计算机简史

“至少需要多少钱？”沃森开口询问。

“恐怕要投入数以万计吧”，艾肯喃喃地回答，“不过??” 沃森摆了摆手，打断了艾肯的话头，拿起笔来，在报告上划了几下。 艾肯心里一紧：“没戏了！”出于礼貌，他还是恭敬地用双手接过那张纸，随即低头一瞅，顿时喜上眉稍──沃森的大笔一挥，批给了计算机100万美元！ 有了IBM作坚强后盾，?新的计算机研制工作在哈佛物理楼后的一座红砖房里开了场，艾肯把它取名为“马克1号”（MarkⅠ），又叫做“自动序列受控计算机”。IBM又派来莱克、德菲和汉密尔顿等工程师组成攻关小组，财源充足，兵强马壮。比起巴贝奇和阿达，艾肯的境况实在要幸运得多。?IBM也因此从生产制表机、肉铺磅秤、咖啡碾磨机等乱七八糟玩意的行业里，正式跨进了计算机的“领地”。

艾肯设计的马克1号已经是一种电动的机器，?它借助电流进行运算，最关键的部件，用的是普通电话上的继电器。?马克1号上大约安装了3000个继电器，每一个都有由弹簧支撑着的小铁棒，?通过电磁铁的吸引上下运动。吸合则接通电路，代表“1”；释放则断开电路，代表“0”。继电器“开关”能在大约1/100秒的时间内接通或是断开电流，当然比巴贝奇的齿轮先进得多。

为马克1号编制计算程序的也是一位女数学家格雷斯·霍波（G.?Hopper）。这位声名遐迩的数学博士，1944年参加到哈佛大学计算机研究工作，她说：“我成了世界上第一台大型计算机MarkⅠ的第三名程序员。”霍波博士后来还为第一台储存程序的商业电子计算机UNIVAC写过程序，又率先研制成功第一个编译程序A-O和计算机商用语言COBOL，被公认是计算机语言领域的带头人。有一天，她在调试程序时出现了故障，拆开继电器后，发现有只飞蛾被夹扁在触点中间，从而“卡”住了机器的运行。于是，霍波恢谐地把程序故障统称为“臭虫”?（bug），而这一奇怪的“称呼”，后来成为计算机领域的专业行话，如DOS系统中的调试程序，程序名称就叫DEBUG。

1944年2月，马克1号计算机在哈佛大学正式运行。从外表看，它的外壳用钢和玻璃制成，长约15米，高约2.4米，自重达到31.5吨，是个像恐龙般巨大身材的庞然大物。据说，艾肯和他的同事们，?为它装备了15万个元件和长达

800公里的电线。这台机器能以令当时人们吃惊的速度工作──每分钟进行200次以上的运算。它可以作23位数加23位数的加法，一次仅需要0.3秒；而进行同样位数的乘法，则需要6秒多的时间。只是它运行起来响声不绝于耳，有的参观者说：“就象是挤满了一屋子编织绒线活的妇女”，也许你会联想到，马克1号计算机也与杰卡德编织机有天然的联系。

马克1号代表着自帕斯卡以来，?人类所制造的机械计算机或电动计算机之顶尖水平，当时就被用来计算原子核裂变过程。它以后运行了15年，编出的数学用表我们至今还在使用。1946年，艾肯和霍波联袂发表文章说，这台机器能自动实现人们预先选定的系列运算，甚至可以求解微分方程。

马克1号终于实现了巴贝奇的夙愿。?事隔多年后，已经担任大学教授的艾肯谈起巴贝奇其人其事来，仍然惊叹不已，他曾感慨地说，如果巴贝奇晚生75年，我就会失业。但是，马克1号是早期计算机的最后代表，?从它投入运行的那一刻开始就已经过时，因为此时此刻，人类社会已经跨进了电子的时代。

8.真空驯电子

1883年一个晚上，为人类社会贡献了二千多项发明的美国发明家爱迪生（T.Edison），正在实验室紧张地忙碌着。他面前放着各种灯泡，除了灯丝的材料不同外，这些灯泡都被抽成了真空。爱迪生拾起一只烧坏的碳丝灯泡，发现碳丝似乎比原先细了许多，而在灯泡上部隐约沾着一些碳灰，看来是由于温度高使碳丝蒸发成碳灰。

怎么才能阻止碳丝蒸发呢？爱迪生找来一小截铜丝，把它靠在碳丝附近然后一起封装到一只新玻璃壳里，抽去空气，然后把它接在电路上。实验结果使爱迪生大失所望，碳丝发光后依然变细。爱迪生叹了口气，无意间用电流表探头触了触铜丝外露的端头。

奇怪的事发生了，电流表的指针竟摆动了一个角度。爱迪生简直不敢相信，这铜丝并没有接触通电发光的碳丝，哪来的电流呢？连续实验了几次，情况都没有变化，爱迪生把它记录在案，?作为一项发明申请了专利，?称为“爱迪生效

应”，这也是他一生中唯一的“纯科学”发现。爱迪生当时没有找到实际用途，也没能更深入地探讨和追寻，让一次更伟大的发明机会擦肩而过。

“爱迪生效应”没有引起爱迪生本人重视，却惊动了大洋彼岸的一位英国青年工程师弗莱明（J.?Fleming）。弗莱明漂洋过海，专程向爱迪生陈述他对单向电子流效应的真知灼见，不料想会受到大发明家的冷落。

1895年，为了解决无线电讯号的检波问题，弗莱明在实验室重新摆弄起爱迪生的“电灯泡”来。他故意把碳丝做得细一些，而把铜丝加粗加宽，变成一块薄铜板，并把铜板弯曲成圆筒状，把碳丝整个儿包起来。当他把“灯泡”连接在交流电回路后，弗莱明兴奋地看到自己的预想变成了现实：?交流电讯号被整流为单向流动的直流电。?于是，弗莱明以“热离子阀”为名在英国申请了专利。弗莱明的发明，正是世界上第一只电子管，也就是人们后来所说的“真空二极管”。 弗莱明把他发明的东西叫做“热离子阀”，“阀”就是开关，电子管确实是计算机理想的开关元件，然而，弗莱明的真空二极管尚未达到电脑高速开关的要求。20世纪初，在弗莱明开创的事业的基础上，一位美国青年发明家德·福雷斯特（L.?De Forest）在真空中再次驯服了电子。

德·福雷斯特那年也不到30岁。孩提时期并不出众，被老师认为是个平庸的孩子，唯一的爱好是拆装各种机械小玩艺，志向不高，只想做个机械技师或者当一名机械工。一次偶然的机会邂逅了无线电发明家马可尼，激发了他创新无线电检波装置的发明之梦。大学毕业后的短短5年，他连续取得了34项发明专利。 1906年，为了提高真空二极管检波灵敏度，德·福雷斯特在弗莱明的玻璃管内添加了一种栅栏式的金属网，形成电子管的第三个极。他惊讶地看到，这个“栅极”仿佛就像百叶窗，能控制阴极与屏极之间的电子流；只要栅极有微弱电流通过，就可在屏极上获得较大的电流，而且波形与栅极电流完全一致。也就是说，德·福雷斯特发明的是一种能够起放大作用的真空三极管器件。 然而，因发明这种新型电子管，德·福雷斯特竟无辜受到美国纽约联邦法院的传讯，原因是有人控告他企图为公司推销积压产品，进行商业诈骗。愚昧无知的法官下达判决，宣布德·福雷斯特发明的电子管是一个“毫无价值的玻璃管”。 1912年，伴随着随时可能被捕入狱的阴云，德·福雷斯特和两名助手来到美国西部加利福尼亚，?在帕洛阿托小镇坚持不懈地改进他的三极管。在爱默生大街

913号一座小木屋里，他们发现了比他们原来期望更多的东西。在用铜线重新缠绕三极管的栅极过程中，德·福雷斯特突然想到可以用这种玻璃管制作更强大的放大器。他们把若干个三极管连接起来，并与电话机的话筒、耳机相互连接，再将德·福雷斯特那只“走时相当准确的英格索尔手表”放在话筒前方，结果，被放大的手表“滴哒”声，几乎要把德·福雷斯特的耳朵震聋。

在帕洛阿托市的德·福雷斯特故居，至今依然矗立着一块小小的纪念牌，以市政府名义书写着一行文字：“德·福雷斯特在此发现了电子管的放大作用。”用来纪念德·福雷斯特的伟大发明为新兴电子工业所奠定的基础。德·福雷斯特发明电子管几十年后，这里竟变成世界电脑产业腾飞的硅谷。

电子管主要在无线电装置里充当检波、整流、放大和振荡元件，它的诞生为通讯、广播、电视等相关技术的生长、发展铺平了道路。可是，人们不久后就发现，按照不同的电路形式，真空三极管除了可以处于“放大”状态外，还可分别处于“饱和”与“截止”状态。“饱和”即从阴极到屏极的电流完全导通，相当于开关开启；“截止”即从阴极到屏极没有电流流过，相当于开关关闭；两种状态可以由栅极进行控制，其控制速度要比艾肯的继电器快10000倍。 发明家们在世纪之交的年代驯服了电子，采用电子器件制作计算机已经水到渠成，呼之欲出。

9、电脑创世纪

全世界在隆隆的炮火声中迎来了1943年。硝烟密布，战鼓催春，战争的迫切需要，像一只有力的巨手，为电脑的诞生扫清障碍，铺平道路。

4月9日，美国马里兰州阿贝丁，陆军军械部召集的一次会议，正处于举手表决的时刻。陆军上校西蒙（L.?Simon）端坐在主席的位置，关键会议关键时刻，他却装聋作哑，闭口不言。他的身旁，是普林斯顿高级研究院的韦伯伦（O.Veblen）教授。教授此时，仍在耐心地翻阅提交给会议的那份报告。 应该说，西蒙上校对这份报告最有发言权，因为他领导的阿贝丁试炮场，担负着美国陆军新式火炮的试验任务。早些时，军械部曾派出青年军官戈德斯坦（H.?Glodstine）中尉，从宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院召集来一批研究队伍，帮助计算新式火炮的弹道表，这次会议就是应戈德斯坦等人要求，决