【電腦群組成與系統結構】電子電腦的誕生

 

本文講電腦的誕生過程，我盡量把內容故事化使之不那麼枯燥。 20世紀30年代中期，美國的愛荷華州立大學有一位元學系和物理系教授叫約翰·文森特·阿塔納索夫（John Vincent Atanasoff），由於阿塔那索夫在教學上常常需要進行大量複雜枯燥的計算，而當時的最快的機械電腦運算還是太慢且誤差大。於是阿塔那索夫決定研製電子電腦來改善計算工具。從1937年，阿塔那索夫便開始了他的設計，在他的設計當中，引入了三個關鍵性的設想：1.使用位元代替十進位表示資料2.使用電子器件取代機械組件進行計算操作3.機器中要有能儲存數的“儲存空間”。 這些設想的在他接下來兩年的實驗中漸漸層得可能。但要真正的實現這一目標需要研究基金，於是他向大學申請研究基金。但這一項目並不被看好。在1939年春，大學研究理事僅給予650美元的費用，其中200元用於買材料，另450美元雇了一個當時的研究生叫克利福特·貝瑞（Clifford Berry） 。 於是阿塔那索夫和貝瑞開始在愛荷華州立大學的一間地下室開始了他們的研發工作。幸運的是貝瑞是個天才工程師，他在後來的研究中為阿塔那索夫解決了很多問題。 機器於1941年基本研製成功，根據他們兩人的名字命名為阿塔納索夫-貝瑞電腦（Atanasoff-Berry Computer，簡稱ABC）。ABC有300個電子管，能做加法和減法運算，以鼓狀電容器來儲存300個數字。機器重320千克，大小像一張桌子那麼大。它的運算速度比原來的機械計算機快得多，而且ABC能做線性代數方程的計算。 

但是此時ABC並沒有真正完成，還有一些問題需要解決，例如如果打孔機發生故障，ABC就會失控得出錯誤答案。 所以ABC並沒有投入使用，而且愛荷華大學地理位置比較偏僻，當時這一發明並沒有受到科學界的關注。到了1942年，日本襲擊了珍珠港，美國在二戰的身份因此由中立國家變成了參戰國家。許多工程師都紛紛加入到戰爭的科研工作當中。阿塔那索夫去了華盛頓一個海軍軍械實驗室工作，研究炸彈引信。 不久後貝瑞也前往洛杉磯參加一項國防承包工程。ABC的研製工作從此中斷而且阿塔那索夫和貝瑞也從此失去了聯絡。因此ABC的科研成果一直不被世人得知。甚至連他們兩人離開時留在地下室的兩台ABC樣本機器也在二戰時因為物品短缺而被拆除。這就導致了後來在1946年誕生的ENIAC一直被誤認為是第一台電子電腦。 後來愛荷華州立大學又仿造了一台abc，放在達勒姆中心1層。

 1940年12月，阿塔納索夫去費城參加美國科學進步協會（AAAS）年會。他聽了賓夕法尼亞大學的物理教授莫齊利的演講。莫齊利認為電子學可以為絕望的資料處理問題提供答案，只是還不知道該如何做。會後，阿塔納索夫找到莫齊利，告訴他自己已經建造了這樣的機器，莫齊利大感興趣。後來阿塔納索夫帶莫齊利到自己的地下室參觀機器，而且像他講了自己的設想。在莫齊利離開時還將自己有關電子電腦的筆記本交給了他。後來莫齊利認真研究了阿塔那索夫的方案，並於1942年發表了題為《高速電子管裝置的使用》的報告。這篇報告引起了當時的研究生埃克特濃厚的興趣。於是他們兩開始研製電子電腦。當時正值二戰期間，軍方急需一種高速的計算機來解決彈道的複雜計算問題。1943年，美國軍方得知這一設想，馬上撥款大力支援，成立了一個以莫奇利、埃克特為首的研製小組開始研製工作，預算經費為15萬美元，後來，著名數學家、原子彈研製小組成員馮·諾依曼也加入了研製行列，並加大經費投入，最後總投資達48萬美元。這筆巨大的經費阿塔納索夫做夢也得不到的支援。   經過幾年的艱苦努力，ENIAC終於研製成功。1945年春天，ENIAC首次試運行成功。ENIAC是一個龐大的機器，長30.48米，寬1米，有30個操作台，佔地面積170平方米，約相當於10間普通房間的大小，重達30噸，耗電量150千瓦，造價48萬美元。它包含了18000隻電子管, 70,000 只電阻器, 10,000 電容器，1500繼電器，6000多個開關，每秒能執行5000次加法或400次乘法運算，是繼電器電腦的1000倍、手工計算的20萬倍。1946年2月10日，美國陸軍軍械部和賓夕法尼亞大學莫爾學院聯合向世界宣布ENIAC的誕生。同年，莫齊利和埃克特也為ENIAC申請了專利。ENIAC研製成功後，便立即將其付諸軍事應用和原子彈研製應用之中，處理了原子彈研製過程中出現的大量計算問題，為世界上第一顆原子彈的誕生出了不少力。ENIAC一時名聲大噪，一度被認為是世界上第一台電腦。

就這樣，使用電子電路和電子管製造電腦的創新思想都記在莫齊利和埃克特的功勞簿上。在這件事情上，莫齊利和埃克特無疑犯下了一個大錯誤，他們從沒有對人說起，他的方案是由阿塔納索夫方案演變而來的，甚至他們還極力想掩蓋這一事實。只是，阿坦納索夫當時並未意識到自己的發明將影響到人類曆史，以及可能的巨大經濟利益，並沒有為自己申請專利保護，他於1942年應徵去海軍服務，也無暇顧及此事。 阿塔納索夫並沒有勞神想證明自己是第一台電子電腦的發明者。直到有一天，一家公司主動找上門來，希望他提供證據，好證明莫齊利和艾克特的電腦專利無效。原來，1946年，埃克特和莫奇利，為ENIAC申請了發明專利。1947年，埃克特和莫奇利離開賓夕法尼亞大學，在費城創立了“埃克特與莫奇利電腦公司”（EMCC），後因資金周轉困難，他們不得不把公司賣給了蘭德公司，因此ENIAC的專利就轉到了蘭德公司手上。到了1971年蘭德公司把拒付專利費的霍尼威爾公司告上法庭。而霍尼威爾反駁說專利來源於阿塔納索夫。所以霍尼威爾公司的人找到了阿塔納索夫並希望他提供證詞。阿塔納索夫同意並精確地解釋了ABC的製造過程。這場官司持續了很久，法院一共開庭審訊135次。直到1973年10月19日美國明尼蘇達地區法院給出正式宣判：“莫齊利和埃克特沒有發明第一台電腦，只是利用了阿塔納索夫發明中的構思。”並且判決莫齊利和埃克特的專利無效，理由是阿塔納索夫早在1941年，就將他對電腦的初步構想告訴給莫齊利。並於第二天也就是7月20號的報紙上刊登了這則新聞。非常湊巧，有關此事的新聞報道就被媒體對政治醜聞“水門事件”的炒作淹沒。所以ABC的研發工作又沒得到世人的關注。所以，直到今日，都有很多教科書錯誤的採用世界上第一台電子電腦是ENIAC。 總結一下：1.阿塔納索夫-貝瑞電腦（Atanasoff-Berry Computer，簡稱ABC）是世界上第一台電子電腦，為愛荷華州立大學的約翰·文森特·阿塔納索夫（John Vincent Atanasoff）和他的研究生克利福特·貝瑞（Clifford Berry）在1937年至1941年間開發。但ABC並未投入使用。2.莫齊利和埃克特於1943年至1946年採用了阿塔那索夫和貝瑞的基本設想，採用了更多電子管。製造出運算能力更強的且真正投入使用的ENIAC。然後一直被後人認為是第一台電腦。 其它資料：1943年，英國曾秘密製造出一台專用電子電腦，名叫科洛薩斯(Colossus)，這台機器在二戰期間為破譯密碼建立過殊榮。因此，Colossus比ENIAC問世早兩年多，但也在ABC之後。