2由电子元件构成尽量减少机械部件3采用二进制而不是十进制4内部存放计算表5在计算机内部存贮数据。这些原则是十分正确的。 维纳于1894年生在美国密苏里州哥伦比亚市的一个犹太人的家庭中。他的父亲是哈佛大学的语言教授。维纳年18岁时就获得了哈佛大学数学和哲学两个博士学位随后他因提出了著名的控制论而闻名于世。1940年维纳开始考虑计算机如何能像大脑一样工作。他发现了二者的相似性。维纳认为计算机是一个进行信息处理和信息转换的系统只要这个系统能得到数据机器本身就应该能做几乎任何事情。而且计算机本身并不一定要用齿轮导线轴电机等部件制成。麻省理工学院的一位教授为了证实维纳的这个观点甚至用石块和卫生纸卷制 -- 第二代计算机已采取浮点运算为特征 第二代计算机与第一代相比有一个显著的突破即采取了浮点运算请参阅第二代计算机。 现代巨型电子计算机已普遍采用矢量运算 矢量计算机的出现是计算机工业中的一项新的技术进步。矢量计算机也被称为向量计算机它是一种能够进行矢量运算以流水处理为主要特征的电子计算机。对多组数据每组一般为两个数据成批地进行同样的运算得到一批结果的运算方法即被称为矢量运算。如一次将100个加数与100个被加数相加同时得到100个和的运算这就是所谓的矢量运算。如果一次只能对一组数据进行运算则称为标量运算。显然矢量运算的速度要比标量运算的速度快许多倍。以前的大中型计算机一般只能作标量运算。目前世界上运算速度超过一亿次以上的巨型计算机已经设计成了矢量计算机例如中国研制的银河计算机就是矢量计算机。 进入20世纪90年代采用并行矢量方式的超级电子计算机相继问世速度越来越快 1991年6月美国思维机公司宣布研制成速度最快的电子计算机。这种命名为CM-200的电子计算机的运算速度为每秒90亿次以上可供100多位工程师和科学家同时使用。每台售价1000万美元可应用于全球天气预报石油勘探和汽车设计等领域。1991年11月美国克雷研究公司宣布已研制出来世界上功能最强的并行矢量VECTOR式计算机系统克雷Y-mpc90。这种每台售价达3000万美元的超级计算机共有16个中央处理单元其运算速度峰值为16京浮点即每秒运算160亿次。并行矢量式计算机是按指令顺序运行的其处理问题的能力和速度可以与含有成千上万个微处理器的并行计算机相媲美。此后德国Parsytec公司又研制出了每秒能够进行4000亿次浮点运算的超级电子计算机。这种计算机使用16384个Transputer处理器芯片这种处理器芯片具有通信和存储能力并用一种新方法把这些处理器连接起来使运算能力得到突破。 -- 介于大型计算机与个人电脑之间的工作站系统有广泛的用途 工作站是20世纪80年代迅速发展起来的一种计算机系统介于高档PC机与小巨型机之间。工作站是一种新型高性能的计算机系统它以其独特的计算能力良好的用户界面优异的图形功能和灵活
计算机发展历史中的重要人物和思想
