电子计算机的发明者是当年三十四岁的艾奥瓦州立学院(Iowa

State College)物理学副教授约翰·文森特阿塔纳索夫。毫无疑

问,计算机是他发明的(1978年,法庭判定他的诉求成立)。

是:阿塔纳索夫是何时何地发明计算机的?在伊利诺伊州岩岛(Rock

Island)的一个路边旅馆里,他一边喝着酒,一边在鸡尾酒餐巾纸上

潦草地写下自己的奇思怪想。

那时,约翰·文森特·阿塔纳索夫正在孕育一个发明。他住在艾

奧瓦州的埃姆斯,位于首府得梅因的北边,在艾奧瓦州立学院(后

改名为艾奥瓦州立学院)物理系任教。刚三十出头的他想发明一种

可以用来计算的机器,并为此尝试了很多办法。1937年12月的一天

晚上,因为工作遭遇瓶颈、毫无进展,他感到非常沮丧。晚饭后,他

离开位于林地大街( Woodland Street)的家,回到了物理教学楼的办

公室—挫败感依旧如影随形。他跳上了新买的轿车,向林肯高速驶

去——这条双车道公路是连接东西海岸的第一条高速公路(东边直抵

纽约时代广场,西边紧连旧金山的林肯公园)。阿塔纳索夫向东开了

六七十英里,越过斯托里郡和马歇尔郡的大草原,来到塔玛,然后他

转向东南,向马伦戈驶去。在六号高速上,艾奥瓦州渐行渐远。爱州

东部地形波澜起伏、植被茂盛——和埃姆斯市的平原地区是两种截然

不同的风景。他开得很快,所以需要全神贯注,最近他为计算问题绞

尽脑汁,开车对他来讲实在是一次难得的放松。

阿塔纳索夫事后回想起来:“我已经到了密西西比河,正要进入

伊利诺伊州,这里是三市交汇的地方……有一个叫做岩岛的地方。我

驶入伊州,下了高速,来到一条小路,走进一个灯火通明的路边旅

馆

我坐下来点了杯酒…当酒保把酒递给我的时候,我发现我突

然放松了下来,思绪又回到了如何设计计算机上。

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这位年轻的教授想出了四种可以令计算机工作的办法。这一切来

得都那么突然—系统中有四个部分他苦思冥想了五到七年都不得要

领。当这杯酒喝完之后(可能是两杯,但是他的儿子之后说,两杯酒

就能把他放倒,因为通常两杯下肚之后,他父亲就会四仰八叉地躺在

派对的地毯上昏睡过去,这已经是众所周知的笑话了),他回到车上,

向家驶去,开始把想法一一付诸实际工作。两年后,他和一位名叫克

利福德·贝瑞( Clifford Berry)的研究生做出了计算机的雏形,总共

花了650美元(450美元给助手,200美元买材料)。

经过1938年,阿塔纳索夫理解了在伊利诺伊州那个酒馆里,他

产生的想法具有的实际和理论的含义。阿塔纳索夫的四条相关想法

为

1.电子逻辑电路(通过开/关,便可执行计算)。

2.二元枚举(使用只有0和1两个数字的系统,而不是有0~9

个数字的)

3.将电容用作可再生存储器(电容就像一节电池,因为它可以存

储电量)。

4.通过直接的逻辑动作进行计算,而不是通过枚举(即通过计数

而不是量算);用一行0和1(或者说真空管的开/关状态)表示的数

字,可以直接进行加法和减法运算,不必用圆盘或竖轴上的点表示

电容器是很简单的设备,它存储着电能,就像水瓶存

储着水一样。它由用绝缘体分离的两个导体构成,用于存储电能,使

其不被转换成其他东西。如果为其中一个导体提供电荷,由于静电吸

引,它将停留在导体上,但是无法穿过绝缘体。如果将电流导向另一

个导体,电荷会非常迅速地消失。根据计算机的二元操作,“充电”

可以表示1,“放电”可以表示0。但是绝缘体存在轻微的泄露,所以

电荷不能长期存在。为此,阿塔纳索夫的设计和现在的DRAM芯片

都用电子定期刷新电容器的状态,这个过程是通过检测电荷数并在其

消失前恢复电荷完成的。

布尔代数是一个逻辑系统,由乔治·布尔( George boole,

1815~1864)发明,他假设宇宙只存在两个数值,即0和1。这两

个数之间可以执行四种操作:(1)“空操作”(也称为恒等式);(2)

“非”(对数值取反);(3)“与”;(4)“或”。前两种类型是单值操作

(例如,对单值执行某种操作,然后返回单值结果)。后两种操作一对

数值,然后返回单值结果

塔纳索夫共事的教授们没有领会到的是,线路板计算器包含以下七项

创新点:

1.电子计算

2.将真空管作为计算的机制和操作存储器。

3.二进制运算。

4.逻辑运算。

5.串行计算(一步接着一步执行)

6.将电容器作为存储内存。

7.电容与一个旋转磁鼓相连,用于刷新真空管的电力供应,同时

维持操作内存。

新型原型机的制造始于1940年1月,克利福德·贝瑞开始切割

用于制造更大型机器的角铁。与此同时,阿塔纳索夫参与了第二个军

事项目,主要目的是发明一种预报炮兵目标运动的方法,并且制造

台能执行精确跟踪的设备。他聘请一位名为山姆·莱格沃尔德的研究

生,同时还接管物理大楼地下室里靠近计算机开发区的一块区域。他

能分身参与这个项目的原因是贝瑞已经完全理解正在制造中的计算

机,另一个原因是他精力充沛。他不仅承担大部分的制造工作,还负

责对方案进行调整和改进。然而,最重要的是必须保证真空管能可靠

地工作,他和贝瑞在1940年1月通过实验验证后,项目得以快速推

进。几个月后,机器就造出来了,准备进行测试。

直到1940年,阿塔纳索夫和贝瑞都在制造这台原型机,贝瑞更是工

作到1942年6月。这台计算机(现在称为ABC机,即阿塔纳索夫

贝瑞计算机)外框的尺寸是74英寸长,36英寸深,大约40英寸高。

1940年中期,ABC已经可以运转起来。

阿塔纳索夫在8月完成一份三十五页的手稿,详细描述了ABC

的功能。

建成的 ENIAC体积巨大,27吨重,8英尺长,8英尺高,3英尺

宽。包含18000个真空管,7200个二极管,1500个继电器,70000

个电阻器和10000个作为存储装置的电容器。它需要150千瓦的电

能,相当于1500个100瓦灯泡所需要的电能。虽然ENAC很少关

机,但由于真空管有可能失效,因此它的确发生过故障—一埃克特在

1989年说:“每两天就有一个真空管失效,我们能在十五分钟内找到

问题。” ENIAC并不是一台可编程的计算机——必须设置开关,而且

必须用金属丝连接才能执行任务;如果任务改变,必须重新连线以及